本申請要求于2016年4月22日在韓國知識產權局提交的第10-2016-0049618號韓國專利申請的優先權和權益，所述韓國專利申請的內容通過引用全部包含于此。本發明的實施例涉及一種二次電池。
背景技術：
：鋰離子二次電池由于包括相對高的操作電壓、相對高的每單位重量的能量密度等的各種特性而被廣泛地用在便攜式電子裝置中并且用作混合動力汽車和電動車輛的電源。鋰離子二次電池可根據其形狀通常被分類為圓柱型二次電池、棱柱型二次電池和袋型二次電池。圓柱形鋰離子二次電池通常包括圓柱形電極組件、結合到電極組件的圓柱形罐、注入到罐中以允許鋰離子的移動的電解質以及結合到罐的一端以防止電解質的泄漏和電極組件的分離的蓋組件。在此
背景技術：
部分中公開的上述信息用于增進對所描述技術的背景的理解，因此，它可包含不形成現有技術的信息。技術實現要素：本發明的實施例提供一種二次電池。本發明的上述和其它方面將在其示例性實施例中描述或者通過下面的其示例性實施例的描述將是明顯的。根據本發明的方面，一種二次電池包括：圓柱形罐；電極組件，容納在具有電解質的圓柱形罐中；以及蓋組件，密封圓柱形罐。蓋組件包括具有端子部、從端子部向下彎曲的彎曲部以及從彎曲部向外延伸的延伸部的蓋上件。端子部具有比延伸部小的厚度，蓋上件的端子部的頂端高度等于或小于圓柱形罐的頂端高度。蓋上件可包括鋁或鋁合金。蓋上件可包括5000系列鋁合金。蓋上件的端子部的厚度可小于延伸部的厚度的四分之三。蓋上件可被壓鍛以減小端子部的厚度。蓋組件還可包括安全板，所述安全板包括在蓋上件下方的主體、從主體的外圍向上延伸的主體彎曲部以及從主體彎曲部向內延伸并且部分地覆蓋蓋上件的頂表面的主體延伸部。蓋組件還可包括位于圓柱形罐的頂端與安全板的主體延伸部之間的絕緣墊圈。圓柱形罐可包括底部、從底部向上延伸的側部、在側部的頂端處并且圍繞蓋上件的延伸部的外圍的卷邊部以及在卷邊部的下部處并且朝向電極組件凹進的珠緣部。二次電池還可包括連接到圓柱形罐的卷邊部的頂端的負電極引線接線片以及連接到蓋上件的端子部的頂端的正電極引線接線片。蓋上件可電連接到電極組件的正電極，圓柱形罐可電連接到電極組件的負電極。如上所述，根據本發明的實施例的二次電池通過減小蓋上件中的端子部的尺寸(例如，厚度)而提供蓋上件與安全板之間的增大的空間，由此提供了用于安全板的操作空間和氣體排放空間。此外，在根據本發明的實施例的二次電池中，包括柔性鋁材料并且通過壓鍛形成的蓋上件的延伸部具有比端子部大的厚度，由此減小可發生在卷邊工藝之后的蓋上件的延伸部的形變或使可發生在卷邊工藝之后的蓋上件的延伸部的形變最小化。附圖說明通過參照附圖詳細地描述本發明的示例性實施例，本發明的上述和其它特征將變得更明顯，在附圖中：圖1a、圖1b和圖1c是根據本發明的實施例的二次電池的透視圖、剖視圖和分解透視圖；圖2是示出根據本發明的實施例的二次電池中的圓柱形罐和蓋組件的連接結構的放大剖視圖；圖3是示出根據本發明的實施例的在用于制造二次電池的卷邊工藝的各個步驟處的蓋上件的延伸部的形變的實驗數據的曲線圖；圖4是示出圖3的形變的蓋上件的局部放大剖視圖。具體實施方式以下，將參照附圖詳細地描述本發明的示例性實施例，使得它們可被本領域技術人員容易地制作以及使用。然而，本發明可以以許多不同的形式來實施并且不應該被解釋為局限于在這里闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并且這些實施例將向本領域技術人員充分地傳達本發明的構思。本發明將由所附權利要求以及它們的等同物來限定。在附圖中，為了清楚起見，可夸大層和區域的厚度。同樣的標號始終表示同樣的元件。如這里所使用的，術語“和/或”包括一個或更多個相關所列項的任何組合和所有組合。另外，將理解的是，當元件a被稱為“結合到”或“連接到”元件b時，元件a可直接結合或連接到元件b或者可在元件a與元件b之間存在中間元件c，使得元件a可間接結合或連接到元件b。