CN100362675C - 罐型可再充电电池及用于制造该电池的方法 - Google Patents

Abstract

一种罐型可再充电电池，包括：用于将保护电路连接到罐型裸电池的连接部分，以及用于将该连接部分连接到罐的引线板。至少一个突起被布置在该罐外部的连接部分上，并且该引线板具有与该突起啮合的孔。

Description

罐型可再充电电池及用于制造该电池的方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年11月18日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2004-0094612的优先权及利益，并将其所公开的内容全部并入此处作为参考。

技术领域

本发明涉及可再充电电池及其与保护电路的连接结构。

背景技术

近来，已经开发出许多类型具有高电能存储容量的可再充电电池。广泛使用的可再充电电池的实例包括镍金属氢化物(Ni-MH)电池、锂(Li)聚合物电池和锂离子(Li-ion)电池。

可再充电电池的裸电池是通过制备带有正电极、负电极和插入这两个电极之间的隔板的电极组件而形成的。电极组件被容纳在由铝或铝合金制成的罐中。该罐由一盖组件封闭。将电解液注入该罐中，并将该盖组件密封。由于该罐由重量轻的铝或铝合金构成，因此最终形成的电池的重量也会比较轻，并且可在高电压下长时间使用而不会腐蚀。通常，电极端子通过在裸电池上部提供的垫圈与盖组件绝缘。该电极端子与电极组件的正电极或负电极连接，以形成裸电池的正极端子或负极端子。罐可具有与电极端子相反的极性。

在密封的可再充电电池中的裸电池的电极端子与诸如正温度系数(PTC)装置、热熔丝和保护电路模块(PCM)等安全装置的端子相连。如果发生热逸散或电压异常增加的情况，这些安全装置就会通过阻断电流来防止可再充电电池的毁坏。

通常，被称为连接线的导电结构将安全装置连接到可再充电电池的裸电池的正电极或负电极。该连接线可由镍、镍合金或镀镍不锈钢等构成。

裸电池和与该裸电池连接的安全装置由硬壳体包装，以形成硬电池组。

由于连接线由镍等制成，因此当该连接线被焊接至由铝合金制成的罐的底面时，可能会产生问题。更具体地说，由于镍在低温时是不熔化的且具有高导电性，使用超声或电阻焊接过程难以将镍焊接到铝上。因此，使用激光焊接过程，在激光焊接过程中激光束被照射在罐和连接线之间的接触点处，以便局部熔化接触点。然而，在激光焊接期间，照射的激光束及伴随的充电现象可能会对连接至该连接线末端的保护电路造成电冲击。这会毁坏安全装置并削弱其性能，进而使可再充电电池的可靠性受损。

为了克服与该激光焊接过程有关的问题，美国专利No.5,976,729公开了一种方法，在该方法中，通过激光焊接的方式将由镍制成的引线板焊接到由镍制成的罐的底面上。根据该方法，与保护电路连接的引线板被电阻焊接到罐的底面上。

图1为一常规罐型可再充电电池的分解透视图，包括：硬壳体200、罐100以及包括保护电路40。图2为焊接到该常规罐型可再充电电池的罐100的底部20的连接部分上的引线板25的仰视图。

由于对于结构紧凑、轻巧、高容量电池的需求，使得需要罐(容器)的内部容量比较大而尺寸和厚度都比较小。因此，难以通过激光焊接的方式将引线板25适当地连接至罐100的底部20。更具体地说，由于罐非常薄，因此必须调整焊接强度，以防止电解液从激光焊接部分27泄漏。

另外，如果在引线板25和被焊接到那儿的罐100的底部20之间存有缝隙的话，则当焊接连接线46时，会在引线板25上产生孔。如果引线板25没有被焊接到预定的部分，则连接线46可能会被直接焊接到罐的底部20，导致无法克服前述的常规问题。

另外，如果在罐底部20设置安全排气口29的话，则该安全排气口29会在激光焊接过程中遭受热冲击，造成对裸电池密封的损坏。这些问题最终导致低产品所得率。

发明内容

本发明提供一种罐型可再充电电池及用于制造该电池的方法，防止在将连接线连接到罐的过程中损坏罐，并防止位于连接部分附近的安全装置毁坏。

本发明还提供一种罐型可再充电电池及用于制造该电池的方法，将保护电路连接到裸电池的罐上，而不对保护电路造成电冲击。

本发明的附加特征将在随后的描述中进行阐明，并且部分特征可从这些描述中清楚地看到，或可通过实施本发明来获悉。

本发明公开一种罐型可再充电电池，包括：包含电极组件的裸电池；用于容纳该电极组件和电解液的罐；以及用于封闭该罐的上部开口的盖组件。其中，该电极组件包括两个电极和被插入这两个电极之间的隔板。在该罐外部的连接部分上设置至少一个突起，并将具有与该突起啮合的孔的引线板与该连接部分连接。

