二次电池以及包括该二次电池的装置的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年10月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0129946号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。
3.本公开涉及一种二次电池以及一种包括该二次电池的装置，并且更特别地涉及一种包括果冻卷型电极组件的二次电池以及一种包括该二次电池的装置。


背景技术：

4.近来，由于化石燃料的枯竭导致能源价格上涨以及对环境污染的关注日益增加，对环境友好的替代能源的需求必将在未来生活中发挥重要作用。因此，正在进行对用于生成各种动力(诸如核能、太阳能、风能和潮汐能)的技术的研究，并且用于更有效地使用所生成的能量的动力存储设备也备受关注。
5.特别地，随着移动装置的技术发展和需求的增加，对作为能量源的电池的需求正在快速增加。因此，已经对能够满足不同需求的电池进行了许多研究。
6.通常，非常需要具有诸如高能量密度、放电电压和输出稳定性等优点的锂二次电池，诸如锂离子电池或锂离子聚合物电池。
7.此外，二次电池可以基于电池壳体的形状而分类成：圆柱形电池，该圆柱形电池具有被安装在圆柱形金属罐中的电极组件；棱柱形电池，该棱柱形电池具有被安装在棱柱形金属罐中的电极组件；以及袋形电池，该袋形电池具有被安装在由层压铝片制成的袋形壳体中的电极组件。
8.此外，二次电池还可以基于如何构造电极组件而分类，该电极组件具有正极、负极以及介于正极与负极之间的分隔件被堆叠的结构。
9.通常，电极组件可以包括：果冻卷(卷绕)型电极组件，其中，长片型正极和长片型负极与介于长片型正极和长片型负极之间的分隔件卷绕在一起；以及堆叠(层压)型电极组件，其中，切割成预定单位尺寸的多个正极和多个负极与介于多个正极和多个负极之间的分隔件依次堆叠；等等。
10.近来，为了解决果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件所涉及的问题，已经开发出一种具有改进结构的堆叠/折叠型电极组件，该结构是果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件的组合。堆叠/折叠型电极组件具有如下结构，其中，单元单体以位于分隔件上的状态被依次卷绕，该单元单体由分隔件介于其间的同时的正极和负极的特定单元堆叠而成。
11.图1是示出了在传统果冻卷电极组件10被卷绕之前的状态的分解立体图。
12.参考图1，插入二次电池中的传统果冻卷型电极组件10包括第一电极片20、第二电极片30以及介于第一电极片20与第二电极片30之间的分隔件40。此外，为了防止第一电极片20和第二电极片30在卷绕成果冻卷形式时彼此接触，优选地，在第二电极片30的下方附加地设置分隔件40。
13.在此，第一电极片20和第二电极片30可以分别对应于正极片和负极片。
14.活性材料层22被形成在第一电极片20上，并且第一电极接线片21可以通过诸如焊接的方法结合到未形成有活性材料层22的未涂覆部23。
15.类似地，活性材料层32被形成在第二电极片30上，并且第二电极接线片31可以通过诸如焊接的方法结合到未形成有活性材料层32的未涂覆部33。
16.图2是示出了图1的电极组件10被卷绕的状态的立体图。
17.参考图2，第一电极接线片21和第二电极接线片31在卷绕的电极组件10的上方向(z轴方向)和下方向(与z轴相反的方向)上延伸。
18.此时，当从上方观察卷绕的电极组件10时，第一电极接线片21和第二电极接线片31别无选择而只能位于相对于电极组件10的中央轴线的任一侧。特别地，图2示出了第一电极接线片21被定位成相对于电极组件10的中央轴线在与x轴相反的方向上偏置。
19.因此，当从上方观察时，由于电极接线片21和31，所以电极组件10也别无选择而只能具有增大的外径并示出不对称的形状。
20.当对容纳有电极组件10的二次电池执行冲击测试时，存在的问题是取决于电极接线片21和31的位置而得出不同的结果，并且电极组件10在未定位有电极接线片21和31的方向上被推动。这是二次电池不仅在冲击测试中而且甚至在暴露于外部冲击时也可能表现出的问题。此外，当电极组件10被充电和放电时，可能发生电极组件10膨胀的现象。由于这种不对称的形状，可能存在的问题是形状相对于未定位有电极接线片21和31的部分而变形。
