專利名稱：二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池，更具體地講，涉及具有改進(jìn)的單位體積電容量的二次電池。
背景技術(shù)：
由于二次電池的特性，近些年來對二次電池進(jìn)行了積極的研究和探索。二次電池是可再充電的，并且可以被制造成具有高容量的緊湊尺寸。在二次電池中，Ni-MH二次電池、鋰二次電池和鋰離子二次電池已經(jīng)被廣泛使用。
為了制造這種二次電池，將包括電極(正電極和負(fù)電極)和隔板的電極組件容納在由鋁或鋁合金制成的罐中，并且把蓋組件與罐組裝在一起。在把電解液注入罐中之后，將罐密封。罐可以由例如鐵或鋁制成。如果用鋁或鋁合金制造罐，那么可以減小二次電池的總重量，并且即使二次電池在高電壓條件下使用了較長的一段時間，也可以防止二次電池的腐蝕。
密封的單元電池與電池附件和安全器件組合在一起，例如，正溫度系數(shù)(PTC)器件，熱熔絲和保護(hù)電路模塊(PCM)。密封的單元電池容納在獨(dú)立的硬包裝中，或經(jīng)受利用熱熔樹脂的模制過程，來形成二次電池的外觀。
圖1是慣用二次電池的分解透視圖，圖2是顯示慣用二次電池的上部的正面剖視圖。
參考圖1和2，慣用二次電池包括，具有實質(zhì)上為六面體形狀的方形罐11，容納在罐11中的電極組件12，和連接到罐11的開放上端以密封罐11開放上端的蓋組件。
電極組件12可以通過順序地疊層或卷繞薄膜或薄板形式的第一電極13、隔板14和第二電極15形成。
在第一電極13是正電極時，正電極接線片16電連接到正電極13的正電極集電體的沒有正電極活性物質(zhì)層的預(yù)定區(qū)域。此外，將負(fù)電極接線片17電連接到負(fù)電極15的負(fù)電極集電體的沒有負(fù)電極活性物質(zhì)層的預(yù)定區(qū)域。
正電極13，負(fù)電極15以及正和負(fù)電極接線片16和17可以具有相互不同的極性。此外，可以將絕緣帶18附著到正和負(fù)電極接線片16和17與正和負(fù)電極13和15之間的邊界區(qū)，以防止在邊界區(qū)發(fā)生短路。
隔板14可以具有大于正和負(fù)電極13和15的寬度，以防止在電極之間發(fā)生短路。
罐11由鋁或鋁合金制成，并且具有實質(zhì)上為六面體的形狀。電極組件12通過罐11的開放上端容納到罐11中。也就是說，罐11是用于容納電極組件12和電解液的容器。此外，罐11可以起到端子的作用。
蓋組件包括導(dǎo)電蓋板110，蓋板110是具有對應(yīng)于罐11的開放上端的大小和形狀的平板。導(dǎo)電蓋板110具有位于中心的通孔111，電極端子可穿過通孔111而伸出。墊圈120安裝在穿過導(dǎo)電蓋板110的中心伸出的電極端子130與導(dǎo)電蓋板110之間，以將電極端子130與導(dǎo)電蓋板110電絕緣。
絕緣板140安裝在導(dǎo)電蓋板110下面，并且端子板150位于絕緣板140下面。電極端子130的下表面電連接到端子板150。
從正電極13伸出的正電極接線片16焊接到導(dǎo)電蓋板110的下表面，從負(fù)電極15伸出的負(fù)電極接線片17焊接到電極端子130的下端，并且被折疊數(shù)次。
此外，絕緣殼190安裝在電極組件12的上表面上，以便將電極組件12與蓋組件電絕緣，同時覆蓋電極組件12的上端。絕緣殼190可以由諸如聚丙烯之類的具有絕緣性能的高聚物樹脂制成。絕緣殼190具有位于在其中心部分的引線孔191，負(fù)電極接線片17通過引線孔191伸出。此外，絕緣殼190在其一側(cè)形成有通孔192。
在導(dǎo)電蓋板110的一側(cè)形成有電解液注入孔112。此外，提供有塞160，以便在把電解液穿過導(dǎo)電蓋板110注入之后，密封電解液注入孔112。塞160可以是通過在把鋁或含鋁金屬之類的球形基材金屬放置在導(dǎo)電蓋板110的電解液注入孔112上之后，機(jī)械壓制球形基材金屬而制造的。塞160被焊接到導(dǎo)電蓋板110的電解液注入孔112的周邊部分，以便密封電解液注入孔112。當(dāng)把導(dǎo)電蓋板110的周邊部分焊接到罐11的開口的側(cè)壁時，蓋組件與罐11結(jié)合在一起。
由于二次電池最佳為輕重量的，并且具有高的容量，因此需要開發(fā)出具有與慣用二次電池相比更大的單位體積容量的二次電池。圖1和2中所示的慣用方形鋰離子二次電池具有較大體積，以將電極組件的接線片連接到導(dǎo)電蓋板。
這種較大體積相對于電池容量是不必要的，盡管對于二次電池的安全和結(jié)構(gòu)整體性來說是必要的。因此，需要一種能夠利用二次電池的較大體積來提高電池容量而不會損害電池的安全的二次電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種二次電池，可以更有效地利用罐的內(nèi)部空間以將電極組件的接線片與蓋板電連接。所提供的二次電池容易制造同時又能減少其制造時間。另外，該二次電池提供一種元件數(shù)量減少的簡單結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種二次電池，包括包括兩個電極和一個隔板的電極組件；在其端部帶有開口、用于容納電極組件的絕緣罐或金屬罐；和用于密封開口以防止電極組件從絕緣罐分離的絕緣蓋板。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，絕緣罐和絕緣蓋板可以由塑料、工程塑料之類的材料制成。電極接線片從電極組件的兩個電極伸出，并且絕緣蓋板形成有具有預(yù)定尺寸的孔，以允許電極接線片能夠穿過孔而伸出。絕緣蓋板形成有電解液注入孔，該電解液注入孔可以用塑料塞密封。
