二次电池的制作方法

二次电池
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月17日向韩国知识产权局提交的第10-2020-0177605号韩国专利申请的优先权和权益，其内容通过引用整体结合于此。
技术领域
3.本公开实施例的方面涉及电极组件和具有该电极组件的二次电池。


背景技术：

4.二次电池包括电极组件，电极组件具有顺序卷绕或堆叠的正电极板、负电极板和隔板，电极组件和电解质溶液或固体电解质容纳在壳体内。
5.根据壳体的形状，二次电池可分为圆形(或圆柱形)电池、棱柱形电池、袋形电池等等。作为一个示例，棱柱形电池被配置成使得卷绕或堆叠的电极组件被容纳在六面体壳体内，并且盖组件挤压突出到一侧的正电极基板和负电极基板，然后被组装。因此，隔板的尺寸在正电极基板和负电极基板突出的方向上受到限制。
6.然而，当棱柱形电池暴露于热量时，可能会出现内部热量朝向(或靠近)盖组件聚集的现象，这可能会导致损坏设置在上侧的隔板。在这种情况下，隔板可能会收缩或熔化而导致短路。
7.在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，因此，它可能包含不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

8.本公开的实施例提供了一种具有防止内部短路结构的电极组件和具有该电极组件的二次电池。
9.本公开的这些和其他方面和特征将在本公开的实施例中的以下描述中进行描述，或将根据本公开的实施例的以下描述变得明显。
10.根据本公开实施例的二次电池包括：电极组件，包括具有第一电极接线片的第一电极板、具有第二电极接线片的第二电极板以及在第一电极板与第二电极板之间的隔板；以及容纳电极组件的壳体。隔板包括在气体被排放到壳体的外部的方向上延伸的延伸部分。
11.二次电池还可以包括联接到壳体中的开口的盖组件。延伸部分的宽度可以小于盖组件与电极组件之间的间隙。
12.面向盖组件的延伸部分的一端可以比靠近电极组件更靠近盖组件。
13.盖组件可包括安全排气口，并且延伸部分可邻近安全排气口。
14.延伸部分的宽度可以小于电极组件的宽度。
15.延伸部分的宽度可以小于电极组件的宽度，并且大于第一电极接线片或第二电极接线片的宽度。
16.延伸部分的长度可以小于第一电极接线片与第二电极接线片之间的距离。
17.延伸部分的边缘可以具有圆弧形状。
附图说明
18.图1是示出根据本公开一实施例的二次电池的透视图。
19.图2是示出图1所示的二次电池中的电极组件的形状的侧视图。
20.图3是示出图1所示的二次电池中的盖组件的组装状态的示意图。
21.图4是示出电极组件的示意图，根据本公开一实施例的隔板应用于该电极组件。
22.图5是示出图4所示的隔板处于展开状态的平面视图。
23.图6是示出电极组件的示意图，根据本公开一实施例的隔板应用于该电极组件。
24.图7是示出电极组件的示意图，根据本公开一实施例的隔板应用于该电极组件。
具体实施方式
25.在下文中，将详细描述本公开的实施例。然而，本公开的主题可以许多不同的形式体现，并且不应该被理解为局限于这里阐明的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开将是彻底和完整的，并将本公开的方面和特征传达给本领域技术人员。
26.在附图中，为了简洁和清楚，各种部件的尺寸或厚度可能被放大。相同的数字始终指代相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，将理解，当元件a被称为“连接到”元件b时，元件a可以直接连接到元件b，或者其间可以存在中间元件c，使得元件a和元件b彼此间接连接。
27.进一步，当描述本公开的实施例时，“可以”的使用涉及“本公开的一个或多个实施例”。当放在一列元件之前时，诸如“中的至少一个”的表述修饰整列元件，而不是修饰该列中的单个元件。如本文所使用的，术语“使用”和“所使用的”可被认为分别与术语“利用”和“所利用的”同义。如本文所使用的，术语“基本上”、“大约”和类似的术语被用作近似术语而不是程度术语，并且旨在考虑本领域普通技术人员将会认识到的测量值或计算值的固有变化。
28.本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。将进一步理解，术语“包含”、“包括”或“具有”及其变体当在本说明书中使用时，表明所陈述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的，单数形式“一”和“一个”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。
