二次电池的制作方法

二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 所描述的技术通常涉及二次电池。
【背景技术】
[0002]与不能充电的一次电池相反，可再充电电池或二次电池能够被充电和放电。小的二次电池被广泛地用于先进电子设备，例如便携式电话和摄像放像机。大的二次电池广泛地用于诸如驱动电动车或混合动力车的电机的应用。标准的二次电池包括被容纳在壳体内的电极组件。电极端子通过集电器板连接到电极组件并被焊接到电极组件。

【发明内容】

[0003]一个发明构思是一种能够减小电极端子的接触电阻同时减少制造不合格的二次电池。
[0004]另一个方面是一种二次电池，该二次电池包括:电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板；壳体，容纳电极组件和电解液；以及盖组件，包括盖板、绝缘板、端子板和电极端子并联接到壳体的顶部开口以密封该壳体，其中电极端子包括在联接到端子板的区域中具有第一厚度的第一插入部以及具有小于第一厚度的第二厚度的第二插入部。
[0005]电极端子可以联接到端子板使得第二插入部的底端变形。
[0006]第一插入部可以被圆化以在其联接到第二插入部的区域处具有第一曲率半径。
[0007]第一插入部的第一曲率半径可以大于或基本上等于约0.1mm。
[0008]第二插入部可以形成为使得当其联接到端子板时其底端变形以具有大于第二厚度的厚度。
[0009]第二插入部可以被圆化以在其底端具有第二曲率半径。
[0010]第二插入部的第二曲率半径可以大于或基本上等于约0.1mm。
[0011]第一插入部可以具有第一长度，第二插入部可以具有第二长度，第一和第二插入部的每个可以联接到端子板，第二长度可以小于第一长度。
[0012]第二厚度可以大于或基本上等于约0.05mm。
[0013]第二插入部可以具有大于或基本上等于第一插入部的截面面积的约20%的截面面积。
[0014]第二厚度可以小于或基本上等于第一厚度的大约一半。
[0015]端子板可以具有穿过其顶表面和底表面的端子通孔以允许电极端子被插入到端子通孔中，端子通孔可以包括在端子板的顶表面上具有第一内径的第一端子通孔和在端子板的底表面上具有第二内径的第二端子通孔。
[0016]第二端子通孔的第二内径可以大于第一端子通孔的第一内径。
[0017]电极端子的第二插入部可以连接到端子板的第二端子通孔。
[0018]另一个方面是一种二次电池，该二次电池包括:电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板；壳体，具有开口且容纳电极组件和电解液；以及盖组件，包括盖板、绝缘板、端子板和电极端子，其中盖组件密封该开口，其中电极端子包括具有第一厚度的主体以及具有小于第一厚度的第二厚度的尾部(tail)。
[0019]电极端子能够电连接到端子板，尾部能够具有上端和下端，上端能够具有第二厚度，下端能够具有大于第二厚度的第三厚度。电极端子的主体能够在其长度方向具有第一长度，电极端子的尾部能够在其长度方向具有第二长度，并且第二长度能够小于第一长度。第二厚度能够大于或基本上等于约0.05mm。电极端子的尾部的上端能够具有大于或基本上等于电极端子的主体的截面面积的约20%的截面面积。第二厚度能够小于或基本上等于第一厚度的大约一半。电极端子的主体能够在具有圆化边缘的接合处连接到电极端子的尾部，该接合处的圆化边缘能够具有第一曲率半径。第一曲率半径能够大于或基本上等于约0.1mm0
[0020]端子板能够具有从其顶表面延伸到底表面的端子通孔，电极端子能够被插入到端子通孔中，端子通孔能够在端子板的顶表面处具有第一直径并在端子板的底表面处具有第二直径。第二直径能够大于第一直径。电极端子的尾部能够连接到端子板并且电极端子的尾部能够至少部分地填充端子通孔的具有第二直径的部分。
[0021]另一个方面是一种制造二次电池的方法，该方法包括:组装盖板、绝缘板和端子板从而形成盖组件，其中盖板、绝缘板和端子板的每个具有端子通孔；将电极端子插入到盖组件的端子通孔中，其中电极端子包括主体和尾部；旋压电极端子从而展开尾部；以及将盖组件附接到容纳电极组件的壳体。
[0022]端子板的端子通孔能够包括上部分和下部分，端子通孔的上部分能够邻近绝缘板，端子通孔的上部分能够具有第一直径，端子通孔的下部分能够具有第二直径，第二直径能够大于第一直径。电极端子的尾部能够在旋压过程中展开从而填充端子通孔的下部分的至少一部分。在旋压之前，电极端子的主体能够在具有第一圆化边缘的接合处连接到电极端子的尾部，接合处的第一圆化边缘能够具有第一曲率半径。第一曲率半径能够大于或基本上等于约0.1_。在旋压之前，电极端子的尾部的底端能够具有第二圆化边缘，第二圆化边缘能够具有第二曲率半径。第二曲率半径能够大于或基本上等于约0.1mmo在旋压之前，电极端子的主体能够具有第一长度，电极端子的尾部能够具有第二长度并且第二长度能够小于第一长度。