21.第一电极接线片21和第二电极接线片31的厚度可以被称为薄的，但由于第一电极片20、第二电极片30和分隔件40的卷绕通常执行了几十圈或更多，所以电极组件10的不对称和变形现象更加突出，最终可能导致不可忽视的问题。
22.因此，实际上，非常需要开发一种能够解决上述问题的技术。


技术实现要素：

23.【技术问题】
24.已经设计了本公开的实施例以解决先前提出的方法的上述问题，并且本公开的目的是即使当电极组件被卷绕时也防止由于电极接线片而导致的形状不对称或变形的发生。
25.然而，本公开的实施例要解决的问题不限于上述问题，并且可以在本公开中所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
26.【技术方案】
27.根据本公开的实施例的二次电池包括：果冻卷型电极组件，在该果冻卷型电极组件中，第一电极片、第二电极片与介于第一电极片和第二电极片之间的分隔件卷绕在一起；以及第一电极接线片，该第一电极接线片被结合到第一电极片的未涂覆部，并且位于果冻卷型电极组件的中央部处，其中，第一电极接线片包括被结合到未涂覆部的结合部以及从结合部向外延伸的延伸部，其中，结合部的宽度比延伸部的宽度宽，并且其中，结合部在果冻卷型电极组件的中央部中被卷绕3/4圈以上且一圈以下。
28.第一电极片的未涂覆部可以被形成在第一电极片的一个端部处。
29.第一电极片可以在第一电极接线片所在的方向上被卷绕。
30.结合部可以被卷绕一圈。
31.结合部的一端可以接触与该一端相反的另一端。
32.阶梯部可以被形成在结合部的一端处，并且与阶梯部接合的突出部可以被形成在结合部的另一端处。
33.凹槽可以被形成在结合部的一端处，并且插入凹槽中的凹槽插入部可以被形成在结合部的另一端处。
34.凹槽和凹槽插入部可以与结合部被结合到未涂覆部的表面以及与该表面相反的表面中的每一个表面分开。
35.结合部可以包括修整部，该修整部被形成在结合部的至少一个角部中。
36.延伸部可以在未涂覆部的上侧的方向上延伸，并且结合部可以与未涂覆部的上侧分开。
37.果冻卷型电极组件可以被卷绕成平面圆形形状。
38.【有益效果】
39.根据本公开的实施例，当电极组件通过卷绕了3/4圈[w1]以上且一圈以下的电极接线片的结合部而卷绕时，能够防止电极组件的形状不对称或变形现象的发生。
[0040]
此外，由于电极接线片以宽的区域被结合到未涂覆部，所以能够容易地将从电极接线片生成的热量排放到外部。
附图说明
[0041]
图1是示出了在传统果冻卷型电极组件被卷绕之前的状态的分解立体图。
[0042]
图2是示出了图1的电极组件被卷绕的状态的立体图。
[0043]
图3是示出了在根据本公开的一个实施例的电极组件被卷绕之前的状态的分解立体图。
[0044]
图4是图3的“a”部分的局部放大图。
[0045]
图5是从与x轴相反的方向观察的图3的电极组件的视图。
[0046]
图6是示出了图5的电极组件在e方向上被卷绕的状态的视图。
[0047]
图7是示出了具有阶梯部和突出部的电极组件的视图。
[0048]
图8是示出了具有凹槽和凹槽插入部的电极组件的视图。
[0049]
图9是具有修整部的电极组件的局部视图。
具体实施方式
[0050]
在下文中，将参考附图详细描述本公开的各种实施例，使得本领域技术人员能够容易地实施它们。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文中所阐述的实施例。
[0051]
与描述无关的部分将被省略以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
[0052]
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每一个元件的尺寸和厚度，并且本公开不一定必需限于附图中所示。在附图中，为了清楚起见夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大地示出一些层和区域的厚度。
[0053]
此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一个元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一个元件上，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，“在
……
上”或“上方”是指被设置
在参考部分上或下方，并不一定必需意味着被设置在参考部分的朝向重力的相反方向的上端处。
[0054]
