CN100380713C - 锂蓄电池 - Google Patents
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Abstract
一种锂蓄电池，包括由导电金属制成的壳体。该壳体容纳了电极单元和电解质溶液，电极单元具有正、负电极板以及处于它们之间的隔板。壳体的上开口由封盖组件密封住。底板焊接到壳体的外底面上，引线板具有焊接到壳体的外底面上的第一端以及连接到保险装置上的第二端，使得壳体与保险装置电连接。
Description
技术领域
本申请要求享有于2002年12月26日向韩国知识产权部提交的韩国专利申请No.2002-84075的优先权，其公开内容通过引用整体地结合于本文中。
本发明涉及一种锂蓄电池，更具体地涉及一种在电池的保险装置和壳体之间具有改进的电连接结构的锂蓄电池。
背景技术
通常来说，锂蓄电池可再充电并能制成较小的尺寸和较大的容量。由于锂蓄电池具有许多优点，包括较高的工作电压和较高的能量密度，因此它们被广泛地用于先进的电子设备如移动电话、摄像-放像机和笔记本式计算机等中。
锂蓄电池通常具有包括正电极板、负电极板和隔板的发电单元(即电极单元)和电解质溶液。发电单元放置在一个壳体中。该壳体由铝或铝合金制成。采用封盖组件来密封壳体的上开口。该壳体由铝或铝合金制成，其原因是铝较轻，这对获得轻重量的电池来说是很有利的。与铁或其它导电金属相比，铝还能够很好地耐腐蚀，即使在高电压下使用了一段较长时间也是如此。锂蓄电池通常具有形成于其顶部处并与壳体绝缘的电极端子。该电极端子用作电池的第一电极。在这种情况下，电池的壳体(例如电池的底面)用作电池的第二电极。
在因机械冲击或过度充电而引起的外部短路或内部短路的情况下，锂蓄电池容易因电池电压的急剧升高而被击穿。为了避免这一危险，锂蓄电池通常与保险装置电连接，然后再装入到电池组中，保险装置例如为正温度系数(PTC)元件、热熔丝或保护电路。这种保险装置可通过在电池电压急剧升高时切断电流来防止电池被击穿。
电池的保险装置通过引线连接在电池的正电极和负电极上。引线通常由镍、镍合金或镀镍不锈钢制成，以提供预定水平的硬度和导电率。然而，由镍或镍合金制成的引线在被焊接到由铝或铝合金制成的壳体上时可能会导致一些问题。换句话说，镍的难熔性使得很难进行超声波焊接，而铝的高导电率和导热率使得很难进行电阻焊接，这是因为很难在接触界面处得到较强的热量。因此，可以采用激光焊接。然而在激光焊接期间，激光束会传递到保险装置上，使得可靠性较差。
为了克服上述问题，如图1所示，在美国专利No.5976729中公开了一个例子，其中电池具有连接到其上的保险装置如保护器4，使得由镍或镍合金制成的底板2被激光焊接到由铝或铝合金制成的壳体1的底面1a上。用焊接装置5通过电阻焊接将引线3焊接到底板2上。然而，根据这种所公开的电池，由于用于连接引线3的底板2由电阻比铝更高的镍或镍合金制成，因此整个电池的电压降会因电阻的增加而增大。
另外，由于在将引线3焊接到底板2上时没有用于引线3的焊接位置的明确支撑，因此必须稳定地保持引线3的焊接位置，这涉及到额外的步骤并降低了可加工性。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供了一种具有改进的连接结构的保护器，以便在于壳体和引线之间进行焊接的过程中降低电池的电压降，并提高焊接的加工性。
本发明的其它方面和/或优点部分地在下述介绍中阐述，部分地可从下述介绍中理解，或者可在实施本发明中了解到。
根据本发明的一个方面的锂蓄电池包括：由导电金属制成的壳体，该壳体容纳了电解质溶液和电极单元，该电极单元具有正电极板、负电极板以及处于它们之间的隔板；密封了壳体的上开口的封盖组件；焊接在壳体的外底面上的底板；以及与壳体的端子电连接且具有引线板的引线单元，引线板的一端焊接在壳体的外底面上而另一端与保险装置相连，从而将壳体电连接在保险装置上。
附图说明
从实施例的下述介绍中并结合附图，可以更加清楚并更容易地理解本发明的这些和/或其它的方面和优点，在附图中：
图1是显示了传统蓄电池的剖视图；
图2是根据本发明的一个实施例的锂蓄电池的分解透视图；
图3是具有与之相连的保险装置的图2所示锂蓄电池的分解透视图；
图4是图3所示保险装置的连接结构的分解透视图；