[0023]如上所述，在根据至少一个实施方式的二次电池中，第一插入部和具有小于第一插入部的厚度的第二插入部形成在电极端子的下部以通过旋压过程连接到端子板，从而提供期望的接触电阻同时防止端子板被第二插入部损坏。
[0024]所描述的技术的额外的方面和/或优点将在以下的描述中被部分地阐述并将从该描述而部分地变得明显，或者可以通过实施所描述的技术而掌握。
【附图说明】
[0025]图1是根据一实施方式的二次电池的分解透视图。
[0026]图2是示出图1所示的二次电池的电极端子的截面图。
[0027]图3A是示出图1所示的二次电池的端子板的透视图，图3B是图3A所示的端子板的仰视图，图3C是沿图3A的线A-A’截取的截面图，其中端子板被上下颠倒。
[0028]图4是图1所示的二次电池的截面图。
[0029]图5是图4所示的部分“B”的放大图。
【具体实施方式】
[0030]二次电池被制造成具有各种形状诸如圆柱形和棱柱形。标准的二次电池被如下构造:电极组件通过在正电极板和负电极板之间插入绝缘隔板而形成，电极组件与电解质一起被置于壳体中，以及包括电极端子的盖组件附接到该壳体。
[0031]盖组件包括每个均具有端子通孔的盖板和端子板、以及插入在盖板和端子板的端子通孔中的电极端子。电极端子的外围被垫圈包围。
[0032]在标准的圆柱形电池中，电极端子的顶部分通过旋压设备诸如电机旋转和按压以被装配到端子通孔中从而被紧固到端子板。然而，由于旋压和按压，电极端子会变得逐渐变细使得电极端子和端子板之间的接触面积减小。这增大了电极端子和端子板之间的电阻，导致所制造的二次电池的慢性的故障(chronic failure)。
[0033]此外，由于电极端子和端子板之间的接触面积减小，所以电极端子和端子板之间的紧固力会减弱，使端子板变松从而其自由旋转。
[0034]在下文，将参照附图详细描述实施方式的示例，使得它们能够易于被本领域技术人员实施和使用。
[0035]参照图1至图5，二次电池100包括电极组件110、壳体120、盖组件130以及绝缘壳 180。
[0036]电极组件110包括正电极板111、负电极板112、以及插置在正电极板111和负电极板112之间的隔板113。在一些实施方式中，正电极板111、负电极板112以及隔板113被卷绕成具有果冻卷结构。
[0037]更详细地，电极组件110包括涂有正电极活性材料的正电极板111、涂有负电极活性材料的负电极板112、以及位于正电极板111和负电极板1 12之间以防止它们之间的电短路同时允许锂离子移动的隔板113。这里，正电极板111可以包括铝(Al)箔，负电极板112可以包括铜(Cu)箔，隔板113可以包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。然而，所描述的技术不限于此。此外，第一电极接线片114向上突出预定的长度并电连接到正电极板111。第二电极接线片115向上突出预定的长度并电连接到负电极板112。第一电极接线片114可以包括铝(Al)，第二电极接线片115可以包括镍(Ni)，但是所描述的技术不限于此。此外，第一和第二电极接线片114和115的极性可以被本领域技术人员选择性地颠倒。
[0038]壳体120具有顶开口 120a并成形为像基本上长方体一样，顶开口 120a具有敞开的顶部。也就是，壳体120具有彼此间隔开预定距离且具有相对大面积的一对长侧部分、具有比该对长侧部分小的面积的一对短侧部分、以及形成在长侧部分和短侧部分的底部以基本上垂直于长侧部分和短侧部分的底部分。
[0039]壳体120能够通过深冲压方法形成从而长侧部分、短侧部分和底部分被一体地形成。这里，壳体120可以由从钢、铝及其等同物的组中选择的一种材料形成，但是不限于此。
[0040]电解液(未示出)和电极组件110被容纳或收容在壳体120中。电解质可以用作锂离子的移动介质，该锂离子通过在二次电池100的充电和放电期间在正电极板111和负电极板112处发生的电化学反应产生。电解液可以是包括锂盐和混合在其中的高纯度有机溶剂的非水有机电解质。此外，电解质可以是使用聚合的电解质的聚合物。
[0041]盖组件130包括盖板140、绝缘板150、端子板160和电极端子170。盖组件130连接到分离的绝缘壳180并附接到壳体120的顶开口 120a以密封壳体120。
