CN101030656A - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池，该二次电池不采用附加绝缘垫片的工艺，而是在将电解液入口密封之后，通过在盖板的外表面上形成紫外固化的绝缘层来将所述盖板绝缘，从而降低生产成本并提高生产率。

Description

二次电池及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2006年2月27日提交的韩国专利申请No.2006-18707的优先权和权益，上述申请的公开内容被整体合并于此作为引用参考。
技术领域
本发明的各方面涉及二次电池，更具体地说，涉及一种二次电池及其制造工艺，而且不采用附加绝缘垫片(washer)的工艺，而是通过盖板表面上的绝缘涂层来使所述盖板绝缘，从而降低生产成本并提高制造生产率。
背景技术
通常，二次电池不同于其他电池，这是因为二次电池通过可逆过程被放电并因而可再充电。二次电池被广泛用于多种设备，例如移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机等。锂二次电池的工作电压或标称电压约为3.6V，因而锂二次电池比镍、镉或镍氢电池强三倍。此外，锂二次电池每单位重量的能量密度大于其他二次电池。
在锂二次电池中，氧化锂通常用作正电极，而碳通常用作负电极。根据所使用的电解液种类，锂二次电池可分为液态电解液电池和高分子量电解液(聚合物电解液)电池。液态电解液电池被称为锂离子电池；聚合物电解液电池则被称为锂离子聚合物电池。而且，锂离子电池被制造为多种形状，而其中典型的形状为圆柱形、多面体棱柱形和袋型。锂离子聚合物电池的形状可被按需定制，这是因为其内部的电极和隔板被层压在一起，而且在这种情况下不需要施加额外的压力以将这样的内部各组件压制在一起。
图1例示了根据相关现有技术的常规多面体形状的二次电池。如图1中所示，二次电池10包括罐11，被置于罐11中的电极组件12，和被连接到罐11的盖组件20。
电极组件12包括正电极板13、隔板14和负电极板15，并顺次卷绕而形成类似软卷的形状。正电极板13和负电极板15分别被连接到正电极接线片16和负电极接线片17。正电极接线片16和负电极接线片17从电极组件12分别向外延伸到盖板21和负极端子23。
盖组件20包括：连接到罐11上端的盖板21；负极端子23，用于使负极端子23与盖板21绝缘的垫圈(gasket)22；设置在盖板21的下表面上的绝缘板24；和设置在绝缘板24的表面上的端子板25。负极端子23延伸通过盖板21并且在其中利用垫圈22和绝缘板24而与盖板21绝缘，从而连接到利用绝缘板24而与盖板21绝缘的端子板25。
正电极接线片16被电连接到盖板21，而负电极接线片17被电连接到负极端子23。负电极接线片17可直接连接到负极端子23(未示出)或通过端子板25而连接到负极端子23。
此外，盖板21包含电解液入口26，该入口26为电解液注入罐11而提供通道。密封元件27被插入电解液入口26中，以密封盖组件20并防止电解液流出二次电池10。而且，在密封元件27的上表面上还存在紫外(UV)固化的涂层28。
常规二次电池10包括在盖板21的外表面上的绝缘纸垫片29。绝缘纸垫片29防止在二次电池10的化学处理过程中，当带正电的盖板21与再充电/放电端子接触而负极端子23并未与再充电/放电终端接触时经常发生的短路。
或者，在常规二次电池10中，当在裸电池的侧面上存在有保护电路时，绝缘纸垫片29可防止短路，即使该电池保护电路的引线与盖板21接触时也是如此。
不过，尽管绝缘纸垫片29具有保护性，但附加绝缘纸垫片29却增加了生产成本而且降低了二次电池的制造速度。
发明内容
有鉴于上述的以及其他的局限，本发明的各方面提供了一种制造二次电池以实现盖板绝缘的方法。
根据本发明各方面的一种二次电池包括：具有顺次卷绕的正电极板、隔板和负电极板的电极组件；容纳所述电极组件的罐；连接到所述罐的上开口部分并包括端子开口部分和电解液注入入口的盖板；连接到所述端子开口部分的电极端子；置于所述电极端子与所述盖板之间并使所述电极端子绝缘的垫圈；和塞住所述盖板的电解液入口并将所述电解液开口孔密封的塞子，其中，绝缘层位于所述盖板的上表面上。所述绝缘层为紫外固化(UV-cured)的涂层，所述紫外固化的涂层的固化涂料为光固化树脂(photo-curing resin)。
而且，本发明提供一种制造二次电池的方法，该方法包括：将电极组件置于罐中；在所述罐的上开口上形成盖组件；将电解液注入所述盖组件的盖板的电解液开口孔中；使用塞子来密封所述电解液开口孔；以及在密封所述电解液开口孔之后在所述盖板的上表面上形成绝缘层。
