本發(fā)明涉及卷芯、二次電池、電池組及車輛。本申請要求于2022年11月17日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請no.10-2022-0154665的優(yōu)先權(quán)及權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

背景技術(shù)：

1、由于容易應(yīng)用于各種產(chǎn)品的特性以及諸如能量密度高之類的電氣特性，二次電池不僅普遍應(yīng)用于便攜式裝置，而且還普遍應(yīng)用于由電驅(qū)動源驅(qū)動的電動車輛(ev)、混合動力電動車輛(hev)等。

2、由于二次電池可以顯著減少化石燃料的使用的主要優(yōu)點以及使用能源不產(chǎn)生副產(chǎn)品的次要優(yōu)點，因此二次電池作為提高生態(tài)友好性和能源效率的新能源正吸引人們的關(guān)注。

3、目前廣泛使用的二次電池包括鋰離子電池、鋰聚合物電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池等。單位二次電池單元的操作電壓約為2.5v至4.5v。因此，當(dāng)需要更高的輸出電壓時，可以通過串聯(lián)連接多個二次電池來構(gòu)造電池組。此外，可以通過依據(jù)電池組所需的充電/放電容量并聯(lián)連接多個二次電池，來構(gòu)造電池組。因此，可以依據(jù)所需的輸出電壓和/或充電/放電容量，來以各種方式設(shè)置電池組中所包括的二次電池的數(shù)量和電連接的形式。

4、注意，作為二次電池的類型，已知有圓柱形、方形和袋型二次電池。上述二次電池可以是圓柱形二次電池。在二次電池中，作為絕緣體的隔膜插置于正極和負極之間，然后將其卷繞以形成卷芯型電極組件，并且將電極組件與電解質(zhì)一起插入電池罐中，從而構(gòu)造電池。帶狀的電極接頭可以連接到正極和負極中的每一個的未涂覆部分，并且電極接頭電連接電極組件和暴露于外部的電極端子。作為參考，正極端子是密封電池罐的開口部分的密封主體的蓋板，而負極端子是電池罐。

5、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有這種結(jié)構(gòu)的二次電池，電流集中在連接到正極未涂覆部分和/或負極未涂覆部分的帶狀電極接頭上，因此電阻大，產(chǎn)生大量熱量，并且集流效率差。

6、對于形狀因子為18650或21700的小型圓柱形二次電池，電阻和發(fā)熱不是主要問題。然而，當(dāng)為了將圓柱形二次電池應(yīng)用于電動車輛而增大圓柱形二次電池的形狀因子時，可能出現(xiàn)以下問題：在快速充電過程期間，由于在電極接頭周圍產(chǎn)生大量熱量，圓柱形二次電池起火。因此，需要開發(fā)具有增大的形狀因子的圓柱形二次電池。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明致力于提供卷芯和二次電池，其能夠通過包括設(shè)置為圍繞電極組件的側(cè)表面和電極組件的垂直于卷繞軸的一個端部的管結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)高能量密度。

3、本發(fā)明的另一目的是提供包括具有如上的改進結(jié)構(gòu)的二次電池的電池組和包括該電池組的車輛。

4、然而，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題不限于上述問題，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下描述中將清楚地理解未描述的其它問題。

5、技術(shù)方案

6、本發(fā)明的示例性實施方式提供了一種卷芯，其包括：電極組件，該電極組件具有正極、隔膜和負極層疊并卷繞的結(jié)構(gòu)；以及管結(jié)構(gòu)，該管結(jié)構(gòu)被設(shè)置為圍繞電極組件的側(cè)表面的至少一部分和電極組件的垂直于卷繞軸的端部的至少一部分，其中，管結(jié)構(gòu)被設(shè)置為包括形成在電極組件的垂直于卷繞軸的一個端部的中心部分中的孔。

7、本發(fā)明的另一示例性實施方式提供了一種二次電池，該二次電池包括：根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的卷芯；以及電池罐，該電池罐被構(gòu)造為容納卷芯，其中，電池罐包括經(jīng)由形成在電池罐的底部中的通孔而鉚接的電極端子、以及設(shè)置在電極端子和通孔的外徑部分之間的墊圈。

