專利名稱：圓柱型可充電電池及其形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可充電電池中抽頭和罐體的連接結構及形成該可充電電池的方法。
背景技術：
由于可充電電池具有可再充電、微型和高容量等諸多優(yōu)點，因此近年來，隨著它們變得更加廣泛應用，可充電電池得到了迅速發(fā)展。根據電極活性材料的不同，可充電電池可分為鎳氫(Ni-MH)電池和鋰離子(Li-ion)可充電電池。
液體電解質、固體聚合物電解質或凝膠電解質可以用作鋰可充電電池的電解質。而且，根據插入電極組件的容器，鋰可充電電池可分為罐體型和袋型。
在罐體型鋰可充電電池中，該電極組件設置在由金屬材料(如含鋁金屬)通過深沖壓(deep drawing)方法或類似方法形成的罐體中。典型地，液體電解質用在罐型可充電電池中。
罐型可充電電池還可分為多邊形罐型電池和圓柱形罐型電池。該多邊形罐型電池由六面體形或薄形容器形成，其中，該六面體的邊緣是圓潤的。該圓柱形罐型電池廣泛用在高容量電子和電氣設備中，其中，多個可充電電池組合成單個電池組。
圖1和圖2分別圖解了傳統(tǒng)的圓柱型可充電電池的前視截面圖和分解透視圖，并且下面將參照圖1和圖2描述形成圓柱型可充電電池的方法。首先，堆疊具有矩形板形狀的兩個電極25和設置在電極25之間的、以防止該電極25之間短路的隔離物21和23，并且繞成圓柱形卷結構，以提供電極組件20。每個電極通過在由金屬箔片制造的電荷收集器上涂活性材料漿而形成。
該漿未覆蓋的區(qū)域設置在該電荷收集器的兩端。該未覆蓋區(qū)域為每個電極板提供有電極抽頭27、29。該電極抽頭27、29電連接到圓柱形罐體10和與該圓柱形罐體10絕緣的蓋組件80上，以便在該可充電電池充電和放電過程中，形成連接電極組件到外部電路的路徑的一部分。從該電極組件上，一個電極抽頭向上拉伸至該圓柱形罐體10的開口處，并且該另一電極抽頭向下拉伸。
該電極組件，連同上和下絕緣板13a、13b，通過該開口插入該圓柱形罐體10中。然后，用于防止該電極組件在該罐體中移動的卷邊(beads)形成在該圓柱形罐體10中，并且電解質注入該圓柱形罐體10中。絕緣墊圈30提供在該罐體靠近該開口的內側，并且蓋住該開口的蓋組件80提供在該墊圈30的內側上。
在該蓋組件80中，包括彎曲組件、正熱系數(PTC)元件60和具有電極端子的蓋頂70。該彎組件典型地包括下側的彎件40和電流中斷裝置(CID-current interrupt device)50，其將會斷開與該彎件40一起切斷電流通路。
隨后，實施夾緊(clamping)操作，以便通過用插入該墊圈30中的蓋頂70作為停止裝置(stopper)，向該罐體的中心按壓該圓柱形罐體10的該開口的側壁，從而密封該圓柱形罐體10。另外，實施殼體整理(tubing)操作，以便形成該電池的外表。
在連接該電極抽頭27、29的操作中，向下延伸的該電極抽頭29焊接到該圓柱形罐體的底面上，下絕緣板13b位于它們之間，并且向上延伸的電極抽頭27通過上絕緣板13a中的孔焊接到該彎件40上。
向上的電極抽頭27具有足夠的長度，以便上電極抽頭27和彎件40的突出42彼此間可以易于焊接。該電極抽頭27是彎曲的，并且該彎曲組件插入提供有墊圈30的圓柱形罐體的開口中。完成該操作需要該彎組件和該電極組件20之間的空間。
由于焊接之后難以處理上電極抽頭27的額外長度，因此該上電極抽頭的長度確定在可加工的范圍內。焊接之后仍然存在的該上電極組件27的部分可以位于該蓋組件和該電極組件之間的空間中。提供該上絕緣板13a用作防止該上電極抽頭27和該電極組件的另一電極25之間短路。
