CN100463282C - 锂离子二次电池和用于其的盖组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池和用于锂离子二次电池的盖组件。所述锂离子二次电池具有盖板、绝缘板、端板，每个被成形来防止当组装盖组件时端板被旋转。所述盖板具有形成于其下表面上的抗旋转槽，且所述绝缘板具有形成于其上表面上的绝缘板突起。当抗旋转槽被耦合到绝缘板突起时，可以防止端板旋转。

Description

锂离子二次电池和用于其的盖组件
技术领域
本发明涉及一种锂离子二次电池，更具体而言，涉及一种锂离子二次电池，其具有盖板(cap plate)、绝缘板和端板，其成形来防止端板在组装盖组件时旋转。
背景技术
随着包括视频摄像机、便携电话和便携计算机的便携式无线设备趋于具有减轻的重量而同时引入更多的功能，人们对用作驱动这些设备的电源的二次电池进行了很多的研究。二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。这其中，锂二次电池可以反复充电并且可以制备为大容量的紧凑大小。此外，锂二次电池具有高的工作电压和高的单位重量能量密度。因此，锂二次电池广泛应用于尖端电子设备领域中。
图1是示出了传统的锂二次电池的分解透视图。
锂离子二次电池是这样形成的，将包括正极板113和负极板115的电极组件112和分隔体114随同电解质放入罐(can)110中，并且使用盖组件120密封罐110的顶部开口110a。
盖组件120包括盖板140、绝缘板150、端板160和电极端子130。盖组件120耦合到罐110的顶部开口110a，同时耦合到分离的绝缘壳170来密封罐110。
盖板140可由金属板制成，并且可具有对应于罐110的顶部开口110a的大小和形状。盖板140具有在其中部形成的预定大小的第一端子通孔141，电极端子130插入到该第一端子通孔141中。垫片管146耦合到电极端子130的外表面，并与电极端子130一起插入到第一端子通孔141中，垫片管146在电极端子130和端板140之间提供绝缘。端板140具有在其一侧形成的预定大小的电解质注入孔142。在盖组件120组装到罐110的顶部开口110a之后，将电解质经由电解质注入孔142注入，且电解质注入孔142然后由盖143密封。
电极端子130耦合到负极板115的负极翼片117或耦合到正极板113的正极翼片115，并且可充当负极端子或负极端子。
绝缘板150由绝缘材料制成，比如垫片，并耦合到盖板140的下表面绝缘板150具有第二端子通孔151，其形成在对应于盖板140的第一端子通孔141的位置，从而电极端子130可以插入在其中。绝缘板150具有形成在其下表面上的座槽152，它的大小对应于端板160，使得端板160可以安放在其上。
端板160可由金属镍(Ni)或其合金制成，并且可耦合到绝缘板150的下表面。端板160具有第三端子通孔161，其形成在对应于盖板140的第一端子通孔141的位置，从而电极端子130可以插入在其中。因为电极端子130经由盖板140的第一端子通孔141耦合到端板160并且同时由垫片管146绝缘，端板160电连接到电极端子130并且同时与盖板140电绝缘。
当电极端子130耦合到盖板140、绝缘板150和端板160时，将预定的力施加至电极端子130，同时旋转它使其被插入到盖板140的第一端子通孔141中。在通过第一端子通孔141之后，电极端子130分别通过了形成在绝缘板150上的第二端子通孔151和形成在端板160的第三端子通孔161，绝缘板150和端板160均耦合至盖板140的下表面。形成在绝缘板150上的第二端子通孔151的内径等于或略微大于插入其中的电极端子130的外径，从而电极端子130的外表面在其插入期间被强制紧靠孔151的内径。因此，绝缘板150和端板160可绕盖板140的第一端子通孔141以这样的方向旋转，使得它们在电极端子130插入其中时不耦合。具体而言，形成于端板160上的第三端子通孔161的内径略微大于电极端子130的外径，并且端板160在电极端子130耦合于其时可能旋转。
