纽扣型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2021年1月29日提交的韩国专利申请10-2021-0013206号的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。
3.技术领域
4.本发明涉及一种纽扣型二次电池，更具体地说，涉及一种纽扣型二次电池，其中在基板、电极端子和绝缘垫圈之间形成强接合力，同时还减少了顶板组件的厚度，顶板组件由覆盖壳体(其中插入有电极组件)开口的基板、接合到基板的电极端子和将基板与电极端子彼此绝缘的绝缘垫圈结合而形成。


背景技术：

5.近年来，由于化石燃料的耗尽，能源价格不断提升，对环境污染的关注日益增加，并且对环境友好可替代能源的需求逐渐成为未来生活中不可或缺的因素。因此，不断地进行对于各种发电技术例如太阳能、风能和潮汐能的研究，并且对于更高效地利用产生的电能的储能器材(例如电池)同样抱有强烈兴趣。
6.此外，随着科技的发展以及对使用电池的电子移动设备和电动车辆的需求增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。因此，进行了多种关于能够满足各种需求的电池的研究。
7.特别是，就材料而言，对于具有例如高的能量密度、放电电压和输出稳定性等优点的锂二次电池(例如锂离子电池和锂离子聚合物电池)的需求量大。
8.根据电池壳的形状，二次电池分为圆柱形电池和方形电池(其中电极组件被嵌入圆柱形或棱柱形的金属罐中)以及袋型电池(其中电极组件被嵌入铝层压片制成的袋型外壳中)。并且，最近由于追求越来越小的可穿戴设备的趋势，已经强调了研发小型电池例如纽扣型二次电池的重要性。
9.图1是现有技术的纽扣型二次电池的截面图。
10.参照图1，作为一种现有技术的纽扣型电池的纽扣型二次电池1具有以下结构：电极组件10插入壳体20的内部空间中，并且基板30覆盖壳体的开口。此外，该纽扣型二次电池的的正极端子40的下部以铆钉的形式插入在基板30的中心处形成的通孔31中，因此接合于基板30。
11.因为接合到具有负极的壳体20的基板30具有负极，并且正极端子40具有正极，所以需要将正极端子与基板绝缘的结构。所述结构是垫圈50。
12.现有技术中，如图1所示，因为正极端子以铆钉的形式接合到基板，因此在减少厚度的方面存在限制。因此，顶板组件90(其是基板、正极端子和垫圈的组装体)的厚度只能保持在比预定厚度更厚的状态，因此，存在只能实施具有相对低的能量密度和空间效率的二次电池的问题。
13.此外，存在担心内部气体泄露或电解质泄露的问题，因为在基板、正极端子和垫圈
之间的结合面处没有进行密封和强力结合。


技术实现要素：

14.[技术问题]
[0015]
本发明设计为解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种纽扣型二次电池，其中在基板、电极端子和绝缘垫圈之间形成强接合力，同时还减少了顶板组件的厚度，顶板组件由覆盖壳体(其中插入电极组件)开口的基板、接合到基板的电极端子和将基板与电极端子彼此绝缘的绝缘垫圈结合而形成。
[0016]
[技术方案]
[0017]
本发明的纽扣型二次电池涉及一种直径大于高度的纽扣型二次电池，所述纽扣型二次电池包括电极组件、壳体(其中插入有电极组件)、基板(配置为覆盖壳体上端的开口并与壳体结合)、电极端子(其至少一部分插入在基板内形成的通孔中以覆盖所述通孔)、和绝缘垫圈(配置为使电极端子与基板绝缘)，其中电极端子、绝缘垫圈和基板通过热熔而彼此结合在一起。
[0018]
电极端子或基板中的至少一中的与绝缘垫圈相接触的表面可以是经铬酸盐表面处理的。
[0019]
电极端子和基板各自的与绝缘垫圈相接触的表面都可以是经铬酸盐表面处理的。
[0020]
电极端子和基板各自都可以由金属材料制成，其中金属材料可以是选自sus、镀镍碳钢和al中的一种或多种。
[0021]