本发明还提供一种用于生产罐型可再充电电池的方法，包括：制备具有两个电极和防止这两个电极间短路的隔板的电极组件，将该电极组件穿过罐的开口装入该罐中，并用盖组件封闭该开口。另外，该方法包括在该罐外部的连接部分上形成突起，并具有与该突起啮合的孔的引线板附着到该罐上。

应该理解，前面的总的描述以及后面的详细描述都是示例性和解释性的，且意在进一步说明要求保护的本发明。

附图说明

所包括的用于帮助进一步理解本发明并被并入本说明书而构成其一部分的附图，说明本发明的实施例，并与这些描述一起用于解释本发明的原理。

图1为常规罐型可再充电电池的硬壳体、罐和保护电路的布置的分解透视图。

图2为焊接到该常规罐型可再充电电池的罐底面的连接部分上的引线板的仰视图。

图3为根据本发明一示例性实施例的罐型可再充电电池的裸电池的结构的分解透视图。

图4A为根据本发明一示例性实施例的罐的仰视图。

图4B为引线板和罐底部的横截面图。

图5A和图5B为在执行完图4A和图4B的步骤之后，引线板被附着至其上的罐底部的仰视图和横截面图。

图6为在执行完图5B的步骤之后，引线板被附着至其上的罐底部的横截面图。

图7A和图7B为罐底部的横截面图，以说明制造根据本发明另一示例性实施例的罐型可再充电电池的方法。

图8A和图8B为罐底部的横截面图，以说明制造根据本发明又一示例性实施例的罐型可再充电电池的方法。

图9和图10为根据本发明另外两个示例性实施例的罐底部的仰视图。

具体实施方式

本发明可防止罐以及在罐底部形成的安全排气孔损坏，并将保护电路连接到罐上而不产生电冲击。这是通过在罐底部形成沟槽和突起而实现的。

根据本发明，由于不通过焊接的方式将引线板与罐连接，因此可以防止由于焊接过程引起的对罐底面及引线板穿孔的损坏。另外，由于罐的突起和沟槽比较容易形成，因此可以制造具有厚罐的高容量电池。

下面将参照示出本发明实施例的附图更全面地描述本发明。然而，本发明可通过多种不同形式体现，并且不应被解释为仅限于此处所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了公开充分，并向本领域技术人员全面传达本发明的范围。在这些图中，为了清楚起见，将层和区域的尺寸及相关尺寸进行了放大。

图3为根据本发明一示例性实施例的罐型可再充电电池的裸电池的分解透视图。

参见图3，该罐型可再充电电池包括：具有基本上为长方体形状的罐100，容纳于罐100中的电极组件12，以及用于封闭罐100的上部开口的盖组件。例如，该罐型可再充电电池可包括长方形罐型的锂离子可再充电电池。

通过卷绕一叠具有薄板形或膜形的正极板13、隔板14和负极板15而形成电极组件12。可在负极板15的外部提供另一隔板，以防止正极板13和负极板15间短路。

正极板13包括由诸如铝箔等导电金属薄膜以及主要包含锂氧化物的正活性物质层制成的正集流体。将正活性物质层涂覆在正集流体的两面。正极接线片16与该正集流体的未提供正活性物质层的部分相连接。

负极板15包括由诸如铜箔等导电金属薄膜以及主要包含碳的负活性物质层制成的负集流体。将负活性物质层涂覆在负集流体的两面。负极接线片17与该负集流体的未形成负活性物质层的部分相连接。

通过绝缘带18卷绕正极接线片16和负极接线片17，以分别防止正极接线片16和负极接线片17之间以及正极板13和负极板15之间的短路。

隔板14包含聚乙烯、聚丙烯或其共聚物。隔板14宽于正极板13和负极板15，以防止两极板间的短路。

罐100可包含铝或铝合金。电极组件12被通过罐100的上部开口而放入罐100中。罐100容纳电极组件12和电解液，并充当端子。

盖组件包括基本上具有与罐100的上部开口相同尺寸和形状的盖板110。在盖板110的中心部分提供有端子孔111。电极端子130穿过该端子孔111。管形垫圈120被置于电极端子130和盖板110之间，以便电极端子130可电绝缘于盖板110。电极端子130被布置穿过盖板110的中心部分。