根據(jù)本發(fā)明的二次電池不需要通常用于防止電極組件的電極接線片與罐之間，或電極接線片與蓋板之間短路的絕緣殼。因此，可以增大電極組件的長度，并可以提高電池容量。
此外，根據(jù)本發(fā)明，不需要將電極接線片焊接到蓋板上，從而可以減少制造二次電池的時間和成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，絕緣罐和蓋板可以由塑料材料制造，并且可以簡化蓋組件的結(jié)構(gòu)，從而不僅能夠減少制造二次電池的時間和成本，而且也能夠減小二次電池的重量。


圖1是慣用二次電池的分解透視圖；圖2是慣用二次電池的剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二次電池的分解透視圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二次電池的蓋板的平面圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的，保護(hù)電路模塊和與保護(hù)電路模塊連接的二次電池之間的關(guān)系的分解剖視圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二次電池的透視圖。
具體實施例方式
參見圖3和4，裸電池形式的方形鋰離子電池包括，具有實質(zhì)上為六面體形狀的方形絕緣罐311，容納在絕緣罐311中的電極組件22，和連接到絕緣罐311的開放上端以密封絕緣罐311的開放上端的絕緣蓋板200。
電極組件22可以通過卷繞薄膜或薄板形式的正電極13、隔板14和負(fù)電極15的疊層結(jié)構(gòu)而構(gòu)成。當(dāng)卷繞疊層結(jié)構(gòu)時，可以在負(fù)電極15的外部提供隔板，以防止負(fù)電極15與正電極13之間的短路。
正電極13包括由諸如鋁箔之類的具有優(yōu)良導(dǎo)電性的薄金屬片制成的正電極集電體，和主要包含涂覆在正電極集電體兩個表面上的鋰基氧化物的正電極活性物質(zhì)層。電極接線片16(例如，正電極接線片)電連接到正電極13的正電極集電體的沒有正電極活性物質(zhì)層的預(yù)定區(qū)域。
此外，負(fù)電極15包括由諸如鋁箔之類的具有優(yōu)良導(dǎo)電性的薄金屬片制成的負(fù)電極集電體，和主要包含涂覆在負(fù)電極集電體兩個表面上的碳基材料的負(fù)電極活性物質(zhì)層。電極接線片17(例如，負(fù)電極接線片)電連接到負(fù)電極15的負(fù)電極集電體的沒有負(fù)電極活性物質(zhì)層的預(yù)定區(qū)域。
正電極13，負(fù)電極15，以及正和負(fù)電極接線片16和17可以具有相互不同的極性。此外，可以將絕緣帶18附著到正和負(fù)電極接線片16和17與電極組件22之間的邊界區(qū)，以防止正和負(fù)電極接線片16和17與正和負(fù)電極13和15之間短路。
隔板14可以由聚乙烯，聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯的共聚物制成。在一個示例性實施例中，隔板14具有比正和負(fù)電極13和15更大的寬度，以防止電極之間短路。
絕緣罐311具有實質(zhì)上為六面體的形狀，并且是由諸如塑料、工程塑料之類的絕緣構(gòu)件制造的。但是，本發(fā)明不限于這些絕緣罐311的材料。電極組件22通過絕緣罐311的開放上端容納在絕緣罐311中。也就是說，絕緣罐311是用于容納電極組件22和電解液的容器。由于絕緣罐311是由絕緣材料制成的，所以，絕緣罐311不能充當(dāng)端子。此外，根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例，在絕緣罐311的上端形成有相當(dāng)于絕緣罐311的開放上端的臺階部分19。蓋板200可以與臺階部分19固定地連接。
蓋板200是具有對應(yīng)于絕緣罐311的開放上端的尺寸和形狀的平板。蓋板200是由諸如塑料、工程塑料之類的非金屬材料制成的。但是，本發(fā)明不限于這些蓋板200的材料。
蓋板200具有至少一個位于其中心的通孔210，電極接線片(例如，正和負(fù)電極接線片16和17)可以通過通孔210伸出。此外，蓋板200具有用于將電解液注入絕緣罐311中的電解液注入孔230。在把蓋板200連接到在絕緣罐311的上端形成的臺階部分19之后，利用粘結(jié)劑或熱焊接法將蓋板200牢固地固定在絕緣罐311上。