圖2中展示的中心銷釘18可以提供在用于繞制該電極組件20的空心中。
在焊接下電極抽頭29的操作中，如圖3所示的局部截面，該電極組件20插入圓柱形罐體10中。然后，通過插入焊接棒115至該電極組件20中心的中空空間內，并且允許電流流入該焊接棒15中，實施電阻焊，使得該電極抽頭29與該罐體10的底面緊密接觸。焊接點291形成在該電極抽頭29和該罐體10之間的位置上，其與該焊接棒115的窄端接觸。由于該焊接棒115插入用于焊接的該電極組件中心的小空間中，因此很難在移動焊接棒時實施焊接。因此，實施單點焊接291。
在該電極組件的該電極抽頭和該安全彎件或該罐體之間典型地需要強焊接。如果該焊接強度不高，該電極抽頭和該安全彎件或該罐體之間通常會通過表面接觸而形成電連接。該表面接觸的電連接會產生大于該焊接電阻的接觸電阻。因此，電池的內部電阻增加，并且充電和放電效率下降。
具體地講，在罐體底面單點焊接的情況下，拉伸強度很容易滿足預定指標。然而，當電極組件在罐體內轉動時，因為只有一個焊接點形成在該電極組件的中心，所以抵御轉動的強度很弱。因此，焊接可能受損，迅速地增加內部電阻。因此，可充電電池需要改進罐體底面和向下的電極抽頭之間的電連接的可靠性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了可充電電池及形成該可充電電池的方法，其中，罐體底面和向下的電極抽頭之間的焊接強度得以增強，并且，連接部分的低內阻可以得到保持，以提高充電和放電效率和增加放電量。
根據本發(fā)明的示范性實施例，可充電電池包括具有兩個電極的電極組件，電極抽頭形成于其中，并且短路保護隔離物設置在該兩個電極之間。該可充電電池還包括容放該電極組件的罐體和覆蓋該罐體的蓋組件，該蓋組件在該罐體的開口處具有墊圈。一個電極抽頭在該罐體內彎曲，并且在一個或多個點上焊接到該內側上，而另一個電極抽頭在一個或多個點上焊接到該罐體的底面上。
要焊接到該罐體內側上的該電極抽頭可以在該可充電電池內折疊兩次或多次。要焊接到該罐體底面的該電極抽頭從該電極組件的該下端突出出來，向上彎曲，再在該罐體的上部分向下彎曲，又在該電極組件下端彎曲，然后在兩個或多個點上焊接到該罐體的底面上。電極抽頭彎曲處的該上部分表示高于側壁高度的中心部分。該電極抽頭可以在該罐體的頂端彎曲。
如果除了與該罐體底面接觸的部分或與該底面平行的部分以外的該電極抽頭部分的長度等于該罐體的側壁和電極組件側壁之間的該電極抽頭部分的長度，那么該電極抽頭部分的長度可以大于該罐體內側的高度，而小于該罐體內側高度的兩倍。當該電極抽頭焊接到該罐體的側壁上而沒有平行于底面的部分時，該電極抽頭從該電極組件向下延伸的長度大于該罐體的高度，而小于該罐體高度的兩倍。
根據本發(fā)明另一個實施例，提供了可充電電池的形成方法，該方法包括插入電極組件的電極抽頭至罐體中；將該電極組件主體放在該罐體外部；然后在兩個或多個點上焊接該插入的電極抽頭至該罐體的內側上；和彎曲該已焊接的電極抽頭，并且插入包括所有電極抽頭的該電極組件至該罐體中。
在該方法中，在焊接該電極抽頭后，下絕緣板設置在該底面上，然后該電極組件插入該罐體中。


圖1為圖解傳統(tǒng)圓柱型可充電電池的結構的前視截面圖。
圖2為圖解圖1中的可充電電池的結構的分解透視圖。
圖3為圖解焊接到圖1中的傳統(tǒng)圓柱型可充電電池中罐體的底面上的電極抽頭的局部截面圖。
圖4為圖解根據本發(fā)明實施例的焊接電極組件上的電極抽頭到罐體上的截面圖。
圖5為圖解彎曲圖4中的電極抽頭的截面圖。
圖6為圖解圖4中的電極組件插入到罐體中的截面圖。
