專利名稱：具有增強(qiáng)的防漏電能力的蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池，尤其涉及一種用于蓄電池的蓋組件。
背景技術(shù)：
對蓄電池進(jìn)行充電，以便重復(fù)使用。所制造的蓄電池可以體積小和容量大，根據(jù)殼體的外形，其形狀為圓柱形、棱柱形或鈕扣形等等，所述筒用來容納電極組件(即，電極板組件)。
利用棱柱形電池作為一個例子來描述傳統(tǒng)蓄電池的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)蓄電池的結(jié)構(gòu)包括棱柱形筒；電極組件，其通過在陽極和陰極之間插入隔離物形成為膠質(zhì)輥機(jī)構(gòu)，活性材料沉積在所述電極組件上，電極組件設(shè)置在所述筒中；及蓋組件，其設(shè)置在筒開孔上，用于密封所述筒，蓋組件可電連接到電極組件上。
蓋組件包括蓋板，其整體地安裝到筒上，并與筒一起形成密封；用于固定電極片的片狀焊接板，所述電極片連接到電極組件的電極板的一個上(如陰極板的一個)；絕緣件，其用于在蓋板和片狀焊接板之間絕緣；電極針，其穿過形成于蓋板、片狀焊接板及絕緣件上的孔與片狀焊接板接觸，以便與所述片狀焊接板電連接；及墊圈，其在電極針和蓋板之間提供絕緣。
然而，利用具有上述結(jié)構(gòu)的蓄電池的蓋板，若墊圈存在問題如發(fā)生變形，筒中的電解液易泄漏，從而使電池的性能下降。結(jié)果，在電極針和墊圈之間的區(qū)域緊密接觸，即，在電極針的頭部和柱體連接區(qū)域是光滑和平坦的，這樣，若墊圈發(fā)生變形，則筒中的電解液流經(jīng)電極針的柱體并通過頭部排出筒。
而且，位于片狀焊接板中的絕緣件的底表面為平的，這樣，在蓋組件裝配期間，當(dāng)將電極針填塞到蓋板、絕緣件及片狀焊接板中時，填塞時所用的力被施加到整個絕緣件上，因而絕緣件產(chǎn)生顯著的反作用力。所述反作用力其作用，使絕緣件本身變形，這樣，形成于蓋組件底部的密封被破壞或密封效果變差。
最后，在具有如上所述的蓋組件的蓄電池中，有必要提供隔離空間，用來安置片狀焊接板和電極組件之間的電極片。這就妨礙了筒中的電極組件的體積的最大化，也使得難以增加電池容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種蓄電池，在發(fā)生電解液泄漏情況下，其可延遲泄漏時間，從而防止了因電解液泄漏而引起的電池壽命的減短。
本發(fā)明的另一目的是提供一種蓄電池，其在蓄電池的制造期間(即，在電極針填塞期間)可最小化絕緣件的變形。結(jié)果，改進(jìn)了電池的蓋組件與剩余部分之間的密封。
本發(fā)明的另一目的是提供了一種蓄電池，其減小了片狀板和電極組件之間的引線所需的空間，從而增加了電極組件的體積。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明提供的一種蓄電池，其包括具有內(nèi)部空間的筒；電極組件，其設(shè)置在筒內(nèi)；及蓋組件，其放置于形成在筒內(nèi)的開孔上，以便密封筒并電連接到電極組件上。
蓋組件包括蓋板，其連接到開孔上以密封筒；片狀板，其安裝到蓋板的一側(cè)并連接到電極組件；絕緣板，其介于蓋板和片狀板之間；電極針，其穿過蓋板、片狀板和絕緣板，以便使這些部件互相連接；及絕緣墊圈，其介于蓋板和電極針之間。
而且，電極針包括頭部，其安裝在蓋板的一側(cè)并在與絕緣墊圈接觸的區(qū)域上具有多級；及柱體，其從頭部伸出并穿過絕緣墊圈、蓋板、絕緣板和蓋板。
將電極針的頭部形成為多級，從而使頭部的中心區(qū)域形成得從頭部的其余部分伸出。優(yōu)選地，電極針的頭部的多級配置包括具有預(yù)定厚度的第一級、及其厚度較第一級的厚度小的第二級。
第二級的平面是不均勻的，并且第二級的厚度在遠(yuǎn)離第二級的中心的方向上逐漸增加。
而且，接納區(qū)域形成在面對電極組件的片狀板的表面內(nèi)，并且引線載荷電極組件電連接的狀態(tài)下彎曲并安裝在接納區(qū)域內(nèi)。接納區(qū)域性成為片狀板內(nèi)的溝槽。
絕緣板具有電極穿過的開孔，及密封增強(qiáng)件位于所述開孔的周邊，以防止絕緣板在電極針填塞期間變形。
