专利名称：二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及二次电池，更具体地讲，涉及具有改进的单位体积电容量的二次电池。
背景技术：
由于二次电池的特性，近些年来对二次电池进行了积极的研究和探索。二次电池是可再充电的，并且可以被制造成具有高容量的紧凑尺寸。在二次电池中，Ni-MH二次电池、锂二次电池和锂离子二次电池已经被广泛使用。
为了制造这种二次电池，将包括电极(正电极和负电极)和隔板的电极组件容纳在由铝或铝合金制成的罐中，并且把盖组件与罐组装在一起。在把电解液注入罐中之后，将罐密封。罐可以由例如铁或铝制成。如果用铝或铝合金制造罐，那么可以减小二次电池的总重量，并且即使二次电池在高电压条件下使用了较长的一段时间，也可以防止二次电池的腐蚀。
密封的单元电池与电池附件和安全器件组合在一起，例如，正温度系数(PTC)器件，热熔丝和保护电路模块(PCM)。密封的单元电池容纳在独立的硬包装中，或经受利用热熔树脂的模制过程，来形成二次电池的外观。
图1是惯用二次电池的分解透视图，图2是显示惯用二次电池的上部的正面剖视图。
参考图1和2，惯用二次电池包括，具有实质上为六面体形状的方形罐11，容纳在罐11中的电极组件12，和连接到罐11的开放上端以密封罐11开放上端的盖组件。
电极组件12可以通过顺序地叠层或卷绕薄膜或薄板形式的第一电极13、隔板14和第二电极15形成。
在第一电极13是正电极时，正电极接线片16电连接到正电极13的正电极集电体的没有正电极活性物质层的预定区域。此外，将负电极接线片17电连接到负电极15的负电极集电体的没有负电极活性物质层的预定区域。
正电极13，负电极15以及正和负电极接线片16和17可以具有相互不同的极性。此外，可以将绝缘带18附着到正和负电极接线片16和17与正和负电极13和15之间的边界区，以防止在边界区发生短路。
隔板14可以具有大于正和负电极13和15的宽度，以防止在电极之间发生短路。
罐11由铝或铝合金制成，并且具有实质上为六面体的形状。电极组件12通过罐11的开放上端容纳到罐11中。也就是说，罐11是用于容纳电极组件12和电解液的容器。此外，罐11可以起到端子的作用。
盖组件包括导电盖板110，盖板110是具有对应于罐11的开放上端的大小和形状的平板。导电盖板110具有位于中心的通孔111，电极端子可穿过通孔111而伸出。垫圈120安装在穿过导电盖板110的中心伸出的电极端子130与导电盖板110之间，以将电极端子130与导电盖板110电绝缘。
绝缘板140安装在导电盖板110下面，并且端子板150位于绝缘板140下面。电极端子130的下表面电连接到端子板150。
从正电极13伸出的正电极接线片16焊接到导电盖板110的下表面，从负电极15伸出的负电极接线片17焊接到电极端子130的下端，并且被折叠数次。
此外，绝缘壳190安装在电极组件12的上表面上，以便将电极组件12与盖组件电绝缘，同时覆盖电极组件12的上端。绝缘壳190可以由诸如聚丙烯之类的具有绝缘性能的高聚物树脂制成。绝缘壳190具有位于在其中心部分的引线孔191，负电极接线片17通过引线孔191伸出。此外，绝缘壳190在其一侧形成有通孔192。
在导电盖板110的一侧形成有电解液注入孔112。此外，提供有塞160，以便在把电解液穿过导电盖板110注入之后，密封电解液注入孔112。塞160可以是通过在把铝或含铝金属之类的球形基材金属放置在导电盖板110的电解液注入孔112上之后，机械压制球形基材金属而制造的。塞160被焊接到导电盖板110的电解液注入孔112的周边部分，以便密封电解液注入孔112。当把导电盖板110的周边部分焊接到罐11的开口的侧壁时，盖组件与罐11结合在一起。
由于二次电池最佳为轻重量的，并且具有高的容量，因此需要开发出具有与惯用二次电池相比更大的单位体积容量的二次电池。图1和2中所示的惯用方形锂离子二次电池具有较大体积，以将电极组件的接线片连接到导电盖板。
这种较大体积相对于电池容量是不必要的，尽管对于二次电池的安全和结构整体性来说是必要的。因此，需要一种能够利用二次电池的较大体积来提高电池容量而不会损害电池的安全的二次电池。