29.将理解，虽然术语第一、第二等可以在本文用于描述各种构件、元件、区域、层和/或区段，但是这些构件、元件、区域、层和/或区段不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或区段与另一个区分开。因此，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一区段可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二区段，而不脱离本公开的教导。
30.为了便于描述，例如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相对术语在本文中可用来描述一个元件或特征与图中例示的另一个元件或特征的关系。将理解，除了附
图中所示的方位之外，空间相对术语旨在包含使用或操作中的设备的不同方位。例如，如果图中的元件或特征被翻转，被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定位为在其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方两种方位。
31.在下文中，将参考附图详细描述根据本公开一实施例的二次电池。
32.图1是示出根据本公开一实施例的二次电池的透视图，图2是示出图1所示的二次电池中的电极组件的形状的侧视图，图3是示出图1所示的二次电池中的盖组件的组装状态的示意图。
33.如图1和图2所示，根据本公开一实施例的二次电池10可以包括壳体300、容纳在壳体300中的电极组件100和密封壳体300的盖组件500。
34.壳体300可以具有大致长方体形状，并且其在长边方向上的上侧表面(例如，如图1所示的窄上侧)可以是敞开的。尽管图中未示出敞开部分(例如，开口)，但是图1所示的与盖组件500联接的壳体300的外围部分可以对应于大致敞开的部分。在电极组件100和电解质通过敞开部分被容纳(例如，通过开口插入)之后，联接盖组件500以密封壳体300。壳体300可包括例如铝、铝合金或镀镍钢的导电金属(或者可由其制成)。其中壳体300具有大致六面体形状的二次电池也可以被称为棱柱形电池。
35.如图2和图3所示，电极组件100可以包括第一电极板110、第二电极板130以及隔板150a和150b(统称为隔板150)。
36.第一电极板110可以是正电极或负电极。当第一电极板110是正电极时，正电极活性材料层可以形成在第一电极板110的两个表面上，并且负电极活性材料层可以形成在第二电极板130的两侧上。当第一电极板110是正电极时，第二电极板130可以是负电极，并且当第一电极板110是负电极时，第二电极板130可以是正电极。这里将第一电极板110是负电极的实施例作为示例进行描述。
37.第一电极板110可以通过在包括例如铜、铜合金、镍或镍合金的金属箔(或由其制成)的基板上施加或涂覆例如石墨或碳的活性材料来形成。在下文中，活性材料层将被称为涂覆部分。没有施加活性材料的未涂覆部分可以形成在第一电极板110上。第一电极板110可以包括第一电极接线片112，即负电极接线片，从未涂覆部分在一个方向上延伸一长度(例如，预定长度)(例如，参见图3)。
38.第二电极板130可以通过在包括例如铝或铝合金的金属箔(或由其制成)的基板上施加或涂覆例如过渡金属氧化物的活性材料来形成。没有施加活性材料的未涂覆部分可以形成在第二电极板130上。第二电极板130可以包括第二电极接线片132，即正电极接线片，从未涂覆部分在一个方向上延伸一长度(例如，预定长度)(例如，参见图3)。
39.隔板150介于第一电极板110与第二电极板130之间，以防止它们之间的短路并使锂离子能够移动。隔板150可包括聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的复合膜(或可由其制成)，但不限于此。
40.参考图2，电极组件100可以被配置为使得第一电极板110、第二电极板130和隔板150以
‘
z’形重复堆叠，但是堆叠类型或布置不限于此。电极组件100被配置成使得第一电极板110和第二电极板130中的任何一个可以
‘
z’形堆叠，并且第一电极板110和第二电极板130中的另一个可以设置在弯曲或折叠部分之间。在下文中，将基于第一电极板110弯曲成
‘
