用于制造二次電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造二次電池的方法，所述方法能夠增加用于電極組件的接收空間并且還防止電極組件晃動。根據(jù)本發(fā)明的用于制造其中在電池罐上不形成有卷邊部分的二次電池的方法包括以下步驟：提供在外周邊上具有向外突出的外部突起的電池罐；將電極組件插入到電池罐中；和沿著電池罐的向內(nèi)方向?qū)毫κ┘拥诫姵毓薜耐獠客黄?，以在電池罐的?nèi)周邊上形成內(nèi)部突起。
【專利說明】用于制造二次電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請要求于2011年8月18日在韓國提交的韓國專利申請N0.10-2011-0082305的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用而并入本文。
[0002]本公開涉及一項用于制造二次電池的技術(shù)，并且更加具體地，涉及一種用于制造二次電池的方法，該方法可以增加二次電池的容量并有效地防止電極組件的運動。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，二次電池指的是可再充電的電池，而普通電池指的是不可再充電的電池。二次電池廣泛地用于諸如蜂窩電話、筆記本計算機、攝影機、電動車輛等的電子裝置。特別地，鋰二次電池具有大約3.6V的運行電壓，容量是通常用作電子裝置的電源的鎳-鎘電池或者鎳氫電池的容量的三倍，并且由于其高的每單位重量能量密度，鋰二次電池正被越來越多地利用。
[0004]鋰二次電池通常分別使用氧化鋰和碳質(zhì)材料作為陰極活性材料和陽極活性材料。鋰二次電池包括電極組件和外部材料，在所述電極組件中，分別涂覆有陰極活性材料和陽極活性材料的陰極板和陽極板被設(shè)置成分隔物介于其間，所述外部材料將電極組件與電解質(zhì)密封并容納在一起。
[0005]同時，根據(jù)電池外殼的形狀，鋰二次電池可以分類成罐型二次電池和袋型電池，在罐型二次電池中，電極組件被包括在金屬罐中，在袋型電池中，電極組件被包括在鋁層壓板制成的袋中。另外，根據(jù)金屬罐的形狀，罐型二次電池可以進一步分類成圓柱形電池和矩形電池。
[0006]圖1是示意性地示出常規(guī)圓柱形二次電池的構(gòu)造的截面視圖。
[0007]參考圖1，圓柱形二次電池通常包括:圓柱形電池罐10 ;容納在電池罐10中的凝膠卷型電極組件30 ;聯(lián)接到電池罐10的上部的帽(cap)組件20 ;卷邊部分40，該卷邊部分40設(shè)置在電池罐10的前端處，以將帽組件20安裝于此；和用于密封電池的夾緊部分50。
[0008]電極組件30具有凝膠卷型的被卷起的結(jié)構(gòu)，其中分隔物介于陰極和陽極之間。陰極引線31被附接到陰極，并被連接到帽組件20，并且陽極引線(未示出)被附接到陽極，并被連接到電池罐10的下端。
[0009]帽組件20包括按照次序堆疊的以下部件:形成陰極端子的頂帽21 ;安全元件22，諸如用于在電池的內(nèi)部溫度升高時通過增加電阻而中斷電流的正溫度系數(shù)(PTC)元件；用于在電池的內(nèi)部壓力增加時中斷電流和/或排放氣體的安全閥(safety vent) 23 ;用于除了特殊區(qū)域之外將安全閥23從電流中斷部件25電隔離的絕緣部件24 ;和被連接到陰極的陰極引線31接入(access)的電流中斷部件25。另外，帽組件20在被安裝到襯墊26的狀態(tài)下被安裝到電池罐10的卷邊部分40。因此，在正常運行條件下，電極組件30的陰極經(jīng)由陰極引線31、電流中斷部件25、安全性通氣孔23和安全性元件22電連接到頂帽21。
[0010]如上構(gòu)造的二次電池通常包括將電極組件插入到電池罐中的過程和在電池罐的前端處形成卷邊部分的過程。[0011]然而，在如上所述的常規(guī)二次電池制造方法中，因為形成有卷邊部分，所以用于容納電極組件的空間減小與卷邊部分的區(qū)域一樣多的空間。因此，卷邊部分的存在可能妨礙二次電池的容量的增加。
