专利名称：可再充电电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可再充电电池，更具体地说，涉及一种包括具有电极组件的裸电池、电池外壳、盖组件以及与裸电池(bare cell)电连接的保护电路板的可再充电电池。
本申请请求享受2005年5月4日提出的韩国专利申请No.10-2005-0037609的优先权，其全部内容引为本申请的参考，目的是为了更全面地进行说明。
背景技术：
由于可再充电电池尺寸紧凑并具有大容量因此很有利。可再充电电池的类型包括镍金属氢化物(Ni-MH)电池和如锂离子聚合物电池之类的锂离子电池。
图1是传统的罐型(can type)锂离子电池一实例的分解透视图。图2是将保护电路板与裸电池组装之前安装在裸电池的盖板上的断路器和导线板的局部透视图。
参见图1和图2，锂离子电池可以包括具有电极组件的裸电池、电解质、电池外壳及盖组件。该电池还可以包括和裸电池连接用于在充电和放电操作期间控制电压或电流的保护电路板。
电极组件212可以通过堆叠正电极213、隔板214和负电极215并将它们卷绕成为凝胶物卷状而形成。正电极213、隔板214以及负电极215可以是薄膜或薄板。
正电极板213可以包括由如铝箔之类的高导电性金属薄膜制得的正电荷集电体以及覆敷在正电荷集电体两侧上的正极活性物质层。正极活性物质可包括以锂为基的氧化物材料。正电极抽头(tap)216可被电连接到正电极213的在正电荷集电体上没有形成正极活性物质层那部分上。
负电极板215可以包括由如铜箔之类的高导电性金属薄膜制得的负电荷集电体和覆敷在负电荷集电体两侧上的负极活性物质层。负极活性物质可包括以碳为基的材料。负电极抽头217可被电连接到负电极215在负电荷集电体上没有形成负极活性物质层的那部分上。
正和负电极板213和215的极性可以转换，正和负电极抽头216和217的极性也可以转换。可以在将电极抽头216和217从电极组件212中抽出的区域附近围绕正和负电极抽头216和217缠绕绝缘带218，以避免两个电极213和215之间短路。
隔板214可以由聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的共聚物制成。隔板214的面积可以大于正和负电极板213和215的面积，以避免在两个电极板213和215之间发生短路。
矩形外壳211可由铝或者铝合金制得并可以具有六面体形状。电池外壳211起容纳电极组件212和电解质的容器的作用。电池外壳211本身可以起端子的作用，或者盖组件的盖板可以起正电极端子的作用。
盖组件可以包括与电池外壳211的开口尺寸和形状相对应的扁平盖板110。可将端子通孔111设置于盖板110的中心。电极端子可延伸穿过端子通孔111。环绕电极端子130的外周边部分的管形垫圈120被设置在电极端子130和盖板110之间。可将绝缘板140安装到盖板110的下表面上。绝缘板140可以具有和盖板110的中心以及盖板110的端子通孔111相对应的通孔。端子板(terminal plate)150可以安装在绝缘板140的下表面上。
可将电极端子130插入盖板110的端子通孔11中。电极端子130的较低端电连接至端板150，绝缘板140被设置在它们之间。
可将正电极抽头216焊接到盖板110的下表面上。可将负电极抽头217焊接到电极端子130的下端。负电极抽头217可以被折叠成蛇形。
绝缘壳体190可设置在电极组件212的顶部，用于覆盖电极组件212的顶部并在电极组件212和盖组件之间提供绝缘。绝缘壳体190可以由如聚丙烯之类的聚合物树脂制得。导线通孔191可以设置在绝缘壳体190上且负电极抽头217可以延伸穿过该孔。电解质注入孔192可设置在绝缘壳体190的另一侧。正电极抽头216的导线通孔可以紧挨着位于绝缘壳体190中心处的负电极抽头217的导线通孔191设置。
可将电解质注入孔112设置在盖板110的一侧上。在将电解质注入电池壳体之后可用塞子160密封电解质注入孔112。塞子160可以包括由铝或者铝合金制得的球形部件，可用力将该部件塞入孔112中。可将塞子160焊接到电解质注入孔周围的盖板处。塞子160可由与盖板110相似的材料制成，以便更牢固地焊接。
