專利名稱：可充電電池的制作方法
技術領域：
本發明的涉及一種可充電電池，尤其涉及一種在壓力作用下能夠不變形的棱柱形電池。
本申請要求享有2005年7月26日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.2005-67974的優先權，其公開的全部內容作為參考結合于本申請中。
背景技術：
近年來，開發并生產了大量緊湊且重量輕的電氣或電子設備，例如蜂窩式電話、筆記本電腦以及錄象攝像機。這些便攜式電氣或電子設備裝有電池組(battery pack)，因此不單獨向這些設備供給電源它們也能工作。這類電池組至少包括一個用于輸出具有預定電平電壓的電池，以便在預定時間內驅動便攜式電氣或電子設備。
通常，這些電池組采用的是可充電電池，以提供經濟效率。作為典型的可充電電池實例，其包括鎳鎘(Ni-Cd)電池、鎳氫(Ni-MH)電池以及如鋰(Li)聚合物電池和鋰離子(Li-ion)電池之類的鋰可充電電池。
一般而言，鋰可充電電池的工作電壓為3.6V，這比Ni-Cd電池或Ni-MH電池的工作電壓高三倍。此外，鋰可充電電池每單位重量的能量密度高。因此，對鋰可充電電池的需求迅速增加。
對于鋰可充電電池而言，用以鋰為基的氧化物作為正電極活性物質，而用碳作為負電極活性物質。通常，根據電解質的類型可將鋰可充電電池分為液體電解質電池和聚合物電解質電池。使用液體電解質的鋰可充電電池被稱作鋰離子電池，而使用聚合物電解質的鋰可充電電池被稱作鋰聚合物電池。鋰可充電電池可以制造成多種形式，并且可以根據形狀分為罐形電池、棱柱形電池和袋形電池。
通常，鋰可充電電池由外殼、容納在外殼中的凝膠物卷型(jelly-roll-type)電極組件、和覆蓋在外殼上部的蓋組件構成。
通過將敷覆有正電極活性物質的正電極板、敷覆有負電極活性物質的負電極板和隔板卷起來構成電極組件。隔板介于正和負電極板之間以避免兩電極板之間的短路，且僅允許鋰離子(Li-ion)通過。此外，外殼中包含有電解質溶液，使鋰離子可以移動。
蓋組件與容納電極組件的外殼的上開口嵌合。蓋組件設有與外殼開口的大小和形狀都相同的平板形蓋板。蓋板的中間部分設有允許電極端子通過的端子孔。圍繞電極端子的外側設管形墊圈，以使電極端子與蓋板電絕緣。絕緣板設置在蓋板的下表面，連接到電極端子的接線板被設置在絕緣板的下表面。
蓋板的一側設有安全排氣口，以避免由于外殼內的壓力升高而產生的爆炸，并且圍繞安全排氣口設有向上突出的突起，以避免注入蓋板的上部的樹脂由于外部壓力而扭曲。突起的上部設有輔助突起，以加強支撐力而避免樹脂扭轉。
此外，蓋板的上表面設有絕緣帶，將電極端子與蓋板絕緣。
然而，傳統的可充電電池的安全排氣口可能被注入蓋板上部的樹脂損壞。
傳統的可充電電池的另一缺點是在蓋板的上表面設置絕緣帶之后，突起的上部設置有輔助突起，因此在制造時必須進行附加步驟。
發明內容
本發明的目的是提供一種可充電電池，它能夠通過在絕緣元件中集成用來抵抗施加到蓋板上的壓力的加固元件來減少制造步驟。
根據本發明一方面，提供一種可充電電池，其包括具有開口的外殼；電極組件，其被容納在外殼中并具有從電極組件突出的第一和第二電極接頭；蓋組件，其包括覆蓋外殼開口的蓋板和與蓋板絕緣的電極端子；分別與電極端子和蓋板連接的第一和第二電極引線；通過第一和第二電極引線連接到蓋組件的電路板，其中在電路板和蓋組件之間限定出間隙；填充到蓋組件和電路板之間的間隙的樹脂部分；以及使蓋組件和第一電極引線及蓋板絕緣的絕緣加固部分。
根據本發明一方面，該可充電電池還可包括連接到第一或第二電極引線的電流切斷元件，以切斷可充電電池和其外側之間的電流。可將該電流切斷元件構造成具有正溫度系數(PTC)的熱敏電阻。
根據本發明一方面，絕緣加固部分可以包括覆蓋一部分蓋板的整體成形的覆蓋元件。該加固元件可以向上突出，而覆蓋元件可以呈薄板狀。
根據本發明一方面，蓋板還可以包括安全排氣口，而絕緣加固元件還可以包括形成在覆蓋元件的下表面的安全排氣口保護元件，以保護安全排氣口。
根據本發明一方面，外殼可以是棱柱形外殼。
根據本發明另一方面，提供一種制造可充電電池的方法，其包括在具有開口的外殼中插入電極組件；用包括蓋板的蓋組件覆蓋外殼的開口；在蓋板上設置絕緣加固部分，其中該絕緣加固部分包括覆蓋一部分蓋板的覆蓋元件和加固元件；將電路板連接到蓋組件，致使在電路板和蓋組件的蓋板之間形成間隙；將樹脂注入電路板和蓋組件的蓋板之間的間隙中，其中借助于絕緣加固部分的加固元件來防止樹脂與蓋組件分離。