[0012]盡管如此，當制造常規(guī)二次電池時，仍然形成卷邊部分，這是因為，除非形成有卷邊部分，否則帽組件不易于被放置在電池罐的開口上并被聯(lián)接到電池罐的開口端，并且帽組件可能未被穩(wěn)定地聯(lián)接。此外，因為常規(guī)卷邊部分扮演抑制電極組件在電池罐內(nèi)部的豎直運動的角色，所以如果卷邊部分不存在，則電極組件可以在電池罐內(nèi)部更大地移動。另夕卜，電極組件的豎直運動可能切斷連接在電極組件和帽組件之間的電極引線，這可以對二次電池引起電力不敏感現(xiàn)象。另外，豎直運動可以壓縮電極組件的上部或者下部，這可以使電極組件損壞或者變形。因此，電極組件的運動可以導(dǎo)致事故，諸如二次電池的故障或者毀壞以及著火或者爆炸，這可以導(dǎo)致嚴重的損壞。另外，因為電極組件的豎直運動對聯(lián)接到二次電池的上端部分的帽組件施加沖擊，所以密封部分可以損壞或者分離，這能夠?qū)е露坞姵刂械碾娊赓|(zhì)泄漏出去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問題
[0014]本公開被設(shè)計用于解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，并且因此本公開涉及提供一種用于制造二次電池的方法，該方法可以增加二次電池的容量并有效地防止電極組件的運動。
[0015]本公開的其它目的和優(yōu)勢將會從以下描述得到理解并且根據(jù)本公開的實施例變得更加清楚。另外，能夠容易理解的是，能夠通過在權(quán)利要求中限定的方案和其組合實現(xiàn)本公開的目的和優(yōu)勢。
[0016]技術(shù)方案
[0017]在本公開的一個方面，提供一種用于制造在電池罐處不具有卷邊部分的二次電池的方法，該方法包括:制備在其外周邊上具有向外突出的外部突起的電池罐；將電極組件插入到電池罐中；和朝向電池罐的內(nèi)部將壓力施加到電池罐的外部突起，從而在電池罐的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起。
[0018]優(yōu)選地，通過拉伸工藝來制備電池罐。
[0019]還優(yōu)選地，借助于鍛造工藝在電池罐的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起。
[0020]在本發(fā)明的另一個方面，還提供一種通過以上方法制造的二次電池。
[0021]有利的效果
[0022]根據(jù)本公開，能夠通過不在電池罐處形成卷邊部分地制造二次電池并由此增加用于在電池罐內(nèi)部容納電極組件的空間而改進二次電池的容量。
[0023]此外，能夠在不在電池罐處形成卷邊部分的情況下有效地防止電極組件在二次電池內(nèi)部移動。因此，能夠防止連接到帽組件的電極引線由于電極組件的運動而被切割并因此引起電力不敏感現(xiàn)象。
[0024]另外，根據(jù)本公開，因為防止了由于電極組件的豎直運動而施加到帽組件的沖擊，所以在帽組件和電池罐之間的聯(lián)接部不受損壞。因此，還可以防止由帽組件的聯(lián)接部的損壞而引起的電解質(zhì)泄漏?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]附圖示意本公開的優(yōu)選實施例，并且與前面的公開內(nèi)容一起用于提供本公開的技術(shù)精神的進一步理解。然而，本公開不被理解為限于附圖，其中:
[0026]圖1是示意性地示出常規(guī)圓柱形二次電池的截面視圖；
[0027]圖2是用于示意根據(jù)本公開的實施例的用于制造二次電池的方法的示意性流程圖；
[0028]圖3是示意性地示出在圖2的步驟SllO中制備的電池罐的實施例的截面視圖；
[0029]圖4是用于示意根據(jù)本公開的實施例的將壓力施加到電池罐的外部突起的過程的截面視圖；
[0030]圖5是示意性地示出由于圖4的過程而在電池罐的內(nèi)周邊上形成的內(nèi)部突起的截面視圖；并且
[0031]圖6是用于示意根據(jù)本公開的實施例的將安裝到電池罐的開口端的電極組件焊接到電池罐的過程的截面視圖。
【具體實施方式】