绝缘板140被置于盖板110的底面上。端板150被置于绝缘板140的底面上。电极端子130的下侧部分与端板150连接。

从正极板13延伸出的正极接线片16与盖板110的底面连接。端板150的下端部分被焊接到从卷绕的负极板15延伸出的负极接线片17上。

绝缘壳体190覆盖电极组件12，以使电极组件12电绝缘于盖组件。绝缘壳体190可包含诸如聚丙烯等绝缘聚合物树脂。可在该绝缘壳体190的中心部分提供负极接线片17穿过的引线孔191。在绝缘壳体190的侧部提供电解液通孔192。然而，也可以不提供电解液通孔192。

在盖板110的另一侧部提供电解液注入孔112。当电解液被注入后，用塞子160将电解液注入孔112封闭。塞子160是通过将由铝或铝合金制成的球形材料挤压进电解液注入孔112中而形成的。接着，采用焊接过程将塞子160和盖板110的电解液注入孔112密封起来。再接着，采用焊接过程将盖板110的圆周和罐100的上部开口连接起来。

图4A为根据本发明一示例性实施例的罐100的仰视图，图4B为引线板25和罐100的底部20的横截面图。

参见图4A和图4B，在罐100的底面两侧提供长方形沟槽33。然而，沟槽的形状不局限于此。在各沟槽33的中心部分提供突起31。在这两个沟槽33之间提供台阶部分35，该台阶部分35高于沟槽33的底部，且低于罐100的底面。台阶部分35通常为沟槽的一部分。

突起31可在用于形成罐100的回火过程中形成。或者，突起31也可在形成罐100之后通过另外的过程形成，该过程包括将罐100嵌入内外模子框架之间，然后进行挤压的压制过程。

在本发明中，突起31高于罐100的底部20。罐100的底部20为约0.4mm至约0.8mm厚，大于约0.2mm的罐100侧部的厚度。沟槽33的底部比罐100的底部20低约0.1mm至约0.2mm。突起31比罐100的底部高约0.1mm至约0.2mm。

通过形成沟槽33，突起31就被进一步加长，以便引线板25能够有效地附着到罐100的底部。另外，由于引线板25被插入沟槽33中，因此引线板25可通过该引线板25和沟槽33之间的摩擦力而更有效地附着到罐100的底部20。而且，由于引线板25的一部分被插入沟槽33中，因此减少从裸电池突出的引线板的部分，从而缩小整个电池的尺寸。

另外，由于该突起31从引线板25伸出的部分被增长，因此该突起31的延伸部分可被压制而形成铆钉头，从而使引线板25能够更有效地附着到罐100的底部20上。长方形沟槽33的每侧均为约2.5mm长，且每个突起31均具有约1mm的直径或宽度。在引线板25上提供对应于突起31的孔251。

图5A和图5B分别为罐100的底部20的仰视图和横截面图，并且具有对应于突起31的孔251的引线板25被连接到该底部20上。

参见图5A和图5B，通过将底部20的突起31插入引线板25的孔251中，而将引线板25与罐100的底部20相连接。引线板25被插入沟槽33和台阶部分35中，并通过使突起31插入孔251中而固定。另外，通过使用辊子(未示出)的轧制过程，将引线板25附着到底部20上。虽然突起31的末端在图中被示为未变形，但它可以进行很大程度地变形。为了制造方便，在将任何部件安装于罐100中，即制备罐100之前，执行将引线板25连接到底部20的过程。

可通过调整辊子的安装来控制罐100的底部20和引线板25上的压力。如图6所示，随着压力的增加，引线板25被插入底部20的沟槽33和台阶部分35中，并且突起31被插入引线板25的孔251中，以便使从孔251伸出的突起31末端塑性变形，以完成铆钉连接。

接着，如图5B所示，引线板25可与罐100的底部20接合，然后，挤压从引线板25的孔251中伸出的突起31的末端，以形成铆钉头331，从而完成更为稳固的铆钉连接。

图7A和图7B为罐的底部的横截面图，以说明用于制造根据本发明另一示例性实施例的罐型可再充电电池的方法。

参见图7A和图7B，在罐100的底部20提供突起31a。沟槽33a沿突起31a的周围形成。沟槽33a的深度比图5A和图5B中的沟槽33的深度小。而且，也可以不提供沟槽33a。在本实施例中，难以增加突起31a的长度。另外，罐100底部的厚度的增加取决于引线板25的厚度。因此，本实施例适于罐100的底部不厚并且引线板25具有约0.05mm至0.1mm的相对小的厚度的情况。