[0042]盖板140由金属板形成，该金属板具有对应于罐120的顶开口 120a的尺寸和形状。电极组件110的第一电极接线片114穿过绝缘壳180并能够被焊接到盖板140的底表面。因此，盖板140具有与电极组件110的第一电极接线片114相同的极性。
[0043]端子通孔或盖通孔141形成在盖板140的顶表面和底表面之间并基本上居中地位于盖板140内。电极端子170被插入到端子通孔141中并连接到端子通孔141。管状垫圈143安装在端子通孔141的内表面上以使电极端子170与盖板140电绝缘。垫圈143插入在端子通孔141和电极端子170之间，与其紧密接触，并使电极端子170和盖板140彼此电隔离。因此，盖板140的端子通孔141可以具有对应于垫圈143的外径的尺寸。
[0044]电解质注入孔142可以进一步提供在盖板140的一侧。在盖组件130与壳体120的顶开口 120a组装之后，电解质注入孔142能够使电解液注入到壳体120的内部空间中。此外，在电解液被注入到壳体120中之后，电解质注入孔142被塞子144密封。
[0045]绝缘板150能够由电绝缘材料形成并插置在盖板140和端子板160之间以使盖板140和端子板160彼此电绝缘。绝缘板150具有对应于盖板140的端子通孔141定位的端子通孔或绝缘通孔151，以使得电极端子170被插入到端子通孔151中。电极端子170被插入到绝缘板150的端子通孔151中并连接到绝缘板150。垫圈143可以进一步提供在绝缘板150的端子通孔151与电极端子170之间。此外，绝缘板150的端子通孔151可以具有对应于垫圈143的外径的尺寸。也就是，绝缘板150的端子通孔151可以具有对应于盖板140的端子通孔141的尺寸。
[0046]端子板160可以由金属板形成，该金属板配置成使得其顶表面160a与绝缘板150的底表面紧密接触。端子板160的底表面160b面对绝缘壳180的顶表面。因而，端子板160插置在绝缘板150和绝缘壳180之间。端子板160的顶表面160a能够具有例如比绝缘板150的底表面小的面积。端子板160通过绝缘板150而与盖板140电隔离。端子板160的底表面160b能够被焊接到电极组件110的已穿过绝缘壳180的第二电极接线片115，从而端子板160和电极组件110具有相同的极性。
[0047]端子板160具有形成在顶表面160a和底表面160b之间的端子通孔161，并且电极端子170被插入到端子通孔161中且电连接到端子通孔161。端子板160的端子通孔161被定位得对应于盖板140的端子通孔141。
[0048]端子通孔161包括从端子板160的顶表面160a朝向底表面160b延伸的第一端子通孔或上部分161a以及从端子板160的底表面160b朝向顶表面160a延伸的第二端子通孔或下部分161b。第一端子通孔161a具有第一内径a，第二端子通孔161b具有第二内径b，第一内径a小于第二内径b。因此，形成在端子板160的顶表面160a上的第一端子通孔161a以及形成在端子板160的底表面160b上的第二端子通孔161b具有不同的形状和/或尺寸。
[0049]此外，第一和第二端子通孔161a和161b的中心轴位于相同的线上，因此第一和第二端子通孔161a和161b是同心的。因此，由于第一和第二端子通孔161a和161b之间在直径上的差异，端子通孔161形成至少一个台阶。
[0050]电极端子170的下部区域穿过端子板160的第一端子通孔161a，并通过第二端子通孔161b的底表面而与端子板160紧密接触。因此，端子板160电连接到电极端子170。
[0051]为了接触电极端子170的外圆周表面，第一端子通孔161a可以是具有与电极端子170的主体基本上相同形状的圆孔。第二端子通孔161b可以具有比第一端子通孔161a大的直径的圆形形状。可选地，第二端子通孔161b可以具有基本上多边形形状，诸如矩形形状。
[0052]电极端子170被插入到盖板140、绝缘板150和端子板160的端子通孔141、151和161中以穿过端子通孔141、151和161。电极端子170可以由具有基本上圆柱形形状的金属板形成。
[0053]电极端子170包括每个从盖板140的顶表面水平地延伸预定长度的头部171和延伸部172。电极端子170还包括每个具有基本上圆柱形形状并被插入到盖板140、绝缘板150和端子板160的端子通孔141、151和161中的第一插入部或主体173以及第二插入部或尾部174。电极端子170的头部171和延伸部172通过垫圈143与盖板140的顶表面电隔离。电极端子170被插入到端子板160的端子通孔161中以接触端子板160，使得电极端子170具有与电连接到端子板160的第二电极接线片115相同的极性。
