CN109716558A

CN109716558A - 二次电池

Info

Publication number: CN109716558A
Application number: CN201680089322.5A
Authority: CN
Inventors: 丁贤基
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2019-05-03
Also published as: HUE068128T2; EP3518321B1; EP3518321A1; PL3518321T3; KR102693188B1; WO2018056483A1; EP3518321A4; US20190198882A1; KR20190045902A

Abstract

本发明的实施例涉及二次电池，待实现的目的是提供一种具有高输出特性和降低的缺陷率的二次电池。为此，本发明提供一种二次电池，包括：罐；用于密封罐的盖组件；和容纳在罐中的电极组件，包括：阴极板；阳极板；设置在阴极板和阳极板之间的隔板；附接到阴极板并朝向罐和盖组件中的一个延伸的阴极接线片；以及附接到阳极板上并朝向罐和盖组件中的另一个延伸的阳极接线片，其中阳极接线片由镀镍铜制成。

Description

二次电池

技术领域

本发明的实施例涉及具有高输出特性和低缺陷率的二次电池。

背景技术

与一次电池不同，二次电池可以重复充电和放电。通常，低容量二次电池可以用作各种小型便携式电子设备的电源，例如蜂窝电话、膝上型计算机或便携式摄像机，而高容量二次电池可以用作电动汽车等的电源。二次电池包括执行例如充电/放电操作的电极组件、容纳电极组件的壳体以及连接到壳体以防止电极组件移位的盖组件。

同时，二次电池逐渐增加的应用领域导致对高容量/高输出二次电池的需求增加。因此，越来越需要抑制各种类型的缺陷，例如可能在二次电池充满电时造成的电压降低或开路电压(OCV)偏离适当的参考值。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对所述技术背景的理解，因此它可能包含不构成本领域普通技术人员在该国已知的现有技术的信息。

发明内容

待解决的技术问题

本发明的实施例提供了一种具有高输出特性和降低的缺陷率的二次电池。

本发明的上述和其他目的将在以下对优选实施例的描述中进行描述或者根据优选实施例的描述变得显而易见。

技术解决方案

根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池，包括：罐、用于密封罐的盖组件和容纳在罐中的电极组件，电极组件包括阴极板、阳极板、设置在阴极板和阳极板之间的隔板、附接到阴极板并朝向罐和盖组件中的一个延伸的阴极接线片，和附接到阳极板上并朝向罐和盖组件中的另一个延伸的阳极接线片，其中阳极接线片由镀镍铜制成。

此外，阳极接线片可以在相对于阳极接线片所延伸的纵向方向的外周表面上完全由镀镍制成。

此外，阳极接线片可以由具有1wt％或更小的重量比的镀镍制成。

此外，阳极接线片可以由厚度为1.5μm或更小的镀镍制成。

此外，阳极接线片可以具有进一步进行热处理的表面。

此外，阳极接线片可以具有进一步进行铬酸盐(CrO₃)处理的表面。

此外，阳极接线片可以具有进一步进行倒角处理的至少一个边缘。

这里，阳极接线片的经倒角处理的边缘可以是平坦的。

此外，阳极接线片的经倒角处理的边缘可以是弯曲的。

有益效果

如上所述，根据本发明的实施例，二次电池由镀镍铜制成，从而与阳极接线片仅由镍制成的情况相比，表现出高输出特性，同时降低了缺陷率。

此外，根据本发明的实施例，二次电池具有阳极接线片，该阳极接线片具有进行倒角处理的至少一个边缘，由此提高电阻焊接中的焊接质量。

附图说明

图1是根据本发明实施例的二次电池的剖视图。

图2是根据本发明实施例的二次电池的阳极接线片的横截面图。

图3是示出用于阳极接线片仅由铜制成和阳极接线片由镀镍铜制成的情况下比较溶解电位实验数据的曲线图。

图4是根据本发明另一实施例的二次电池的阳极接线片的横截面图。

图5是根据本发明又一实施例的二次电池的阳极接线片的横截面图。

具体实施方式

在下文中，将详细描述本发明的优选实施例。

本发明的各种实施例可以许多不同的方式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的示例实施例。相反，提供本公开的这些示例实施例使得本公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员传达本公开的发明构思。