本發明的附加方面和/或優點一部分將在下面的說明書中闡明，一部分將從說明書中顯而易見地推知，或者可以通過本發明的實踐獲知。
通過下面結合附圖對實施方式的說明，本發明的這些和/或其他方面和優點將更加清晰并且更容易理解。附圖中圖1是根據本發明一方面的可充電電池的透視分解圖；圖2是本發明另一實例的可充電電池的部分透視分解圖；圖3是圖2所示的可充電電池的橫截面圖。
具體實施例方式
現在將詳細說明本發明的一些實施方式，附圖中示出了本發明的一些實例，其中全部附圖中相同的附圖標記代表相同的部件。下面通過參考附圖描述這些實施方式來解釋本發明。
以下將參考附圖詳細說明本發明一實施方式的可充電電池。
圖1是本發明一方面的可充電電池的透視分解圖。圖2是本發明另一實例的可充電電池的一部分的透視分解圖。圖3是圖1所示的可充電電池的截面圖。
參考圖1至3，可充電電池具有裸電池(bare cell)，其包括在一側具有開口201的外殼200、容納在外殼200中的電極組件250、和與開口201嵌合以密封外殼200上部的蓋組件100。
在該實施方式中，外殼200呈矩形盒狀，其可由鋁或鋁合金制成。電極組件250和電解質溶液通過其開口201被容納于外殼200中。外殼200可用作第一和第二電極端子之一。
電極組件250的形狀可以為薄板或薄膜。為了形成電極組件250，通過堆疊連接到第一電極接頭215的第一電極210、隔板230和連接到第二電極接頭225的第二電極220而構成堆疊結構。隨后，將堆疊結構卷成卷狀。第一或第二電極210或220可以是負電極，而另一電極可以是正電極。優選第一電極210是負電極。
負電極包括由例如銅箔的導電金屬薄膜構成的負極電流集流器和敷覆在電流集流器兩側表面的負極活性材料層。負極活性材料層可以主要由碳制成。負極端子被連接到負極電流集流器的未形成負電極活性材料層的區域。負極端子向上突出。(正如此處所使用的那樣，術語“向上”用來表示圖1中的可充電電池的方向。也就是說，“向上”在這里表示沿遠離電池外殼的封閉端方向延伸。此外，如在這里使用的那樣，術語“底部”表示電池外殼的封閉端，或者在構造元件的情況中，術語“下部”或“下部表面”表示面對電池封閉端的一側。類似地，術語“上部”或“上表面”表示面向遠離電池封閉端的一側。)正電極包括由如鋁箔之類的高導電性金屬薄膜構成的正極電流集流器以及敷覆在電流集流器兩側表面上的正電極材料活性層。該正電極材料活性層主要可以由氧化鋰構成。正極端子連接到正極電流集流器的未形成正電極活性材料層的區域，并且正極端子向上突出。
作為非限制的實例，隔板230由聚乙烯、聚丙烯或其共聚物制成。為了有效避免兩電極板之間的短路，將隔板230設置成比第一和第二電極210和220寬。
蓋組件100覆蓋外殼200的開口201以密封外殼200。蓋組件100設有與外殼200的開口201的大小和形狀都相同的平板狀蓋板110。蓋板110的下表面設有絕緣板140。絕緣板140的下表面設有接線板150，接線板150電連接到設置在第一電極210上的第一電極接頭215。
蓋板110的中間部分設有第一端子孔111，電極端子130穿過該端子孔與第一電極接頭215連接。第一端子孔111設有管狀的絕緣墊圈120，以使電極端子130與蓋板110電絕緣。
此外，蓋板110的一側設有具有預定尺寸的電解質溶液注入孔113。在蓋組件100與外殼200的開口201嵌合之后，電解質溶液通過電解質溶液注入孔113注入。之后，用塞子115將電解質溶液注入孔113封閉。
蓋板110的另一側設有安全排氣口117。優選將安全排氣口117設置在蓋板110的上表面并形成為寬度小于蓋板110寬度的缺口。
絕緣板140由與絕緣墊圈120相同的絕緣材料制成。可將絕緣板140設置在蓋板110的下表面上。絕緣板140設有第二端子孔141。第二端子孔141形成為與蓋板110的第一端子孔111相對應，并且與第一端子孔111相連。
接線板150可以由Ni或Ni合金制成。接線板150設置在絕緣板140的下表面上。接線板150設有第三端子孔151。第三端子孔151形成為與第一端子孔111對應。
絕緣殼體160設置在電極組件250上部的上方，以使電極組件250與蓋板110絕緣。絕緣殼體160設有第一和第二電極接頭插入孔163和165，當第一和第二電極接頭215和225從電極組件250向上突出時，第一和第二電極接頭215和225穿過這些插入孔。絕緣殼體160由絕緣聚合樹脂制成。絕緣殼體160優選由聚丙烯制成。當然，本發明不限于此。