图5是显示了图4所示保险装置的另一示例的剖视图；
图6是根据本发明的另一实施例的锂蓄电池的分解透视图；
图7是图6所示保险装置的连接结构的剖视图；和
图8是显示了图7所示保险装置的另一示例的剖视图。
具体实施方式
下面将详细地参考本发明的实施例，其例子显示于附图中，在附图中相似的标号表示相似的部件。该实施例将通过参考附图来在下文中进行介绍以说明本发明。
如图2和3所示，根据本发明的一个实施例的锂蓄电池包括壳体10、容纳于壳体10内的电极单元12，以及密封了壳体10的上开口10b的封盖组件20。在壳体10的一侧上设置了保险装置。虽然所示的保险装置是正温度系数(PTC)元件50和保护电路70，然而应当理解，保护电路70和PTC50不必在本发明的所有方面中都使用。引线板41，60和80分别将正电极端子(即壳体10的底面10a)与PTC50相连和将负电极端子24与保护电路70相连，该PTC50带有保护电路70，从而在端子24，10a之间形成了一个通过保险装置的电连接。
壳体10由大致矩形的金属形成，并且根据本发明的一些方面，它本身可以用作一个端子。根据本发明的一些方面，壳体10可由较轻的导电金属铝或铝合金制成。如图2所示，壳体10具有一个敞开的平面(即开口10b)。电极单元12通过开口10b而容纳在壳体10内。在壳体10的外底面10a的中央部分处设有安全口(safetyvent)11。安全口11具有预定的尺寸并比壳体10的其它部分更薄。当内部压力因过度充电而增大时，安全口11首先破裂，从而保证了电池的安全性。
电极单元12包括正电极板13、负电极板15和隔板14。隔板14处于正电极板13和负电极板15之间。所得的堆叠结构可缠绕成果冻卷型。正电极引线16焊接在正电极板13上，正电极引线16的一端从电极单元12中向上伸出。同样，负电极引线17焊接在负电极板15上，负电极引线17的一端从电极单元12中向上伸出。然而，可以使用非果冻卷型堆叠结构的其它类型的电极单元12。
在封盖组件20中提供了盖板21。盖板21是尺寸和形状对应于壳体10的开口10b的尺寸的金属板。在盖板21的中心形成了具有预定尺寸的端子通孔21a。电极端子(如负电极端子24)插入到该端子通孔21a中并放置在该处。在负电极端子24的外表面上安装了管形垫圈23，其在负电极端子24和盖板21之间形成了绝缘。在绝缘板25的下方安装了端子板26。负电极端子24的底部与端子板26电连接。在电极单元12的上方安装了绝缘盖27，其在电极单元12和封盖组件20之间形成了绝缘。在将封盖组件20焊接到壳体10的开口10b中之后，经由形成于盖板21中的入口21b来将电解质溶液注入到电极单元12中，并用塞子22进行密封。还可以理解，作为电解质溶液的替代或附加，还可以使用固态电解质。
在密封的锂蓄电池中，如图3和4所示，壳体10的外底面10a用作正电极端子。PTC50通过引线板41与外底面10a电连接，以便在温度升高时切断因电阻增大所引起的电流。PTC50通过引线板41与壳体10的外底面10a电连接，并且通过引线板60与用于防止过度充电和过度放电的保护电路70电连接。保护电路70和负电极端子24还通过引线板80相互间电连接。然而，图3和4所示电连接结构只用于说明，根据本发明的实施例，只需采用保护电路70和PTC50中的一个。
在具有上述结构的锂蓄电池中，底板30焊接到壳体10的外底面10a上。为了保护形成有安全口11的壳体10的外底面10a，底板30具有可覆盖底面10a的尺寸和宽度。底板30可由导电性很好的金属板如镍或镍合金板制成。
在本发明的一个实施例中，引线板41直接焊接到壳体10的外底面10a上。也就是说，引线板41与壳体10和保险装置直接电连接，无需使用由导电率比铝更差的镍制成的底板30。因此，可以降低因底板30的电阻所引起的电池的电压降。
在图3和4所示的本发明的一个方面中，引线板41的一端41a处于壳体10的外底面10a和底板30之间。为此，底板30包括焊接到壳体10的外底面10a上的焊接部分31以及容纳部分32，该容纳部分32可容纳处于其和壳体10的外底面10a之间的引线板41的端部41a。