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”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。
[0055]
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，它意味着当从上侧观察目标部分时，并且当被称为“横截面”时，它意味着当从竖直切割的横截面的一侧观察目标部分时。
[0056]
图3是示出了在根据本公开的一个实施例的果冻卷型电极组件100被卷绕之前的状态的分解立体图。
[0057]
参考图3，根据本公开的一个实施例的二次电池包括果冻卷型电极组件100，在该果冻卷型电极组件100中，第一电极片200和第二电极片300与介于第一电极片200和第二电极片300之间的分隔件400卷绕在一起。
[0058]
活性材料层220被形成在第一电极片200上，并且第一电极接线片210可以通过诸如焊接的方法结合到未形成有活性材料层220的未涂覆部230。
[0059]
类似地，活性材料层320被形成在第二电极片300上，并且第二电极接线片310可以通过诸如焊接的方法结合到未形成有活性材料层320的未涂覆部330。
[0060]
第一电极片200和第二电极片300可以分别对应于正极片和负极片中的任一个，并且因此，第一电极接线片210和第二电极接线片310可以分别对应于正极接线片和负极接线片中的任一个。
[0061]
将基于第一电极接线片210描述以下内容。此时，第二电极接线片310可以具有与如图3所示的第一电极接线片210不同的传统电极接线片的构造。可替代地，本实施例中的第二电极接线片可以具有与第一电极接线片210相同或相似的构造。
[0062]
图4是图3的“a”部分的局部放大图。
[0063]
参考图4，第一电极接线片210包括被结合到未涂覆部230的结合部211以及从结合部211延伸到外部的延伸部212。
[0064]
结合部211的宽度c比延伸部212的宽度d宽。在图4中，延伸部212从结合部211的上侧的中心延伸。然而，如果结合部211的宽度c比延伸部212的宽度d宽，则延伸部212的位置不受限制，并且因此，延伸部212可以从结合部211的上侧的任一端延伸。
[0065]
在该实施例中，将结合部211的宽度c形成为较宽的目的是当包括结合部211的第一电极片200被卷绕时，允许结合部211在电极组件的中心被卷绕3/4圈以上且一圈以下。在下文中，将给出详细描述。
[0066]
图5是从与x轴相反的方向观察的图3的果冻卷型电极组件100的视图。
[0067]
参考图5，当卷绕第一电极片200、第二电极片300和分隔件400时，它们可以在第一电极接线片210所在的方向(z轴方向)上(即，在e方向上)相对于第一电极片200卷绕。
[0068]
图6是示出了图5的果冻卷型电极组件在e方向上被卷绕的状态的视图。
[0069]
参考图6，结合部211在果冻卷型电极组件100的中心被卷绕3/4圈以上且一圈以下，并且更优选地，可以被卷绕一圈。
[0070]
如上所述，在该实施例中，结合部211的宽度c被较宽地形成，如图4所示，并且结合部211被卷绕3/4圈以上且一圈以下，使得能够保持对称形状，这与传统的果冻卷型电极组件不同。即，果冻卷型电极组件100可以被卷绕成平面形状，即，当从上方观察时为圆形形
状。
[0071]
因此，即使已经容纳果冻卷型电极组件100的二次电池经受冲击测试，无论电极接线片210和310的位置如何，也都能够得到一致的结果，并且能够解决果冻卷型电极组件100在冲击过程中被推动的问题。
[0072]
此外，即使当果冻卷型电极组件100被充电和放电时，也能够使其形状变形的问题最小化。
[0073]
当结合部211被卷绕少于3/4圈时，不能有效地防止卷绕的果冻卷型电极组件100的不对称或变形现象的发生。另一方面，当结合部211被卷绕多于一圈时，由于出现结合部211重叠的部分，所以反而可能导致果冻卷型电极组件100的不对称形状，这不是优选的。
[0074]
此外，在电极接线片的情况下，严重地生成热量，并且结合到大面积的结合部211更容易将从第一电极接线片210生成的热量排放到外部。即，可以通过结合到大面积的结合部211改进第一电极接线片210的散热性能。
[0075]
另一方面，如图3至图5所示，第一电极片200的未涂覆部230可以被形成在第一电极片200的一端处，使得包括结合部211的第一电极接线片210可以位于果冻卷型电极组件100的中央部处。因此，一起参考图4和图6，结合部211的一端211a和与其相反的另一端211b可以彼此接触。此外，如上所述，第一电极片200可以在图5的e方向上卷绕，使得一端211a和另一端211b彼此接触。
