专利名称：锂可再充电电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂可再充电电池，特别的，本发明涉及一种具有改进的电解液注入结构的锂可再充电电池。
背景技术：
基于朝向紧密和轻重量的便携电子设备的趋势，具有小尺寸和高容量的电池作为驱动便携电子设备的电源已经变得日益必需。具体地，锂可再充电电池具有3.6V的三倍高于过去广泛作为便携电子设备的电源的镍氢或镍镉电池的工作电压，还具有每单位重量的高能量密度。由于这些原因，锂可再充电电池正越来越多的应用于工业。
锂可再充电电池通过在正电极和负电极的锂离子嵌/脱(intercalation/deintercalation)过程中的氧化还原反应产生电能。能使锂离子发生可逆嵌/脱的材料被用作锂可再充电电池的正电极和负电极的活性材料。另外，有机电解液或聚合物电解液被用来填充正电极和负电极之间的空间。
对于锂可再充电电池的正电极活性材料，采用含锂的金属氧化物，包括锂钴氧化物(LiCoO2)，锂镍氧化物(LiNiO2)和锂锰氧化物(LiMnO2)。锂金属或锂合金作为负电极活性材料。然而，当使用锂金属时，电池可能由于树枝状晶体的形成使电池趋于短路而爆炸。所以，锂金属已经被包括无定型碳(amorphous carbon)和晶体碳(crystalline carbon)的碳基材料替代。锂可再充电电池被制成多种形状，包括圆柱形，正方形和袋形。
图1是示出常规锂可再充电电池的分解透视图。通过把包括第一和第二电极13、15和分隔件14的电极组件12和电解液一起放进罐10并使用盖组件20密封罐10的顶部形成锂可再充电电池。
盖组件20包括盖片40、绝缘片50、终端片60和电极终端30。盖组件20通过连接到罐顶开口而密封罐10，同时通过单独的绝缘壳70与电极组件12绝缘。
盖片40由具有与罐10顶端开口相应的尺寸和形状的金属片制成。盖片40具有位于其中心的终端通孔，电极终端30被插进其中。管状垫圈35被连接到电极终端30的外表面，以当电极终端30被插进终端通孔41时提供电极终端30和盖片40之间的绝缘。盖片40具有形成在其一边的有预定尺寸的电解液注入孔42和形成在其另一边的安全出口(未示出)。安全出口通过减小盖片40的剖面厚度而整体形成。在盖组件20被组装到罐10的顶端开口后，电解液通过之后被塞子43密封的电解液注入孔42注入。
电极终端30被连接到第二电极15的第二电极凸片(tab)17或被连接到第一电极13的第一电极凸片16并分别作为第二或第一电极终端。绝缘带18围绕使第一和第二电极凸片16、17分别从电极组件12中突出的部分缠绕，以避免电极13、15之间的短路。第一或第二电极可以作为正电极或负电极。
在锂可再充电电池中，电解液是提供离子的源并作为使离子移动以使电池能够有效地进行反应的媒介。所以，电解液注入是决定电池性能和寿命的至关紧要的因素。注入电解液的常规方法包括空气注入法，离心注入法和真空注入法。
最近使用的注入电解液的方法之一的真空注入法包括多种方法。它的一个典型例子包括下列步骤注入嘴(injection nozzle)连接到电解液注入孔；通过使用电解液注入设备的排气工具，罐内部被抽至真空状态；提供预定量的电解液。然后，通过罐内压力和大气压力之间的差将电解液注入进罐。
然而，当电解液通过上述方法注入时，盖板可能会由于靠近其电解液注入孔所施加的外力而弯曲。如果盖片如此弯曲的话，罐的密封性可能会下降。
发明内容
提供了一种锂可再充电电池，包括靠近盖片的电解液注入孔形成用于防止当电解液通过电解液注入孔注入时引起盖片弯曲的肋。
所述锂可再充电电池还包括包含与穿插在两者之间的分隔件缠绕在一起的第一和第二电极的电极组件；容纳电极组件的罐；连接到罐顶开口处的盖片，其中盖片包括电解液注入孔和至少一个靠近电解液注入孔形成的肋。
肋可以通过压盖片的上表面和下表面形成。盖片可以具有当形成肋时形成在其上表面和下表面的阶形部分。在一个示范性实施例中，阶形部分和剩下部分之间的水平差等于或小于盖片厚度的两倍。
肋可以具有从矩形，圆形，半圆形，椭圆形或其组合中选择的形状。
图1是常规锂可再充电电池的分解透视图；图2是根据本发明示范性实施例的锂可再充电电池的分解透视图；图3a是图2所示盖片的俯视图；图3b和3c是沿图3a的线A-A’所取的剖面图；图4a是根据本发明的另一示范性实施例的盖片的俯视图；图4b和4c是沿图4a的线B-B’所取的剖面图；图5到图8是根据本发明的另一实施例的盖片的俯视图。
具体实施例方式
参照图2，锂可再充电电池包括罐110、容纳在罐110中的电极组件112和连接到罐110顶部的盖组件(cap assembly)120。
罐110具有顶部开放的类似六面体的形状，并由轻而且易延展的金属材料例如铝、铝合金或是不锈钢制成，但材料并不限于此。罐110可以独自充当终端。
