圆柱形二次电池的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明的实施例涉及一种圆柱形二次电池。背景技术：2.通常，圆柱形二次电池包括圆柱形电极组件、容纳电极组件和电解质的圆柱形罐以及结合到罐的上开口以密封罐并允许在电极组件中产生的电流流到外部装置的盖组件。3.为了防止电极组件和盖组件移动，通过沿着罐的上外圆周表面施加压力来形成卷边部和压接部。这里，由于从外部向内对罐施加压力，因此容易发生盖组件的变形。具体地，当盖组件变形时，二次电池的密封力降低，并且二次电池的整体高度也改变。4.在用作本发明的背景的技术中公开的上述信息仅用于提高对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成相关技术的信息。技术实现要素：5.技术问题6.本发明的实施例提供了一种能够防止在制造工艺期间或在使用期间组件变形的圆柱形二次电池。7.技术方案8.根据本发明的实施例的圆柱形二次电池包括：圆柱形罐；电极组件，容纳在圆柱形罐中；以及盖组件，被构造为覆盖圆柱形罐以密封电极组件，其中，盖组件包括上盖、在上盖下方的下盖以及在上盖与下盖之间的安全排气孔，其中，安全排气孔与下盖之间的相互接触比可以在60％至100％的范围内。9.安全排气孔可以包括：排气孔接触部，与上盖接触；排气孔倾斜部，从排气孔接触部向下倾斜；排气孔底部，从排气孔倾斜部平行延伸；以及排气孔凸起，从排气孔底部凸出以与下盖接触。10.排气孔凸起的直径可以为排气孔底部的直径的60％至100％。11.排气孔底部还可以包括形成在其面对排气孔凸起的顶表面中的平坦的排气孔凹槽部。12.下盖可以包括穿过下盖的下盖通孔，并且排气孔凸起可以覆盖下盖通孔的一部分。13.排气孔凸起可以焊接到下盖。14.排气孔底部还可以包括形成在其面对排气孔凸起的顶表面中的线形的排气孔凹槽。15.下盖还可以包括形成在其底表面中的平坦的下盖凹槽部，并且排气孔凸起的直径可以大于平坦的下盖凹槽部的直径。16.有益效果17.本发明的实施例可以提供能够防止在制造工艺期间或在使用期间组件变形的圆柱形二次电池。在一些示例中，安全排气孔与下盖之间的互连面积是安全排气孔的底部的面积的近似40％至近似100％，以防止在制造工艺期间或在使用期间诸如盖组件的组件的变形，从而提供其中密封性能不劣化并且其整体高度不改变的二次电池。附图说明18.图1a、图1b和图1c是根据本发明的实施例的圆柱形二次电池的透视图、剖视图和分解透视图。19.图2a至图2d是示出根据本发明的对比示例和实施例的圆柱形二次电池的盖组件的剖视图。20.图3是总结根据本发明的实施例和对比示例的圆柱形二次电池的盖组件是否变形的表格。具体实施方式21.然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本领域技术人员透彻地理解本发明。而是，提供这些实施例使得本公开将是透彻的和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。22.另外，在下面的附图中，为了描述的方便和清楚起见，夸大了每个层的厚度或尺寸，并且附图中相同的附图标记指相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。在本说明书中，还将理解的是，当构件a被称为连接到构件b时，构件a可以直接连接到构件b，或者间接连接到构件b且构件c位于构件a与构件b之间。23.这里使用的术语仅用于说明本发明的目的，而不应被解释为限制本发明的含义或范围。如本说明书中所使用的，除非根据上下文明确指示特定情况，否则单数形式可以包括复数形式。此外，本说明书中使用的表述“包括/包含”和/或其变型既不限定所提及的形状、数量、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，也不排除存在或添加一个或更多个其它不同的形状、数量、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。这里所使用的术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。24.如这里所使用的，诸如“第一”、“第二”等术语用于描述各种构件、组件、区域、层和/或部分。然而，明显的是，所述构件、组件、区域、层和/或部分不应由这些术语限定。