[0032]在下文中，將參考附圖詳細描述本公開的優(yōu)選實施例。在描述之前，應(yīng)該理解，在說明書和所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語不應(yīng)該被理解為限制于通常的和字典的含義，而是在允許本發(fā)明人為了最好地解釋而適當?shù)囟x術(shù)語的原則基礎(chǔ)上基于對應(yīng)于本公開的技術(shù)方面的含義和概念來理解。
[0033]因此，在這里提出的說明只是僅僅為了示意的優(yōu)選實例，而非旨在限制本公開的范圍，因此應(yīng)該理解的是，能夠在不偏離本公開的精神和范圍的情況下對其進行其它等價形式和修改。
[0034]圖2是用于示意根據(jù)本公開實施例的用于制造二次電池的方法的示意性流程圖。
[0035]如在圖2中所示，為了制造根據(jù)本公開的二次電池，首先，制備在外周邊上具有向外突出的外部突起的電池罐(S110)。二次電池的電池罐將電極組件和電解質(zhì)容納在其中，并由輕質(zhì)傳導(dǎo)材料諸如鋁、不銹鋼或者其合金制成。
[0036]圖3是示意性地示出在圖2的步驟SllO中制備的電池罐100的實施例的截面視圖。
[0037]參考圖3，用于根據(jù)本公開的二次電池的電池罐100可以具有圓柱形或者矩形結(jié)構(gòu)，其帶有具有開口頂部的開口部分和與開口部分相對的被密封的底部部分。
[0038]特別地，在根據(jù)本公開的步驟SllO中制備的電池罐100包括在外周邊的預(yù)定位置處沿著水平方向向外突出的外部突起110。這里，如在圖3中所示，外部突起110位于開口端存在于此的電池罐100的外周邊的上部處。然而，本公開不限于外部突起110的具體位置、尺寸、形狀等。
[0039]圖3中所示的電池罐100可以使用模具通過拉伸工藝制造。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，拉伸工藝是眾所周知的，因此不在這里詳細描述。除了拉伸工藝，用于制備電池罐100的步驟SllO還可以通過在提交本公開時本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的各種技術(shù)執(zhí)行。
[0040]如果在外周邊上具有外部突起110的電池罐100被制備了，則將電極組件插入到該電池罐100中(S120)。[0041]電極組件包括陰極板和陽極板，所述陰極板和所述陽極板被設(shè)置成在分隔物介于其間。因為電極組件通常以凝膠卷型被卷起，所以電極組件還被稱為凝膠卷芯。電極組件的每一個電極板均包括涂覆有活性材料漿液的集電器。在一般情形中，可以通過攪拌添加到溶劑的粒狀活性材料、輔助導(dǎo)體、粘結(jié)劑、增塑劑等來形成漿液。另外，在基于電極的卷起方向的集電器的起始端和終止端處，可以存在未涂覆有衆(zhòng)液的非涂覆部分。
[0042]如果如上所述將電極組件插入到電池罐100中，則朝向電池罐100的內(nèi)部將壓力施加到電池罐100的外部突起110，由此在電池罐100的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起(S130)。
[0043]圖4是用于示意根據(jù)本公開的實施例的將壓力施加到電池罐100的外部突起110的過程的截面視圖，并且圖5是示意性地示出由于圖4的過程而在電池罐100的內(nèi)周邊上形成的內(nèi)部突起120的截面視圖。
[0044]參考圖4，在S130中，如箭頭所示，從電池罐100的外部到內(nèi)部將壓力施加到電極組件300已經(jīng)被插入到其中的電池罐100的外部突起110。
[0045]然后，如在圖5中所示，設(shè)置在電池罐100的外周邊上的外部突起110被朝向電池罐100的內(nèi)部推動，并且可以在電池罐100的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起120。