蓋板110的上表面設有絕緣加固部分170。絕緣加固部分170可以通過粘合劑連結在蓋板110上，借助于將覆蓋蓋板110的覆蓋元件173與設置在覆蓋元件173一側的加固元件成一體的方式構成該絕緣加固部分。加固元件171從覆蓋元件的上表面向上突出預定高度。在下面將描述的保護電路板300和蓋板110之間注入樹脂，而加固元件加強了樹脂和蓋板110之間的粘合。根據本發明一實施方式，可在絕緣加固部分170的下表面設有形成為對應于蓋板110的安全排氣口117的安全排氣口保護元件175。按照此實施方式，可避免由樹脂注入而可能造成的對安全排氣口117的損壞。絕緣加固部分170可以整體形成，也就是說，如果設置的話，可將覆蓋元件173、加固元件171和安全排氣口保護元件175一起形成為一件或者預先連接，因此，如果設置的話，就可以在同一制造工序中在蓋板110的上表面設置包括覆蓋元件173、加固元件171和安全排氣口保護元件175的絕緣加固部分170。
從電極組件250突出的第一和第二電極接頭215和225被連接到蓋板110和電極端子130上。蓋板110和電極端子130分別通過第一和第二電極引線360和370被連接到保護電路板300上。圖1中的附圖標記310和320是電池的外部端子，而附圖標記450、450’是將蓋板110電連接到第二電極引線370的引導板。
可將切斷電流的電流切斷元件410連接到正和負電極之一上。在本實施方式中，電流切斷元件被連接到第一電極引線和在絕緣加固部分上的電極端子上以切斷電流。在外殼200內部的溫度或壓力過度升高時，電流切斷元件410切斷充電或放電電流。電流切斷元件410是一種溫度高于預定水平時電阻無限增加的器件。如PTC熱敏電阻之類的正溫度系數(PTC)材料可以被用作電流切斷元件410。
保護電路板300可以由包括電路芯片的合成樹脂板構成。如果發生具有不同極性的電極端子130和蓋板110彼此連接的情況，電池的化學成分可能變得不穩定，因此電池可能過充電或可能流過過電流。結果，可能發生泄漏、失火或爆炸，從而降低電池的性能。因此，為了避免電池性能變壞，可將保護電路板300連接到第一和第二電極引線360和370，以控制裸電池的電壓，從而避免過充電。
根據本實施方式，樹脂部分(圖中未示出)填充于電流切斷元件410和蓋組件110之間的間隙。
現在，將詳細說明根據本發明一方面的上面所提到的可充電電池的裝配過程。
首先，將電極組件250插入外殼200中。
將絕緣殼體160放置在電極組件250上部的上方。從電極組件250和外殼200向上突出的第一和第二電極接頭215和225突出穿過設置在絕緣殼體160中的第一和第二接頭插入孔163和165。
接下來，將蓋板110、絕緣板140和接線板150依次安置成連接第一、第二和第三端子孔111、141和151。以預定轉動力將穿過蓋板110、絕緣板140和接線板150的電極端子130插入第一、第二和第三端子孔111、141和151中。
在此處所描述的實施方式中，借助于墊圈120使電極端子130與蓋板110絕緣，并將該電極端子安裝成通過蓋板110的第一端子孔111，致使接線板150與蓋板110電絕緣，而與電極端子130電連接。
蓋組件100密封外殼200的開口201。在此處所描述的實施方式中，分別與第一和第二電極接頭215和225連接的電極端子130和蓋板110經由第一和第二電極引線360和370連接到保護電路板300。
在此處所描述的實施方式中，電極端子130是負電極，它通過連接引線371連接到電流切斷元件410。如上所述，電流切斷元件410可以由發生異常情況時切斷電路的PTC材料制成。
絕緣加固部分170設置在蓋板110的上表面上。更明確地說，絕緣加固部分170的板形覆蓋元件173覆蓋蓋板110的上表面，形成在覆蓋元件173下表面的安全排氣口保護元件175被插入安全排氣口117的上部中，并且加固元件171從蓋板110向上突出。
保護電路板300被固定在可充電電池的蓋組件100上，因此在保護電路板300和蓋板110之間形成間隙，隨后將樹脂注入保護電路板300和蓋板110之間。
在此處所描述的實施方式中，樹脂部分可能向形成在蓋板110中的安全排氣口117施加壓力，但是借助于包括在絕緣加固部分170中的安全排氣口保護元件175可避免樹脂部分損壞安全排氣口。