图8A和图8B为罐的底部的横截面图，以说明用于制造根据本发明另一示例性实施例的罐型可再充电电池的方法。

参见图8A和图8B，所提供的沟槽33b的深度等于引线板25的厚度。本实施例适于罐的底部20足够厚并且引线板25足够薄的情况。

另外，孔251的直径小于突起31b的直径。突起31b的直径在其弹性极限内大于孔251的直径约0.01mm至约0.1mm。当罐100的底部20较薄时，可通过压制过程形成突起31b，并可将该突起31b强制插入引线板25的孔251中。

在本实施例中，由于突起31b的尺寸略大于引线板25的孔251的尺寸，因此即使不通过压制过程形成铆钉头，引线板25也可附着到罐100的底部20上。

图9和图10为根据本发明另一实施例的罐100的底部20的仰视图。

参见图9，可在引线板25和罐100的底部20之间的焊点附近提供多个突起31c。形成与图4A相似的沟槽33c和台阶部分35。

参见图10，与突起基本上为圆形的前述实施例不同，提供三个基本上为长方形的突起31d。形成沟槽33d，以在与图4A的台阶差异部分35相对应的区域中延伸。

本发明不限于前述实施例。可以根据引线板的尺寸选择突起的数目。另外，突起的形状也可不同。如果引线板与突起之间的接触区域增加，则可更稳固地将引线板与罐100的底部20相连接。

为了将引线板更加稳固地附着到底面上，可在引线板与罐100的底部20之间的交界面执行额外的焊接过程。

本领域的技术人员应该理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可在本发明中进行各种修改和变化。因此，本发明意于覆盖所附权利要求及其等同替换范围之内的本发明的修改和变化。

Claims (22)

1.一种具有裸电池的罐型可再充电电池，包括：

具有两个电极和被插入这两个电极之间的隔板的电极组件；

用于容纳该电极组件和电解液的罐；以及

用于封闭该罐的盖组件，

其中突起被布置在该罐外部的连接部分，并且

引线板具有与该突起啮合的孔。

2.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中该引线板的至少一部分被插入布置在所述连接部分上的沟槽中。

3.如权利要求2所述的罐型可再充电电池，

其中该引线板被利用轧制过程插入所述沟槽中。

4.如权利要求2所述的罐型可再充电电池，

其中该沟槽具有台阶部分。

5.如权利要求2所述的罐型可再充电电池，

其中该突起被布置在所述沟槽的中心部分。

6.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中该连接部分被布置在所述罐的外底面上。

7.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中该引线板通过布置在所述裸电池外部的连接线与保护电路连接，并且该引线板与该连接线通过电阻焊接过程彼此连接。

8.如权利要求7所述的罐型可再充电电池，

其中该连接线和该引线板包含镍或镍合金，并且

该引线板为约0.05mm至约0.2mm厚。

9.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中该突起通过注模过程形成，以具有大于所述孔的末端。

10.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中该突起的末端为铆钉头。

11.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中该突起的末端大于所述引线板的孔。

12.如权利要求1所述的罐型可再充电电池，

其中辅助焊接部分被提供于所述引线板和所述罐之间。

13.一种用于制造罐型可再充电电池的方法，包括：

制备具有两个电极和用于防止这两个电极间短路的隔板的电极组件；

制备罐，以容纳该电极组件；

将该电极组件通过罐的开口放入该罐中；

用盖组件封闭该开口；

在该罐外部的连接部分形成至少一个突起；并且

将具有与该突起啮合的孔的引线板连接到该罐。

14.如权利要求13所述的方法，

其中在制备该罐时，执行形成所述突起并将所述引线板连接到罐上的步骤。

15.如权利要求13所述的方法，

其中形成突起进一步包括：在该突起的周围形成沟槽。

16.如权利要求13所述的方法，

其中通过将该引线板的一部分插入所述沟槽中并用辊子挤压该引线板而执行连接该引线板的步骤。

17.如权利要求13所述的方法，

其中该突起的直径或宽度大于所述孔的直径，并且

在将该引线板连接到罐上时，将该突起强制插入所述孔中。

18.如权利要求17所述的方法，

其中该突起被通过弹性变形过程强制插入所述孔中。

19.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

挤压从该孔伸出的突起的末端，以使其变形。

20.如权利要求19所述的方法，

其中通过辊子同时执行挤压所述突起的末端以及连接所述引线板。

21.如权利要求19所述的方法，

其中挤压该突起的末端被独立执行，以在将该引线板连接到所述罐上之后，形成该突起的铆钉头。

22.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

在形成该裸电池之后，将保护电路电阻焊接到所述引线板。

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