8、本發(fā)明的又一示例性實施方式提供了一種包括根據(jù)上述示例性實施方式的二次電池的電池組。

9、本發(fā)明的又一示例性實施方式提供了一種包括根據(jù)上述示例性實施方式的電池組的車輛。

10、技術(shù)效果

11、為了開發(fā)需要高容量和高輸出的二次電池，正極未涂覆部分和負極未涂覆部分分別位于卷芯型電極組件的垂直于卷繞軸的一個端部和作為該一個端部的相對表面的另一端部，并且集流器板被焊接到未涂覆部分，由此能夠提高集流效率。這使得可以降低二次電池的內(nèi)阻并增加能量密度。

12、在現(xiàn)有技術(shù)中，在將電極組件的正極集流器板激光焊接到正極未涂覆部分之后，將絕緣帶附接到暴露的未涂覆部分和集流器板，以便使未涂覆部分和集流器板與電池罐接觸的部分絕緣。附接絕緣帶在外觀質(zhì)量和工藝方面是不利的，并且在將卷芯插入電池罐中時，導(dǎo)致絕緣帶由于褶皺或隆起而脫落的問題。

13、根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，包括被設(shè)置為圍繞電極組件的側(cè)表面和電極組件的垂直于卷繞軸的一個端部的至少一部分的管結(jié)構(gòu)，從而不會出現(xiàn)絕緣帶褶皺或隆起的問題，使得可以提高絕緣質(zhì)量，縮短生產(chǎn)一個產(chǎn)品所需的節(jié)拍時間，并提高處理能力。此外，便于插入電池罐中，并且易于返工，這也有利于節(jié)約成本。

14、這允許施加到電池的電流穩(wěn)定地增加，實現(xiàn)高能量密度，并提供高容量、高功率的二次電池。

15、然而，本發(fā)明要獲得的有利效果不限于上述效果，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下對本發(fā)明的描述中可以清楚地理解本文未描述的其它效果。

技術(shù)特征：

1.一種卷芯，該卷芯包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述正極和所述負極中的至少一個包括集流器和設(shè)置在所述集流器上的電極活性材料層，并且所述集流器包括未設(shè)置有所述電極活性材料層的未涂覆部分，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，該卷芯還包括集流器板，該集流器板設(shè)置在所述電極組件的垂直于所述卷繞軸的至少一個端部處，并且

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)沒有被設(shè)置為延伸到與所述電極組件的垂直于所述卷繞軸的一個端部相對的另一端部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)被設(shè)置為從所述電極組件的垂直于所述卷繞軸的一個端部的外周面延伸到所述孔，并且

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)被設(shè)置為從所述電極組件的垂直于所述卷繞軸的一個端部的外周面延伸到所述孔，并且

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)包括可拉伸材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)包括聚氯乙烯基(pvc+eve)化合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)在室溫下收縮。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)在室溫下的收縮率為30％以下。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)包括絕緣材料。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷芯，其中，所述管結(jié)構(gòu)具有3mm以下的厚度。

13.一種二次電池，該二次電池包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的二次電池，其中，所述電極端子包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的二次電池，其中，所述二次電池包括設(shè)置在所述電池罐的所述底部上的負極端子，并且所鉚接的電極端子是正極端子，并且

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的二次電池，其中，所述電極組件還包括正極集流器板，所述正極集流器板設(shè)置在所述電極組件的垂直于所述卷繞軸的一個端部處，并且

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池，其中，所述正極端子和所述正極集流器板經(jīng)由所述管結(jié)構(gòu)的孔彼此電連接。

18.一種電池組，該電池組包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求13所述的二次電池。

19.一種車輛，該車輛包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池組。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了卷芯、二次電池、電池組和車輛。該卷芯包括：電極組件，其具有正極、隔膜和負極層疊并卷繞的結(jié)構(gòu)，以及管結(jié)構(gòu)，其圍繞電極組件的側(cè)表面的至少一部分和電極組件的垂直于卷繞軸的一個端部的至少一部分。管結(jié)構(gòu)包括形成在電極組件的垂直于卷繞軸的一個端部的中心處的孔。

技術(shù)研發(fā)人員：金武泳,金光中,金俊卓
受保護的技術(shù)使用者：株式會社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30