同样如图3和4所示，容纳部分32以弯曲的方式从焊接部分31上延伸出。因此，当将引线板41焊接到壳体10的外底面10a上时，引线板41的焊接位置由底板30稳定地保持住，从而提高了可加工性。图3和4所示的容纳部分32的结构只用于说明。也就是说，任何可容纳引线板41的端部41a的结构均可用作容纳部分32的结构。这样，如果端部41a具有可安装到底板30的容纳部分中以保持端部41a的形状，例如在采用燕尾型接合时，那么端部41a就不必处于底板30和底面10a之间。
引线板41可由镍或镍合金制成，镍的导电率和导热率均比铝差。这里，可在底板30的容纳部分32和引线板41之间以及在壳体10的外底面10a和引线板41之间进行电阻焊接。电阻焊接能够在由镍制成的底板30的容纳部分32和由镍制成的引线板41之间实现比在由铝制成的壳体10的外底面10a和引线板41之间更坚固的焊接。另外，由于引线板41的上、下部分分别焊接到底板30和壳体10的外底面10a上，因此可以保证在壳体10和引线板41之间形成牢固的焊接，并提高了可靠性。
另外，引线板41可由铝或铝合金制成，铝的可焊性比镍更好。这里，可在底板30的容纳部分32和引线板41之间以及在壳体10的外底面10a和引线板41之间进行超声波焊接。超声波焊接能够在由铝制成的壳体10的外底面10a和引线板41之间实现比在由镍制成的底板30的容纳部分32和由镍制成的引线板41之间更坚固的焊接。由于引线板41的上、下部分分别焊接到底板30和壳体10的外底面10a上，因此可以保证在壳体10和引线板41之间形成牢固的焊接，并提高了可靠性。
图5是显示了图4所示引线板的另一示例的剖视图，其中采用与图4相同的标号来表示相同的部件，其说明在此未给出。如图5所示，引线板42包括覆层42a，其焊接到壳体10的外底面10a上并由铝或铝合金制成。引线板42还包括形成在覆层42a上的引线层42b，其焊接到底板30上并由镍或镍合金制成。
可在底板30的容纳部分32和引线板42的引线层42b之间以及在壳体10的外底面10a和引线板42的覆层42a之间进行超声波焊接。超声波焊接能够在由铝制成的壳体10的外底面10a和引线板42的覆层42a之间实现比由镍制成的底板30的容纳部分32和由镍制成的引线板42的引线层42b之间更坚固的焊接。由于引线板42的上、下部分分别焊接到底板30和壳体10的外底面10a上，因此可以保证在壳体10和引线板42之间形成牢固的焊接，并提高了可靠性。
也可在由镍制成的底板30的容纳部分32和由镍制成的引线板42的引线层42b之间以及在由铝制成的壳体10的外底面10a和引线板42的覆层42a之间进行电阻焊接。由于由镍制成的底板30的容纳部分32可牢固地焊接在引线板42的引线层42b上，因此可以保证在底板30和引线板42之间形成牢固的焊接。
下面将参考图6来介绍本发明的另一实施例。图6是根据本发明的另一实施例的锂蓄电池的分解透视图，图7是图6所示保险装置的连接结构的剖视图。这里，采用与图3和4相同的标号来表示相同的部件，其说明在此未给出。
参考附图，引线板410和底板300相互间分开，并均焊接到壳体10的外底面10a上。换句话说，引线板410的一端410a和底板300相互间不接触，但均焊接到壳体10的外底面10a上。壳体10由铝或铝合金制成。另外，底板300保护了形成有安全口11的壳体10的外底面10a，并且由镍或镍合金制成。引线板410的另一端410b与保险装置如PTC元件50电连接。
这里，引线板410可由可焊性比镍更好的铝或铝合金制成。在此，可在壳体10的外底面10a和由铝制成的引线板410之间进行超声波焊接。超声波焊接可在由铝制成的壳体10的外底面10a和由铝制成的引线板410之间实现足够坚固的焊接，从而保证在它们之间形成牢固的焊接。
图8是显示了图7所示保险装置的另一示例的剖视图，其中采用与图7相同的标号来表示相同的部件，其说明在此未给出。如图所示，引线板420包括覆层420a，其焊接到壳体10的外底面10a上并由铝或铝合金制成，还包括形成在覆层420a上的引线层420b，其由镍或镍合金制成。
可在壳体10的外底面10a和引线板420的覆层420a之间进行超声波焊接。超声波焊接可在由铝制成的壳体10的外底面10a和由铝制成的引线板420的覆层420a之间实现足够坚固的焊接，从而保证在它们之间形成牢固的焊接。
虽然已通过示例并针对特定焊接技术来进行了介绍，然而可以理解，也可以使用其它焊接技术和/或使用其它连接机构。