通過山形點構(gòu)形(hilly spot formation)實現(xiàn)密封增強(qiáng)件，其從絕緣板一個表面圍繞絕緣板的周邊伸出。
片狀板由鎳合金制成。


參照附圖，通過以下詳細(xì)描述，將對本發(fā)明及其優(yōu)點有更全面的認(rèn)識和更深入的理解，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的蓄電池的部分剖面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的蓋組件的電極針的透視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的蓋組件的剖面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的蓋組件的絕緣板的剖面圖；圖5為傳統(tǒng)蓄電池的剖開的透視圖；和圖6為傳統(tǒng)蓄電池的蓋組件的剖面圖；具體實施方式
現(xiàn)在參照附圖，參照圖5以棱柱形電池作為示例來描述傳統(tǒng)蓄電池的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)蓄電池的結(jié)構(gòu)包括棱柱形筒1；電極組件9，其通過在陽極板3和陰極板5之間插入隔離物7形成膠質(zhì)輥結(jié)構(gòu)，活性材料沉積在所述電極組件上，電極組件9設(shè)置在所述筒1中；及蓋組件11，其設(shè)置在筒1的開孔上，用于密封所述筒，蓋組件11電連接到電極組件9上。
再參照圖6，蓋組件11包括蓋板11a，其整體地安裝到筒1上，并與所述筒一起形成密封；用于固定電極片13的片狀焊接板11b，所述電極片13連接到電極組件9的電極板的一個上(如陰極板5的一個)；絕緣件11c，其用于在蓋板11a和片狀焊接板11b之間提供絕緣；電極針11d，其穿過形成于蓋板11a、片狀焊接板11b及絕緣件11c內(nèi)的孔，以便與片狀焊接板11b接觸，用于與所述片狀焊接板11b電連接；及墊圈11e，其在電極針11d和蓋板11a之間提供絕緣。
然而，利用具有上述結(jié)構(gòu)的蓄電池的蓋板11，若墊圈11e存在問題如發(fā)生變形，筒1中的電解液易泄漏，從而使電池的性能下降。結(jié)果，在電極針11d和墊圈11e之間的區(qū)域緊密接觸，即，在電極針11d的頭部110d和柱體112d連接區(qū)域應(yīng)是光滑而平坦的，這樣，若墊圈11e發(fā)生變形，則筒1中的電解液經(jīng)由電極針11d的柱體112d并通過頭部110d排出筒1。
而且，位于片狀焊接板11b上的絕緣件11c的底表面為平的，這樣，在蓋組件11的裝配期間，當(dāng)將電極針11d填塞到蓋板11a、絕緣件11c及片狀焊接板11b中時，填塞力被施加到整個絕緣件11c上，這樣，絕緣件11c產(chǎn)生顯著的反作用力。所述反作用力使絕緣件11c本身變形，從而破壞形成于蓋組件11底部的密封，或使其效果變差。
最后，在具有如上所述的蓋組件11的蓄電池中，有必要提供隔離空間，用來安置片狀焊接板11b和電極組件9之間的電極片13。這就妨礙了筒1中的電極組件9的體積的最大化，也使得難以增加電池容量。
圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的蓄電池的部分剖面圖。作為例子，用于描述的蓄電池為具有矩形外形的鋰離子電池。
蓄電池包括電極組件22，其設(shè)置在矩形筒20內(nèi)并由陽極板、陰極板和隔離物組成。再者，蓋組件24連接到筒20的開孔20a上。所述筒20限定了蓄電池的外形。除了電極組件22外，在筒20內(nèi)有設(shè)有電解液。電極組件22的陽極板和陰極板與介入其中的隔離物互相繞在一起，以便實現(xiàn)膠質(zhì)輥配置。
而且，蓋組件24置于筒20的開孔20a上并通過焊接或其它方法固定于其上，以便密封筒20內(nèi)的內(nèi)部空間。蓋組件24電連接到電極組件22上。下面將詳細(xì)描述蓋組件24，蓋板24a形成了蓋組件24的基座并連接到筒20的開孔20a。預(yù)定尺寸的圓柱形孔240a基本形成于蓋板24a的中心部位，并且電解液注入孔和安全泄孔(兩者沒有示出)位于開孔240a兩側(cè)。
