二次电池的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月10日提交的韩国专利申请第10-2020-0085661号的优先权的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
3.技术领域
4.本发明涉及一种二次电池。


背景技术：

5.与一次电池不同，二次电池是可充电的，并且小型化和大容量的可能性高。因此，近来，正在进行对二次电池的许多研究。随着技术发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求也迅速增加。
6.根据电池壳的形状，可充电电池分为币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池以及软包型电池。在这种二次电池中，在电池壳中安装的电极组件是具有电极和隔膜堆叠在其中的结构的可充电和可放电的发电装置。
7.电极组件可以适当分为：卷绕型电极组件，其中隔膜插入在正极与负极之间，正极和负极各自以涂布有活性材料的片材的形式设置，然后将正极、隔膜和负极卷绕；堆叠型电极组件，其中依次堆叠有其间具有隔膜的多个正极和多个负极；以及堆叠/折叠型电极组件，其中将堆叠型单元电池与具有长的长度的分离膜卷绕在一起。
8.目前，随着二次电池的能量密度增加，在二次电池内部产生的气体的量增加。此外，由于二次电池因气体产生而弯曲从而引起缺陷，因此，需要解决方案。
9.另外，随着二次电池的能量密度增加，预计由于气体产生引起的缺陷率会加快。
10.存在的问题是，在将产生的气体提取至外部时从外部扩散的水分的量必须最小化。当水分渗透到二次电池中时，发生副反应，引起二次电池的性能劣化并且导致产生气体。
11.[现有技术文献](专利文献)韩国专利公开第10-2014-0015647号


技术实现要素：

[0012]
技术问题
[0013]
本发明的一个方面是提供一种二次电池，该二次电池能够排出内部气体同时使从外部渗透的水分最小化。
[0014]
技术方案
[0015]
根据本发明的实施例的二次电池包括：电极组件，在电极组件中电极和隔膜交替堆叠；电池壳，在电池壳中形成有容纳所述电极组件的容纳部，并且沿着电池壳的外周表面形成密封部；连接管，连接管的一侧与所述电池壳的容纳部连接，连接管的另一侧与所述电池壳的外部连接，并且连接管穿过电池壳；以及芳香阀(aroma valve)，与连接管另一侧连接并且设置在电池壳的外部，以便当电池壳的内部压力大于或等于预定压力时打开以排出
内部气体。
[0016]
根据本发明的实施例的电池组可以包括根据本发明的实施例的二次电池。
[0017]
有益效果
[0018]
根据本发明，芳香阀可以通过穿过电池壳的密封部的连接管连接以排出内部气体，同时使由外部渗透的水分最小化。
附图说明
[0019]
图1是根据本发明的第一实施例的二次电池的平面图；
[0020]
图2是根据本发明的第一实施例的二次电池的侧视图；
[0021]
图3是沿着图1的线b-b
′
截取的截面图；
[0022]
图4是根据本发明的第一实施例的二次电池中的连接管和芳香阀的透视图；
[0023]
图5是根据本发明的第一实施例的二次电池的截面图；
[0024]
图6是根据本发明的第一实施例的二次电池中的芳香阀的截面图；
[0025]
图7是根据本发明的第二实施例的二次电池的平面图；
[0026]
图8是根据本发明的第二实施例的二次电池中的芳香阀的截面图；
[0027]
图9是图8的区域a的放大截面图；
[0028]
图10是根据本发明的第二实施例的二次电池中的芳香阀的平面图；
[0029]
图11是沿着图10的线a-a
′
截取的截面图；
[0030]
图12是根据本发明的第三实施例的二次电池的平面图；
[0031]
图13是根据本发明的第三实施例的二次电池中的芳香阀的截面图。
具体实施方式
[0032]
本发明的目的、具体优点和新颖特征将由下面结合附图的详细描述而变得更加清楚。应当注意的是，在本说明书中，即使在其它附图中示出，也尽可能用相同的附图标记对附图的组件添加附图标记。此外，本发明可以以不同的形式实施并且不应理解为局限于本文中阐述的实施例。在本发明的下面描述中，将省略会不必要地使本发明的主旨模糊的相关技术的详细描述。