[0054]头部171水平地延伸。此外，头部171是暴露到二次电池100外面的区域，并在最终结构中用作具有与第二电极接线片115相同的极性的电极。
[0055]延伸部172形成为基本上平行于头部171并可以具有比头部171的长度小的长度。通过增大延伸部172和垫圈143之间的接触面积，延伸部172能够有效地防止湿气渗入到二次电池100中并有效地防止电解液泄漏到二次电池100外面。
[0056]第一插入部173具有基本上圆柱形形状并从延伸部172向下突出。第一插入部173形成为具有第一长度hi和第一厚度11并穿过盖板140的端子通孔141和绝缘板150的端子通孔151。此外，由于第一插入部173的外表面被垫圈143包围，所以盖板140和电极端子170彼此电绝缘。
[0057]第一插入部173形成为使得其底端被圆化为具有第一曲率半径rl。这里，第一曲率半径rl可以为约0.0lmm或更大。当第一曲率半径rl为约0.0lm m时，可以在第一插入部173通过旋压被插入到端子板160的端子通孔中时防止裂纹在端子板160中产生。然而，第一曲率半径rl的上限没有被特别地预设，因为为了防止裂纹产生而将第一曲率半径rl设置为更大是有利的。然而，在其它实施方式中，第一曲率半径rl小于约0.01mm。
[0058]第二插入部174具有基本上圆柱形形状并从第一插入部173的底端延伸。第二插入部174形成为具有与第一插入部173基本上相同的中心从而便于通过旋压而插入电极端子170。第二插入部174具有第二长度h2和第二厚度12。
[0059]这里，从第二插入部174的连接到第一插入部173的端部延伸的第二插入部174的第二长度h2可以为约0.1mm或更大。当第二插入部174的第二长度h2大于或基本上等于约0.1mm时，第二插入部174可以在用于连接到端子板160的旋压过程中通过旋转而展开。因此，第二插入部174能够变形使得其与具有第二内径b的第二端子通孔161b接触。此外，在第二插入部174和端子板160之间的接触电阻能够通过增大变形的第二插入部174与端子板160的第二端子通孔161b之间的接触面积而减小。然而，第二长度h2的上限没有被特别地预设，因为为了减小接触电阻而将第二插入部174的第二长度h2设置为更大是有利的。然而，在其它实施方式中，第二长度h2可以小于约0.1mm。
[0060]第二插入部174的第二厚度12小于第一插入部173的第一厚度11。这里，第二厚度12可以大于或基本上等于约0.05mm。当第一插入部173具有不同的厚度时，第二插入部174可以具有被设定为大于或基本上等于第一插入部173的截面面积的约20%的截面面积。一般地，当第二厚度12大于或基本上等于约0.05mm时，第二插入部174可以在旋压过程中充分地展开从而与具有第二内径b的第二端子通孔161b接触。此外，如果第二插入部174的截面面积大于或基本上等于第一插入部173的截面面积的约20%，则第二插入部174可以在旋压过程中充分地展开。然而，在其它实施方式中，第二厚度12小于约0.05_并且第二插入部174的截面面积小于第一插入部173的截面面积的约20%。
[0061]此外，第二插入部174的第二厚度12可以是第一插入部173的第一厚度11的大约一半(1/2)或更小。此外，当第二插入部174的第二厚度12小于或基本上等于第一插入部173的第一厚度11的大约一半时，能够获得第二插入部174和端子板160之间的足够低的接触电阻。然而，在其它实施方式中，第二厚度12大于第一厚度11的大约一半。
[0062]此外，第二插入部174的底端可以被圆化为具有第二曲率半径r2。第二插入部174的底端能够防止端子板160在旋压过程中被损坏。为此，第二曲率半径r2可以为约0.0lmm或更大。如果第二曲率半径r2大于或基本上等于约0.01mm，则能够防止端子板160被损坏。因此，第二曲率半径r2的上限没有被特别地预设。然而，在其它实施方式中，第二曲率半径r2小于约0.0lmnin
[0063]参照图4和图5，第二插入部174的底部通过旋压而变形以连接到端子板160的底表面。如果第二插入部174通过旋压展开，则其连接到端子板160的底表面。具体地，第二插入部174沿着端子板160的第二端子通孔161b展开以连接到端子板160。因此，第二插入部174的底端电连接到端子板160。这里，变形且展开的第二插入部174的长度13小于或基本上等于第二端子通孔161b的内径。因此，第二插入部174的底端可以稳定地连接到第二端子通孔161b。在一个实施方式中，电极端子的旋压通过电机(未示出)以能够使电极端子的材料展开的速度进行。