这些术语并不意味着特定的顺序、上下或优越性，并且仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，将描述的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可以称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。25.为了易于描述，可以在这里使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一(另外的)元件或特征的关系。这些空间相对术语意图用于根据本发明的各种工艺状态或使用状态容易地理解本发明，因此，本发明不限于此。例如，附图中所示的元件或特征由内向外翻转，被描述为“在……之下”或“在……下方”的元件或特征可以变为“在……上方”或“上”。因此，术语“下”可以包含术语“上”或“在……下方”。26.图1a、图1b和图1c是根据本发明的实施例的圆柱形二次电池100的透视图、剖视图和分解透视图。27.参照图1a、图1b和图1c，根据本发明的二次电池100包括圆柱形罐110、电极组件120和盖组件140。在一些示例中，还可以设置结合到电极组件120的中心销130。28.圆柱形罐110可以包括圆形底部111和从底部111向上延伸预定长度的圆柱形侧部112。在制造二次电池的工艺期间，圆柱形罐110的上部是敞开的。因此，在组装二次电池的工艺期间，电极组件120可以与电解质一起插入到圆柱形罐110中。在一些示例中，圆柱形罐110可以包括钢、钢合金、铝、铝合金或其等同物。在一些示例中，在圆柱形罐110中，可以在圆柱形罐110的相对于盖组件140的下部处形成向内凹陷的卷边部113，以防止电极组件120和盖组件140与外部分离，并且可以在圆柱形罐110的相对于盖组件140的上部处形成向内弯曲的压接部114。29.电极组件120可以容纳在圆柱形罐110内部。电极组件120可以包括涂覆有负电极活性物质(例如，石墨、碳等)的负电极板121、涂覆有正电极活性物质(例如，过渡金属氧化物(licoo2、linio2、limn2o4等))的正电极板122以及设置在负电极板121与正电极板122之间以防止发生短路并仅允许锂离子移动的隔膜123。在一些示例中，负电极板121、正电极板122和隔膜123可以以基本上圆柱形的形状卷绕。在一些示例中，负电极板121可以包括铜(cu)箔或镍(ni)箔，正电极板122可以包括铝(al)箔，并且隔膜123可以包括聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)。在一些示例中，向下凸出预定长度的负电极接线片124可以焊接到负电极板121，向上凸出预定长度的正电极接线片125可以焊接到正电极板122，但反之亦然。在一些示例中，负电极接线片124可以包括铜或镍材料，并且正电极接线片125可以包括铝材料。30.在一些示例中，电极组件120的负电极接线片124可以焊接到圆柱形罐110的底部111。因此，圆柱形罐110可以充当负电极。当然，相反，正电极接线片125可以焊接到圆柱形罐110的底部111，在这种情况下，圆柱形罐110可以作为正电极操作。31.在一些示例中，结合到圆柱形罐110并且具有在其中心处的第一孔126a和形成在第一孔126a的外部处的第二孔126b的第一绝缘板126可以置于电极组件120与底部111之间。第一绝缘板126可以用于防止电极组件120与圆柱形罐110的底部111电接触。在一些示例中，第一绝缘板126可以用于防止电极组件120的正电极板122与底部111电接触。在一些示例中，当由于二次电池中的异常而产生大量气体时，第一孔126a可以用于允许气体通过中心销130快速向上移动，并且第二孔126b可以用于允许负电极接线片124穿过其以焊接到底部111。32.在一些示例中，结合到圆柱形罐110并且具有在其中心处的第一孔127a和形成在第一孔127a的外部处的多个第二孔127b的第二绝缘板127可以置于电极组件120与盖组件140之间。第二绝缘板127可以用于防止电极组件120与盖组件140电接触。在一些示例中，第二绝缘板127可以用于防止电极组件120的负电极板121与盖组件140电接触。在一些示例中，当由于二次电池中的异常而产生大量气体时，第一孔127a可以用于允许气体快速移动到盖组件140，并且第二孔127b可以用于允许正电极接线片125穿过其以焊接到盖组件140。另外，剩余的第二孔127b可以用于允许电解质在注入电解质的工艺期间快速流入到电极组件120中。33.