圆筒形电池及包括它的电池组及汽车制造技术

圆筒形电池及包括它的电池组及汽车。圆筒形电池包括将第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取的电极组件。第一及第二电极分别沿着卷取方向而包括第一及第二无涂层部。第一及第二无涂层部中的至少一个本身被定义为电极极耳，并包括芯部侧无涂层部、外周侧无涂层部、夹在它们之间的中间无涂层部。芯部侧无涂层部和外周侧无涂层部中的至少一个比中间无涂层部卷取轴方向上的高度低。圆筒形电池包括：电池外壳，其通过开放部而收纳电极组件；第一集电板，其与第一无涂层部结合而位于外壳内；盖板，其覆盖开放部；隔片，其配置在盖板与电极组件之间，以固定电极组件并将电池外壳密封；及外部端子，其与第二无涂层部电连接。层部电连接。层部电连接。

【技术实现步骤摘要】
圆筒形电池及包括它的电池组及汽车


[0001]本技术涉及圆筒形电池、包括它的电池组及汽车。

技术介绍

[0002]在圆筒形电池中，为了集电效率的最大化而应用电池外壳沿着高度方向而上下分别延伸有阳极无涂层部及阴极无涂层部的凝胶卷。在应用具备这样的结构的凝胶卷的圆筒形电池中，作为用于将阳极无涂层部及阴极无涂层部分别与外部端子及电池外壳连接的中间介质而利用集电板。
[0003]在该情况下，例如，阳极集电板覆盖凝胶卷的一面而与阳极无涂层部结合，阴极集电板覆盖凝胶卷的另一面而与阴极无涂层部结合。另外，上述阳极集电板与外部端子电连接，阴极集电板与电池外壳电连接。
[0004]在具备如上述的结构的圆筒形电池中，在特别地阳极集电板与盖板之间形成比较大的空的空间。另外，在位于上述盖板的相反侧的电池外壳的底面与阴极集电板之间也形成空的空间。
[0005]这样的空的空间会成为凝胶卷在电池外壳的内部特别地在上下方向上即沿着圆筒形电池的高度方向而移动的原因。上述凝胶卷这样在上下方向上移动的情况下，可能在集电板与电极极耳之间的结合部位发生损坏，进而在集电板与电池外壳之间的结合部位、集电板与外部端子之间的结合部位等也会发生损坏。
[0006]因此，有必要尽量缩小这样的凝胶卷的游动空间。另外，为了缩小凝胶卷的游动空间而应用附加部件的情况下，工序上增加复杂性，制造费用也会上升，因此需要应用以往已经应用的部件而解决这样的问题。
[0007]另外，基于产品群的应用方便性高并且具有高能量密度等电特性且可进行反复的充电及放电的电池(二次电池)不仅应用于便携式设备，而且还广泛应用于通过电气驱动源驱动的电动汽车(EV，Electric Vehicle)或混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。
[0008]这样的电池不仅具有能够大幅减小化石燃料的使用的首要的优点，还具有完全不会随着使用能源而产生副产物的优点，因此作为环保及提高能源效率的新能源备受瞩目。
[0009]下面的说明的电池是指，可进行反复的充电及放电的二次电池。
[0010]当前广泛使用的电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单位电池的工作电压约为2.5V～4.5V。在需要比这更高的输出电压的情况下，将多个电池串联连接而构成电池组。另外，根据电池组所需的充放电容量，有时会将多个电池并联连接而构成电池组。因此，包括在上述电池组的电池的数量及电连接形态根据所需的输出电压及/或充放电容量而被设定为各种各样。
[0011]另一方面，作为单位电池的种类，具有圆筒形、棱柱形及包袋型电池。在圆筒形电池的情况下，在阳极与阴极之间夹着绝缘体即分离膜并将其卷取而形成凝胶卷形态的电极组件，将此插入到电池外壳的内部而构成电池。并且，上述阳极及阴极各自的无涂层部上连
接有带状的电极极耳，电极极耳将电极组件和露出到外部的端子之间电连接。作为参考，阳极端子是将电池外壳的开放口密封的密封体的盖板，阴极端子为电池外壳。
[0012]但是，根据具备这样的结构的以往的圆筒形电池，电流集中到与阳极无涂层部及/或阴极无涂层部结合的带状的电极极耳，因此存在电阻大，发热多，集电效率不好的问题。
[0013]在具备1865或2170的形状系数的小型圆筒形电池中电阻和发热不构成大问题。但是，在为了将圆筒形电池应用于电动汽车而增加形状系数的情况下，在急速充电过程中在电极极耳周边发生较多的热，导致圆筒形电池起火的问题。