z’形的实施例进行描述。下面将更详细地描述电极组件100的结构。
41.如图2所示，第一电极板110可以包括第一电极板第一涂覆部分114、第一电极板第二涂覆部分116、第一电极板第三涂覆部分118和第一电极板第n涂覆部分(其中n表示第n个涂覆部分)。在第一电极板110弯曲和堆叠之前，第一电极板第一涂覆部分114和第一电极板第二涂覆部分116布置在同一平面上。然而，当第一电极板110在一个方向和另一个方向上交替弯曲然后堆叠成
‘
z’形时，第一电极板第一涂覆部分114和第一电极板第二涂覆部分116被布置成在堆叠方向上彼此垂直间隔开。在堆叠完成的状态下，第一电极板第一涂覆部分114可以平行于第一电极板第二涂覆部分116。类似地，第一电极板第三涂覆部分118被布置成与第一电极板第二涂覆部分116垂直间隔开，并且在堆叠完成的状态下，第一电极板第三涂覆部分118可以平行于第一电极板第二涂覆部分116。以同样的方式，可以执行堆叠，从而直到第n个涂覆部分的所有涂覆部分变得彼此平行。第一电极板110的弯曲可以在未形成涂覆部分的未涂覆部分上进行。当第一电极板110具有n个涂覆部分并且n个涂覆部分被堆叠时，为了防止n个涂覆部分彼此接触并短路，可以提供隔板150a和150b。
42.当在第一电极板110弯曲之前的平面状态下观察时，可以提供两个隔板150a和150b以分别覆盖第一电极板110的前表面和后表面。如图2所示，当第一电极板110弯曲并堆叠成
‘
z’字形时，隔板150a和150b被配置成从顶侧和底侧包围(例如，夹住)第一电极板110。如图2所示，在隔板150a和150b围绕第一电极板110并随后堆叠之后得到的结构可以具有曲折的形状。通过弯曲第一电极板110和隔板150形成的部分可以被定义为弯曲区域。
43.在隔板150a和150b围绕第一电极板110并随后堆叠之后，第一电极板第一涂覆部分114和第一电极板第二涂覆部分116之间的第一弯曲区域152可以在与第一电极板第二涂覆部分116和第一电极板第三涂覆部分118之间的第二弯曲区域154相反的方向上形成。例如，第一弯曲区域152可以通过在一个方向(例如，图2的左侧方向)上弯曲第一电极板110来形成，第二弯曲区域154可以通过在另一个方向(例如，图2的右侧方向)上弯曲第一电极板110来形成。以同样的方式，弯曲区域可以顺序形成直到第n个弯曲区域。在如此弯曲的第一电极板110中，第二电极板130的涂覆部分134、136和138可以介于弯曲的第一电极板110的各部分之间。
44.第二电极板130可以包括第二电极板第一涂覆部分134、第二电极板第二涂覆部分136、第二电极板第三涂覆部分138和第二电极板第n涂覆部分。这里，第二电极板第一涂覆部分134介于第一电极板第一涂覆部分114与第一电极板第二涂覆部分116之间。当然，隔板150a和150b分别介于第二电极板第一涂覆部分134与第一电极板第一涂覆部分114之间以及第二电极板第一涂覆部分134与第一电极板第二涂覆部分116之间。因此，第二电极板第一涂覆部分134可以堆叠成面对第一电极板第一涂覆部分114和第一电极板第二涂覆部分116，隔板150a和150b介于其间。以相同的方式，布置第二电极板第二涂覆部分136和第二电极板第三涂覆部分138，直到第n个涂覆部分，从而形成电极组件100。
45.上述第一电极板110和第二电极板130可以分别包括第一电极接线片112和第二电极接线片132，以电连接到外部。当堆叠电极组件100时，第一电极接线片112和第二电极接线片132可以设置成面向一侧。电极组件100在第一电极接线片112和第二电极接线片132设置在朝向盖组件500的方向上的状态下容纳在壳体300中。
46.如图1所示，在电极组件100容纳在壳体300中的状态下，盖组件500联接到壳体300。盖组件500可以包括密封壳体300中的开口的盖板510、密封电解质注入开口(例如，电
解质注入孔)的塞520、被配置为当内部气体压力超过参考(例如，预定的)水平时爆裂以变成排放内部气体的气体排放通道的安全排气口530以及分别电连接到第一电极接线片112和第二电极接线片132的第一端子540和第二端子550。盖板510可以包括与壳体300相同的材料(或者可以由其制成)，并且可以通过例如激光焊接联接到壳体300。
47.在具有上述结构的二次电池10中，由于例如高温操作环境或过度充电，可能在二次电池10内部产生热量。现在将描述二次电池10内部的热量分布和移动。如图3所示，热量移动并聚集在盖组件500的安全排气口530所在的部分。因为安全排气口530所在的部分比盖组件500的其他部分薄，所以热量上升并聚集，并且高温热量变浓并朝着安全排气口530排放。当热量向一侧聚集时，对热量抵抗力较弱的结构不可避免地会受到影响。