在附图中，为了简洁和清楚，各种部件的尺寸或厚度被夸大。贯穿全文的相同数字表示相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任一和所有组合。此外，应当理解，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，或者可以存在中间元件C并且元件A和元件B间接地彼此连接。

这里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。如这里所使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地指出了其他情况。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”规定了所述特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

应该理解，尽管术语第一、第二等可在此用于描述各种构件、元件、区域、层和/或区段，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/或区段等与另一个区分开。因此，例如，在不脱离本公开的教导的情况下，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。

空间相对术语，例如“在…之下”、“在下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等，可以在这里使用以便于如图所示描述一个元件或特征与另一个元件或特征之间的关系。将理解，除了图中描绘的方位之外，空间相对术语旨在包括使用或操作中的设备的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件“之下”或“下方”将被调整为在其它元件或特征的“之上”或“上方”。因此，示例性术语“在…之下”可以包括上方和下方两个方位。

图1是根据本发明实施例的二次电池100的剖视图。

参照图1，二次电池100包括罐110、电极组件120、盖组件130和衬垫140。

罐110可以包括具有基本圆形形状的底面111和从底面111向上延伸预定长度的侧壁112。也就是说，如图1所示，罐110可以形成为具有大致圆柱形的形状。当然，与图1不同，罐110可以形成为具有棱柱形状。同时，罐110的顶端可以打开，以便在组装二次电池100时将电极组件120以及电解质溶液等接收于其中。

罐110可以包括例如钢、钢合金、铝、铝合金或其等同物。这些材料仅用于说明而提供，但是本发明并不将罐110的材料限制于此处公开的那些材料。

此外，凹入罐110中以支撑盖组件130下部的卷边部分112a和折弯以覆盖盖组件130上部以防止盖组件130被移动的卷边部分112b(稍后将描述)可以形成在罐110的侧壁112的上侧。

电极组件120可包括阴极板121、隔板122、阳极板123、阴极接线片124和阳极接线片125。

阴极板121通过在金属箔状的阴极集流器上涂覆阴极活性材料而形成。阴极集流器可以包括例如铝，并且阴极活性材料可以包括例如过渡金属氧化物，诸如锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)或锂锰氧化物(LiMn₂O₄)，这些仅仅是为了说明而提供的，但是本发明并不将阴极板121的材料限制在这里公开的材料。

这里，在阴极板121的一部分处形成其上没有涂覆阴极活性材料的阴极非涂覆部分121a。

隔板122设置在阴极板121和阳极板123之间，并防止由于阴极板121和阳极板123之间的接触而发生短路。此外，隔板122可以用作例如锂离子移动的通道。

隔板122可以包括例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或PE和PP的复合膜，它们仅用于说明而提供，但是本发明并不将隔板122的材料限制在这里公开的那些材料。

阳极板123通过在金属箔状的阳极集流器上涂覆阳极活性材料而形成。阳极集流器可以包括例如铜(Cu)或镍(Ni)，阳极活性材料可以包括例如碳。这些材料仅用于说明而提供，但是本发明并不将阳极板123的材料限制于此处公开的那些材料。

这里，在阳极板123的一部分上还形成其上没有涂覆阳极活性材料的阳极非涂覆部分123a。

如上所述，包括阴极板121、隔板122和阳极板123的堆叠被卷绕成凝胶卷构造以容纳在罐110中。

如图1所示，由导电材料如铝制成的阴极接线片124具有附接到阴极非涂覆部分121a的一端，和朝向盖组件130大致延伸然后联接到盖组件130的另一端。在这种情况下，盖组件130可以用作阴极。当然，与图1不同，阴极接线片124可以被联接成电连接到罐110。然而，下面将通过示例的方式，针对阴极接线片124被联接以电连接到盖组件130的情况进行描述，如图1所示。

如图1所示，由导电材料制成的阳极接线片125具有附接到阳极非涂覆部分123a的一端，和朝向罐110的底面111大致延伸然后通过电阻焊接联接到罐110的另一端。在这种情况下，罐110可以用作阳极。当然，如上所述，与图1不同，如果阴极接线片124被联接成电连接到罐110，则阳极接线片125被联接以电连接到盖组件130。