[0014]为了解决这样的问题，公开了具备如下结构的圆筒形电池(所谓无极耳(Tab
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less)圆筒形电池)：在凝胶卷类型的电极组件的上端及下端分别设置阳极无涂层部及阴极无涂层部，在这样的无涂层部焊接集电板而改善集电效率。
[0015]图1至图3是示出无极耳圆筒形电池的制造过程的图。图1示出电极的结构，图2示出电极的卷取工序，图3示出在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序。
[0016]参照图1至图3，阳极10和阴极11具备在片状的集电体20涂布活性物质21的结构，沿着卷取方向X而在一侧的长边侧包括无涂层部22。
[0017]如图2所示，电极组件A是通过将阳极10和阴极11与2张分离膜12一起依次层叠之后向一个方向X卷取而制作的。此时，阳极10和阴极11的无涂层部向彼此相反的方向配置。
[0018]在卷取工序之后，阳极10的无涂层部10a和阴极11的无涂层部11a向芯部侧弯折。之后，在无涂层部10a、11a是分别焊接集电板30、31而进行结合。
[0019]阳极无涂层部10a和阴极无涂层部11a未结合有另外的电极极耳，集电板30、31与外部的电极端子连接，电流通道沿着电极组件A的卷取轴方向(参照箭头)而形成为较大的截面积，因此能够降低电池的电阻。因为电阻与流动电流的通道的截面积成反比。
[0020]在无极耳圆筒形电池中，为了提高无涂层部10a、11a和集电板30、31的焊接特性，向无涂层部10a、11a的焊接位置施加较强的压力而需要尽量以平坦的方式使无涂层部10a、11a弯折。
[0021]但是，在弯折无涂层部10a、11a的焊接位置时，无涂层部10a、11a的样子不规则地歪斜而变形。在该情况下，变形的部位与相反极性的电极接触而引起内部发生短路或在无涂层部10a、11a引起微细的裂痕。另外随着与电极组件A的芯部相邻的无涂层部32弯折，将位于电极组件A的芯部的空洞33全部闭塞或将相当一部分闭塞。在该情况下，电解液注入工序中引起问题。即，位于电极组件A的芯部的空洞33被用作注入电解液的通道。但是，当该通道被闭塞时，难以注入电解液。另外，在将电解液注入器插入到空洞33的过程中，与芯部周围的无涂层部32之间产生干扰，因此导致无涂层部32被撕破的问题。
[0022]另外，焊接集电板30、31的无涂层部10a、11a的弯折部位需要重叠成多层，并且不能存在空的空间(空隙)。只有这样，才能获得充分的焊接强度，即便使用激光焊接等最新技术，也能够防止激光渗透到电极组件A的内部而将分离膜或活性物质融化而蒸发的问题。
[0023]另外，以往的无极耳圆筒形电池在电极组件A的上部整体上形成有阳极无涂层部10a。因此，在将电池外壳上端的外周面向内部压入而形成卷边部时，电极组件A的上端边缘区域34会受到通过电池外壳施加的按压。这样的按压会导致电极组件A的部分变形，此时分离膜12被撕破而导致内部发生短路。在电池的内部发生短路时，引起电池的发热或爆炸。
[0024]另一方面，在应用包括以往的二次粒子的阳极活性物质而制造电极时，发生粒子
(颗粒)破裂，在充放电时因内部裂痕而导致气体发生量增加，由此在电池稳定性上存在问题。
[0025]为了解决该问题，研发出了一次粒子的大小较大的单粒子或类似
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单粒子形态的阳极活性物质，但在将上述单粒子或类似
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单粒子形态的阳极活性物质应用于高负载(loadi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆筒形电池，其特征在于，其包括：电极组件，其作为将第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取而对芯部和外周面进行定义的电极组件，上述第一电极及第二电极分别沿着卷取方向而包括未涂布活性物质层的第一无涂层部及第二无涂层部，上述第一无涂层部及上述第二无涂层部中的至少一个无涂层部本身被定义为电极极耳，包