[0064]此外，如图5所示，在第二插入部174展开之后，第二插入部174包括具有不同厚度的上端174和下端175。上端174具有基本上等于第一端子通孔161a的第一内径的第二厚度12。下端175具有小于或基本上等于第二内径b的第三厚度或长度13。
[0065]绝缘壳180由电绝缘材料形成并插置在盖组件130和电极组件110之间以在空间上将盖组件130和电极组件110彼此分离。此外，绝缘壳180包括一对接线片孔以允许电极组件110的第一电极接线片114和第二电极接线片115向上突出穿过。因此，绝缘壳180使电极组件110的顶端与盖组件130彼此电绝缘，其中电极组件110的第一电极接线片114和第二电极接线片115从电极组件110的该顶端突出。
[0066]虽然在以上已经详细描述本发明技术的示例性实施方式，但是应当理解，所描述的本发明技术的许多变化和变形(对于本领域技术人员将是明显的)将落入由权利要求书限定的本发明的精神和范围内。
[0067]本申请要求享有2014年2月27日提交的韩国专利申请N0.10-2014-0023695的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。
【主权项】
1.一种二次电池，包括: 电极组件，包括第一电极板、第二电极板和隔板； 壳体，具有开口并容纳所述电极组件和电解液；以及 盖组件，包括盖板、绝缘板、端子板和电极端子，其中所述盖组件密封所述开口， 其中所述电极端子包括具有第一厚度的主体以及具有小于所述第一厚度的第二厚度的尾部。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述电极端子电连接到所述端子板，其中所述尾部具有上端和下端，其中所述上端具有所述第二厚度，并且其中所述下端具有大于所述第二厚度的第三厚度。3.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述电极端子的所述主体具有第一长度，其中所述电极端子的所述尾部具有第二长度，并且其中所述第二长度小于所述第一长度。4.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述第二厚度大于或基本上等于0.05_。5.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述电极端子的所述尾部的所述上端具有大于或基本上等于所述电极端子的所述主体的截面面积的20%的截面面积。6.根据权利要求2所述的二次电池，其中所述第二厚度小于或基本上等于所述第一厚度的一半。7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述电极端子的所述主体在具有圆化边缘的接合处连接到所述电极端子的所述尾部，并且其中所述接合处的所述圆化边缘具有第一曲率半径。8.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一曲率半径大于或基本上等于0.1_。9.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述端子板具有从其顶表面延伸到底表面的端子通孔，其中所述电极端子被插入到所述端子通孔中，并且其中所述端子通孔在所述端子板的所述顶表面处具有第一直径并在所述端子板的所述底表面处具有第二直径。10.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述第二直径大于所述第一直径。11.根据权利要求9所述的二次电池，其中所述电极端子的所述尾部连接到所述端子板，并且其中所述电极端子的所述尾部至少部分地填充所述端子通孔的具有所述第二直径的部分。
【专利摘要】公开了一种二次电池。在一个方面中，二次电池包括电极组件，该电极组件包括第一电极板、第二电极板和隔板。二次电池还包括壳体，该壳体具有开口并容纳电极组件和电解液。二次电池还包括盖组件，该盖组件包括盖板、绝缘板、端子板和电极端子。电极端子包括具有第一厚度的主体和具有小于第一厚度的第二厚度的尾部。
【IPC分类】H01M2/04, H01M2/30, H01M10/04
【公开号】CN104882626
【申请号】CN201510083777
【发明人】姜信根
【申请人】三星Sdi株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月16日
【公告号】EP2913868A1, US20150243955