另外，這里使用的術語是出于描述具體實施例的目的，而不意圖限制實施例。如這里所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式“一個(者)”、“一種”也意圖包括復數形式。還將理解的是，當在該說明書中使用術語“包含”和“包括”時，說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個或更多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。此外，當描述本發明的實施例時使用“可以”涉及“本發明的一個或更多個實施例”。當諸如“……中的至少一個(種/者)”的表述在一系列元件(要素)之后時，修飾整列的元件(要素)，而不是修飾列中的個別元件(要素)。另外，術語“示例性”意圖表示示例或舉例說明。如這里所使用的，術語“使用”可被認為與術語“利用”同義。將理解的是，盡管這里可使用術語第一、第二等來描述不同的構件、元件、區域、層和/或部分，但這些構件、元件、區域、層和/或部分不應受這些術語限制。這些術語僅用于將一個構件、元件、區域、層和/或部分與另一構件、元件、區域、層和/或部分區分開。因此，在不脫離教導的情況下，例如，下面討論的第一構件、第一元件、第一區域、第一層和/或第一部分可稱為第二構件、第二元件、第二區域、第二層和/或第二部分。為了便于描述，這里可使用諸如“在……之下”、“在……下面”、“下”、“在……上面”和“上”等的空間相對術語來描述如附圖中所示的一個元件或特征與另一元件或特征的關系。將理解的是，除了在附圖中描繪的方位之外，空間相對術語意圖包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的裝置被翻轉，則描述為“在”其它元件或特征“下面”或“之下”的元件隨后將被定位為“在”所述其它元件或特征“上面”。因此，示例性術語“在……下面”可包括在……上面和在……下面兩種方位。另外，這里使用的術語“隔板”包括可在使用對隔板具有很小的親和力的液體電解質的液體電解質電池中通常使用的隔板。這里使用的術語“隔板”還包括電解質穩固地粘合到隔板以使得電解質和隔板應被解釋為彼此相同的本征固體聚合物電解質和/或凝膠固體聚合物電解質。因此，隔板的意思應該限定為具有與在本公開的上下文中的它的意思一致的意思。圖1a、圖1b和圖1c是根據本發明的實施例的二次電池的透視圖、剖視圖和分解透視圖。如圖1a、圖1b和圖1c中所示，根據本發明的實施例的二次電池100包括圓柱形罐110、電極組件120和蓋組件140。另外，二次電池100還可包括結合到電極組件120的中心銷130。圓柱形罐110包括圓形底部111和從底部111向上延伸(例如，從底部111向上延伸特定或預定長度)的側部112。在根據本發明的實施例的制造二次電池100的工藝中，留圓柱形罐110的頂部或頂端敞開。因此，在根據本發明的實施例的組裝二次電池100的工藝中，可將電極組件120與電解質一起嵌入到圓柱形罐110中。圓柱形罐110可由鋼、鋼合金、鋁、鋁合金或它們的等同物制成，但本發明的實施例不限于此。另外，向內凹進的珠緣部113可形成在蓋組件140下面以防止電極組件120與蓋組件140分離，向內彎曲的卷邊部114可形成在珠緣部113上或上方。電極組件120容納在圓柱形罐110內。電極組件120包括涂覆有負電極活性材料(例如，石墨或碳)的負電極板121、涂覆有正電極活性材料(例如，諸如licoo2、linio2或limn2o4的過渡金屬氧化物)的正電極板122以及置于負電極板121與正電極板122之間以在允許鋰離子移動的同時防止負電極板121與正電極板122之間的短路的隔板123。負電極板121、正電極板122和隔板123以基本上圓柱形形狀或構造來卷繞。