電解液可以通過蓋板200與穿過蓋板200的接線片16和17之間形成的間隙泄漏。為了防止電解液泄漏，間隙可以用具有優(yōu)良粘結(jié)特性的塑料制成的焊接條而不是由金屬制成的接線片來密封。在一個示例性實施例中，間隙通過使用把蓋板粘合到絕緣罐311的開放上端的填充劑或粘結(jié)劑填充間隙而密封。
根據(jù)本發(fā)明，不需要在蓋板200的下部提供絕緣板、端子板、電極端子或墊圈。此外，電極接線片可以從電極組件22直線地伸出，無需焊接到二次電池的內(nèi)部或者無需折疊。因此，可以省略安裝在電極組件上的聚丙烯(PP)殼或絕緣殼。
因此，根據(jù)本發(fā)明，由于省略了不必要的元件，所以可以增大電極組件22的長度，從而可以提高電池容量。此外，二次電池可以簡單地組裝，并且可以以低的制造成本制造。此外，由于罐和蓋板是由塑料而不是金屬制造的，所以可以減小二次電池的重量。
電解液注入孔230形成有臺階部分，以便可用塑料塞220密封電解液注入孔230，取代了必須要壓配合到電解液注入孔230中并且焊接到注入孔的鋁球。當(dāng)利用塑料塞220密封電解液注入孔230時，可以使用粘結(jié)劑以增大密封力。此外，可以通過在塑料塞220和電解液注入孔230中形成螺紋，來把塑料塞220螺紋連接到電解液注入孔230中。也可以利用焊接取代粘結(jié)劑來將塑料塞用到電解液注入孔230上。由于二次電池沒有絕緣殼，所以可以將電解液迅速地注入到絕緣罐中。
圖5是顯示連接到根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二次電池的保護(hù)電路模塊的分解剖視圖。
參見圖5，可以用與圖3和4中所述的相同方式制造二次電池，除了利用粘結(jié)構(gòu)件240把蓋板200與罐311的開放上端連接，和利用粘結(jié)構(gòu)件250密封電極接線片16和17與蓋板200的孔之間形成的間隙。
穿過蓋板200的孔伸出的電極接線片16和17被焊接到保護(hù)電路模塊300的引線板320上。參考標(biāo)號310代表外部輸入/輸出端子。
將裸電池與保護(hù)電路模塊連接的核心電池(core cell)形式的二次電池安裝到塑模中。接著，把熱熔樹脂注入塑模中。然后，執(zhí)行固化過程或冷卻過程預(yù)定時間，以便將保護(hù)電路模塊與裸電池沒有間隙地緊緊地連接到一起，從而形成硬包裝形式的二次電池外觀。
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的二次電池的透視圖。參見圖6，二次電池包括如上參照圖5所述的罐311。該電池還包括具有塑料塞220的蓋板200’，和位于中心的、負(fù)電極接線片17可穿過其伸出的通孔210。蓋板200’還包括位于蓋板的外邊緣附近的第二通孔210’，正電極接線片16’穿過該通孔伸出。
如上所述，本發(fā)明可以使用具有相對于金屬可焊性和可加工性優(yōu)良的工程塑料。最近，開發(fā)出了重量比鋁更輕并且表現(xiàn)出優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度的工程塑料。此外，本發(fā)明可以使用具有優(yōu)良耐化學(xué)特性和耐熱特性的粘結(jié)劑，以便粘結(jié)劑不會被電解液溶解或分解。
例如，將環(huán)氧樹脂作為敷在絕緣罐與蓋板之間的粘結(jié)劑。在這種情況下，可以縮短環(huán)氧樹脂的固化時間，以提高加工效率。
另外，可以在蓋板的外周部分具有凹槽，使得當(dāng)蓋板與罐的開放上端部分連接時，可以限定電極接線片穿過其伸出的孔。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的二次電池可以沒有通常用于防止電極組件的電極接線片與罐之間，或電極接線片與蓋板之間短路的絕緣殼，因此可以增大電極組件的長度，并且可以提高電池容量。
另外，根據(jù)本發(fā)明，不需要將電極接線片焊接到蓋板上。因此可以減少制造二次電池的時間和成本。
此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，可以用塑料材料制造絕緣罐和蓋板，并且簡化蓋組件的結(jié)構(gòu)，從而不僅可以減少制造二次電池的時間和成本，而且可以顯著減少二次電池的重量。