48.当通过创建高温环境来评估热效应时，将不同材料的盖带附接到二次电池10的壳体300的外侧之后，盖带的收缩通常出现在二次电池10的盖组件500的方向上的上端。因此，为了减少或最小化并解决上述由于热引起的效应和问题，在本公开中提出了具有改进结构的隔板150。
49.图4是示出电极组件的示意图，根据本公开一实施例的隔板应用于该电极组件，图5是示出图4所示的隔板处于展开状态的平面视图。图6是示出电极组件的示意图，根据本公开的另一实施例的隔板应用于该电极组件。图7是示出电极组件的示意图，根据本公开的另一实施例的隔板应用于该电极组件。
50.当组装盖组件500时，如图3所示，盖组件500在第一电极接线片112和第二电极接线片132压靠盖板510的状态下组装。因此，隔板150的形状可以在组装盖组件500之后考虑盖板510与电极组件100之间的距离来确定。图4所示的隔板150具有如此考虑的结构。
51.如图4和图5所示，根据本公开一实施例的隔板150可以具有矩形形状。此外，隔板150可以包括在纵向方向上在隔板150的一侧上以一定间隔(例如，预定间隔)向外延伸的延伸部分158。根据本公开一实施例，隔板150可包括在气体被排放到壳体300的外部的方向上延伸的延伸部分158。延伸部分158可以矩形形状延伸。在卷绕完成的状态下，延伸部分158的长度l2可以小于第一电极接线片112与第二电极接线片132之间的距离l1。此外，延伸部分158的宽度w2可以小于盖组件500组装后盖板510与电极组件100之间的距离或间隙w1(参见例如图3)。因此，宽度w2比电极接线片突出的长度l0短，并且位于盖组件500一侧的延伸部分158的端部形成为比电极组件100更靠近盖板510。当隔板150联接到第一电极板110时，隔板150被设置成使得延伸部分158面对第一电极接线片112。根据本公开一实施例，延伸部分158可邻近安全排气口530。
52.此外，如图6所示，根据本公开的另一实施例的隔板150’可以包括延伸部分158a，该延伸部分158a具有比图4所示的延伸部分158的面积更大的面积。隔板150’的延伸部分158a的边缘可以形成为圆弧形状(round shape)，例如流线形状或半圆形状，而不是像隔板150中具有矩形形状的突出拐角的带角形状。隔板150’的延伸部分158a的长度l3和宽度w3都可以大于隔板150的延伸部分158的长度和宽度。然而，隔板150’的延伸部分158a的长度l3短于第一电极接线片112与第二电极接线片132之间的距离l1，并且宽度w3不大于组装盖组件500之后盖板510与电极组件100之间的距离w1(参见，例如图3)。然而，在一些实施例中，宽度w3可以等于或大于盖板510与电极组件100之间的距离w1，并且因此，延伸部分158a可以接触盖板510。
53.此外，如图7所示，根据本公开的另一实施例的隔板150”可以包括延伸部分158b，该延伸部分158b具有比第一电极接线片112与第二电极接线片132之间的距离l1更大的范围。在该实施例中，延伸部分158b的长度l4可以沿着电极组件100的长度方向覆盖(例如，可以重叠)第一电极接线片112和第二电极接线片132中的一些或全部。延伸部分158b的宽度w4可以与隔板150的延伸部分158或隔板150’的延伸部分158a的宽度相同。当延伸部分158b的长度l4与在电极组件100的纵向方向上从一端到另一端的长度相同时(参见例如图7)，延伸部分158b可以具有与隔板150的尺寸增加延伸部分158b的尺寸时相同的形状。
54.如图3所示，根据上述实施例的具有延伸部分158、158a和158b的隔板150、150’和150”被配置为响应隔板在热量上升和聚集的部分处的收缩或变形，例如熔化。通过在热量上升和聚集的部分增加隔板150、150’、150”的面积，即使隔板150、150’、150”收缩或部分熔化，也可以保持足够的面积以防止电极板暴露。因此，可以防止由电极板之间的暴露和接触引起的短路，并且可以提高二次电池的操作安全性。
55.根据本公开的实施例，可以减少或最小化高温环境中由于热量向盖组件的排气口上升和聚集而导致对隔板的损坏。此外，可以通过减少或最小化对隔板的损坏来防止二次电池的内部短路。
56.以上描述的是用于实施本公开的一些实施例。本领域普通技术人员将理解，本文描述的实施例应该被认为是描述性的，而不是为了限制的目的，并且在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。