圖7為根據本發(fā)明示范性實施例的可充電電池的前視截面圖。
圖8為根據本發(fā)明另一個示范性實施例的可充電電池的前視截面圖。
圖9和10為圖解根據本發(fā)明的連接到罐體上的電極組件的備選實施例的截面圖。
具體實施例方式
首先將描述根據本發(fā)明實施例的可充電電池的形成方法。與傳統(tǒng)方法類似，堆疊具有矩形板形狀的兩電極，并且繞成圓柱形卷結構，以形成電極組件。由于隔離物設置在該兩電極之間和上方或下方，該隔離物這樣設置，可以防止該兩電極之間的短路。
該電極板通過在金屬箔或鋁或銅絲網制造的電荷收集器上涂活性材料漿而形成。該漿典型地通過攪拌添加到溶劑中的顆粒狀活性材料、輔助導體、粘合劑和塑化劑而制造。在隨后的形成電極的工藝中去除該溶劑。
該漿未覆蓋的區(qū)域設置在卷繞電極板方向上的該電荷收集器的兩端。該未覆蓋區(qū)域為每個電極板提供有電極抽頭。如圖4中的示范性實施例所示，一個電極抽頭127向上拉伸，而另一電極抽頭129向下拉伸。該電極抽頭129電連接到圓柱形罐體10上。該電極抽頭127電連接到與該圓柱形罐體10絕緣的蓋組件(未示出)上，以便在該可充電電池充電和放電過程中，形成將蓋電極組件連接到外部電路的路徑的一部分。
該罐體由鐵、鋁合金、或類似物采用深沖壓方法形成。隨后，如圖4至6所示，實施連接該電極組件120和該罐體10的工藝，其包括焊接該電極抽頭129的工藝。
首先，如圖4所示，該電極抽頭127、129分別從該電極組件向上和向下拉伸。該電極抽頭129的一端連接到該電極組件120最外層部分的電極上，并且其另一端在平行的兩個或更多的焊接點149上牢固地焊接到該罐體的側壁的上端部分。
如圖4所示，下絕緣板113b可以首先提供在該罐體10的底面上。然后，如圖5所示，該電極組件120插入罐體10中，這樣電極抽頭129的一部分折疊到自身上。最后，如圖6所示，該電極抽頭129設置在該電極組件120和該罐體10的側壁之間的空間中，使得該電極抽頭129部分折疊。在該電極組件和該罐體之間具有空間的可充電電池中，該折疊的電極抽頭可以防止該電極組件在罐體內移動。
圖7展示了根據本發(fā)明示范性實施例的完全裝配好的可充電電池。
電極組件120插入罐體10中，并且上絕緣板113a設置在電極組件上。該向上的電極抽頭127通過該上絕緣板的孔突出出來，以防止該電極組件浮動。隨后，通過向罐體的中心按壓罐體的側壁的一部分，實施夾緊該側壁的操作。
電解液注入裝有該電極組件120的該罐體10中，并且墊圈130插入罐體的上開口中，以便接觸罐體的側壁。
如上描述的蓋組件180提供在墊圈130內側。具有從中心部分向下突出的連接部分的彎件設置在最下側。電流中斷裝置(CID)150提供在通氣孔140的上方，由于內部壓力，其會隨著該通氣孔140的電連接部分142的向上變形而變形向下斷開。正熱系數(PTC)元件160連接到CID 150上。當該電池過熱時，該PTC元件切斷該電池中的電流通路。蓋頂170提供在該PTC元件160的上方，其具有向外突出的電極端子以提供電連接至外部裝置。還可以提供輔助保護電路板，來代替該PTC元件160或上述PTC元件。
為了安裝蓋組件180，墊圈130首先設置在蓋組件180上，然后該向上的電極抽頭127焊接到該安全通氣孔140中向下突出的連接部分142上。該焊接在彼此分隔的兩個或多個點上實施，以便增強該焊接強度，從而為電極組件120的旋轉提供更大的耐受力。
當該蓋組件180的元件插入該墊圈中時，實施夾緊操作。隨后，實施殼體整理工作(tubing work)，包括在外側涂外殼(sheathing)材料。