电极组件112包括第一电极113、第二电极115和分隔件(separator)114。第一和第二电极113和115可以彼此层叠，而分隔件插入在二者之间，而且可以缠绕成果冻卷(jelly roll)结构。第一和第二电极113、115具有通过焊接例如激光，超声波或电阻焊接或者使用导电胶而分别附着于其上同时向上抽出的第一和第二电极凸片116、117。
第一和第二电极113、115具有相反的极性并且每个都可以充当正电极或负电极。第一和第二电极113、115每个都包括电极集电极和至少应用于集电极的一个表面的电极活性材料(正电极或负电极活性材料)。
当第一或第二电极113、115被用作正电极时，它的电极集电极可以包括但并不限于不锈钢、镍、铝、钛或其合金。它也可以包括已经使用碳，镍，钛或银进行表面处理(surface-treat)的铝或不锈钢。当第一或第二电极113、115被用作负电极时，它的电极集电极可以包括但并不限于不锈钢，镍，铜，钛或其合金。它也可以包括已经使用碳，镍，钛或银进行表面处理的铜或不锈钢。
常规含锂过渡金属氧化物(transition metal oxide)或锂硫族化合物(1ithium chalcogenide compound)可以作为正电极活性材料，而且作为典型的例子，可采用金属氧化物如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、或LiNi1-x-yCoxMyO2(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1，M代表金属，比如Al、Sr、Mg或La)。包括晶体碳、无定形碳、碳复合物(carbon composite)和碳纤维(carbonfiber)的锂金属、锂合金或碳材料可以作为负电极活性材料。
分隔件114用于防止在第一和第二电极113、115之间的短路并为锂离子提供流动通道。分隔件114可以包括基于聚烯烃(polyolefin)比如聚丙烯(polypropylene)或聚乙烯(polyethylene)的聚合物膜、其复合膜、微多孔膜，机织面料(woven fabric)或非机织面料(non-woven fabic)。
连接到罐110顶部的盖组件120包括盖片140、绝缘片150、终端片160和电极终端130。
盖片140可以由具有与罐110顶部开口的尺寸和形状相应的平板型金属材料制成。盖片140包括位于其中心的终端通孔141、形成在其一边的电解液注入孔142、和靠近电解液注入孔142形成的肋145a。盖片140由与罐110相同的材料，特别是铝，铝合金和不锈钢制成，以增进与罐110的焊接特性。在电解液注入之后，电解液注入孔142被连接到塞子143并被密封。
肋145a可以沿盖片140的纵向设置同时靠近电解液注入孔142。肋145a可以通过压盖片140上表面的部分而形成为一般的矩形。肋145a的形状并不限于此，可以从圆形、椭圆形、半圆形和其组合中作不同的选择。肋145a提供给盖片以预定刚度并减轻发生于盖片140的局部应力集中和局部变形。
电极终端130被插进终端通孔141中并具有设置在其外表面与盖片140电绝缘的管状垫圈135。绝缘片150被放置在盖片140的下表面。终端片160被放置在绝缘片150的下表面。电极终端130的底部通过插入在电极终端130与终端片160之间的绝缘片150被电连接到终端片160。
第一和第二电极凸片116、117中的任何一个可以被焊接到盖片140的下表面。如果第二电极凸片117被焊接到终端片160，它可以被电连接到电极终端130。第一和第二电极凸片116、117可以由镍制成。
电极组件112具有放置在其顶部的绝缘壳170以使电极组件112与盖组件120电绝缘并用于固定电极组件112以及第一和第二电极凸片116、117的位置。绝缘壳170可以由聚合树脂比如聚丙烯(polypropylene，PP)制成。
根据图3a，3b，和3c，盖片140包括终端通孔141、电解液注入孔142，和至少一个靠近电解液注入孔142形成的抗弯曲肋145a。特别的，一对抗弯曲肋145a彼此平行地沿盖片140的纵向靠近电解液注入孔142放置。可选地，肋145a可以被放置在横向，并可以连续地和不连续地靠近电解液注入孔142形成。
可以通过压盖片140的上表面，如图3b所示，或其下表面，如图3c所示，形成肋145a。如图3b，当盖片140上表面被压时，上表面凹进，同时形成阶形部分和从下表面突出的突起。当盖片140下表面被压时，下表面凹进，同时形成阶形部分和从上表面突出的突起。当盖片140被压而凹进时形成在盖片140的上表面或下表面上的阶形部分与其剩下的部分之间的水平差t2可以等于或小于盖片140厚度t1的两倍，且在一个实施例中等于或小于盖片140厚度t1。如果水平差t2大于盖片140厚度t1的两倍，额外的成形应力将作用于盖片140并降低盖片的强度或使其变形。