同时，已经提出镍(Ni)作为阳极接线片125的材料。然而，镍具有大约69.3nΩ·m的电阻率，这相对较高，使得其不利于提供用于具有高输出特性的二次电池100，并且会产生高温热引起隔板122的有害变形。

此外，已经提出具有比镍(Ni)小的电阻率的铜(Cu)作为阳极接线片125的替代材料。然而，铜具有低溶解电位，因此很容易溶解，导致微小的短路，并增加了dV和OCV的缺陷率。此外，由于铜非常脆，在制造过程中，由于毛刺可能会产生相对较多的外来材料，导致二次电池100在工作期间的微小短路，并导致进一步增加缺陷率的增加的可能性。

鉴于上述情况，本发明的阳极接线片125由镀镍铜制成。

图2是根据本发明实施例的二次电池100的阳极接线片125的横截面图，即，沿着垂直于阳极接线片125延伸所在的纵向方向的平面的阳极接线片125的横截面图。

参照图2，如上所述，阳极接线片125被配置成使得铜的表面被镍包围。也就是说，如图2所示，铜的四个表面，即顶表面、底表面、右表面和左表面都被镍包围。尽管优选对所有四个表面镀镍，但并非所有四个表面都必须镀镍。必要时，不同于图2，四个表面中的一些可以完全镀镍或者可以部分地镀镍。然而，下面的描述将通过示例的方式针对四个表面全部镀镍的情况进行，如图2所示。

这里，可以通过电镀、无电镀或其组合进行镀镍。

因此，与阳极接线片125仅由镍制成的情况相比，阳极接线片125可具有降低的电阻率，从而提供具有改善的高输出特性的二次电池100。这里，镍可以被镀成具有大约1wt％或更小的重量比，以便获得与阳极接线片125由纯铜制成的情况相当的高输出特性。

此外，由于铜的表面没有暴露，所以可以防止铜的溶解，如图3所示的曲线图所示。

图3是示出用于比较阳极接线片125仅由铜制成以及阳极接线片125由镀镍至约1.5μm厚度的铜制成的情况下的溶解电位实验数据的曲线图。

参照图3，当阳极接线片125仅由铜制成时，铜的溶解在通常使用的电压范围内开始，当阳极接线片125由镀镍铜制成时，即使在比通常使用的电压范围稍高的范围内也没有观察到溶解。

表1示出了当阳极接线片125仅由铜(Cu)制成时以及当阳极接线片125由镀有厚度分别约为0.5μm、约1μm和约1.5μm的镍(Ni)的铜(Cu)制成时测量的缺陷率的数据。这里，在每种情况下都进行了多次测试，并且计算了缺陷阳极接线片相对于被测试阳极接线片总数的比。

表1

如表1所示，当阳极接线片125仅由铜制成时，缺陷率之和([总和]＝高温暴露后的[OCV]+[OCV 3]+[DV])为2.20％，相对较高。然而，当阳极接线片125由镀镍铜制成时，根据镀镍的厚度，缺陷率的总和从2.01％减小到0.25％。这表明，如上所述，通过使用镀镍铜作为形成阳极接线片125的材料，可以防止铜的溶解。

此外，如表1所确定，随着镀镍厚度增加，缺陷率进一步降低。然而，由于当在铜表面上镀镍至大约1.5μm厚度时获得适当的良品率，因此优选在铜表面上镀镍至大约1.5μm或更小的厚度，从而避免由于不必要过厚镀镍而导致制造成本的过度增加。

一旦阳极接线片125由镀镍铜制成，与阳极接线片125仅由铜制成的情况相比，缺陷率可以进一步降低。因此，镀镍的重量比或厚度的下限将不会被具体限定。

为了获得期望的材料特性，可以在阳极接线片125的表面上进一步进行热处理，以获得例如增加的硬度。此外，为了增加耐腐蚀性，可以在阳极接线片125的表面上进一步进行铬酸盐(CrO₃)处理。