为了将组装的盖组件120耦合到绝缘壳170，绝缘板150和端板160必须再次绕电极端子130以相反方向旋转，使得它们布置在与盖板140相同的方向。这些额外的工作延长了工艺时间。
此外，端板160在沿相反方向旋转时可能会部分变形，因为它由薄金属板制成。
因此，需要一种锂离子二次电池，其具有盖板、绝缘板和端板，它们成形来防止在组装成盖组件时端板的旋转。
发明内容
本发明提供了一种锂离子二次电池，包括：具有正极板、负极板和分隔体的电极组件；用于容纳电极组件和电解质的罐；以及盖组件，盖组件包括盖板、绝缘板、端板和电极端子，并且耦合到罐的顶部开口来密封罐，其中、绝缘板被非旋转地耦合到所述盖板，且所述端板被耦合到所述绝缘板，在电极端子组装到盖组件的端子通孔时防止端板旋转。
附图说明
图1是示出了传统的锂二次电池的分解透视图。
图2是示出了根据本发明的示范性实施例的二次电池的分解透视图。
图3a是根据本发明的示范性实施例的盖板的仰视图。
图3b是沿图3a的线A-A’截取的截面视图。
图4a是示出了根据本发明的示范性实施例的绝缘板的仰视图。
图4b是沿图4a的线B-B’的截面视图。
图5a是示出了根据本发明的示范性实施例的端板的俯视图。
图5b是沿图5a的C-C’线截取的截面视图。
图6是示出了根据本发明另一示范性实施例的绝缘板的截面视图。
图7是根据本发明另一示范性实施例的端板的截面视图。
图8是示出了根据本发明另一示范性实施例的绝缘板的截面视图；
图9a是示出了分别具有图3a、4a和5a所示的盖板、绝缘板和端板耦合于其上的盖组件的仰视图。
图9b是沿图9a的线D-D’截取的截面视图。
图10是分别具有如图3a、6和7所示的盖板、绝缘板和端板耦合于其上的盖组件的截面视图。
图11是分别具有如图3a、8和7所示的盖板、绝缘板和端板耦合于其上的盖组件的截面视图。
具体实施方式
参考图2，二次电池包括罐210、容纳在罐210中的电极组件212、用于密封罐210的顶部开口210a的盖组件220。
罐210可以由金属材料近似地形成为六面体的形状，并且可以充当一个端子。罐210可优选地由轻质的铝或铝合金制成。罐210具有形成在其表面上的顶部开口210a，通过该开口210a电极组件212是可插入的。
电极组件212包括正极板213、负极板215和分隔体214。正极板213和负极板215可以与插入其之间的分隔体214彼此层叠，并缠绕为胶状卷(jelly roll)设置。正极板213具有焊接到其上的正极翼片216，其端部从电极组件212的顶部突出。负极板215具有焊接到其上的负极翼片217，其端部从电极组件212的顶部突出。
盖组件220包括盖板240、绝缘板250、端板260和电极端子230。盖组件220耦合到罐210的顶部开口210a，同时被耦合到分离的绝缘壳270来密封罐210。
参考图3a和3b，盖板240由金属板制成，并且可具有对应于罐210的顶部开口210a的大小和形状。盖板240具有在其中部形成的预定大小的第四端子通孔241，电极端子230插入到该第四端子通孔241中并耦合。第四端子通孔241具有组装到其内表面的垫片管146，用于电极端子230和盖板240之间的绝缘。
盖板240具有抗旋转槽244和可选的耦合尖端245，抗旋转槽244形成在盖板240一侧的下表面上并在第四端子通孔241附近，且耦合尖端245形成在盖板240另一侧上的预定位置。
抗旋转槽244是通过在第四端子通孔241附近其一侧的下表面向其上表面压痕形成的。抗旋转槽244可以具有各种形状，包括方形和圆形。抗旋转槽244具有对应于盖板240长度约10-40％之间的长度，和对应于盖板240宽度至少约40％的宽度。如果抗旋转槽244的长度或宽度太小，那么它不能完全地保持住绝缘板250，而且如果抗旋转槽244的长度太大，那么它的整个厚度相对于其尺寸太小并且强度减弱。抗旋转槽244也可以通过机加工而不通过压痕形成。