在绝缘垫圈的表面可以形成pp-mah(马来酸酐改性聚丙烯)层。
[0022]
绝缘垫圈可以具有pp-mah层、聚丙烯(pp)层和pp-mah层的三层结构。
[0023]
电极端子或基板中的至少一个的经铬酸盐表面处理的部分和绝缘垫圈的pp-mah层可以包括彼此形成氢键的部分。
[0024]
电极端子可以包括插入到通孔的插入部和从插入部的上端向外延伸并且延伸成板状的端子板部，并且端子板部的与绝缘垫圈相接触的底面可以是经铬酸盐表面处理的。
[0025]
基板的面向绝缘垫圈的顶面可以是经铬酸盐表面处理的。
[0026]
插入部的与绝缘垫圈相接触的外圆周表面可以是经铬酸盐表面处理的。
[0027]
基板的与绝缘垫圈相接触的具有通孔的内表面可以是经铬酸盐表面处理的。
[0028]
顶板组件(其中电极端子、绝缘垫圈和基板彼此结合)的厚度(h)可以是0.4mm至0.8mm。
[0029]
可以通过激光焊接将基板的边缘和壳体的开口结合在一起。
[0030]
可以将绝缘带附着在基板的底面，其中绝缘带可以配置为使基板与电极组件绝缘。
[0031]
电极端子可以具有正极，并且壳体和基板各自都可以具有负极。
[0032]
[有益效果]
[0033]
本发明的纽扣型二次电池可以涉及一种直径大于高度的纽扣型二次电池，所述纽扣型二次电池包括电极组件、壳体(其中插入有电极组件)、基板(配置为覆盖壳体上端的开口并与壳体结合)、电极端子(其至少一部分插入在基板内形成的通孔中以覆盖所述通孔)、和绝缘垫圈(配置为使电极端子与基板绝缘)，其中所述电极端子、绝缘垫圈和基板通过热
熔而彼此结合在一起。因此，在基板、电极端子和绝缘垫圈之间可以形成强接合力，并同时减少顶板组件的厚度，顶板组件由覆盖壳体(其中插入有电极组件)开口的基板、结合到基板的电极端子和将基板与电极端子彼此绝缘的绝缘垫圈结合而形成。
附图说明
[0034]
图1是现有技术的纽扣型二次电池的截面图。
[0035]
图2是本发明的实施方式1的纽扣型二次电池的截面图。
[0036]
图3是本发明的实施方式1的纽扣型二次电池中的具有三层结构的绝缘垫圈的截面图。
[0037]
图4是示出了本发明的实施方式1的纽扣型二次电池中的经铬酸盐表面处理的部分与pp-mah层之间的氢键的图。
[0038]
图5是本发明的实施方式2的纽扣型二次电池的截面图。
具体实施方式
[0039]
下文中，将会参考附图详细描述本发明的优选实施方式，从而使本领域技术人员能够容易实施本发明。然而，本发明可以通过多种实施方式进行，并且不受以下实施例的限制或约束。
[0040]
为了清晰地阐释本发明，已经删除了可能不必要地模糊本发明主旨的与说明书或与已知相关技术无关的部分的细节说明，并且在本说明书中，在每张附图的构件中都添加了附图标记。在这种情况下，本说明书将相同或相似的附图标记分配至相同或相似的要素。
[0041]
此外，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被限制性地解释为原始含义或基于字典的含义，而应当基于发明人可以适当地定义术语的概念以最佳方式描述和解释其发明的原则，将其解释为符合本发明范围的含义和概念。
[0042]
实施方式1
[0043]
图2是本发明的实施方式1的纽扣型二次电池的截面图。图3是本发明的实施方式1的纽扣型二次电池中具有三层结构的绝缘垫圈的截面图。图4是示出了本发明的实施方式1的纽扣型二次电池中的经铬酸盐表面处理的部分与pp-mah层之间的氢键的图。
[0044]
参照图2，本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100可以是一种直径大于高度的纽扣型二次电池100。而且，本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100可以包括电极组件110、壳体120、基板130、电极端子140和绝缘垫圈150。
[0045]