在一些示例中，第一绝缘板126的第一孔126a和第二绝缘板127的第一孔127a中的每个可以具有比中心销130的直径小的直径，使得中心销130不由于外部冲击与圆柱形罐110的底部111或盖组件140电接触。34.在一些示例中，中心销130可以具有中空圆形管形状，并且可以结合到电极组件120的近似中心。在一些示例中，中心销130可以包括钢、钢合金、铝、铝合金或聚对苯二甲酸丁二醇酯。中心销130用于在电池的充电和放电期间抑制电极组件120的变形，并且用作用于二次电池内部产生的气体的通道。在一些情况下，可以省略中心销130。35.盖组件140可以包括具有多个通孔141a的上盖141、设置在上盖141下面的安全排气孔142、设置在安全排气孔142下方的连接环143以及设置在安全排气孔142和连接环143下方的具有多个通孔144a并且电连接到正电极接线片125的下盖144。在一些示例中，盖组件140还可以包括绝缘垫圈145，所述绝缘垫圈145使上盖141、安全排气孔143和下盖144与圆柱形罐110的侧部111绝缘。36.在一些示例中，绝缘垫圈145可以基本上被压缩在形成在圆柱形罐110的侧部上的卷边部113与压接部114之间。在一些示例中，上盖141的通孔141a和下盖144的通孔144a可以被构造为当在圆柱形罐110内部产生异常内部压力时将内部气体排放到外部。在一些示例中，内部气体可以通过下盖144的通孔144a使安全排气孔143向上反转，使得安全排气孔143与下盖144电断开，然后，当安全排气孔144被撕裂时，内部气体可以通过上盖141的通孔141a排放到外部。37.在一些示例中，可以在圆柱形罐110内部注入电解质(附图中未示出)，以用于使得在充电和放电期间通过电池内部的负电极板121和正电极板122中的电化学反应产生的锂离子是可移动的。电解质可以包括作为锂盐和高纯度有机溶剂的混合物的非水有机电解质。在一些示例中，电解质可以包括使用聚合物电解质或固体电解质的聚合物。38.图2a至图2d是示出根据本发明的对比示例和实施例的圆柱形二次电池100的盖组件140的剖视图。图3是总结根据本发明的实施例和对比示例的圆柱形二次电池100的盖组件140是否变形的表格。这里，图2a与图3的对比示例1对应，图2b与图3的对比示例2对应，图2c与图3的实施例2对应，图2d与图3的实施例3对应。39.如图2a至图2d中所示，盖组件140可以包括上盖141、设置在上盖141下面的安全排气孔142、设置在安全排气孔142下方的连接环以及设置在连接环143下方的下盖。在一些示例中，安全排气孔142与下盖144之间的相互接触(连接)比可以在近似60％至近似100％的范围内。40.在一些示例中，上盖141可以包括与安全排气孔142接触的上盖接触部141b、从上盖接触部141b向上倾斜并且具有多个通孔141a的上盖倾斜部141c以及从上盖倾斜部141c平行延伸的上盖顶部141d。在一些示例中，外部装置可以电连接到上盖顶部141d。41.在一些示例中，安全排气孔142可以包括与上盖141的上盖接触部141b接触的排气孔接触部142a、从排气孔接触部142a向下倾斜的排气孔倾斜部142b、从排气孔倾斜部142b平行延伸的排气孔底部142c以及从排气孔底部142c凸出以与下盖144接触(连接)的排气孔凸起142d。42.在一些示例中，排气孔凸起142d的直径(长度或宽度)可以在排气孔底部142c的直径(长度或宽度)的近似60％至近似100％的范围内。在一些示例中，排气孔凸起142d可以通过激光或超声波焊接到下盖144，因此，排气孔凸起142d和下盖144可以彼此接触(连接)。43.在一些示例中，排气孔接触部142a可以弯曲多次以与上盖接触部141b的底表面、侧表面和顶表面中的每个接触。在一些示例中，排气孔底部142c还可以包括形成在其面对排气孔凸起142d的顶表面中的基本上平坦的排气孔凹槽部142e。在一些示例中，平坦的排气孔凹槽部142e可以通过压制用于在排气孔底部142c中形成排气孔凸起142d的模具来形成。在一些示例中，安全排气孔142的排气孔底部142c还可以包括形成在面对排气孔凸起142d的顶表面中的基本上线形的排气孔凹槽142f。在一些示例中，当电池内部的压力高于预设压力时，线形的排气孔凹槽142f可以破裂以将内部气体排放到外部。44.在一些示例中，下盖144可以包括与连接环143接触的下盖接触部144b、从下盖接触部144b向下倾斜的下盖倾斜部144c以及从下盖倾斜部144c平行延伸的下盖底部144d。在一些示例中，连接环143可以置于排气孔接触部142a与下盖接触部144b之间。