如上所述，具有根据本发明特征的保护器的锂蓄电池具有下述和/或其它优点。由于壳体和引线板相互间直接地焊接在一起，因此根据本发明的一个方面，可以降低电池的电压降。由于引线板的端部处于底板的容纳部分和待焊接的壳体外底面之间，并且可由底板来确定用于在引线板和壳体之间进行焊接的位置，因此根据本发明的一个方面，可以提高可加工性。由于引线板的端部处于底板和待焊接的壳体外底面之间，并且引线板的这一端部的上、下部分均被焊接，因此根据本发明的一个方面，可以提高可焊性，并提高了可靠性。
虽然已经参考实施例来具体地显示和介绍了本发明，然而本领域的技术人员可以理解，在不脱离由所附权利要求及其等效物限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明的形式和细节进行各种变化。
Claims (37)
1.一种锂蓄电池，包括：
由导电金属制成的壳体，所述壳体容纳了电极单元和电解质溶液，所述电极单元具有正电极板、负电极板以及处于它们之间的隔板，所述壳体的外底面具有与所述正电极板和负电极板中的一个电连接的第一端子，所述壳体的上开口被封盖组件密封，并具有与所述正电极板和负电极板中的另一个电连接的第二端子；
焊接在所述壳体的外底面上的底板；
保险装置；和
通过所述保险装置与所述第一和第二端子电连接的引线单元，所述引线单元包括引线板，其一端焊接到所述壳体的外底面上，另一端连接到所述保险装置上，使得所述壳体与所述保险装置电连接。
2.根据权利要求1所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板的所述端处于所述壳体的外底面和所述底板之间。
3.根据权利要求2所述的锂蓄电池，其特征在于，所述底板包括焊接到所述壳体的外底面上的焊接部分以及容纳部分，所述容纳部分可容纳处于所述容纳部分和所述壳体的外底面之间的所述引线板的所述端。
4.根据权利要求2所述的锂蓄电池，其特征在于，所述容纳部分以弯曲的方式从所述焊接部分处延伸出，使得所述引线板安装在所述外底面和所述容纳部分之间。
5.根据权利要求2所述的锂蓄电池，其特征在于，所述壳体由铝或铝合金制成。
6.根据权利要求5所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板由镍或镍合金制成。
7.根据权利要求6所述的锂蓄电池，其特征在于，在所述引线板和所述底板之间采用电阻焊接来进行第一焊接，在所述引线板和所述壳体的外底面之间采用电阻焊接来进行第二焊接。
8.根据权利要求5所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板由铝或铝合金制成。
9.根据权利要求8所述的锂蓄电池，其特征在于，在所述引线板和所述底板之间采用超声波焊接来进行第一焊接，在所述引线板和所述壳体的外底面之间采用超声波焊接来进行第二焊接。
10.根据权利要求5所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板包括由铝或铝合金制成的覆层，以及形成于所述覆层上并由镍或镍层制成的引线层。
11.根据权利要求10所述的锂蓄电池，其特征在于，采用电阻焊接或超声波焊接来在所述引线层和所述底板之间进行第一焊接，并在所述覆层和所述壳体的外底面之间进行第二焊接。
12.根据权利要求1所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板和所述底板相互间隔开一定的间隙，并且都焊接到所述壳体的外底面上。
13.根据权利要求12所述的锂蓄电池，其特征在于，所述壳体由铝或铝合金制成。
14.根据权利要求13所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板由铝或铝合金制成。
15.根据权利要求14所述的锂蓄电池，其特征在于，采用超声波焊接来在所述引线板和所述壳体的外底面之间进行焊接。
16.根据权利要求13所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板包括由铝或铝合金制成的覆层，以及形成于所述覆层上并由镍或镍层制成的引线层。