电极组件110可以通过堆叠正极、隔膜和负极而形成。电极组件110可以是其中电极和隔膜交替堆叠并卷绕的卷芯式电极组件110。
[0046]
壳体120可以具有电极组件110插入其中的构造。壳体120可以具有内部空间，并且电极组件110可以插入到所述内部空间中。壳体120在其上部可以具有开口。也就是说，壳体120可以向上开口，并且壳体120包括底部和侧壁。
[0047]
基板130可以覆盖壳体120的上部开口，并且与壳体120结合。所述结合可以是焊接结合。特别地，可以通过激光焊接将基板的边缘132和壳体的开口121彼此结合在一起。而且，这种激光焊接可以是缝焊，其有利于预防焊接针孔。此外，在基板130的内部中心可以形成通孔131。在此，基板可以由金属材料制成，并且该金属材料可以是选自sus、镀镍碳钢和
al的至少一种。
[0048]
电极端子140可以是与在基板130内部形成的通孔131结合的端子。电极端子140可以是具有正极的正极端子。这可以是由于电极组件110的正极连接于电极端子140。当电极端子140具有正极时，壳体120和基板130各自都可以具有负极。电极组件110的负极可以连接于壳体120，从而使壳体120具有负极。当将基板130焊接到壳体120时，可形成与壳体120相同的负极。
[0049]
电极端子可以被配置为使至少一部分电极端子插入到在基板内形成的通孔中，从而覆盖所述通孔。电极端子可以由金属材料制成，并且该金属材料可以是选自sus、镀镍碳钢和al的一种或多种。
[0050]
绝缘垫圈150可以配置为使电极端子140与基板130绝缘。当电极端子140具有正极时，因为结合于具有负极的壳体120主体的基板130具有负极，并且电极端子140具有正极，因此需要将电极端子140与基板130绝缘的结构。所述结构是绝缘垫圈150。
[0051]
此外，电极端子140、绝缘垫圈150和基板130可以通过热熔彼此结合在一起。在现有技术中，使用铆钉结构来接合电极端子140。然而，在本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100中，使用了热熔结构而非铆钉结构。
[0052]
此外，参照图2，电极端子140或基板130中的至少一个的与绝缘垫圈150相接触的表面可以是经铬酸盐表面处理的。或者，为了增加结合力，电极端子140和基板130二者的与绝缘垫圈150相接触的表面都可以是经铬酸盐表面处理的。
[0053]
铬酸盐表面处理可以意味着将待处理的物体置于含有铬酸盐或重铬酸盐为主要成分的溶液中，并涂敷防锈膜(铬酸盐膜)。在铬酸盐表面处理的情况下，可以赋予导电性，具有形成耐腐蚀膜的作用，以及具有提高粘附力的作用。此外，在铬酸盐表面处理的情况下，其可以具有在膜的磨损部分自我愈合的能力，并且具有无需薄膜(镀层)就能形成膜的优点。
[0054]
此外，在本发明的实施方式1中的纽扣型二次电池100中，绝缘垫圈150可以具有在其表面上形成的pp-mah(马来酸酐改性聚丙烯)层。因此，当结合电极端子140或基板130(由金属制成)时，结合力可以提高。而且，具体而言，绝缘垫圈150可以具有pp-mah层152、聚丙烯(pp)层151和pp-mah层152的三层结构(如图3所示)。
[0055]
参照图2和图4，电极端子140或基板130中的至少一个的经铬酸盐表面处理的部分和绝缘垫圈150表面上的pp-mah层可以包括彼此形成氢键的部分。
[0056]
具体而言，参照图4，在本发明的实施方式1的纽扣型二次电池100中，在pp-mah的oh和铬氧化物粘合层的与铬双键键合的o之间可以形成氢键(图4中，用虚线方框指示形成氢键的部分)。在电极端子140和绝缘垫圈150之间以及在基板130和绝缘垫圈150之间形成有氢键的部分，结合力显著提升。
[0057]
参照图2，电极端子140可以包括插入到通孔131中的插入部141和从插入部141的上端向外延伸并且延伸成板状的端子板部142。
[0058]