在一些示例中，上盖141、安全排气孔142和下盖144中的每个可以包括金属材料(例如，铜、镍或铝)，但是连接环143可以包括绝缘材料(例如，聚丙烯或聚乙烯)。45.在一些示例中，下盖底部144d还可以包括穿过下盖底部144d的通孔144a。在一些示例中，排气孔凸起142d可以覆盖通孔144a的一部分(见图2d)。在一些示例中，下盖144还可以包括形成在其底表面中的平坦的下盖凹槽部144e。这里，排气孔凸起142d的直径(长度或宽度)可以大于平坦的下盖凹槽部144e的直径(长度或宽度)。在一些示例中，负电极接线片125(见图1b)可以焊接到作为平坦的下盖凹槽部144e的外部的下盖底部144d。46.例如，在图2a(对比示例1)中，排气孔底部142c的直径(长度)可以为近似11.04mm，并且排气孔凸起142d的直径(长度)可以为近似3.28mm。因此，排气孔底部142c与下盖底部144d之间的相互接触长度(直径)可以为近似3.28mm，并且相互接触(连接)比可以为近似29.7％。47.例如，在图2b(对比示例2)中，排气孔底部142c的直径(长度)可以为近似11.04mm，并且排气孔凸起142d的直径(长度)可以为近似4.5mm。因此，排气孔底部142c与下盖底部144d之间的相互接触长度(直径)可以为近似4.5mm，并且相互接触(连接)比可以为近似40.8％。48.例如，在图2c(实施例2)中，排气孔底部142c的直径(长度)可以为近似11.04mm，并且排气孔凸起142d的直径(长度)可以为近似7.5mm。因此，排气孔底部142c与下盖底部144d之间的相互接触长度(直径)可以为近似7.5mm，并且相互接触(连接)比可以为近似67.9％。49.例如，在图2d(实施例3)中，排气孔底部142c的直径(长度)可以为近似11.04mm，并且排气孔凸起142d的直径(长度)可以为近似9.6mm。因此，排气孔底部142c与下盖底部144d之间的相互接触长度(直径)可以为近似9.6mm，并且相互接触(连接)比可以为近似87.0％。50.如图3中所示，当下盖底部144d相对于排气孔底部142c的使用量(接触量)(或排气孔底部142c相对于下盖底部144d的使用量)小于近似60％时(即，对比示例1至对比示例5)，在二次电池100的卷边工艺和压接工艺之后，在盖组件140中发现变形。51.然而，当下盖底部144d相对于排气孔底部142c的使用量(接触量)(或排气孔底部142c相对于下盖底部144d的使用量)为近似60％至100％(即，实施例1至实施例4)时，在二次电池100的卷边工艺和压接工艺之后，在盖组件140中未发现变形。52.在图3中，排气孔底部的长度(mm)可以表示排气孔底部142c的直径，并且接触长度(mm)可以表示排气孔凸起142d与下盖底部144d之间的接触直径。另外，使用量(％)可以表示排气孔凸起142d与下盖底部144d之间的接触长度与排气孔底部142c的长度之比。53.在一些示例中，如图3中所示，排气孔底部142c的长度可以为近似11.04mm，并且接触长度(即，排气孔凸起142d的长度)在对比示例1至对比示例5中可以分别为3.28mm、4.5mm、5.5mm、6.0mm、6.5mm，并且在实施例1至实施例4中可以分别为7.0mm、7.5mm、9.6mm和11.0mm。另外，对比示例1至对比示例5中的使用量可以分别为29.7％、40.08％、49.8％、54.3％和58.9％，实施例1至实施例4中的使用量可以分别为63.7％、67.9％、87.0％和100.0％。54.如图3中所示，在对比示例1至对比示例5中，在电池制造工艺期间在盖组件中发生变形，在实施例1至实施例4中，在电池制造工艺期间在盖组件中未发生变形。因此，安全排气孔与下盖之间的相互接触比可以优选地为60％至100％。55.以这种方式，本发明的实施例可以提供能够防止在制造工艺期间或在使用期间盖组件140的变形的圆柱形二次电池100。在一些示例中，相对于排气孔底部142c的面积，安全排气孔142与下盖144之间的相互接触比可以在近似40％至近似100％的范围内，以防止在制造工艺期间或在使用期间盖组件140的变形，从而提供其中密封性能未劣化并且其整体高度不改变的二次电池。56.上述实施例仅仅是实施例，因此，本发明不限于前述实施例，并且本领域普通技术人员还将理解的是，在不脱离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。









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