考虑到盖板240和绝缘板250之间接触面积的大小，抗旋转槽244可以具有足够大的深度以防止绝缘板250旋转。抗旋转槽244具有对应于盖板240厚度约20-70％之间的深度，且在一个示范性实施例中，在约所述盖板240的厚度的约30-50％之间。如果抗旋转槽244的深度太小，那么它可能不能完全地保持住绝缘板250，而如果太大，则盖板240的强度减弱。
抗旋转槽244可以具有至少0.3mm的深度。如果抗旋转槽的深度小于0.3mm，那么绝缘板250可能不能完全固定于抗旋转槽244。
当将绝缘板250插入抗旋转槽244来形成绝缘板250时，盖组件220的整体厚度减小，增加了罐210的内部空间的量。由于罐210的内部空间增加，所以可以抑制在使用二次电池时由于产生的气体引起的压力增加。
盖板240具有形成在其另一侧的预定大小的电解质注入孔242。在将盖组件220组装到罐210的顶部开口210a之后，将电解质通过电解质注入孔242注入，然后通过盖243将孔242密封。
耦合尖端245在第四端子通孔241和电解质注入孔242之间的一位置突出预定高度。在一个示范性实施例中，耦合尖端245等于或小于绝缘板250的高度，使得在将绝缘板250耦合到其上时，耦合尖端245不会从绝缘板250的下表面突出。
参考图4a和4b，绝缘板250由绝缘材料制成，比如是垫片，并且耦合到盖板240的下表面。绝缘板250包括第五端子通孔251、座槽252、绝缘板突起253和耦合槽254。
当绝缘板250和盖板240彼此耦合时，将第五端子通孔251定位来面对盖板240的第四端子通孔241。电极端子230可插入到第五端子通孔251中。
座槽252形成在绝缘板250的下表面上，其具有对应于端板260的大小。在一个示范性实施例中，座槽252的深度小于端板260的厚度。
绝缘板突起253从绝缘板250的上表面突出，并且具有适于耦合到抗旋转槽244的高度和大小并固定于其上。如果绝缘板突起253的高度和大小显著大于或小于抗旋转槽244的深度和形状，那么绝缘板突起253和抗旋转槽244之间的耦合可能变得不足以保持绝缘板250和/或防止绝缘板250旋转。
绝缘板250可具有形成在其一侧的耦合槽254，该耦合槽254同时被定位来面对形成在盖板240下表面上的耦合尖端245，使得耦合尖端245插入并耦合到耦合槽254。将绝缘板250的耦合槽254和盖板240的耦合尖端245耦合导致在电极端子230插入到第五端子通孔251中时，防止了绝缘板250以及最终的端板260相对于盖板240旋转。
参考图5a和5b，端板260具有板状形状，并由金属镍或其合金制成。端板260安放在形成绝缘板250下表面上的座槽中，并固定于其。如此，端板260耦合到绝缘板250并随之可一起移动。端板260具有第六端子通孔261，其定位来面对盖板240的第四端子通孔241，使得电极端子230可以插入其中。端板260电连接到电极端子230，而且通过绝缘板250从盖板240绝缘。
将电极端子230分别插入到形成在盖板240、绝缘板250和端板260上的端子通孔241、251和261中，并且穿过端板260来被电连接到电极组件212的负极翼片217。当被插入到第四端子通孔241中时，电极端子230通过垫片管246与盖板240电绝缘。对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以使用形成电极组件212的方法来可替换地将正极翼片216连接到电极端子230。
参考图6，绝缘板250a的另一可替换实施例具有在座槽252上的预定位置形成的固定槽252a。具体而言，固定槽252a可形成在对应于绝缘板突起253的位置，并且具有对应于绝缘板突起的大小。
参考图7，端板260a具有形成在其上表面上的抗旋转突起262，抗旋转突起262具有对应于在绝缘板250a下表面上形成的固定槽252a的大小。因为抗旋转突起262耦合到固定槽252a，所以进一步防止了端板260a相对于绝缘板250a旋转。
如此，固定槽252a和抗旋转突起262以双重手段防止了绝缘板250a和端板260a相对于盖板240旋转。