[0076]
图7是示出了作为本公开的修改实施例的设置有阶梯部500和突出部600的电极组件的视图，并且示出了在与图6相同的方向上观察的电极组件的状态。
[0077]
参考图7，阶梯部500可以被形成在结合部211-1的一端211a-1处，并且与阶梯部500接合的突出部600可以被形成在结合部211-1的另一端211b-1处。
[0078]
阶梯部500和突出部600具有更容易实施结合部211-1的一圈卷绕的构造，这能够在将突出部600配合到形成有阶梯部500的阶梯中的同时有效地实现结合部211-1的一圈卷绕。即，能够防止结合部211-1通过阶梯部500和突出部600被卷绕多于一圈，从而防止重叠部分的出现。
[0079]
此外，突出部600与阶梯部500接合的位置不受限制，并且因此，与图7不同，突出部被形成在一端211a-1处，并且阶梯部也可以被形成在另一端211b-1处。
[0080]
图8是示出了作为本公开的修改实施例的具有凹槽700和凹槽插入部800的电极组件的视图，其示出了在与图6相同的方向上观察的电极组件的状态。
[0081]
参考图8，凹槽700可以被形成在结合部211-2的一端211a-2处，并且能够插入凹槽700中的凹槽插入部800可以被形成在结合部211-2的另一端211b-2处。
[0082]
凹槽700和凹槽插入部800具有更容易实施结合部211-2的一圈卷绕的构造，并且凹槽插入部800被插入凹槽700中，使得能够有效地实现结合部211-2的一圈卷绕。即，能够防止结合部211-2通过凹槽700和凹槽插入部800被卷绕多于一圈，从而防止出现重叠部分。
[0083]
更具体地，凹槽700和凹槽插入部800可以分别位于一端211a-2和另一端211b-2的中央部处。换言之，凹槽700和凹槽插入部800都可以被定位成与结合部211-2被结合到未涂覆部的表面以及与结合部211-2相反的表面间隔开。
[0084]
通过将凹槽插入部800插入凹槽700中，能够实现一端211a-2与另一端211b-2之间的更牢固的紧固。
[0085]
此外，凹槽700和凹槽插入部800的位置不受限制，并且因此，与图8不同，凹槽插入部可以被形成在一端211a-2处并且凹槽可以被形成在另一端211b-2处。
[0086]
同时，参考图4，第一电极接线片210的延伸部212在未涂覆部230的上侧231的方向上延伸，并且结合部211可以与未涂覆部230的上侧231分开。分开的距离b不受特别限制，优选为2.0mm以上且3.0mm以下。
[0087]
如果结合部211未与未涂覆部230的上侧231分开或者距离b小于2.0mm，则在待卷绕的第一电极片中，第一电极接线片210可能在果冻卷型电极组件的上方升起，并且因此，具有较宽宽度c的结合部211暴露于果冻卷型电极组件的外部，使得引起诸如短路等问题的可能性可能快速增加。
[0088]
图9是具有修整单元900的电极组件的局部视图。
[0089]
参考图9，结合部211-3可以包括修整部900，该修整部900被形成在被结合到未涂覆部230的结合部211-3的至少一个角部上。
[0090]
通过如本实施例中的那样形成修整部900，能够防止在卷绕期间由于结合部211-3的角部而导致电极片、分隔件等撕裂的问题。
[0091]
同时，根据本公开的实施例的二次电池可以包括用于容纳果冻卷型电极组件的电池壳体。电池壳体可以是圆柱形壳体、棱柱形壳体或袋型壳体，但优选为圆柱形壳体。
[0092]
上文提及的一种或多种二次电池可以应用于各种装置。这些装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆、混合动力车辆的运输工具，但不限于此，并且可以应用于能够使用二次电池的各种装置。
[0093]
虽然上文已经详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员使用所附权利要求中所限定的本公开的基本概念进行的各种修改和改进也属于权利范围。
[0094]
【附图标记的说明】
[0095]
100：电极组件
[0096]
200：第一电极片
[0097]
210：第一电极接线片
[0098]
211：结合部
[0099]
212：延伸部
[0100]
300：第二电极片
[0101]
400：分隔件
[0102]
500：阶梯部
[0103]
600：突出部
[0104]
700：凹槽
[0105]
800：凹槽插入部