在一些實施例中，負電極板121可由銅(cu)箔或鎳(ni)箔形成，正電極板122可由鋁(al)箔形成，隔板123可由聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)制成；然而，本發明的實施例不限于此。另外，負電極接線片124可焊接到負電極板121以向下突出并由此延伸(例如，由此延伸預定長度)，正電極接線片125可焊接到正電極板122以向上突出并由此延伸(例如，由此延伸預定長度)，反之亦然。另外，負電極接線片124可由銅或鎳制成，正電極接線片125可由鋁制成；然而，本發明的實施例不限于此。另外，電極組件120的負電極接線片124可焊接到圓柱形罐110的底部111。因此，圓柱形罐110可用作負電極。在其它實施例中，正電極接線片125可焊接到圓柱形罐110的底部111。在這些實施例中，圓柱形罐110可用作正電極。另外，第一絕緣板126可置于電極組件120與圓柱形罐110的底部111之間并且可結合到圓柱形罐110。第一絕緣板126具有形成在它的中心處的第一開口126a(例如，第一孔)和形成在第一開口126a周圍的第二開口126b(例如，第二孔)(例如，與第一開口126a相比，第二開口126b可更靠近第一絕緣板126的邊緣來形成)。第一絕緣板126可防止電極組件120電接觸圓柱形罐110的底部111。例如，第一絕緣板126防止電極組件120的正電極板122電接觸底部111。此外，如果由于二次電池中的異常而產生相對大量的氣體，則第一開口126a允許氣體快速向上移動通過中心銷130，第二開口126b允許負電極接線片124穿過其以焊接到底部111。另外，第二絕緣板127可置于電極組件120與蓋組件140之間并且可結合到圓柱形罐110。第二絕緣板127具有形成在它的中心處的第一開口127a(例如，第一孔)和形成在第一開口127a周圍的第二開口127b(例如，第二孔)(例如，與第一開口127a相比，第二開口127b可更靠近第二絕緣板127的邊緣形成)。第二絕緣板127可防止電極組件120電接觸蓋組件140。例如，第二絕緣板127防止電極組件120的負電極板121電接觸蓋組件140。如果由于二次電池中的異常而產生相對大量的氣體，則第一開口127a允許氣體快速移動至蓋組件140，第二開口127b允許正電極接線片125穿過其以焊接到蓋組件140。另外，在電解質的注入期間，第二開口127b允許電解質快速流入電極組件120中。因為第一絕緣板126的第一開口126a和第二絕緣板127的第一開口127a的直徑小于中心銷130的直徑，所以可防止中心銷130由于外部沖擊而電接觸圓柱形罐110的底部111或蓋組件140。中心銷130是空心圓柱體管并且可結合到電極組件120的大致中心區。中心銷130可由鋼、鋼合金、鋁、鋁合金或聚對苯二甲酸丁二醇酯制成；然而，本發明的實施例不限于此。中心銷130可在二次電池的充電和放電期間抑制電池組件120的形變并且可用作在二次電池中產生的氣體的移動通道。在一些實施例中，可不包括中心銷130。蓋組件140包括具有多個開口141d(例如，通孔)的蓋上件141、安裝在蓋上件141下方的安全板143、安裝在安全板143下方的連接環145、結合到連接環145并且具有第一開口146a和第二開口146b(例如，第一通孔和第二通孔)的蓋下件146、固定于蓋下件146的下部并且電連接到正電極接線片125的底板147以及使蓋上件141、安全板143、連接環145和蓋下件146與圓柱形罐110的側部112絕緣的絕緣墊圈148。在一些實施例中，絕緣墊圈148被基本上按壓在其中的每個形成在圓柱形罐110的側部112處的珠緣部113與卷邊部114之間。另外，形成在蓋上件141中的開口141d和形成在蓋下件146中的第二開口146b可允許在達到異常的內部壓力時將在圓柱形罐110中產生的內部氣體排放到外部。在這種情況下，安全板143由于內部壓力而向上反轉成與底板147電分離(例如，電斷開)接著斷裂或破裂以允許內部氣體排放到外部。