盡管為了說明的目的描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，可以有各種修改、增加和替代，而不脫離附屬權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，包括電極組件，包括兩個電極和一個隔板；殼體，在其端部具有開口，并用于容納電極組件；以及蓋組件，包括由絕緣材料制成的蓋板，該蓋組件用于密封所述開口以防止電極組件從殼體分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中蓋板是用塑料制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次電池，其中蓋板是用機(jī)械強(qiáng)度比鋁的機(jī)械強(qiáng)度高的工程塑料制成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中蓋板用粘結(jié)劑粘合到殼體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中所述開口在其端部有臺階部分，以增大蓋板與殼體之間的接觸面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中電極接線片從電極組件的兩個電極伸出，并且蓋板具有孔，至少一個所述電極接線片通過所述孔伸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池，其中在所述孔與電極接線片之間形成的間隙，用密封構(gòu)件密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中電極接線片從電極組件的兩個電極伸出，并且至少一個電極接線片在穿過殼體與蓋板之間形成的間隙的同時伸出到殼體之外。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二次電池，其中蓋板在其外周部分有凹槽，以便在蓋板與殼體連接時，該凹槽限定允許二次電池的外部與二次電池的內(nèi)部連通的連接孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其中連接孔、凹槽以及殼體與穿過殼體的電極接線片之間形成的間隙，用密封構(gòu)件密封。
11.根據(jù)權(quán)利要求6或10所述的二次電池，其中該密封構(gòu)件包括環(huán)氧樹脂。
12.一種二次電池，包括電極組件，包括兩個電極和一個隔板；由絕緣材料制成的殼體，在其端部帶有開口，并用于容納電極組件；和蓋組件，包括由絕緣材料制成的蓋板，并用于密封所述開口以防止電極組件從殼體分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中蓋板和殼體由塑料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的二次電池，其中所述塑料包括機(jī)械強(qiáng)度比鋁的機(jī)械強(qiáng)度高的工程塑料。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中蓋板用粘結(jié)劑粘合到殼體上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中蓋板熱粘合到殼體上。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中所述開口在其端部上帶有臺階部分，以增大蓋板與殼體之間的接觸面積。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中電極接線片從電極組件的兩個電極伸出，并且蓋板具有孔，至少一個所述電極接線片通過所述伸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的二次電池，其中在所述孔與電極接線片之間形成的間隙，用密封構(gòu)件密封。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中電極接線片從電極組件的兩個電極伸出，并且至少一個所述電極接線片在穿過形成在殼體與蓋板之間的間隙的同時伸出到殼體之外。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的二次電池，其中蓋板在其外周部分有凹槽，以便在蓋板與殼體連接時，該凹槽限定允許二次電池的外部與二次電池的內(nèi)部連通的連接孔。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的二次電池，其中連接孔、凹槽以及殼體與穿過殼體的電極接線片之間形成的間隙，用密封構(gòu)件密封。
23.根據(jù)權(quán)利要求19或22所述的二次電池，其中密封構(gòu)件包括環(huán)氧樹脂。
24.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二次電池，其中蓋板是用與殼體基本相同的材料制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有改進(jìn)的電池容量的電極組件的二次電池。該二次電池具有包括兩個電極和一個隔板的電極組件，由絕緣材料制成的、并且其上部帶有開口以用于容納電極組件的殼體，以及包括用絕緣材料制成的蓋板、用于密封開口以防止電極組件從殼體分離的蓋組件。
文檔編號H01M10/04GK1770499SQ200510116978
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者金珈研, 洪懿善, 金耿佑, 鄭竝早, 權(quán)榮華 申請人:三星Sdi株式會社