17.根据权利要求14所述的锂蓄电池，其特征在于，采用超声波焊接来在所述覆层和所述壳体的外底面之间进行焊接。
18.一种锂蓄电池，包括：
可产生电能的发电单元；
容纳了所述发电单元并具有第一表面和第二表面的壳体，所述第一表面包括与所述发电单元电连接的第一端子，所述第二表面包括与所述发电单元电连接的第二端子；
焊接在所述壳体的第一表面上的板；
保险装置；和
通过所述保险装置与所述第一和第二端子电连接的引线单元，所述引线单元具有引线板，其一端处于所述第一表面和所述板之间，另一端连接到所述保险装置上。
19.根据权利要求18所述的锂蓄电池，其特征在于，所述板包括焊接到所述第一表面上的焊接部分以及容纳部分，所述容纳部分可容纳处于所述容纳部分和所述第一表面之间的所述引线板的所述端。
20.根据权利要求18所述的锂蓄电池，其特征在于，所述容纳部分具有弯曲部分，所述弯曲部分从所述焊接部分处延伸出以在所述第一表面和所述弯曲部分之间形成了间隙，使得所述引线板安装在所述第一表面和所述容纳部分之间的间隙内。
21.根据权利要求18所述的锂蓄电池，其特征在于，所述壳体包括铝或铝合金。
22.根据权利要求21所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板包括镍或镍合金。
23.根据权利要求22所述的锂蓄电池，其特征在于，在所述引线板和所述板之间采用电阻焊接来进行第一焊接，在所述引线板和所述第一表面之间采用电阻焊接来进行第二焊接。
24.根据权利要求21所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板包括铝或铝合金。
25.根据权利要求24所述的锂蓄电池，其特征在于，在所述引线板和所述板之间采用超声波焊接来进行第一焊接，在所述引线板和所述第一表面之间采用超声波焊接来进行第二焊接。
26.根据权利要求21所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板包括由铝或铝合金制成的覆层，以及形成于所述覆层上并由镍或镍层制成的引线层。
27.根据权利要求26所述的锂蓄电池，其特征在于，采用电阻焊接或超声波焊接来在所述引线层和所述板之间进行第一焊接，并在所述覆层和所述第一表面之间进行第二焊接。
28.一种锂蓄电池，包括：
可产生电能的发电单元；
容纳了所述发电单元并具有第一表面和第二表面的壳体，所述第一表面包括与所述发电单元电连接的第一端子，所述第二表面包括与所述发电单元电连接的第二端子；
焊接在所述壳体的第一表面上的板；
保险装置；和
通过所述保险装置与所述第一和第二端子电连接的引线单元，所述引线单元包括引线板，其一端处于所述第一表面上，另一端连接到所述保险装置上。
29.根据权利要求28所述的锂蓄电池，其特征在于，所述引线板的所述端处于所述板的一部分和所述第一表面之间。
30.根据权利要求29所述的锂蓄电池，其特征在于，所述板的一部分重叠在所述引线板的所述端上。
31.根据权利要求29所述的锂蓄电池，其特征在于，在所述引线板和所述第一表面之间进行第一焊接，在所述引线板和所述板的一部分之间进行第二焊接。
32.根据权利要求28所述的锂蓄电池，其特征在于，所述板的一部分重叠在所述引线板的所述端上。
33.根据权利要求32所述的锂蓄电池，其特征在于，所述板的一部分具有一定的形状，所述形状可容纳所述引线板的所述端，以便在将所述引线板的所述端连接到所述第一表面上时保持所述引线板。
34.根据权利要求28所述的锂蓄电池，其特征在于，所述板并不重叠在所述引线板的所述端上。
35.根据权利要求28所述的锂蓄电池，其特征在于，所述壳体包括第一材料，所述引线板包括：
设于包括有所述第一材料的所述壳体附近的第一层，和
包括有与所述第一材料不同的第二材料的第二层。
36.根据权利要求35所述的锂蓄电池，其特征在于，所述第一材料包括铝，所述第二材料包括镍。
37.根据权利要求32所述的锂蓄电池，其特征在于，
所述壳体包括第一材料，和
所述板包括有与所述第一材料不同的第二材料，和
所述引线板包括：
设于包括有所述第一材料的所述壳体附近的第一层，和
设于所述板的附近并包括所述第二材料的第二层。
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