片狀板24b安裝在蓋板24a的內(nèi)表面上(筒20內(nèi)的表面)。片狀板24b電連接到電極組件22上。絕緣板24c介于片狀板24b和蓋板24a之間，并使上述元件互相絕緣。再者，與蓋板24a的開孔240a相通的開孔240b和240c分別形成于片狀板24b和絕緣板24c內(nèi)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，引線26從電極組件22的陰極板伸長到片狀板24b，并且片狀物(沒有示出)從電極組件22延伸到蓋板24a。
蓋板24a、片狀板24b和絕緣板24c通過插在蓋板24a、片狀板24b、和絕緣板24c的各個孔240a、240b、240c中的電極針24d互相連接。即，電極針24d插入到孔240a、240b、240c后，使用連接方法，如填塞方法，使蓋板24a、片狀板24b和絕緣板24c與電極針24d形成整體單元。電極針24d的頭部242d設(shè)置在蓋板24a的側(cè)面，與連接絕緣板24c相對(如至筒20的外側(cè))。圖1示出了安裝電極針24d以形成蓋組件24時電極針的狀態(tài)，即，在其進(jìn)行填塞后，且其柱體240d在安裝狀態(tài)下變形。在圖2中，示出了放置到孔240a、240b和240c之前的電極針24d，這時柱體240d還沒變形。絕緣墊圈24e介于電極針24d和蓋板24a之間?？?40e還形成于絕緣墊圈24e內(nèi)，電極針24d可插入所述孔240e。
關(guān)于形成電極針24d的頭部242d，頭部242d與絕緣墊圈24e(觀看圖1是，頭部242d的下端)接觸的區(qū)域形成多級配置。電極針24d的頭部242d所形成的方式為在蓄電池工作期間，電解液從筒20內(nèi)泄漏的情況下，發(fā)生泄漏的路徑被加長，從而增加了泄漏過程所需要的時間(例如，見圖3中箭頭所示的方向)。
下面將更詳細(xì)地描述電極針24d的結(jié)構(gòu)。第一，電極針24d的頭部242d形成為如上述的多級配置。即，頭部242d的中心部分形成得從頭部242d的其余部分突出。如圖2所示，電極針24d的頭部242d包括第一級244d，其具有預(yù)定的厚度d1；以及，第二級246d，其位于與絕緣墊圈24e相接觸的第一級244d的側(cè)面并且其厚度為d2，所述厚度d2小于第一級的厚度d1。第二級246d有不均勻的外表面。例如，第二級246d在遠(yuǎn)離第二級246d的中心方向上具有逐漸增大的厚度。然而，本發(fā)明不限于這種配置，頭部242d的第二級246d可使用其它的形狀。
在具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的蓄電池中，若在蓋組件24中存在某些缺陷，例如，若絕緣墊圈24e有細(xì)小缺陷，則可導(dǎo)致筒20中電解液的泄漏。若這種情況發(fā)生，電解液泄漏的通路通過電極針24d的頭部242d的第二級246d的不均勻表面而增加(例如，圖3箭頭所示的泄漏方向)。具體而言，當(dāng)電解液從筒20內(nèi)部沿著電極針24d的柱體240d向頭部242d開始泄漏時，與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于必須流經(jīng)頭部242d的彎曲形式的第二級246d，減小了電解液流動的速度。因此，電解液泄漏到筒20所需的時間就有相當(dāng)大的減小。
形成為多級形式的電極針24d的頭部242d僅可延遲電解液的泄漏時間，但頭部242d的彎曲區(qū)域起到和絕緣墊圈24e一起提供更好的密封的作用，從而可防止泄漏。
在填塞電極針24d期間絕緣板24c發(fā)生變形。通過形成密封增強(qiáng)件242c(見圖4)可防止由于所述變形所引起的電解液泄漏。密封增強(qiáng)件242c起作用，這樣，當(dāng)電極針24d通過填塞過程連接到上述板時，所產(chǎn)生的連接力不會傳遞到絕緣板24c的部件上(即，圍繞絕緣板24c的孔240c的周邊)，而是集中在密封增強(qiáng)件242c本身。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，通過山形點構(gòu)形實現(xiàn)密封增強(qiáng)件242c，其圍繞絕緣板24c的孔240c的周邊從絕緣板24c的內(nèi)表面突出。在制造蓋組件24期間，當(dāng)絕緣板24c安裝到片狀板24b上時，密封增強(qiáng)件242c首先接觸(在絕緣板24c的內(nèi)表面前)片狀板24b的上表面。結(jié)果，在填塞電極針24d期間所產(chǎn)生的力集中在密封增強(qiáng)件242c上。