如果改变电极端子的位置，盖板的端子通孔和电解质注入孔的位置、从电极组件引出的电极抽头所穿过的孔、以及安装在盖板下表面上的绝缘板或者端子板的形状或配置方式也会改变。
可对盖板110的边缘和外壳211的侧壁之间的接触部分进行焊接，以将盖组件和外壳211结合。在将盖组件和外壳211组装之后，可将外壳211的侧壁的上部向内弯曲以在盖板110上方形成凸缘状。
可在盖板一侧上设置突起310。突起310可以和保持件320嵌合。保持件320的内径尺寸适于与突起310配合，以在施加水平方向的力时保持件320不发生移动。保持件320可以仅与突起310嵌合，或者为了更牢固地配合可将其焊接到突起310上。如果将保持件320焊接到突起310上，保持件320可由和突起310相似的材料制得。
如图1所示，保持件320可具有设于其下表面上的内凹槽或具有通孔。可将模制树脂填入通孔内的剩余空间中以加固保持件320。保持件320可比突起310高，以避免电池上施加有扭转应力时模制树脂在突起310上滑动和从单元电池110上分离开。
以与突起310和保持件320之间的配置类似的方式将分离的导电抽头(未示出)安装在端子电极130上。因为抽头被定位在盖板110的中心，扭转应力可能损坏抽头，而这种设置可以起到有助于抵抗弯曲应力的支承作用。
盖组件可以包括覆盖在外壳211的开口上的盖板110、通过垫圈120与盖板110绝缘的电极端子130、以及用于将裸电池和保护电路板300电连接的导线板410。用作电池安全装置的断路器420也可以包括在盖板110内。
在裸电池内，电极组件212的一个电极可以被焊接到端子板150上。借助于绝缘板140端子板150可以与盖板110的下表面隔开，并将其电连接至电极端子130。电极端子130可通过垫圈120与盖板110绝缘。电极组件212的另一电极可直接被焊接到盖板110的表面上。
断路器420可附着于盖板110的上表面并用双面胶带或者绝缘带330与盖板110绝缘。电极端子130可以连接至断路器420的一个电端子421上。断路器的另一电端子423可连接至保护电路板300的一个电端子370。可将导线板410焊接到电极端子130对面(across the electrode terminal)的断路器420相对侧的盖板110上。导线板410可与保护电路板300的另一电端子360相连接。断路器420可在保护电路板300与裸电池的电极端子130之间串联连接，使得充电和放电电流可以流过断路器。断路器420可以检测由于充电和放电电流异常所产生的热量并可切断电流通路。
断路器420可包括双金属开关。随后当温度回复正常时双金属开关可闭合以恢复电流流动。尽管由于异常状态时可暂时切断电流，但异常状态并没有被消除且当电流恢复时异常状态也可能恢复，使得可再充电电池最终可能爆炸，所以这类保护电路仍存在危险。因为正温度系数(PTC)元件由于温度升高而打开之后不能再次闭合，可用这类元件替代传统的断路器。
如果采用如图1和图2中所示的断路器420，需要用于连接断路器420和电极端子130以及断路器和保护电路板的电端子370的断路器端子421和423的额外的空间。所需要的额外空间与制造更小型的可充电电池的目标相悖。
此外，还需要绝缘带或双面胶带330用于将断路器与盖板绝缘。这也增加了工艺步骤和制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括具有简化的连接结构的安全装置的可再充电电池。
本发明的其它特征将在下面说明，其中一部分通过这些说明很容易理解，或者通过对本发明的实施而得到启示。
本发明公开了一种可再充电电池，其具有包括两个电极和隔板的电极组件；用于容纳电极组件和电解质的外壳；包括用于覆盖电池外壳开口的盖板的盖组件；保护电路板；以及电流中断装置，其中，电流中断装置的第一端子直接连接至盖板，电流中断装置的第二端子连接到保护电路板，保护电路板的第二端子连接到盖组件的电极端子。
需要理解的是，前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，旨在进一步解释所要求保护的发明。
所包括的有助于进一步理解本发明并构成说明书一部分的附图示出了本发明的一些实施方式，它们和文字描述一起用于解释本发明的原理。