另外，電解質注入到圓柱形罐110中，在充電和放電期間通過二次電池中的負電極板121和正電極板122中的電化學反應產生的鋰離子允許移動。電解質可為包括鋰鹽和高純有機溶劑的混合物的非水的、有機電解質。另外，電解質可為使用聚合物的聚合物電解質或固體電解質。然而，本發明的實施例不限于此。在根據本發明的實施例的二次電池100中，蓋組件140的頂端高度可等于或小于圓柱形罐110的頂端高度。例如，從圓柱形罐110的底部111到蓋組件140的蓋上件141的頂端的高度可等于或小于從圓柱形罐110的底部111到卷邊部114的頂端的高度。因此，與傳統的二次電池相比，根據本發明的實施例的二次電池100可在具有與傳統二次電池相同的高度的同時容納更大的電極組件120，由此提供具有相對大的容量的二次電池。另外，負電極引線接線片(圖2的150)和正電極引線接線片(圖2的160)可焊接到根據本發明的實施例的二次電池100的大致頂部。例如，負電極引線接線片150可電連接到圓柱形罐110的頂端(例如，卷邊部114的頂端)，正電極引線接線片160可電連接到蓋組件140的頂端(例如，蓋上件141的頂端)。因此，因為負電極引線接線片150和正電極引線接線片160都焊接到二次電池100的頂部，所以單獨提供的布線結構不需要處于根據本發明的實施例的二次電池100的下部處。因此，可簡化二次電池100的下部的模塊結構，由此允許根據本發明的實施例的二次電池100被便利地用作電動車輛的電源。參照圖2，示出了根據本發明的實施例的在二次電池100中的圓柱形罐110和蓋組件140的連接結構的剖視圖。在圖2中，示出了負電極引線接線片150連接到圓柱形罐110的狀態。假設從圓柱形罐110的底部111到蓋組件140的頂端(例如，蓋上件141的頂端)的高度為第一高度a且從圓柱形罐110的底部111到圓柱形罐110的頂端(例如，卷邊部114的頂端)的高度為第二高度b，可滿足第一高度等于或小于第二高度(a≤b)的關系。使用這種構造，負電極引線接線片150可焊接到卷邊部114，正電極引線接線片160可焊接到蓋上件141。接下來，將更詳細地描述蓋組件140的構造。蓋組件140的蓋上件141包括端子部141a、彎曲部141b和延伸部141c。端子部141a基本上是平面的并且連接正電極引線接線片。彎曲部141b形成為從端子部141a的外圍向下彎曲并且包括一個或更多個開口141d(例如，至少一個通孔)。另外，延伸部141c可從彎曲部141b的底端向外水平地延伸。蓋上件141的端子部141a的第一厚度c(例如，從端子部141a的頂表面到其底表面的距離)可小于蓋上件141的延伸部141c的第二厚度d(例如，從延伸部141c的頂表面到其底表面的距離)。例如，在蓋上件141中，第一厚度c小于第二厚度d，由此增大蓋上件141與安全板143之間的空間。在蓋上件141中，可通過壓鍛來減小端子部141a的第一厚度c(例如，僅第一厚度c)。為此，蓋上件141可由諸如鋁或鋁合金的具有優良的可成形性的材料制成。在一些實施例中，鋁合金可為5000系列合金，所述5000系列合金重量輕、包括鎂作為主要成分并且具有優良的耐腐蝕性和優異的可成形性。表1示出典型的5000系列鋁合金的各種成分的比例(％)。在表1中，5000系列鋁合金通過不同于鋁(al)的金屬的比例來描述，余數與每種5000系列鋁合金中的鋁的比例對應。表1在根據本發明的實施例的二次電池100中，負電極引線接線片焊接到卷邊部114，正電極引線接線片焊接到蓋上件141，由此減小第一高度a，使得第一高度a等于或小于第二高度b。在這些實施例中，因為蓋上件141與安全板143之間的距離減小，所以會變得難以獲得安全板143可操作的空間。為了提供安全板143可操作的空間，可減小作為蓋上件141的端子部141a的厚度的第一厚度c。然而，如果第二厚度d與由柔性鋁合金制成的蓋上件141的第一厚度c一起減小，則延伸部141c會通過卷邊工藝或在卷邊工藝期間形變，所述卷邊工藝被執行以使得圓柱形罐110的頂端圍繞延伸部141c的外圍。