在密封增強(qiáng)件242c的作用下，絕緣板24c防止了伸過孔240c的其它區(qū)域的變形。這就保證了蓋板24a和片狀板24b之間處于緊密接觸的狀態(tài)，從而進(jìn)一步防止了電解液從蓋組件24泄漏。
優(yōu)選地，蓋組件24的片狀板24b由鎳合金制成。鎳合金保證片狀板24b具有很高硬度，因而，當(dāng)填塞電極針24d時(在制造蓋組件24的過程中)，可防止片狀板24b變形。
而且，在伸向電極組件22的片狀板24b內(nèi)形成用來固定引線26的接納區(qū)域242b。接納區(qū)域242b為形成在片狀板24b一側(cè)的預(yù)定深度的溝槽。引線26設(shè)置為如圖1所示的彎曲結(jié)構(gòu)，其一端焊到接納區(qū)域242b上。
在接納區(qū)域242b內(nèi)安裝引線26以連接到片狀板24b，不需要象傳統(tǒng)的蓄電池那樣為引線26提供隔離空間。從而減小了筒20內(nèi)部所需的空間。這就通過盡可能大地節(jié)省空間而擴(kuò)大了電極組件22，從而增加了電池的容量。具體而言，利用接納區(qū)域242b實現(xiàn)了2％的容量增加(例如，對1000mAh容量的電池容量增加20mAh)，而不是在傳統(tǒng)電池中為引線增加額外空間。
此外，利用上述方法將引線25固定在接納區(qū)域域內(nèi)242b內(nèi)實現(xiàn)了穩(wěn)定的安裝結(jié)構(gòu)。結(jié)果，當(dāng)蓋組件24安裝到筒20上時，減小了引線26脫開的可能性。再者，可容易地將引線26固定(利用如上所述的焊接)在接納區(qū)域242b內(nèi)。
在上述本發(fā)明的蓄電池中，可提高在蓋組件和筒之間的密封的質(zhì)量，從而防止了電解液的泄漏。再者，在發(fā)生泄漏的情況下，本發(fā)明的配置使泄漏變慢，從而防止了由電解液泄漏而引起的電池壽命的減短。
盡管以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，應(yīng)該明白，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，對此出所教授的本申請的基本概念所進(jìn)行改變和/或變化將落入后附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蓄電池，包括包括內(nèi)部空間的筒；電極組件，其設(shè)置在所述筒的內(nèi)部空間內(nèi)；和蓋組件，其置于形成于所述筒內(nèi)的開孔上，以便密封所述筒并電連接到所述電極組件上，所述蓋組件包括蓋板，其連接到開孔，以便密封所述筒；片狀板，其安裝到所述蓋板的一側(cè)上并連接到所述電極組件；絕緣板，其介于所述蓋板和所述片狀板之間；電極針，其穿過所述蓋板、所述片狀板和所述絕緣板，以便使所述蓋板、所述片狀板和所述絕緣板互相連接；和絕緣墊圈，其介于所述蓋板和所述電極針之間，所述電極針包括頭部，其安裝在所述蓋板的一側(cè)并在接觸所述絕緣墊圈的區(qū)域內(nèi)形成為多級；和柱體，其從所述頭部伸出并穿過所述絕緣墊圈、所述蓋板、所述絕緣板和所述蓋板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，將所述電極針的所述頭部的所述多級實現(xiàn)為所述頭部的中心區(qū)域形成得從所述頭部的其余部分伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄電池，其中，所述電極針的所述頭部的所述多級配置包括具有預(yù)定厚度的第一級、及其厚度較第一級的厚度小的第二級。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄電池，其中，所述第二級的表面是不均勻的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池，其中，第二級形成得其厚度沿遠(yuǎn)離第二級中心部分的方向增加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，所述筒為棱柱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池，其中，接納區(qū)域形成于所述片狀板面對電極組件的表面內(nèi)，并且引線在和所述電極組件電連接的狀態(tài)下彎曲并安裝在接納區(qū)域中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池，其中，接納區(qū)域在所述片狀板內(nèi)形成為溝槽。