[0033]
根据第一实施例的二次电池
[0034]
图1是根据本发明的第一实施例的二次电池的平面图，图2是根据本发明的第一实施例的二次电池的侧视图，图3是沿着图1的线b-b
′
截取的截面图，图4是根据本发明的第一实施例的二次电池中的连接管和芳香阀的透视图。
[0035]
参照图1至图4，根据本发明的第一实施例的二次电池100包括：电极组件120，在该电极组件中电极和隔膜交替堆叠并卷绕；电池壳110，其中形成有容纳电极组件120的容纳部114；连接管140，连接管140的一侧与电池壳110的容纳部114连接；以及芳香阀150，与连接管140的另一侧连接。
[0036]
下文中，将更详细地描述根据本发明的第一实施例的二次电池。
[0037]
图5是根据本发明的第一实施例的二次电池的截面图。
[0038]
参照图5，电极组件120可以是可充电和可放电的发电元件，并且具有其中电极113和隔膜114结合并且相对于彼此交替堆叠的结构。
[0039]
电极113可以包括正极111和负极112。此外，隔膜114将正极111和负极112彼此分离和电绝缘。
[0040]
正极111可以包括：正极集流体；正极活性材料部分，其是在正极集流体上堆叠正极活性材料的区域；以及正极未涂覆部分，其是未堆叠正极活性材料的区域。在这种情况下，正极活性材料部分可以形成正极涂覆部分。
[0041]
例如，正极集流体可以设置为由铝材料制成的箔。
[0042]
正极活性材料可以包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、磷酸铁锂、或包含上述材料中的至少一种的化合物或混合物。
[0043]
负极112可以包括：负极集流体；负极活性材料部分，其是在负极集流体上堆叠负极活性材料的区域；和负极未涂覆部分，其是未堆叠负极活性材料的区域。在这种情况下，负极活性材料部分可以形成负极涂覆部分。
[0044]
例如，负极集流体可以设置为由铜(cu)或镍(ni)材料制成的箔。
[0045]
负极活性材料可以包括合成石墨、锂金属、锂合金、碳、石油焦、活性炭、石墨、硅化合物、锡化合物、钛化合物或它们的合金。此处，负极活性材料还可以包括，例如，非石墨类sio(二氧化硅)或sic(碳化硅)。
[0046]
隔膜114可以由绝缘材料制成，以使正极111和负极112彼此绝缘。
[0047]
另外，例如，隔膜114可以是由微孔聚乙烯、聚丙烯或它们的组合制成的多层膜，或用于固体聚合物电解质或凝胶型聚合物电解质的聚合物膜，如聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈或聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物。
[0048]
参照图1，根据本发明的第一实施例的二次电池100还可以包括：与电极组件120电连接的电极引线130。电极引线130的一侧与电极连接，另一侧延伸至电池壳110的外部。此处，电极引线130可以包括：与正极连接的正极引线和与负极连接的负极引线。
[0049]
参照图1和图5，在电池壳110中，形成有容纳电极组件120的容纳部114，并且沿着外周表面113形成密封部115。此处，例如，密封部115的厚度a可以为10mm以下。在这种情况下，具体地，密封部115的厚度a可以为1mm以下。
[0050]
另外，电池壳110可以包括上壳111和下壳112。
[0051]
上壳111和下壳112的外周表面111a和112a的彼此面对的各个表面可以包括聚丙烯(pp)材料。此处，密封部115可以对上壳111和下壳112的外周表面111a和112a施加热和压力，使得外周表面111a和112a彼此热熔合。
[0052]
参照图3至图5，连接管140的一侧可以与电池壳110的容纳部114连接，另一侧可以与电池壳110的外部连接，并且连接管140可以穿过电池壳110的密封部115。
[0053]
另外，连接管140可以穿过电池壳110中的上壳111的外周表面与下壳112的外周表面111a和112a之间，并且连接管140的外表面可以与上壳111和下壳112的外周表面111a和112a被密封在一起。此处，连接管140具有将电池壳110的容纳部114连接至其中的芳香阀150的排出通道141，使得设置在电池壳110的容纳部114中的内部气体移动至芳香阀150。
