圆柱形电池以及用于制造圆柱形电池的方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年10月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0127310号的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
3.本公开内容涉及圆柱形电池及其制造方法。


背景技术：

4.能源价格由于化石燃料的枯竭而上涨，并且增加了对环境污染的关注，对环境友好的替代能源的需求充当未来生活的必要因素。因此，对用于生成各种电力例如核能、太阳能、风能和潮汐能的技术的研究正在进行中，并且用于更有效地利用所生成的能量的电力存储装置也备受关注。
5.此外，随着移动设备技术继续发展以及对这样的移动设备的需求继续增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。因此，已经对能够满足各种需要的电池进行了许多研究。特别地，在电池材料方面，对具有诸如高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的优点的锂二次电池例如锂离子电池和锂离子聚合物电池的需求非常高。
6.二次电池可以基于电极组件的结构进行分类，该电极组件具有其中正极和负极堆叠且分隔件插入其间的结构。例如，电极组件可以包括果冻卷(卷绕)型电极组件、堆叠(层压)型电极组件等，在果冻卷(卷绕)型电极组件中，长板型正极和长板型负极卷绕且分隔件插入其间，在堆叠(层压)型电极组件中，被切割成预定尺寸的多个正极和负极依次堆叠且分隔件插入其间。近年来，为了解决由果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件导致的问题，已经开发了堆叠/折叠型电极组件，该堆叠/折叠型电极组件是果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件的组合，具有改进的结构，在该结构中预定数量的正极和负极依次堆叠且分隔件插入其间以构成单元电池，之后多个单元电池在已被放置在分隔膜上的状态下依次卷绕。
7.根据使用目的，这些电极组件被容置在袋形壳体、圆柱形罐、棱柱形壳体等中，从而生产电池。
8.其中，圆柱形电池具有容易制造并且具有高单位重量能量密度的优点，并且因此被用作从便携式计算机到电动汽车等各种设备的能源。
9.图1是示出常规圆柱形电池的示意图。
10.参照图1，圆柱形电池10通过将果冻卷型电极组件12容置在圆柱形壳体13中、将电解质溶液注入圆柱形壳体13中、并且将顶盖14耦接至圆柱形壳体13的开口上端来制造。果冻卷型电极组件12具有其中正极12a、分隔件12b和负极12c依次堆叠以卷绕成圆形的结构。圆柱形中心销15插入电极组件12的中心部分。中心销15用于固定和支承电极组件12，并且还用作用于排放在充电/放电和操作期间通过内部反应所生成的气体的通道。
11.由于这样的常规圆柱形电池10的圆柱形壳体13具有由金属材料制成的单层结构，因此热量容易排放至外部。因此，当圆柱形电池10在低温环境中使用时，在充电和放电过程中所生成的内部热量容易排放至外部，这导致电池的性能迅速下降的问题。