发明内容
本发明提供一种二次电池，可以更有效地利用罐的内部空间以将电极组件的接线片与盖板电连接。所提供的二次电池容易制造同时又能减少其制造时间。另外，该二次电池提供一种元件数量减少的简单结构。
本发明提供一种二次电池，包括包括两个电极和一个隔板的电极组件；在其端部带有开口、用于容纳电极组件的绝缘罐或金属罐；和用于密封开口以防止电极组件从绝缘罐分离的绝缘盖板。
根据本发明的示例性实施例，绝缘罐和绝缘盖板可以由塑料、工程塑料之类的材料制成。电极接线片从电极组件的两个电极伸出，并且绝缘盖板形成有具有预定尺寸的孔，以允许电极接线片能够穿过孔而伸出。绝缘盖板形成有电解液注入孔，该电解液注入孔可以用塑料塞密封。
根据本发明的二次电池不需要通常用于防止电极组件的电极接线片与罐之间，或电极接线片与盖板之间短路的绝缘壳。因此，可以增大电极组件的长度，并可以提高电池容量。
此外，根据本发明，不需要将电极接线片焊接到盖板上，从而可以减少制造二次电池的时间和成本。
此外，根据本发明的示例性实施例，绝缘罐和盖板可以由塑料材料制造，并且可以简化盖组件的结构，从而不仅能够减少制造二次电池的时间和成本，而且也能够减小二次电池的重量。
图1是惯用二次电池的分解透视图；图2是惯用二次电池的剖视图；图3是根据本发明一个实施例的二次电池的分解透视图；图4是显示根据本发明一个实施例的二次电池的盖板的平面图；图5是显示根据本发明一个实施例的，保护电路模块和与保护电路模块连接的二次电池之间的关系的分解剖视图；和图6是根据本发明一个实施例的二次电池的透视图。
具体实施例方式
参见图3和4，裸电池形式的方形锂离子电池包括，具有实质上为六面体形状的方形绝缘罐311，容纳在绝缘罐311中的电极组件22，和连接到绝缘罐311的开放上端以密封绝缘罐311的开放上端的绝缘盖板200。
电极组件22可以通过卷绕薄膜或薄板形式的正电极13、隔板14和负电极15的叠层结构而构成。当卷绕叠层结构时，可以在负电极15的外部提供隔板，以防止负电极15与正电极13之间的短路。
正电极13包括由诸如铝箔之类的具有优良导电性的薄金属片制成的正电极集电体，和主要包含涂覆在正电极集电体两个表面上的锂基氧化物的正电极活性物质层。电极接线片16(例如，正电极接线片)电连接到正电极13的正电极集电体的没有正电极活性物质层的预定区域。
此外，负电极15包括由诸如铝箔之类的具有优良导电性的薄金属片制成的负电极集电体，和主要包含涂覆在负电极集电体两个表面上的碳基材料的负电极活性物质层。电极接线片17(例如，负电极接线片)电连接到负电极15的负电极集电体的没有负电极活性物质层的预定区域。
正电极13，负电极15，以及正和负电极接线片16和17可以具有相互不同的极性。此外，可以将绝缘带18附着到正和负电极接线片16和17与电极组件22之间的边界区，以防止正和负电极接线片16和17与正和负电极13和15之间短路。
隔板14可以由聚乙烯，聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的共聚物制成。在一个示例性实施例中，隔板14具有比正和负电极13和15更大的宽度，以防止电极之间短路。
绝缘罐311具有实质上为六面体的形状，并且是由诸如塑料、工程塑料之类的绝缘构件制造的。但是，本发明不限于这些绝缘罐311的材料。电极组件22通过绝缘罐311的开放上端容纳在绝缘罐311中。也就是说，绝缘罐311是用于容纳电极组件22和电解液的容器。由于绝缘罐311是由绝缘材料制成的，所以，绝缘罐311不能充当端子。此外，根据本发明一示例性实施例，在绝缘罐311的上端形成有相当于绝缘罐311的开放上端的台阶部分19。盖板200可以与台阶部分19固定地连接。
盖板200是具有对应于绝缘罐311的开放上端的尺寸和形状的平板。盖板200是由诸如塑料、工程塑料之类的非金属材料制成的。但是，本发明不限于这些盖板200的材料。
盖板200具有至少一个位于其中心的通孔210，电极接线片(例如，正和负电极接线片16和17)可以通过通孔210伸出。此外，盖板200具有用于将电解液注入绝缘罐311中的电解液注入孔230。在把盖板200连接到在绝缘罐311的上端形成的台阶部分19之后，利用粘结剂或热焊接法将盖板200牢固地固定在绝缘罐311上。