因此，第二厚度d可大于第一厚度c，第一厚度c可小于第二厚度d。例如，蓋上件141經受壓鍛以使端子部141a的第一厚度c減小(例如，以僅使第一厚度c減小)為等于或小于大約第二厚度d的四分之三(3/4)。因此，在根據本發明的實施例的二次電池100中，增大蓋上件141與安全板143之間的空間以提供用于安全板143的操作空間和氣體排放空間，其中，安全板143可在所述操作空間中操作。另外，根據本發明的實施例的二次電池100可減小延伸部141c的形變或使延伸部141c的形變最小化，所述延伸部141c的形變會發生在用于形成用于使圓柱形罐110和蓋組件140彼此結合的卷邊部114的卷邊工藝之后。參照圖3，示出了在卷邊工藝的各個步驟處測量的延伸部141c的形變(x)的實驗數據。在圖3中，形變(x)指示如在卷邊工藝的各個步驟處測量的延伸部141c的形變量。圖4示出蓋上件141的局部放大圖。表2示出在圖3中示出的實驗示例的蓋上件141的材料、第一厚度c和第二厚度d。這里，spce(冷軋深沖鋼板)是通常用于形成由鋼制成的蓋上件的冷軋薄鋼板，al5052是與合金編號5052對應的鋁合金，如表2中所示。另外，在使用合金編號5052作為蓋上件141的材料執行實驗時，也可使用與合金編號5052不同的鋁合金，本發明的實施例不限于al5052。這里，端子部和延伸部的厚度以毫米來表示。表2材料端子部的厚度(c)延伸部的厚度(d)實驗示例1(c1)al50520.60.7實驗示例2(c2)al50520.60.8實驗示例3(c3)al50520.60.9實驗示例4(c4)spce0.60.6實驗示例5(c5)spce0.80.8在圖3中，1卷邊表示執行一次的卷邊工藝，1松弛表示在執行卷邊工藝一次之后的松弛時間段，2卷邊表示執行兩次的卷邊工藝，2松弛表示在執行卷邊工藝兩次之后的松弛時間段，3沖壓表示在卷邊工藝中執行沖壓工藝，松弛表示在完全完成卷邊工藝之后的最終松弛時間段。如圖3和表1中所示，實驗示例1(c1)、實驗示例2(c2)和實驗示例3(c3)與由鋁合金制成的蓋上構件的數據對應，實驗示例4(c4)和實驗示例5(c5)與由鋼制成的蓋上構件的數據對應。當蓋上件由鋁合金制成時，形變(x)隨著延伸部的厚度增大而減小。另外，當蓋上件由鋼制成時，形變(x)隨著延伸部的厚度增大而減小。例如，隨著延伸部的厚度增大，形變(x)在完全完成卷邊工藝之后減小。另外，當柔性鋁合金用作蓋上件141的壓鍛后的端子部141a，并且與端子部141a的厚度相比，延伸部141c的厚度增大時，形變在與蓋上件由鋼制成的情況相比時降低。例如，由鋁合金制成的蓋上件141可經受壓鍛以減小端子部141a的厚度同時可避免在卷邊工藝之后形變的增大。蓋組件140的安全板143包括主體143a、主體彎曲部143b和主體延伸部143c。主體143a總體上位于蓋上件141下方并且包括形成在它的表面上的多個排氣槽143d以及在主體143a的大致中心區處向下突出以連接到底板147的下突出143e。主體彎曲部143b從主體143a的外圍向上彎曲并且圍繞蓋上件141的延伸部141c的外圍。另外，主體延伸部143c從主體彎曲部143b向內水平地延伸以覆蓋蓋上件141的延伸部141c的頂表面。例如，安全板143的主體延伸部143c覆蓋蓋上件141的延伸部141c的頂表面的區域(例如，外圍)。另外，絕緣墊圈148可位于安全板143的外側處。例如，絕緣墊圈148可置于安全板143的外側與圓柱形罐110之間。在一些實施例中，絕緣墊圈148可按壓且置于圓柱形罐110的珠緣部113與卷邊部114之間以圍繞安全板143的外側。盡管已經參照本發明的示例性實施例具體地示出并描述了二次電池，但是本領域普通技術人員將理解的是，在不脫離如由權利要求以及它們的等同物限定的本發明的范圍和精神的情況下，在此可作出形式和細節上的各種改變。當前第1頁12