[0054]
另外，连接管140的外表面可以包括聚丙烯(pp)材料。此处，连接管140的外表面可以由pp材料制成。
[0055]
因此，连接管140的外表面可以由pp材料制成，因此，当上壳111和下壳112的外周表面111a和112a被密封时，可以进行平滑密封以改善密封性能。即，连接管140与电池壳110
的外周表面113之间的彼此相对的表面可以由相同或相似的材料制成，因此，可以进行密封并且可以容易实现非常牢固的密封。
[0056]
图6是根据本发明的第一实施例的二次电池中的芳香阀的截面图。在图6中，进一步示出了在图3和图5中省略的罩155。
[0057]
参照图3至图6，芳香阀150可以连接至连接管140的另一侧并且设置在电池壳110的外部，使得当电池壳110的内部压力大于或等于预定压力时，芳香阀150打开以排出内部气体。此处，例如，预定压力可以是大于常规软包型电池的内部压力且小于常规软包型电池的弯曲压力的压力。在这种情况下，例如，预定压力可以具体为0.01大气压(atm)以上。此外，例如，预定压力可以更具体地为0.05大气压(atm)以上。
[0058]
另外，例如，芳香阀150可以包括主体151其中形成有排气孔151a；盖152，设置在主体151的外表面上以覆盖排气孔151a；以及粘合剂154，设置在盖152与主体151之间以使得盖152和主体151能够彼此粘附。此外，作为另一实例，芳香阀150还可以包括在盖152的外部的罩155，以防止盖152分离。在这种情况下，可以在罩155中形成罩孔155a，以促进气体的排出。
[0059]
由此，当电池壳110的内部压力增加以超过使得主体151和盖152能够彼此粘合的粘合剂154的粘合力时，主体151与盖152之间的空间会打开，以将内部气体排出至外部。
[0060]
另外，芳香阀150可以相对于连接管140垂直地设置。此处，芳香阀150的排气孔151a可以相对于在连接管140的纵向方向上形成的连接管140的内部排出通道141垂直地延伸。由此，芳香阀150可以相对于连接管140垂直地设置，以最大限度地确保芳香阀150的空气渗透面积。即，当芳香阀150在平行于具有窄的宽度和长的长度的密封部115的方向上安装时，可以克服气体渗透特性劣化的限制。
[0061]
在这种情况下，例如，芳香阀150的排气孔151a的宽度d可以大于连接管140的排出通道141的宽度c。
[0062]
芳香阀150的宽度b可以形成为10mm以上。
[0063]
粘合剂154可以包括硅油。
[0064]
如上所述配置的根据本发明的第一实施例的二次电池100可以包括芳香阀150，流体通过该芳香阀仅沿一个方向流经穿过电池壳110的密封部115的连接管140，以将内部气体排出至外部，同时使由外部渗入的水分的量最小化。
[0065]
另外，连接管140可以与通过施加热而被密封的设置在电池壳110的外周表面113上的密封部115一起被密封，并且芳香阀150可以与连接管140连接，由此，当芳香阀150被安装为直接穿过容纳部114时，可以防止电池壳110的包围容纳部114的一部分被热损坏。
[0066]
根据第二实施例的二次电池
[0067]
下文中，将描述根据第二实施例的二次电池。
[0068]
图7是根据本发明的第二实施例的二次电池的平面图，图8是根据本发明的第二实施例的二次电池中的芳香阀的截面图，图9是图8的区域a的放大截面图。
[0069]
参照图7至图8，根据本发明的第二实施例的二次电池200包括：电极组件，在该电极组件中电极和隔膜交替堆叠并卷绕；电池壳110，其中形成有容纳电极组件的容纳部；连接管140，连接管140的一侧与电池壳110的容纳部连接；以及芳香阀250，与连接管140的另一侧连接。
[0070]
根据本发明的第二实施例的二次电池200与根据前述第一实施例的电极组件的不同之处在于芳香阀250的构造。因此，将省略或简要描述与根据第一实施例的内容重复的本实施例的内容，并且将主要描述它们之间的不同之处。
[0071]
连接管140的一侧可以与电池壳110的容纳部连接，并且另一侧可以与电池壳110的外部连接，并且连接管140可以穿过电池壳110的密封部115。