回到图1，安装在罐110的卷边部分112a上的盖组件130可以密封罐110。盖组件130可包括上盖131、安全装置132和安全通气件133。

向上凸出的端子部分131a形成在上盖131的中心，以电连接到外部电路。此外，出口131b被形成用以释放罐110中产生的内部气体。

安全装置132可以设置在上盖131下方。安全装置132是随着温度升高电阻增大的正温度系数(PTC)装置，当二次电池100过热时，安全装置132可用于防止由于增大的电阻电流在阴极接线片124和电极组件120的上盖131之间流动。

安全通气件133设置在安全装置132下方，然后电连接到电极组件120的阴极接线片124。凹痕133a形成在安全通气件133中。当压力由于罐110中产生的气体而施加到安全排气口133时，安全排气口133沿着凹痕133a破裂。此时，气体通过安全排气口133的破裂产生的间隙被释放，从而防止二次电池100由于过度压力而爆炸。

必要时，盖组件130还可以包括在上盖131和安全装置132之间或在安全装置132和安全通气件133之间的绝缘片或辅助板。

由绝缘材料制成的衬垫140安装在罐110和盖组件130之间。如上所述，罐110可用作阳极，盖组件130可用作阴极。这里，基于前述描述，衬垫140可用于防止由于罐110和盖组件130之间的接触而发生短路。

图4是根据本发明另一实施例的二次电池的阳极接线片225的横截面图，图5是根据本发明又一实施例的二次电池的阳极接线片325的横截面图。

如上所述，阳极接线片125可以通过电阻焊接联接到罐110的底面111。这里，由于阳极接线片125包括具有低电阻率的铜，因此与阳极接线片125仅包括镍的情况相比，阳极接线片125的焊接强度可以稍微降低。就此而言，阳极接线片125的焊接强度可以通过施加增大的电流来增加。然而，阳极接线片125的边缘可能发生有害的传导，特别是在阳极接线片125成形过程中产生的边缘毛刺，从而增加了降低焊接质量的可能性。

为了避免这种情况，阳极接线片225和325的边缘可以进行倒角处理。

这里，阳极接线片225和325的经倒角处理的边缘可以是平坦的，如图4所示。

此外，阳极接线片225和325的经倒角处理的边缘可以是弯曲的，如图5所示。

此外，可以在阳极接线片225和325的所有边缘上进行倒角处理。然而，如图4和5所示，可以在阳极接线片225和325的边缘上进行倒角处理，这些边缘分别平行于阳极接线片225和325所延伸的纵向方向。或者，不同于图4和5，可以分别在阳极接线片225和325的一些边缘上进行倒角处理。

同时，工艺过程可以以这样的顺序进行，即形成为接线片状的铜首先经受倒角处理，接线片状的铜的边缘被切割，然后镍被镀在边缘上。或者，该工艺过程可以以这样的顺序进行，即镍首先被镀在接线片状的铜上，然后对镀镍铜进行倒角处理。

也就是说，可以根据各种设计条件以不同的方式进行工艺处理。

尽管已经描述了上述实施例来实施本发明的二次电池，但是这些实施例是为了说明的目的而提出的，并不用于限制本发明。本领域技术人员将容易理解，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化，并且这些修改和变化包含在本发明的范围和精神内。

Claims

1.一种二次电池，包括:

罐；

用于密封所述罐的盖组件；和

容纳在所述罐中的电极组件，所述电极组件包括:

阴极板；

阳极板；

设置在所述阴极板和所述阳极板之间的隔板；

附接到所述阴极板并朝向所述罐和所述盖组件中的一个延伸的阴极接线片；和

附接到所述阳极板并朝向所述罐和所述盖组件中的另一个延伸的阳极接线片，

其中所述阳极接线片由镀镍铜制成。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述阳极接线片在相对于所述阳极接线片所延伸的纵向方向的外周表面上完全由镀镍制成。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述阳极接线片由具有1wt％或更小的重量比的镀镍制成。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述阳极接线片由厚度为1.5μm或更小的镀镍制成。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述阳极接线片具有进一步进行热处理的表面。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述阳极接线片具有进一步进行铬酸盐(CrO₃)处理的表面。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述阳极接线片具有进一步进行倒角处理的至少一个边缘。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述阳极接线片的经倒角处理的边缘是平坦的。

9.根据权利要求7所述的二次电池，其中所述阳极接线片的经倒角处理的边缘是弯曲的。