参考图8，绝缘板250b具有矩形的一般形状。绝缘板250b没有独立的座槽，而具有形成在其上表面上的绝缘板突起253和在其下表面预定位置形成的固定槽252b。绝缘板突起253可以耦合到盖板的抗旋转槽。固定槽252b具有对应于盖板240的抗旋转槽244的大小和形状，使得如图7所示的端板260a的抗旋转突起262可以耦合于其。如此，将端板260a固定到绝缘板250b，而绝缘板250b耦合和固定于盖板240的抗旋转槽244，且防止了端板260a相对于盖板240旋转。
下面将说明在根据本发明的示范性实施例的二次电池中盖组件的操作。
参考图9a和9b，以这样的方式将盖板240、绝缘板250和端板260层叠在盖组件220上，使得它们各自的端子通孔241、251和261彼此同心。将电极端子230耦合和固定到端子通孔241、251和261。形成在绝缘板250上表面上的绝缘板突起253耦合到形成在盖板240下表面上的抗旋转槽244。端板260安放在形成在绝缘板250下表面上的座槽252中。绝缘板250的耦合槽254耦合到形成在盖板240另一侧上的耦合尖端245。
将电极端子230插入和耦合到如图9a所示层叠的盖板240的第四端子通孔241中，同时以均匀的力使其旋转。在通过第四端子通孔241之后，电极端子230分别通过绝缘板250和端板260的第五端子通孔251和第六端子通孔261耦合到盖板240下表面上。形成在绝缘板250和端板260上的第五端子通孔251和第六端子通孔261的内径等于或略大于电极端子230的外径。因此，在电极端子230插入时，在电极端子230和绝缘板250和端板260各自的第五端子通孔251和第六端子通孔261之间发生摩擦。虽然旋转力可以被施加于绝缘板250和端板260，但是耦合到盖板240的抗旋转槽244的绝缘板250的绝缘板突起253，以及耦合到绝缘板250的座槽252的端板260防止了绝缘板250和端板260旋转。此外，盖板240的耦合尖端245和绝缘板250的耦合槽254彼此耦合来防止绝缘板250旋转。
参考图10，以这样的方式将盖板240、绝缘板250a、端板260a层叠在盖组件220a上，使得它们各自的端子通孔241、251、261彼此同心。电极端子230耦合和固定到端子通孔241、251和261。形成在绝缘板250a上表面上的绝缘板突起253耦合到形成在盖板240下表面上的抗旋转槽244。端板260a安放在形成在绝缘板250a下表面上的座槽252中。绝缘板250a具有形成在其座槽252上的额外的固定槽252a，其中耦合了形成在端板260a上表面上的抗旋转突起262。因此，绝缘板250a和端板260a不会相对于盖板240旋转而保持静止，即使是在电极端子230耦合于它们时。
参考图11，以这样的方式将盖板240、绝缘板250b、端板260a层叠在盖组件220a上，使得它们各自的端子通孔241、251、261彼此同心。电极端子230耦合和固定到端子通孔241、251和261。形成在绝缘板250b上表面上的绝缘板突起253耦合到形成在盖板240下表面上的抗旋转槽244。端板260a安放在绝缘板250b的下表面上。形成在端板260a上表面上的抗旋转突起262耦合到形成在绝缘板250b下表面上的固定槽252b。于是，绝缘板250b和端板260a不会相对于盖板240旋转，而保持静止，即使是在电极端子230耦合于它们时。
根据本发明的示范性实施例的二次电池提供了一种电池，当电极端子插入到盖板、绝缘板和端板来形成盖组件时，防止了端板相对于盖板旋转，使得更易于组装盖组件。
此外，因为绝缘板和端板在电极端子插入时不会旋转，而且因为不需要反方向旋转，所以防止了端板变形。
虽然为了说明的目的描述了本发明的示范性实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离权利要求书所述的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替代。