[0072]
连接管140可以包括聚丙烯(pp)材料。此处，连接管140的外表面可以由pp材料制成。在这种情况下，电池壳110的外周表面113上的面向连接管140的表面可以包括聚丙烯(pp)材料。
[0073]
图10是根据本发明的第二实施例的二次电池中的芳香阀的平面图，图11是沿着图10的线a-a
′
截取的截面图。此处，图11示例性地示出了芳香阀打开的状态。此外，图10是在图11中从上方观察时的平面图，并且为了方便起见，示出了除去弹性件253之后的粘合剂253a的一部分。
[0074]
更详细地，参照图7至图11，芳香阀250可以与连接管140的另一侧连接并且设置在电池壳110的外部，使得当电池壳110的内部压力大于或等于预定压力时，芳香阀150打开以排出内部气体。
[0075]
另外，芳香阀250可以包括：主体251，其中形成有排气孔251a；盖252，设置在主体251的外表面上以覆盖排气孔251a；以及弹性件253，围绕盖252并且一端固定至主体251，以通过该弹性件的弹力将盖252固定至主体251。
[0076]
当电池壳110的内部压力大于弹性件253的弹力时，盖252和主体251可以彼此间隔开，并且排气孔251a可以打开以排出内部气体，然后，当在排出内部气体之后电池壳110的内部气体的压力降低时，盖252和主体251可以通过弹性件253的恢复力彼此紧密接触，使得排气孔251a被密封。
[0077]
弹性件253可以由包括天然橡胶、聚异戊二烯类材料、聚偏二氟乙烯(pvdf)(聚丙烯)、聚氟乙烯(pvf)、聚-3-羟基丁酸酯(phb)、聚乙酸乙烯酯(pva)、聚三氟氯乙烯(pctfe)、聚酰胺、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚碳酸酯、聚砜以及聚降冰片中的至少一种或更多种的材料制成。
[0078]
弹性件253可以粘附至盖252的外表面。此处，弹性件253的一部分可以不粘附，以形成供内部气体排出的通道。此处，弹性件253可以包括粘附至盖252的外表面的粘合部253a和不粘附至盖252的外表面的非粘合部253b。在这种情况下，非粘合部253b可以沿着盖252的侧表面和顶表面形成，以形成供气体排出的通道。
[0079]
另外，在弹性件253中，粘合部253a的一端可以固定至主体251，非粘合部253b的一端可以不固定至主体251。即，例如，粘合部253a的该端可以粘合至主体251，非粘合部253b的该端可以不粘合至主体251。
[0080]
因此，当内部压力大于弹性件253的弹力时，盖252可以向上移动，由此，主体251和盖252彼此间隔开，使得内部气体沿着非粘合部253b从排气孔251a排出至外部。
[0081]
芳香阀250还可以包括设置在盖252与主体251之间的o形环255。因此，可以通过o形环255显著改善盖252与主体251之间的密封性能。
[0082]
芳香阀250可以相对于连接管140垂直地设置。此处，芳香阀250的排气孔251a可以
相对于在连接管140的纵向方向上形成的连接管140的内部排出通道141垂直地延伸。
[0083]
报据第三实施例的二次电池
[0084]
下文中，将描述根据第三实施例的二次电池。
[0085]
图12是根据本发明的第三实施例的二次电池的平面图，图13是根据本发明的第三实施例的二次电池中的芳香阀的截面图。
[0086]
参照图12至图13，根据本发明的第三实施例的电极组件包括：电极组件，在该电极组件中电极和隔膜交替堆叠并卷绕；电池壳110，其中形成有容纳所述电极组件的容纳部；连接管140，连接管140的一侧与电池壳110的容纳部连接；以及芳香阀350，与连接管140的另一侧连接。
[0087]
根据本发明的第三实施例的二次电池300与根据前述第一实施例和第二实施例各自的二次电池的不同之处在于芳香阀350的构造。因此，将省略或简要描述与根据前述实施例的内容重复的本实施例的内容，并且将主要描述它们之间的不同之处。
[0088]
更详细地，连接管140的一侧可以与电池壳110的容纳部连接，并且另一侧可以与电池壳110的外部连接，并且连接管140可以穿过电池壳110的密封部115。
[0089]