根據圖8所示的本發(fā)明的另一個示范性實施例，該向下的電極抽頭129在一個部分彎曲，并且可以分為與該罐體的該側壁平行的部分和與罐體的底面平行的端部分。與該罐體的側壁平行的該部分可以具有對應于罐體的側壁高度的大約1.5倍的長度，并且與該罐體的底面平行的端部分可以具有基本上對應于該圓柱形罐體的底面半徑的長度。
與該罐體的該底面平行的電極抽頭的端部分首先插入該罐體中，并且與該罐體的底面相接觸。該電極抽頭的端部分在兩個或多個分開的點上焊接到該罐體的底面上。過去，僅僅焊接該罐體的該底面的中心部分。然而，在本實施例中，該焊接操作在該罐體的該底面中心的兩側對稱實施，或在具有固定間隔的多個點上對稱實施。根據該電極抽頭的材料的不同，該焊接操作可以通過激光焊接、超聲波焊接或電阻焊接實施。
當該向下的電極抽頭129和該罐體10彼此焊接時，在該電極組件插入前，插入該下絕緣板113b至該罐體中。該下絕緣板113b用作防止該電極組件120和該電極抽頭129之間或該電極組件120和該罐體的該底面之間的電連接引起的該兩電極125之間的短路。
然后該電極組件120插入該罐體10中。由于從該電極組件的下端突出出來的該電極抽頭129長于罐體10的側壁，因此，該電極抽頭可以折疊，以便該電極組件120完全插入該罐體10中。當向下突出的該電極抽頭的一部分折疊在其自身上時，該電極抽頭的端部分位于下方。然后，該電極抽頭129再次折疊在其自身上。在該折疊狀態(tài)中，整個電極抽頭129容放在該罐體10中。當該電極組件120插入該罐體10中時，該折疊部分位于該罐體中心的上萬。
當除該端部分以外的該電極抽頭129的長度小于該罐體的側壁的高度時，該電極組件的一部分位于該罐體的內側上，因此妨礙該電極抽頭端部分和該罐體的底面之間的焊接操作。因此，該電極抽頭129的長度應該大于該罐體側壁的高度。
另一方面，在如圖9所示的再一個示范性實施例中，該電極抽頭129的端部分可以在兩個或多個焊接點149’上焊接到該罐體的側壁上，其位于該罐體的側壁的中心部分上。在這種情況下，該電極抽頭129的長度不必大于該罐體的側壁的高度。也就是說，該電極抽頭129可以焊接到該罐體10側壁的中心部分上，并且其長度足夠長，以在焊接操作的過程中防止該電極組件120進入該罐體10。另外，在該罐體中容放該電極組件時，該電極抽頭129的長度可以大于該焊接點和該電極組件下端之間的長度。
圖10圖解了根據本發(fā)明又一個實施例的殼體的截面圖，其中，中心銷釘150提供在該電極組件的中心空間中。如圖10所示，由于該焊接的實施不需要利用該電極組件的該中心空間，因此該下絕緣板113b不包含孔。
在根據本發(fā)明的可充電電池中，該罐體底面和該向下的電極抽頭之間的焊接強度得以提高，該電連接部分的電阻低，以減少該可充電電池內電阻，并且充電和放電效率和放電量都得以提高。
具體地講，本發(fā)明減少了該電極組件由于外力作用而旋轉的可能性，并且因此該罐體底面和該向下的電極抽頭之間的焊接更適宜于得以保持。
因此，該可充電電池的可靠性得以提高。
雖然參照示范性實施例對本發(fā)明進行了特別的展示和描述，但本領域的技術人員應該理解的是，在其上可以進行形式和細節(jié)上的各種變化，而不脫離權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的范圍由權利要求限定，并且在權利要求范圍內的所有變化都應理解為包括在本發(fā)明中。
本申請要求于2005年4月27日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2005-0035287的優(yōu)先權和權益，在此將其全文引入以作參考。
權利要求