本申请要求于2004年9月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2004-0076138的优先权和权益，其全部内容引入于此作为参考。

Claims (14)

1、一种锂离子二次电池，包括：
电极组件，具有正极板、负极板和分隔体；
罐，用于容纳所述电极组件和电解质；以及
盖组件，包括盖板、绝缘板、端板和电极端子，并且所述盖组件耦合到所述罐的顶部开口来密封所述罐，
其中：
抗旋转槽形成于所述盖板的一侧的下表面上；
绝缘板突起形成于所述绝缘板的上表面上以耦合到所述抗旋转槽；
座槽形成于所述绝缘板的下表面上；并且
所述端板被安放在所述座槽中，
其中，耦合尖端形成于所述盖板的下表面上，并且耦合槽形成于所述绝缘板上，所述耦合尖端耦合到所述耦合槽。
2、根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述抗旋转槽具有基本正方的形状，其长度对应于所述盖板的长度的10-40％之间，其宽度对应于所述盖板的宽度的至少40％，且
其中，所述绝缘板突起具有对应于所述抗旋转槽的大小并耦合于所述抗旋转槽上。
3、根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述抗旋转槽的深度对应于所述盖板的厚度的20-70％之间。
4、根据权利要求1的锂离子二次电池，其中，所述抗旋转槽的深度对应于所述盖板的厚度的30-50％之间。
5、根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述抗旋转槽的深度至少为0.3mm。
6、根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，所述抗旋转槽是通过压痕所述盖板的下表面而形成的。
7、根据权利要求1所述的锂离子二次电池，
其中，固定槽形成于所述绝缘板的下表面的座槽上，并且
其中，抗旋转突起形成于所述端板上表面上，用于耦合到所述固定槽。
8、一种锂离子二次电池，包括：
电极组件，具有正极板、负极板和分隔体；
罐，用于容纳所述电极组件和电解质；以及
盖组件，包括盖板、绝缘板、端板和电极端子，并且所述盖组件耦合到所述罐的顶部开口来密封所述罐，
其中：
抗旋转槽形成于所述盖板的一侧的下表面上，
绝缘板突起形成于所述绝缘板的上表面上，用于耦合到所述抗旋转槽，
固定槽形成于所述绝缘板的下表面，以及
抗旋转突起形成于所述端板的上表面上，所述抗旋转突起耦合到所述固定槽来防止旋转，
其中，耦合尖端形成于所述盖板的下表面上，并且耦合槽形成于所述绝缘板上，所述耦合尖端耦合到所述耦合槽。
9、一种用于锂离子二次电池的盖组件，所述二次电池包括电极组件、用于容纳所述电极组件和电解质的罐，所述盖组件包括：
盖板，具有形成于下表面上的抗旋转槽和第一端子过孔；
绝缘板，具有绝缘板突起、座槽和第二端子过孔，所述绝缘板突起在上表面上，可耦合到所述抗旋转槽，所述座槽在下表面上；
端板，安放在所述座槽中，所述端板具有第三端子过孔；和
电极端子，分别通过所述第一端子过孔、所述第二端子过孔和所述第三端子过孔可耦合到所述盖板、所述绝缘板和所述端板，所述电极端子将外部连接提供给所述电极组件，
其中，耦合尖端形成于所述盖板的下表面上，并且耦合槽形成于所述绝缘板上，所述耦合尖端耦合到所述耦合槽。
10、根据权利要求9所述的盖组件，其中，所述抗旋转槽具有基本正方的形状，其长度对应于所述盖板的长度的10-40％之间，其宽度对应于所述盖板的宽度的至少40％。
11、根据权利要求9所述的盖组件，其中，所述抗旋转槽的深度对应于所述盖板的厚度的20-70％之间。
12、根据权利要求9所述的盖组件，其中，所述抗旋转槽的深度对应于所述盖板的厚度的30-50％之间。
13、根据权利要求9所述的盖组件，其中，所述抗旋转槽的深度至少为0.3mm。
14、根据权利要求9所述的盖组件，其中，所述抗旋转槽是通过压痕所述盖板的下表面而形成的。
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