[0046]這里，可以借助于鍛造工藝來執(zhí)行步驟S130，在步驟S130中，如在圖4中所示，壓力被施加到電池罐100的外部突起110，以形成如圖5所示的電池罐100的內(nèi)部突起120。鍛造工藝對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的，因此不在這里詳細描述。另外，除了鍛造工藝，可以通過在提交本公開時在本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的各種技術(shù)來執(zhí)行步驟S130。
[0047]在根據(jù)本公開制造二次電池的情形中，并沒有在電池罐100處形成卷邊部分。然而，因為內(nèi)部突起120形成在電池罐100的內(nèi)周邊上，如上所述，所以電極組件300的運動可以在電池罐100內(nèi)部受到約束。因此，即使增加了電極組件300的接收空間以改進二次電池的容量，也可以有效地解決由電極組件300的運動引起的諸如電力不敏感現(xiàn)象或者帽組件或者其它密封部分的損壞的問題。
[0048]另外，根據(jù)本公開，因為在電極組件300被插入之后在電池罐100的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起120，所以電極組件300不可能由于電池罐100的內(nèi)部突起120而具有小的尺寸。換言之，如果不同于本公開地，在電池罐100的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起120，然后電極組件300再被插入，則電極組件300的尺寸可能比內(nèi)部突起120內(nèi)側(cè)的空間小。否則，由于內(nèi)部突起120，電極組件300可能并不易于被插入到電池罐100中。然而，根據(jù)本公開，因為在插入電極組件300之后在電池罐100上形成內(nèi)部突起120，所以電極組件300可以與內(nèi)部突起120無關(guān)地具有由電池罐100的內(nèi)側(cè)允許的最大尺寸。因此，如果二次電池是根據(jù)本公開制造的，則可以增強二次電池的容量。
[0049]同時，如在圖2中所示，根據(jù)本公開的用于制造二次電池的方法還可以包括將電解質(zhì)注射到電池罐100中(S140)。如在圖2中所示，電解質(zhì)注射步驟S140可以在步驟S130之后執(zhí)行，在所述步驟S130中，在電池罐100的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起120。然而，步驟140也可以在S130之前執(zhí)行。
[0050]另外，如在圖2中所示，根據(jù)本公開的實施例的用于制造二次電池的方法還可以包括將帽組件安裝到電池罐100的開口端，并利用激光將如上所述地安裝的帽組件焊接到電池罐 100 (S150)。
[0051]圖6是用于示意根據(jù)本公開的實施例的將安裝到電池罐100的開口端的電極組件300[hi]焊接到電池罐100的過程的截面視圖。
[0052]帽組件100被聯(lián)接到電池罐100的開口端，以密封二次電池，并且帽組件扮演用于輸出二次電池的電力的端子的角色。帽組件100可以包括用于二次電池的電連接和安全的各種構(gòu)件。
[0053]參考圖6，帽組件200可以包括頂帽210、安全元件220、安全閥230、襯墊260和蓋件 270。
[0054]頂帽210被設(shè)置成在帽組件200的頂部部分上向上突出，以形成陰極端子。因此，頂帽210被電連接到外側(cè)。安全元件220介于頂帽210和安全閥230之間，以將頂帽210和安全閥230電連接。安全元件220用于由于電池過熱而中斷電流的流動，并且可以由例如正溫度系數(shù)(PTC)元件制成。安全閥230被設(shè)置成在安全元件220以下的位置處接觸安全元件220，并且被構(gòu)造成當二次電池的內(nèi)部電壓增加至超過特定水平時破裂。襯墊260包圍頂帽210、安全元件220和安全閥230的邊沿部分，并且可以由帶有電絕緣性、抗沖擊性、彈性和耐久性的材料，例如聚烯烴或者聚丙烯(PP)制成。蓋件270包圍襯墊260，使得頂帽210、安全元件220和安全閥230緊密地附著，并且蓋件270被焊接到電池罐100的開口端。因此，蓋件270可以由鎳、鋁、鎳合金、鋁合金等制成，以用于這樣的焊接。