此外，在樹脂填充到可充電電池中時，包括在絕緣加固部分170中的加固元件171可以避免蓋組件100與樹脂部分分離。
根據本發明一方面，通過將加固元件與覆蓋元件成一體地構成絕緣加固部分，可減少制造步驟。
另外，可將可充電電池構造成使得絕緣加固部分加固注入外殼和蓋組件之間的樹脂部分，從而可避免在外部壓力下蓋組件與樹脂部分分離。
再者，借助于形成在絕緣加固部分中的安全排氣口保護元件可避免注入的樹脂部分損壞形成于蓋板中的安全排氣口。
盡管已示出和說明了本發明的幾種實施方式，顯然，本領域技術人員可以理解，在不超出本發明的原理和構思的前提下，可以對這些實施方式進行變換，本發明的范圍應由權利要求所要求保護的范圍及其等同范圍限定。
權利要求
1.一種可充電電池，包括具有開口的外殼；容納于所述外殼中的電極組件，該電極組件具有從其突出的第一和第二電極接頭；蓋組件，其包括覆蓋所述外殼的開口的蓋板和與該蓋板絕緣的電極端子；分別連接到所述電極端子和蓋板的第一和第二電極引線；通過所述第一和第二電極引線連接到所述蓋組件的電路板，其中在所述電路板和蓋組件之間限定出間隙；填充所述電路板和蓋組件之間的所述間隙的樹脂部分；及將所述蓋組件與所述第一電極引線和所述蓋板絕緣的絕緣加固部分。
2.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，所述絕緣加固部分包括整體形成的覆蓋所述蓋板一側的一部分的覆蓋元件。
3.根據權利要求2所述的可充電電池，其中，所述加固元件向上突出。
4.根據權利要求2所述的可充電電池，其中，所述覆蓋元件呈薄板狀。
5.根據權利要求2所述的可充電電池，其中，所述蓋板包括安全排氣口，所述覆蓋元件還包括形成在所述覆蓋元件的下表面的排氣口保護元件，以保護所述安全排氣口。
6.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，所述外殼是具有矩形平行六面體形狀的棱柱形外殼。
7.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，還包括連接到所述第一電極引線和在所述絕緣加固部分上的所述電極端子的電流切斷元件。
8.根據權利要求7所述的可充電電池，其中，所述電流切斷元件包括PTC(正溫度系數)熱敏電阻。
9.根據權利要求1所述的可充電電池，其中，所述電路板監控所述可充電電池的電壓以防止過充電。
10.一種制造可充電電池的方法，包括將電極組件插入具有開口的外殼中；用包括蓋板的蓋組件覆蓋所述外殼的開口；在所述蓋板上放置絕緣加固部分，其中該絕緣加固部分包括覆蓋所述蓋板的一部分的覆蓋元件和加固元件；將電路板連接到所述蓋組件，致使在所述電路板和所述蓋組件的蓋板之間形成間隙；及將樹脂注入所述電路板和所述蓋組件的蓋板之間的間隙中，其中借助于所述絕緣加固部分的加固元件避免所述樹脂與所述蓋組件分離。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，包括所述覆蓋元件和加固元件的所述絕緣加固部分為整體形成。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述蓋板包括安全排氣口，所述絕緣加固部分包括注入樹脂時防止所述安全排氣口受損的安全排氣口保護元件。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述絕緣加固部分包括整體形成的所述覆蓋元件、加固元件和安全排氣口保護元件。
全文摘要
本發明公開了一種可充電電池，其包括具有開口的外殼；容納于外殼中的電極組件，該電極組件具有從其突出的第一和第二電極接頭；蓋組件，其包括覆蓋外殼開口的蓋板和與蓋板絕緣的電極端子；分別連接到電極端子和蓋板的第一和第二電極引線；通過第一和第二電極引線連接到蓋組件的電路板，在電路板和蓋組件之間限定出間隙；填充電路板和蓋組件之間的間隙的樹脂部分；及將蓋組件與第一電極引線和蓋板絕緣的絕緣加固部分。借助于這種絕緣加固部分可以避免蓋組件在外部壓力下與樹脂部分分離。
文檔編號H01M2/34GK1953265SQ200610149529
公開日2007年4月25日 申請日期2006年7月26日 優先權日2005年7月26日
發明者尹喜相 申請人:三星Sdi株式會社