参照图2，在本发明实施方式1的纽扣型二次电池100中，端子板部142的与绝缘垫圈150相接触的底面可以是经铬酸盐表面处理的。此外，基板130的面向绝缘垫圈150的顶面也可以是经铬酸盐表面处理的。图2中，附图标记c指示经铬酸盐表面处理的部分。在c部分，可以与绝缘垫圈150的pp-mah层152形成氢键。
[0059]
(图2是纽扣型二次电池100的截面图，为了便于理解，仅在左侧示出了附图标记c所指示的经铬酸盐表面处理的部分。因此，本发明不应限制于图2示出的仅在左侧进行铬酸盐表面处理。)
[0060]
当使用这样的热熔结构和氢键结构时，通过将覆盖壳体120(其中插入有电极组件110)的开口121的基板130、结合到基板130的电极端子140和将基板130与电极端子140绝缘的绝缘垫圈150彼此结合在一起而形成的顶板组件190可以具有显著降低的厚度。特别地，电极端子140、绝缘垫圈150和基板130彼此结合的顶板组件190的厚度(h)可以为0.4mm至0.8mm(参照图2)。
[0061]
此外，顶板组件190的厚度显著降低，并且在基板130、电极端子140和绝缘垫圈150之间可以形成强结合力。
[0062]
参照图2，基板130的底面可以附着绝缘带160。绝缘带160可以将基板130与电极组件110绝缘。因为正极和负极在电极组件110上卷绕在一起，所以当基板130和正极彼此接触时可能会发生短路。然而，绝缘带160可以预防短路的发生。
[0063]
实施方式2
[0064]
图5是本发明的实施方式2的纽扣型二次电池的截面图。
[0065]
本发明的实施方式2与实施方式1的区别在于铬酸盐表面处理部分的范围不同。
[0066]
将尽可能地省略与实施方式1重复的内容，并且将集中描述实施方式2的不同之处。换言之，显而易见的是，如果必要的话，可以将实施方式2中没有描述的内容视为实施方式1的内容。
[0067]
参照图5，在本发明的实施方式2的纽扣型二次电池中，插入部的与绝缘垫圈250相接触的外圆周表面243可以是经铬酸盐表面处理的。
[0068]
在这种情况下，插入部的外圆周表面243经铬酸盐处理的部分和端子板部242的底面上经铬酸盐表面处理的部分可以彼此连接。当以这种方式连接时，可以形成几何弯曲结构(即如图5所示形成l型截面)以进一步改善结合力和气密性。如上所述，在经铬酸盐处理的部分中，通过与绝缘垫圈表面的pp-mah接触，可以形成氢键。
[0069]
此外，在本发明的实施方式2的纽扣型二次电池200中，具有通孔的基板的与绝缘垫圈250相接触的内表面233可以是经铬酸盐表面处理的。
[0070]
在这种情况下，基板内表面233经铬酸盐处理的部分和基板230的顶面上经铬酸盐表面处理的部分可以彼此连接。当以这种方式连接时，可以形成几何弯曲结构(l型)以进一步改善结合力和气密性。甚至在这种情况下，也可以在铬酸盐处理的部分和绝缘垫圈表面之间形成氢键。
[0071]
虽然已经参考特定实施方式描述了本发明的实施方式，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离权利要求所定义的本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种修改和变型。
[0072]
附图标记说明：
[0073]
1、100、200：纽扣型二次电池
[0074]
110、210：电极组件
[0075]
120、220：壳体
[0076]
121：壳体的开口
[0077]
130、230：基板
[0078]
131：通孔
[0079]
132：基板边缘
[0080]
140、240：电极端子
[0081]
141、241：插入部
[0082]
142、242：端子板部
[0083]
150、250：绝缘垫圈
[0084]
151：pp层
[0085]
152：pp-mah层
[0086]
160：绝缘带
[0087]
190：顶板组件
[0088]
233：基板的内表面
[0089]
243：插入部的外圆周表面