[0055]另外，帽組件200還可以包括電流中斷部件250和絕緣部件240，該電流中斷部件250被連接到電極組件300的電極引線310接入，該絕緣部件240用于除了特殊區(qū)域外將安全閥230從電流中斷部件250電隔離。
[0056]然而，本公開不限于如上所述的帽組件200的具體構(gòu)造。
[0057]上述帽組件200被放置在電池罐100的開口端上，并且通過使用激光焊接裝置400利用激光焊接到電池罐100，如在圖6中所示。特別地，因為本公開涉及一種制造在電池罐100處不具有卷邊部分的二次電池的方法，所以優(yōu)選的是，利用激光來焊接帽組件200和電池罐100。在常規(guī)二次電池的情形中，帽組件200和電池罐100可以由于卷邊部分和夾持部分的存在而被聯(lián)接和密封。然而，在本公開的情形中，因為不形成有這種卷邊部分和夾持部分，所以可以通過激光焊接來聯(lián)接和密封帽組件200和電池罐100。
[0058]同時，雖然圖6示意帽組件200被放置在電池罐100的頂部上，但其只是一個實例，并且帽組件200還可以被放置在電池罐100的開口端內(nèi)側(cè)。此時，帽組件200可以被放置在形成在電池罐100的內(nèi)周邊上的內(nèi)部突起120上，或者被放置在被分開地制備在內(nèi)周邊上的臺階上。
[0059]另外，除了圖2所示的過程以外，根據(jù)本公開的用于制造二次電池的方法還可以包括其它過程。例如，在將帽組件200焊接到電池罐100之前，還可以包括通過激光焊接來連接電極引線310和帽組件200的過程。
[0060]本公開的二次電池是根據(jù)如上所述的制造方法制造的。例如，可以如此制造根據(jù)本公開的二次電池:制備在其外周邊上具有外部突起Iio的電池罐100 ;將電極組件300插入到電池罐100中；并且朝向電池罐100的內(nèi)部將壓力施加到電池罐100的外部突起110，從而在電池罐100的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起120。
[0061]已經(jīng)詳細地描述了本公開。然而，應(yīng)該理解，雖然示意本公開的優(yōu)選實施例，但是詳細說明和具體實例僅僅是作為示意而給出的，因為根據(jù)該詳細說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本公開的精神和范圍內(nèi)的各種改變和修改將變得清楚。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造二次電池的方法，所述二次電池在電池罐處不具有卷邊部分，所述方法包括: 制備電池罐，在所述電池罐的外周邊上具有向外突出的外部突起； 將電極組件插入到所述電池罐中；和 將壓力朝向所述電池罐的內(nèi)部施加到所述電池罐的所述外部突起，從而在所述電池罐的內(nèi)周邊上形成內(nèi)部突起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造二次電池的方法，其中，通過拉伸工藝來制備所述電池罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造二次電池的方法，其中，借助于鍛造工藝，在所述電池罐的所述內(nèi)周邊上形成所述內(nèi)部突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造二次電池的方法，其中，所述電池罐是圓柱形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的用于制造二次電池的方法， 其中帽組件被安裝到所述電池罐的開口端，并且 其中所述方法還包括:利用激光來焊接所述帽組件和所述電池罐。
6.一種二次電池，所述二次電池由根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所限定的用于制造二次電池的方法來制造。
【文檔編號】H01M2/10GK103843168SQ201280040275
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月18日
【發(fā)明者】金成鐘, 具滋訓(xùn) 申請人:株式會社Lg化學(xué)