括与上述电极组件的芯部相邻的芯部侧无涂层部、与上述电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在上述芯部侧无涂层部及上述外周侧无涂层部之间的中间无涂层部，上述芯部侧无涂层部和上述外周侧无涂层部中的至少一个无涂层部与上述中间无涂层部相比卷取轴方向上的高度相对低；电池外壳，其通过形成于下端的开放部而收纳上述电极组件；第一集电板，其与上述第一无涂层部结合并位于上述外壳内；盖板，其覆盖上述开放部；隔片，其配置在上述盖板与上述电极组件之间，以固定上述电极组件并密封上述电池外壳；及外部端子，其与上述第二无涂层部电连接。2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，上述隔片包括：游动防止部，其夹在上述第一集电板与上述盖板之间；密封部，其夹在上述电池外壳与上述盖板之间；及连接部，其将上述游动防止部与上述密封部之间连接。3.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其特征在于，上述游动防止部具备与上述第一集电板和上述盖板之间的距离对应的高度。4.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其特征在于，上述游动防止部位于上述电极组件的卷取轴方向上的端部的中心部。5.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其特征在于，上述游动防止部具备形成于与上述电极组件的卷取中心孔对应的位置的隔片孔。6.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其特征在于，上述密封部具备沿着上述电池外壳的内周面边围而延伸的形态。7.根据权利要求6所述的圆筒形电池，其特征在于，上述电池外壳包括：卷边部，其通过将外周面边围压入而形成；及压接部，其在上述卷边部的下方对上述开放部进行定义的末端以包围上述盖板的边缘的方式延伸及弯折，上述密封部沿着上述压接部而弯折并包围上述盖板的边缘而形成。8.根据权利要求2所述的圆筒形电池，其特征在于，上述连接部包括从上述游动防止部以放射状、十字形状或它们的组合形状延伸的多个延长支架，上述多个延长支架与上述盖板不接触。9.根据权利要求7所述的圆筒形电池，其特征在于，上述第一集电板包括：支承部，其位于上述电极组件的卷取轴方向上的端部的中心部；无涂层部结合部，其从上述支承部延伸并与上述第一无涂层部结合；及外壳接触部，其从上
述支承部延伸或从上述无涂层部结合部的端部延伸而夹在上述电池外壳与上述密封部之间，上述外壳接触部接触到与上述盖板相对的上述卷边部的一面上，上述密封部沿着上述压接部而弯折并包围上述盖板的边缘而将上述外壳接触部与上述盖板之间填充。10.根据权利要求9所述的圆筒形电池，其特征在于，上述盖板不具有极性。11.根据权利要求9所述的圆筒形电池，其特征在于，上述游动防止部覆盖上述支承部，以防止上述支承部露出到上述游动防止部的外侧。12.根据权利要求9所述的圆筒形电池，其特征在于，上述连接部以沿着上述卷取轴方向而与上述外壳接触部不重叠的方式配置。13.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，其还包括：第二集电板，其与上述第二无涂层部结合；及绝缘体，其夹在形成于上述电池外壳的上端的封闭部与上述第二集电板之间，上述外部端子通过上述绝缘体而与上述第二无涂层部电连接。14.根据权利要求13所述的圆筒形电池，其特征在于，上述外部端子是铆钉端子，该铆钉端子能够绝缘地设置在形成于上述封闭部的中央部的贯通孔，并且与上述第二无涂层部相对的端部的边缘朝向上述封闭部的内侧面而铆接，上述外部端子的上述端部焊接到上述第二集电板。15.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，上述中间无涂层部的至少一部分区间包括能够独立地弯折的多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴种殖，赵敏起，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：新型
国别省市：