电解液可以通过盖板200与穿过盖板200的接线片16和17之间形成的间隙泄漏。为了防止电解液泄漏，间隙可以用具有优良粘结特性的塑料制成的焊接条而不是由金属制成的接线片来密封。在一个示例性实施例中，间隙通过使用把盖板粘合到绝缘罐311的开放上端的填充剂或粘结剂填充间隙而密封。
根据本发明，不需要在盖板200的下部提供绝缘板、端子板、电极端子或垫圈。此外，电极接线片可以从电极组件22直线地伸出，无需焊接到二次电池的内部或者无需折叠。因此，可以省略安装在电极组件上的聚丙烯(PP)壳或绝缘壳。
因此，根据本发明，由于省略了不必要的元件，所以可以增大电极组件22的长度，从而可以提高电池容量。此外，二次电池可以简单地组装，并且可以以低的制造成本制造。此外，由于罐和盖板是由塑料而不是金属制造的，所以可以减小二次电池的重量。
电解液注入孔230形成有台阶部分，以便可用塑料塞220密封电解液注入孔230，取代了必须要压配合到电解液注入孔230中并且焊接到注入孔的铝球。当利用塑料塞220密封电解液注入孔230时，可以使用粘结剂以增大密封力。此外，可以通过在塑料塞220和电解液注入孔230中形成螺纹，来把塑料塞220螺纹连接到电解液注入孔230中。也可以利用焊接取代粘结剂来将塑料塞用到电解液注入孔230上。由于二次电池没有绝缘壳，所以可以将电解液迅速地注入到绝缘罐中。
图5是显示连接到根据本发明一个实施例的二次电池的保护电路模块的分解剖视图。
参见图5，可以用与图3和4中所述的相同方式制造二次电池，除了利用粘结构件240把盖板200与罐311的开放上端连接，和利用粘结构件250密封电极接线片16和17与盖板200的孔之间形成的间隙。
穿过盖板200的孔伸出的电极接线片16和17被焊接到保护电路模块300的引线板320上。参考标号310代表外部输入/输出端子。
将裸电池与保护电路模块连接的核心电池(core cell)形式的二次电池安装到塑模中。接着，把热熔树脂注入塑模中。然后，执行固化过程或冷却过程预定时间，以便将保护电路模块与裸电池没有间隙地紧紧地连接到一起，从而形成硬包装形式的二次电池外观。
图6是根据本发明另一示例性实施例的二次电池的透视图。参见图6，二次电池包括如上参照图5所述的罐311。该电池还包括具有塑料塞220的盖板200’，和位于中心的、负电极接线片17可穿过其伸出的通孔210。盖板200’还包括位于盖板的外边缘附近的第二通孔210’，正电极接线片16’穿过该通孔伸出。
如上所述，本发明可以使用具有相对于金属可焊性和可加工性优良的工程塑料。最近，开发出了重量比铝更轻并且表现出优良机械强度的工程塑料。此外，本发明可以使用具有优良耐化学特性和耐热特性的粘结剂，以便粘结剂不会被电解液溶解或分解。
例如，将环氧树脂作为敷在绝缘罐与盖板之间的粘结剂。在这种情况下，可以缩短环氧树脂的固化时间，以提高加工效率。
另外，可以在盖板的外周部分具有凹槽，使得当盖板与罐的开放上端部分连接时，可以限定电极接线片穿过其伸出的孔。
如上所述，根据本发明的二次电池可以没有通常用于防止电极组件的电极接线片与罐之间，或电极接线片与盖板之间短路的绝缘壳，因此可以增大电极组件的长度，并且可以提高电池容量。
另外，根据本发明，不需要将电极接线片焊接到盖板上。因此可以减少制造二次电池的时间和成本。
此外，根据本发明的示例性实施例，可以用塑料材料制造绝缘罐和盖板，并且简化盖组件的结构，从而不仅可以减少制造二次电池的时间和成本，而且可以显著减少二次电池的重量。
尽管为了说明的目的描述了本发明的示例性实施例，但是，本领域的技术人员应当知道，可以有各种修改、增加和替代，而不脱离附属权利要求中公开的本发明的范围和精神。
权利要求