技术特征：
1.一种直径大于高度的纽扣型二次电池，所述纽扣型二次电池包括：电极组件；壳体，其中插入有所述电极组件；基板，其被配置为覆盖所述壳体的上端开口并与所述壳体结合；电极端子，其至少一部分插入在所述基板内形成的通孔中以覆盖所述通孔；和绝缘垫圈，其被配置为使所述电极端子与所述基板绝缘，其中，所述电极端子、绝缘垫圈和基板通过热熔而彼此结合。2.如权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子或基板中的至少一个的与所述绝缘垫圈相接触的表面是经铬酸盐表面处理的。3.如权利要求2所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子和基板各自的与所述绝缘垫圈相接触的表面都是经铬酸盐表面处理的。4.如权利要求2所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子和基板各自由金属材料制成，其中，所述金属材料是选自sus、镀镍碳钢和al中的一种或多种。5.如权利要求2所述的纽扣型二次电池，其中，在所述绝缘垫圈的表面上形成有pp-mah(马来酸酐改性聚丙烯)层。6.如权利要求5所述的纽扣型二次电池，其中，所述绝缘垫圈具有pp-mah层、聚丙烯(pp)层和pp-mah层的三层结构。7.如权利要求5所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子或基板中的至少一个的经铬酸盐表面处理的部分和所述绝缘垫圈150的pp-mah层包括彼此形成氢键的部分。8.如权利要求2所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子包括插入到所述通孔中的插入部和从所述插入部的上端向外延伸并且延伸成板状的端子板部，并且所述端子板部的与所述绝缘垫圈相接触的底面是经铬酸盐表面处理的。9.如权利要求8所述的纽扣型二次电池，其中，所述基板的面向所述绝缘垫圈的顶面是经铬酸盐表面处理的。10.如权利要求9所述的纽扣型二次电池，其中，所述插入部的与所述绝缘垫圈相接触的外圆周表面是经铬酸盐表面处理的。11.如权利要求10所述的纽扣型二次电池，其中，具有通孔的所述基板的与所述绝缘垫圈相接触的内表面是经铬酸盐表面处理的。12.如权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子、所述绝缘垫圈和所述基板彼此结合形成的顶板组件的厚度是0.4mm至0.8mm。13.如权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述基板的边缘和所述壳体的开口通过激光焊接而彼此结合。14.如权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，绝缘带附着在所述基板的底面，其中，所述绝缘带被配置为使所述基板与所述电极组件绝缘。15.如权利要求1所述的纽扣型二次电池，其中，所述电极端子具有正极，并且所述壳体和基板各自具有负极。

技术总结
本发明涉及一种纽扣型二次电池，其中在基板、电极端子和绝缘垫圈之间可以形成强结合力，同时减少了由覆盖壳体(其中插入有电极组件)开口的基板、接合到基板的电极端子和将基板与电极端子彼此绝缘的绝缘垫圈结合而形成的顶板组件的厚度。本发明的纽扣型二次电池直径大于高度，且包括电极组件、壳体(其中插入有所述电极组件)、基板(其覆盖壳体上端的开口并与壳体接合)、电极端子(其至少部分地插入在基板内形成的通孔中且覆盖通孔)和绝缘垫圈(用于将电极端子与基板绝缘)，其中电极端子、绝缘垫圈和基板通过热熔而彼此结合。垫圈和基板通过热熔而彼此结合。垫圈和基板通过热熔而彼此结合。


技术研发人员：皇甫光洙 闵建宇 金度均
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2023/9/9