9.一種蓄電池，包括包括內(nèi)部空間的筒；電極組件，其設(shè)置在所述筒的內(nèi)部空間內(nèi)；和蓋組件，其置于形成于所述筒內(nèi)的開孔上，以便密封所述筒并電連接到所述電極組件上，所述蓋組件包括蓋板，其連接到開孔以密封所述筒；片狀板，其安裝到所述蓋板的一側(cè)上并連接到所述電極組件；絕緣板，其介于所述蓋板和所述片狀板之間；電極針，其穿過所述蓋板、所述片狀板和所述絕緣板，以便使所述蓋板、所述片狀板和所述絕緣板互相連接；和絕緣墊圈，其介于所述蓋板和所述電極針之間，所述絕緣板包括開孔，所述電極針穿過所述開孔；并且密封增強(qiáng)件形成于可容納所述電極針的孔的周邊，以便防止在填塞所述電極針期間所述絕緣板的變形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，通過山形點構(gòu)形實現(xiàn)所述密封增強(qiáng)件，其圍繞所述絕緣板開孔的周邊從所述絕緣板的一個表面上伸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，所述筒為棱柱形。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電池，其中，接納區(qū)域形成在所述片狀板面對電極組件的表面上，并且引線在和所述電極組件電連接的狀態(tài)下彎曲次內(nèi)并安裝在接納區(qū)域中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的蓄電池，其中，接納區(qū)域是形成在所述片狀板內(nèi)的溝槽。
14.一種蓄電池，包括包括內(nèi)部空間的筒；電極組件，其設(shè)置在所述筒的內(nèi)部空間內(nèi)；和蓋組件，其置于所述筒的開孔上，以便密封所述筒并電連接到所述電極組件上，所述蓋組件包括蓋板，其連接到開孔，以便密封所述筒；片狀板，其安裝到所述蓋板的一側(cè)上并連接到所述電極組件，所述片狀板由鎳合金制成；絕緣板，其介于所述蓋板和所述片狀板之間；電極針，其穿過所述蓋板、所述片狀板和所述絕緣板，以便使所述蓋板、所述片狀板和所述絕緣板互相連接；和絕緣墊圈，其介于所述蓋板和所述電極針之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的蓄電池，其中，所述筒為棱柱形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的蓄電池，其中，接納區(qū)域形成于所述片狀板面對所述電極組件的表面上，并且引線在和所述電極組件電連接的狀態(tài)下彎曲并安裝在所述接納區(qū)域內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的蓄電池，其中，接納區(qū)域在所述片狀板內(nèi)形成為溝槽。
全文摘要
一種蓄電池，包括具有內(nèi)部空間的筒；電極組件，其設(shè)置在所述筒的內(nèi)部空間內(nèi)；及蓋組件，其置于形成在筒內(nèi)的開孔上，以便密封筒并電連接到電極組件上。蓋組件包括連接到開孔以密封筒的蓋板；安裝到所述蓋板的一側(cè)上并連接到所述電極組件的片狀板；介于蓋板和片狀板之間的絕緣板；電極針，其穿過蓋板、片狀板和絕緣板，以便使這些部件互相連接；及介于蓋板和電極針之間的絕緣墊圈。此外，電極針包括頭部，其安裝到蓋板的一側(cè)上，并在接觸絕緣墊圈的區(qū)域上形成為多級；以及，柱體，其從頭部伸出，并穿過絕緣墊圈、蓋板、絕緣板和蓋板。
文檔編號H01M2/04GK1452257SQ03108519
公開日2003年10月29日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
發(fā)明者南正一, 金永塤 申請人:三星Sdi株式會社