根据图4a，4b和4c，一对矩形肋145b在盖片140的横向靠近电解液注入孔142设置，同时彼此平行。肋145b可以通过压盖片140的上表面或下表面形成。特别地，盖片的上表面和下表面凹进预定的深度并形成阶形部分。
图5到8分别是根据本发明另一示范性实施例的盖片的俯视图。参照图5，抗弯曲肋145c成一般的矩形连续地形成在盖片140的电解液注入孔142周围。参照图6，抗弯曲肋145d成半圆形设置在盖片140的电解液注入孔142周围。参照图7，抗弯曲肋145e成圆形连续地形成在盖片140的电解液注入孔142周围。参照图8，一对抗弯曲肋145f以具有线形表面和弯曲表面的组合形状在水平方向靠近盖片140的电解液注入孔142设置，同时彼此平行。
总之，靠近盖片140的电解液注入孔142形成的抗弯曲肋145a、145b、145c、145d、145e和145f减轻了当电解液通过电解液注入孔142注入时作用于盖片140的局部应力集中，并增大了盖片140的强度以防止其弯曲。
如上所述，根据本发明的锂可再充电电池包括靠近盖片的电解液注入孔处形成的肋，以防止当电解液通过电解液注入孔注入时盖片弯曲。
明显地，对于本领域的技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种修改和变化。因而，我们要求所有在所附权利要求的范围内的本发明修改和变化的权利。
权利要求
1.一种锂可再充电电池，包括电极组件，包括第一电极和第二电极，与插入在所述第一电极和第二电极之间的分隔件缠绕在一起；容纳所述电极组件的罐；以及连接到所述罐开口处的盖片，其中所述盖片包括电解液注入孔和至少一个靠近电解液注入孔形成的肋，所述至少一个肋向盖片提供额外的结构支持。
2.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述至少一个肋通过压盖片的上表面或下表面而形成。
3.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述盖片具有形成在其上表面或下表面的阶形部分。
4.根据权利要求3所述的锂可再充电电池，其中外部盖片表面与外部肋表面之间的高度差等于或小于盖片厚度的两倍。
5.根据权利要求4所述的锂可再充电电池，其中所述外部盖片表面与外部肋表面之间的高度差等于或小于盖片的厚度。
6.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述至少一个肋具有从包括矩形、圆形、半圆形、椭圆形或其组合的组中选择的形状。
7.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述盖片包括一对靠近电解液注入孔放置的平行肋。
8.根据权利要求7所述的锂可再充电电池，其中所述肋沿盖片的纵向靠近电解液注入孔放置。
9.根据权利要求7所述的锂可再充电电池，其中所述肋沿盖片的横向靠近电解液注入孔放置。
10.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述至少一个肋形成于电解液注入孔周围。
11.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述至少一个肋和盖片是一个整体。
12.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中所述盖片由从包括铝，铝合金和不锈钢的组中选择的任一种制成。
13.一种用于可再充电电池的盖片，所述盖片适于连接到可再充电电池的罐并将其密封，所述盖片包括平板，该板具有终端通孔；电解液注入孔；和至少一个靠近所述电解液注入孔的肋，该肋向所述该片提供额外的结构支持。
14.根据权利要求13所述的盖片，其中所述至少一个肋通过压盖片的上表面或下表面而形成。
15.如权利要求13所述的盖片，其中所述盖片具有形成在其上表面或下表面上的阶形部分。
16.如权利要求13所述的盖片，其中所述外部盖片表面与外部肋表面之间的高度差等于或小于盖片厚度的两倍。
17.如权利要求15所述的盖片，其中所述外部盖片表面与外部肋表面之间的高度差等于或小于盖片的厚度。
18.如权利要求13所述的盖片，其中所述至少一个肋具有从包括矩形、圆形、半圆形、椭圆形或其组合的组中选择的形状。
全文摘要
锂可再充电电池，包括具有与插入在它们之间的分隔件缠绕在一起的第一和第二电极的电极组件、容纳电极组件的罐、和连接到罐顶部开口处的盖片。盖片包括电解液注入孔和靠近电解液注入孔形成的肋。
文档编号H01M2/04GK1755967SQ200510108438
公开日2006年4月5日 申请日期2005年10月8日 优先权日2004年10月1日
发明者郑湘锡, 金世润 申请人:三星Sdi株式会社