图1是传统罐型锂离子电池的分解透视图；图2的局部透视图示出了将裸电池和保护电路板组装之前安装在裸电池的盖板内的断路器和导线板；图3的局部透视图示出了本发明一示例性实施方式的安装在裸电池的盖板上的PTC元件；图4的局部透视图示出了本发明一示例性实施方式的可再充电电池的局部透视图；图5的局部横截面图示出了本发明一示例性实施方式的用于将保护电路板和图4所示的裸电池组装在一起的结构。
具体实施例方式
下面参照示出了本发明的一些实施方式的附图更全面地描述本发明。当然，本发明可以有多种不同的实施方式，而不应理解为仅限于本说明书所列举的实施方式。更确切地说，提供这些实施方式是为了使得公开充分，并使本领域的技术人员更全面地了解本发明所涵盖的范围。在这些附图中，为清楚起见，夸大了层和区域的尺寸和相对尺寸。附图中相同的附图标记表示同样的元件。
需要理解的是，当描述为如层、膜、区域或者基底之类的元件位于另一元件“上”时，它可以直接处于所述另一元件上或者也可存在中间元件。反之，当描述为某元件“直接位于”另一元件上时，则不存在中间元件。
不采用绝缘带、双面胶带或导线板，可将电流中断装置直接和裸电池的盖板相连接。因此可节省这些元件的制造费用和材料成本。
此外，由于电流中断装置直接附着于盖板上，可以更快地检测出因裸电池的异常状态所产生的热量。这可使电流中断装置更快地切断电流，并提高了可再充电电池的安全性。
图3的局部透视图示出了本发明一示例性实施方式的安装在裸电池的盖板上的PTC元件。
参见图3，PTC元件20可包括上电极21、下电极25以及设置于它们之间的主体23。主体23可由热检测材料制成。或者，主体23可由以适当比率混合的热膨胀粘合剂和导电颗粒制成。因此，如果周围温度升高，主体23中的粘合剂将膨胀，致使导电颗粒之间的距离加大而切断电流。
下电极25可以直接连接到盖板110而不必设置绝缘材料。下电极25可以通过导电粘合剂或者通过焊接而连接到盖板110上。下电极25可以水平延伸超过主体23或者上电极21形成焊接端子。特别是如果盖板110或下电极25由如铝之类的具有低电阻和高导热率的材料制得时，可采用激光焊接。
PTC元件20的上电极21可以具有和盖板110极性相同的极性，并可与保护电路板(未示出)的正电极端子连接。上电极21通过焊接可以与保护电路板的正电极端子连接。PTC元件20的上电极21可以是由如镍或镍合金之类的高热阻材料制得的相对较厚的金属板，以在焊接过程中保护主体。
可将电极端子230设置在盖组件的中心。不采用断路器，可以通过焊接将电极端子230直接连接至保护电路板的负极电端子。该电极端子的整个上表面或者一部分上表面可由镍制得。
图4是本发明一示例性实施方式的可再充电电池的局部透视图。图5是本发明一示例性实施方式的用于安装保护电路板的结构的局部横截面图。
将断路器40安装在裸电池上。断路器40可包括下电极42、双金属部分43、以及上电极41。但不必设置如用在传统电池中的导线板这样的端子。此外，不必采用双面胶带使断路器和盖板绝缘，而可将下电极42直接连接至盖板110。图4和图5中所示的断路器40可以具有和图3中示出的PTC元件20相似的电连接结构，但可用双金属部分43代替PCT元件20的主体23。上和下端子41和42的尺寸及所用的材料可以和图3中示出的示例性实施方式相似。断路器40的上电极41可以电连接至保护电路板500的电端子570，而裸电池的电极端子230可以连接到保护电路板500的另一电端子560。如果上电极41的高度和电极端子230的上表面231的高度相等，那么保护电路板的电端子560和570可以等高，以便于实现连接。
电极端子230可以设置在盖板110的中心或可设置在盖板110的中心和与断路器40相对的盖板110的端部之间。
突起310和附着到突起310上的盖(未示出)可紧挨盖板110上的断路器40设置。电极端子230的上表面231可以比电极端子230的其它部分宽。较宽的上表面231可用于将保护电路板500焊接至上表面231，或者如果将热熔树脂填充裸电池200和保护电路板500之间的空间中，较宽的上表面可以起到提供牢固粘紧的肩状部分的作用。
如上所述的配置方式可使裸电池中产生的热量不通过绝缘材料或者双面胶带而被直接传递到PCT元件20或断路器40。因此，当电池由于异常情况而过热时，断路器40或者PCT元件20可以更快地切断电路，从而可提高可再充电电池的安全性。为了更快地传热，PCT元件20的下电极或断路器40可以是由高传导材料制得的薄板或者薄膜。