技术实现要素：

12.技术问题
13.本公开内容的目的在于提供设置有具有优异的绝热性能的电池壳体的圆柱形电池。
14.然而，本公开内容的实施方式要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开内容中所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
15.技术解决方案
16.根据本公开内容的一种实施方式的圆柱形电池包括：电极组件；以及电池壳体，该电池壳体容置电极组件并且由树脂形成。
17.电池壳体可以包括上壳体、侧壳体以及下壳体，并且在侧壳体中可以形成中空部。
18.侧壳体可以包括内壳体和外壳体。
19.在内壳体与外壳体之间可以形成中空部。
20.下壳体可以包括端子连接部。
21.在端子连接部的侧表面上可以形成阶梯型台阶。
22.下壳体可以包括与端子连接部的形状对应的安装空间。
23.端子连接部可以由金属材料制成。
24.电极组件的负极接片可以电连接至端子连接部。
25.上壳体可以包括第一耦接部。
26.侧壳体可以包括第二耦接部。
27.第一耦接部可以是闩锁。
28.第二耦接部可以包括闩锁紧固至的凹槽。
29.第一耦接部可以包括螺纹(screw thread)或螺纹谷(screw valley)。
30.第二耦接部可以包括耦接至该螺纹或螺纹谷的螺纹或螺纹谷。
31.一种用于制造圆柱形电池的方法可以包括以下步骤：制造上壳体；将上壳体连接至侧壳体；以及将端子连接部连接至下壳体。
32.上壳体可以以卡扣配合的方式紧固至侧壳体。
33.上壳体可以通过螺纹/螺纹谷耦接方法耦接至侧壳体。
34.上壳体可以通过注塑成型来制造。
35.端子连接部沿电池壳体的容置部中重力作用的方向移动，以安装在下壳体中的安装空间中。
36.有益效果
37.如上所述，根据本公开内容的实施方式的圆柱形电池可以通过包括由树脂形成的电池壳体并且具有在电池壳体中形成的中空部而表现出优异的绝热性能。
附图说明
38.图1是示出常规圆柱形电池的示意图。
39.图2是示出根据本公开内容的实施方式的圆柱形电池的示意图。
40.图3是示出图2的端子连接部被耦接的示意图。
41.图4是示出根据本公开内容的另一实施方式的圆柱形电池的示意图。
42.图5是示出图4的上壳体被分离的示意图。
43.图6是示出根据本公开内容的又一实施方式的圆柱形电池的示意图。
44.图7是示出图6的上壳体被分离的示意图。
具体实施方式
45.在下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各种实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。本公开内容可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于本文中阐述的实施方式。
46.此外，贯穿本说明书，当一部分被称为“包括(comprising)”或“包括(including)”某个部件时，除非另有说明，否则意味着该部分还可以包括其他部件，而不排除其他部件。
47.此外，贯穿本说明书，“中空部”意指处于真空状态的空的空间。
48.图2是示出根据本公开内容的实施方式的圆柱形电池的垂直截面图。图3是示出图2的端子连接部被耦接的示意图。
49.参照图2和图3，圆柱形电池100可以包括顶盖(未示出)、电池壳体110、端子连接部120以及电极组件140。电极组件140可以容置在电池壳体110内部。为了便于描述，电极组件140的一部分未在附图中示出。
50.顶盖可以安装在电极组件140的顶部上。顶盖可以具有包括安全排气口(未示出)和电力中断设备(未示出)的结构。此外，顶盖可以具有不包括安全排气口和电力中断设备的结构。
51.电池壳体110可以包括上壳体111、侧壳体112以及下壳体113。侧壳体112可以包括内壳体112a和外壳体112b。
52.电池壳体120可以由树脂形成。树脂没有特别限制，但是例如，它可以是特氟隆。由于由树脂形成的电池壳体120具有比金属罐更低的热导率，因此在圆柱形电池100的充电/放电过程中所生成的热量可以在圆柱形电池100中保持更长的时间段。
53.上壳体111可以具有其中已经完成卷边(beading)工艺的形状。因为这样的形状可以通过注塑成型来制造，所以可以简化圆柱形电池100的制造工艺。上壳体111可以形成为单层。此外，上壳体可以具有连接至内壳体112a和外壳体112b的结构。
54.内壳体112a位于容置电极组件的容置部130侧，并且外壳体112b可以具有以围绕内壳体112a的形式暴露于外部的结构。内壳体112a和外壳体112b可以具有圆柱形形状，并且内壳体112a的直径可以形成为小于外壳体112b的直径。在内壳体112a与外壳体112b之间可以形成间隔预定距离的空间s。空间s可以为中空部。保持在真空状态下的空间s具有比形成为单层的金属罐结构更低的热导率，使得可以表现出优异的绝热效果。因此，圆柱形电池100的充电/放电过程中所生成的热量可以在圆柱形电池100的内部保持长时间段。
55.下壳体113可以具有连接至内壳体112a和外壳体112b的结构。在下壳体113的边缘部分上可以形成内壳体112a和外壳体112b。下壳体113可以形成为单层。此外，在下壳体113的中心部分中可以形成端子连接部120。另外，下壳体113可以具有其中形成有与端子连接部120的形状对应的安装空间121的结构。
56.端子连接部120可以由金属材料形成。电极组件140的负极接片可以电连接至端子连接部120。因此，端子连接部120可以是圆柱形电池100的负极端子。
57.端子连接部120可以具有其中堆叠有两个或更多个低高度圆柱体的形状。因为圆柱体具有不同的截面直径，所以端子连接部120的侧表面可以具有其中形成阶梯型台阶的结构。在一个示例中，端子连接部120可以具有以下结构：其中具有大截面直径的圆柱体c1堆叠在具有小截面直径的圆柱体c2上。因此，端子连接部120可以沿容置部130中重力作用的方向移动，以安装在安装空间121中。
58.端子连接部120和安装空间121可以通过各种连接结构耦接。在一个示例中，端子连接部120与安装空间121之间的连接部分可以通过形成螺纹和螺纹谷来彼此耦接。此外，可以在端子连接部120与安装空间121之间的连接部分处包括橡胶o形环。通过上述耦接，可以防止电解质溶液泄漏至外部。
59.图4是示出根据本公开内容的另一实施方式的圆柱形电池的示意图。
60.图5是示出图4的上壳体被分离的示意图。
61.参照图4和图5，圆柱形电池200可以包括顶盖(未示出)、电池壳体210、端子连接部220以及电极组件(未示出)。电池壳体210可以包括上壳体211、侧壳体212和下壳体213。
62.上壳体211可以包括第一耦接部211a。上壳体211可以经由第一耦接部211a耦接至侧壳体212。第一耦接部211a可以是闩锁。
63.侧壳体212可以包括内壳体212a、外壳体212b以及第二耦接部212c。侧壳体212可以经由第二耦接部212c耦接至上壳体211。第二耦接部212c可以包括能够与闩锁耦接的凹槽结构。
64.根据这样的结构，上壳体211和侧壳体212可以以卡扣配合的方式紧固。这具有简化圆柱形电池100的制造工艺的效果。
65.图6是示出根据本公开内容的又一实施方式的圆柱形电池的示意图。图7是示出图6的上壳体被分离的示意图。
66.参照图6和图7，圆柱形电池300可以包括顶盖(未示出)、电池壳体310、端子连接部320以及电极组件(未示出)。电池壳体310可以包括上壳体311、侧壳体312以及下壳体313。侧壳体312可以包括内壳体312a和外壳体312b。
67.上壳体311可以包括第一耦接部311a。上壳体311可以经由第一耦接部311a耦接至侧壳体312。第一耦接部311a可以包括螺纹或螺纹谷。
68.侧壳体312可以包括内壳体312a、外壳体312b以及第二耦接部312c。侧壳体312可以经由第二耦接部312c耦接至上壳体311。第二耦接部312c可以包括螺纹或螺纹谷。
69.根据这样的结构，上壳体311可以旋转并耦接至侧壳体312。这具有简化圆柱形电池300的制造工艺的效果。另外，如有必要，上壳体311可以容易地与侧壳体312分离。
70.本领域技术人员将理解的是，在不脱离基于以上描述的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种应用和修改。