1.一種可充電電池，包括電極組件，其包括第一電極、第二電極和設置在該第一電極和第二電極之間的隔離物，該電極組件具有形成在該第一電極一部分上的第一電極抽頭和形成在該第二電極一部分上的第二電極抽頭，每一部分都未涂活性材料；罐體，其適合于容放該電極組件；和蓋組件，其由墊圈圍繞以絕緣該蓋組件，該蓋組件密封該罐體的開口，其中，該第一電極抽頭焊接到該罐體的內側上，并且其中該第一電極抽頭至少折疊一次。
2.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，該第一電極抽頭至少折疊兩次。
3.根據權利要求2所述的可充電電池，其中，該第一電極抽頭在其自身上折疊兩次。
4.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，該第一電極抽頭在兩個或更多的點上焊接到該罐體的該內側。
5.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，該罐體具有圓柱形形狀。
6.一種可充電電池，包括電極組件，其包括第一電極、第二電極和設置在該第一電極和該第二電極之間的短路保護隔離物，該電極組件具有形成在該第一電極端部分上的第一電極抽頭和形成在該第二電極端部分上的第二電極抽頭，每個端部分都未涂活性材料；罐體，其適合于容放該電極組件；和蓋組件，其由墊圈圍繞以絕緣該蓋組件，該蓋組件密封該罐體的開口；其中，該第一電極抽頭在至少兩個點上焊接到該罐體的內側上。
7.根據權利要求6所述的可充電電池，其中，該電極抽頭在該罐體內至少折疊兩次。
8.根據權利要求6所述的可充電電池，其中，該第一電極抽頭的該端部分平行于該罐體的底面，并且其中，該端部分在多個點上焊接到該罐體的該底面上。
9.根據權利要求8所述的可充電電池，其中，該罐體的該內側和該電極組件的側壁之間的該第一電極抽頭的該端部分的長度大于該罐體的該內側的該高度，并且小于該罐體的該內側的該高度的兩倍。
10.一種形成可充電電池的方法，該可充電電池包括電極組件，其具有第一電極、第二電極和設置在該第一電極和該第二電極之間的短路保護隔離物，該電極組件具有形成在該第一電極的端部分上的第一電極抽頭和形成在該第二電極的端部分上的第二電極抽頭，每個端部分都未涂活性材料；罐體，其適合于容放該電極組件；蓋組件，其由墊圈圍繞以絕緣該蓋組件，該蓋組件密封該罐體的開口，該方法包括插入該電極抽頭至該罐體中；將該電極組件主體放在該罐體外部；在兩個或多個點上焊接該第一電極抽頭至該罐體的該內側上；折疊該第一電極抽頭；并且插入該電極組件至該罐體中。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括在焊接該第一電極抽頭后，設置下絕緣板至該罐體中。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，該焊接為電阻焊。
全文摘要
可充電電池及形成該可充電電池的方法。電極組件包括第一電極、第二電極和設置在該第一電極和該第二電極之間以防止該第一電極和該第二電極之間短路的隔離物。第一電極抽頭形成在第一電極端部分上，而第二電極抽頭形成在第二電極端部分上，每個端部分都未涂活性材料。罐體適合于容放該電極組件，并且具有焊接到該罐體的該內側上的該電極組件。由墊圈圍繞的蓋組件絕緣該蓋組件，并且密封該罐體的開口。
文檔編號H01M10/40GK1855602SQ200610077120
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權日2005年4月27日
發(fā)明者金大奎 申請人:三星Sdi株式會社