电流中断装置的上电极或者电流中断装置本身可以包括扁平的水平表面，以形成方便的焊接表面。该保护电路板的端子也可包括扁平的水平表面。
对本领域的技术人员而言，在不超出本发明的构思或范围的前提下可对本发明作出各种改型和变换。因此，本发明应涵盖落入所附权利要求及其等同范围内的所有改型和变换。
权利要求
1.一种可再充电电池，包括包括两个电极和隔板的电极组件；容纳所述电极组件和电解质的外壳；包括用于覆盖所述电池外壳的开口的盖板的盖组件；保护电路板；及电流中断装置，其中，该电流中断装置的第一端子直接连接至所述盖板，该电流中断装置的第二端子连接到所述保护电路板的第一端子，所述保护电路板的第二端子连接到所述盖组件的电极端子。
2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置是正温度系数元件或双金属开关型断路器。
3.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述盖组件的电极端子被设置在所述盖板中心的一侧。
4.如权利要求3所述的可再充电电池，其中，所述盖组件的电极端子相对于所述盖板中心和所述电流中断装置对称设置。
5.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第二端子的上部分包括镍或镍合金，或者该上部分被连接到包括镍或镍合金的分开的金属板上。
6.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第一端子包括具有优良导热率的金属。
7.如权利要求6所述的可再充电电池，其中，所述金属是铝。
8.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第一端子的至少一部分水平延伸超出该电流中断装置的其它部分并被焊接到所述盖板上。
9.如权利要求6所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第一端子的至少一部分水平延伸超出该电流中断装置的其它部分并被焊接到所述盖板上。
10.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第二端子比该电流中断装置的第一端子厚。
11.如权利要求5所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第二端子比该电流中断装置的第一端子厚。
12.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第二端子水平延伸超出该电流中断装置的主体。
13.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述电流中断装置的第二端子的上表面比该电极端子的其它部分宽。
14.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，在所述盖板和保护电路板之间设置热熔树脂。
15.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，在所述盖板的上表面上设置突起并且盖与所述突起嵌合。
16.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，在所述盖板的上表面上设置突起并且盖与所述突起嵌合。
全文摘要
本发明公开了一种可再充电电池，其包括包括两个电极和隔板的电极组件；容纳所述电极组件和电解质的外壳；包括用于覆盖所述电池外壳的开口的盖板的盖组件；保护电路板；及电流中断装置，其中，该电流中断装置的第一端子直接连接至盖板，电流中断装置的第二端子连接到保护电路板的第一端子，保护电路板的第二端子连接到盖组件的电极端子。采用本发明，当电池由于异常情况而过热时，电流中断装置可更快地切断电路，从而可提高可再充电电池的安全性。
文档编号H01M2/30GK1881659SQ20061010554
公开日2006年12月20日 申请日期2006年5月8日 优先权日2005年5月4日
发明者金俊虎 申请人:三星Sdi株式会社