连接管140可以包括聚丙烯(pp)材料。此处，连接管140的外表面可以由pp材料制成。在这种情况下，电池壳110的外周表面113上的面向连接管140的表面可以包括聚丙烯(pp)材料。
[0090]
芳香阀350可以与连接管140的另一侧连接并且设置在电池壳110的外部，使得当电池壳110的内部压力大于或等于预定压力时，芳香阀150被打开以排出内部气体。
[0091]
芳香阀350可以包括：主体351，其中形成有排气孔351a；盖352，设置在主体351的外表面上以覆盖排气孔351a；弹性件353，围绕盖352并且一端固定至主体351，以将盖352固定至主体351；以及粘合剂354，设置在主体351与盖352之间，使得盖352和主体351能够彼此粘合。
[0092]
当电池壳110的内部压力大于弹性件353的弹力时，盖352和主体351之间的空间可以被打开以排出内部气体，然后，当在排出气体之后电池壳110的内部气体减少时，盖352和主体351之间的空间可以通过弹性件353的恢复力被密封。
[0093]
弹性件353可以由包括天然橡胶、聚异戊二烯类材料、偏二氟乙烯(pvdf)(聚丙烯)、聚氟乙烯(pvf)、聚-3-羟基丁酸酯(phb)、聚乙酸乙烯酯(pva)、聚三氟氯乙烯(pctfe)、聚酰胺、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚碳酸酯、聚砜和聚降冰片中的至少一种或更多种的材料制成。
[0094]
弹性件353可以粘附至盖352的外表面。此处，弹性件353的一部分可以不粘附，以形成供内部气体排出的通道。
[0095]
粘合剂354可以包括硅油。因此，可以进一步改善盖352与主体351之间的密封性能。即，盖352与主体351之间的空间可以通过弹性件353和粘合剂354双重密封，以显著改善密封性能。
[0096]
芳香阀350可以相对于连接管140垂直地设置。此处，芳香阀350的排气孔351a可以相对于在连接管140的纵向方向上形成的连接管140的内部排出通道141垂直地延伸。
[0097]
弹性件353可以粘附至盖352的外表面。此处，弹性件353的一部分可以不粘附，以
形成供内部气体排出的通道。
[0098]
在芳香阀350的排气孔351a上可以进一步设置供气体通过而液体不通过的膜360。因此，可以有效地防止外部水分和空气引入到二次电池300中。
[0099]
此处，膜360可以由疏水材料制成。因此，膜360可以具有微孔尺寸并且由疏水材料制成，以使得能够更好地阻挡液体不通过微孔。
[0100]
可以提供一种电池组，包括任意一个或更多个根据本发明的第一至第三实施例的二次电池。可以通过将多个所述二次电池电连接并将所述二次电池容纳在壳体中来设置电池组。
[0101]
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是应当理解的是，本发明的范围不限于此。本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的构思和范围的情况下，在形式和细节方面可以做出各种变化。
[0102]
另外，本发明的保护范围将由所附权利要求书阐明。
[0103]
[附图标记]
[0104]
100、200、300：二次电池
[0105]
110：电池壳
[0106]
111：上壳
[0107]
111a：外周表面
[0108]
112：下壳
[0109]
112a：外周表面
[0110]
113：外周表面
[0111]
114：容纳部
[0112]
115：密封部
[0113]
120：电极组件
[0114]
111：正极
[0115]
112：负极
[0116]
113：电极
[0117]
114：隔膜
[0118]
130：电极引线
[0119]
140：连接管
[0120]
141：排出通道
[0121]
150、250、350：芳香阀
[0122]
151、251、351：主体
[0123]
151a、251a、351a：排气孔
[0124]
152、252、352：盖
[0125]
154、354：粘合剂
[0126]
155：罩
[0127]
155a：罩孔
[0128]
253：弹性件
[0129]
253a：粘合部
[0130]
253b：非粘合部
[0131]
255：o形环
[0132]
360：膜