1.一种二次电池，包括电极组件，包括两个电极和一个隔板；壳体，在其端部具有开口，并用于容纳电极组件；以及盖组件，包括由绝缘材料制成的盖板，该盖组件用于密封所述开口以防止电极组件从壳体分离。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中盖板是用塑料制成的。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中盖板是用机械强度比铝的机械强度高的工程塑料制成的。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中盖板用粘结剂粘合到壳体上。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述开口在其端部有台阶部分，以增大盖板与壳体之间的接触面积。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中电极接线片从电极组件的两个电极伸出，并且盖板具有孔，至少一个所述电极接线片通过所述孔伸出。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中在所述孔与电极接线片之间形成的间隙，用密封构件密封。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中电极接线片从电极组件的两个电极伸出，并且至少一个电极接线片在穿过壳体与盖板之间形成的间隙的同时伸出到壳体之外。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其中盖板在其外周部分有凹槽，以便在盖板与壳体连接时，该凹槽限定允许二次电池的外部与二次电池的内部连通的连接孔。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中连接孔、凹槽以及壳体与穿过壳体的电极接线片之间形成的间隙，用密封构件密封。
11.根据权利要求6或10所述的二次电池，其中该密封构件包括环氧树脂。
12.一种二次电池，包括电极组件，包括两个电极和一个隔板；由绝缘材料制成的壳体，在其端部带有开口，并用于容纳电极组件；和盖组件，包括由绝缘材料制成的盖板，并用于密封所述开口以防止电极组件从壳体分离。
13.根据权利要求12所述的二次电池，其中盖板和壳体由塑料制成。
14.根据权利要求13所述的二次电池，其中所述塑料包括机械强度比铝的机械强度高的工程塑料。
15.根据权利要求12所述的二次电池，其中盖板用粘结剂粘合到壳体上。
16.根据权利要求12所述的二次电池，其中盖板热粘合到壳体上。
17.根据权利要求12所述的二次电池，其中所述开口在其端部上带有台阶部分，以增大盖板与壳体之间的接触面积。
18.根据权利要求12所述的二次电池，其中电极接线片从电极组件的两个电极伸出，并且盖板具有孔，至少一个所述电极接线片通过所述伸出。
19.根据权利要求18所述的二次电池，其中在所述孔与电极接线片之间形成的间隙，用密封构件密封。
20.根据权利要求12所述的二次电池，其中电极接线片从电极组件的两个电极伸出，并且至少一个所述电极接线片在穿过形成在壳体与盖板之间的间隙的同时伸出到壳体之外。
21.根据权利要求20所述的二次电池，其中盖板在其外周部分有凹槽，以便在盖板与壳体连接时，该凹槽限定允许二次电池的外部与二次电池的内部连通的连接孔。
22.根据权利要求21所述的二次电池，其中连接孔、凹槽以及壳体与穿过壳体的电极接线片之间形成的间隙，用密封构件密封。
23.根据权利要求19或22所述的二次电池，其中密封构件包括环氧树脂。
24.根据权利要求12所述的二次电池，其中盖板是用与壳体基本相同的材料制成的。
全文摘要
本发明公开了一种具有改进的电池容量的电极组件的二次电池。该二次电池具有包括两个电极和一个隔板的电极组件，由绝缘材料制成的、并且其上部带有开口以用于容纳电极组件的壳体，以及包括用绝缘材料制成的盖板、用于密封开口以防止电极组件从壳体分离的盖组件。
文档编号H01M10/04GK1770499SQ200510116978
公开日2006年5月10日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年10月28日
发明者金珈研, 洪懿善, 金耿佑, 郑竝早, 权荣华 申请人:三星Sdi株式会社