根据本发明的另外方面，提供一种二次电池，其包括：具有穿过其的电解液入口的盖组件；适配并密封所述电解液入口的塞子；和紫外交联(UV-crosslinked)的绝缘层，其中所述紫外交联的绝缘层形成在所述盖组件的外表面上和所述塞子的外表面上。
根据本发明的另外方面，提供一种二次电池，其包括：具有穿过其的电解液入口的盖组件；和紫外交联的绝缘层，其中所述紫外交联的绝缘层形成在所述盖组件的外表面上。
本发明的另外方面和/或优势将在下文的描述中被部分地阐述，而且将通过说明而部分地显而易见，或者可通过本发明的实践而被理解。
附图说明
通过下文中结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优势将变得明显且更易于理解。其中：
图1是现有技术的二次电池上端的剖视图；
图2是根据本发明各方面的二次电池上端的剖视图；和
图3是根据本发明各方面的二次电池的工艺流程图。
具体实施方式
现在将对本发明的各实施例进行详细的论述，本发明的示例将参照附图进行说明，而且全文中相同的附图标记表示相同的元件。在下文中将对各实施例进行描述，从而参照附图来对本发明进行说明。
图2是根据本发明各方面的二次电池的上表面的剖视图，而图3是制造根据本发明各方面的二次电池的工艺流程图。
如图2中所示，根据本发明各方面的二次电池30包括：罐31；容纳于罐31中的电极组件32；和用于包围罐31的所显露内表面的盖组件40。
罐31为多面体棱柱或延伸的圆柱体形状，并使其一端密封而另一端显露于罐31的内表面。罐31可由金属制成，这是因为罐31可能成为电极端子之一。
在罐31中的电极组件32包括正电极板33、隔板34、和负电极板35，它们被堆叠并被卷绕为圆柱形的形状，使得隔板34被置于正电极板33与负电极板35之间。被卷绕的正电极板33、隔板34和负电极板35，形成软卷型的电极组件32。
通常在锂二次电池中，正电极板33包括正电极集电体，该正电极集电体由双面涂覆以氧化锂浆的铝片构成。负电极板35通常包括负电极集电体，该负电极集电体由双面涂覆以含碳浆的铜片构成。
从正电极板33开始，正电极接线片36的一部分被设置为从电极组件32的上端延伸到盖板41。负电极接线片37被设置为从电极组件32的上端处的负电极板35延伸到负极端子43，如图2中所示。不过，负电极接线片37也可以延伸到并接触电极板45。所述正电极集电体和负电极集电体分别通过焊接到正电极接线片36和负电极接线片37而被固定。正电极接线片36和负电极接线片37可具有相反的极性。
盖组件40被设置在罐31的开口的上端处，而且盖组件40包括：盖板41；设置在盖板41的下表面上的绝缘板44；和与绝缘板44的下表面接触的电极板45。
端子开口41a形成在盖板41中部之中，而且负极端子43被设置在端子开口41a中以从中穿过并延伸到罐31的内侧。垫圈42被设置为沿负极端子43的外表面并在端子开口41a处位于负极端子43与盖板41之间。垫圈42将负极端子43与盖板41绝缘。电极板45连接至负极端子43的被置于罐31之内的一部分。根据本发明的各方面，电极板45可完成在负电极板35、负电极接线片37和负极端子43之间的电连接。
正电极接线片36被焊接至盖板41。负电极接线片37被焊接到负极端子43，如图2中所示。而且，负电极接线片37可焊接至电极板45，而电极板45可电连接至并焊接至负极端子43。相反地，可存在一种显示了相反极性的二次电池30的设计，也就是说，负电极接线片37电连接至盖板41，而正电极接线片36连接至此后将为正端子的端子。
此外，盖组件40的结构可包括在此未进行描述的各种组件。
盖板41包括电解液入口46，以在设置盖板41时允许将电解液注入到罐31中，而且电解液入口46可采用塞子47来密封隔离。
塞子47可为球形或销形，而且可由铝、铝合金或不锈钢制成。
在采用塞子47压紧并密封电解液入口46之时或之后，紫外涂层48，即紫外线硬化层，可形成在盖板41的上表面上。
紫外涂层48通过施加紫外辐射而被硬化和固化。紫外涂层48可为紫外硬化涂料。所述紫外硬化涂料可通过将所述涂料喷涂在盖板41的表面上而进行施加。紫外涂层48响应于紫外辐射的激发而在紫外涂层48中的单独聚合物链之间形成新键。紫外涂层48交联而变为硬化的聚合物涂层。所述硬化或固化涂料可为光硬化树脂，但其并不仅限于此。虽然紫外涂层48被描述为响应于通过紫外辐射被激发而硬化，不过紫外涂层48也可包括响应于包括X光或可见光在内的任何形式的电磁辐射而被硬化的材料。
紫外涂层48的特性包括在较低温度下交联、快速硬化或固化、防护或阻止污染，以及与盖板41电绝缘的能力。紫外涂层48通过将盖板41防护隔离于任何不希望的电连接而防止盖板41的上表面上的短路。
参见图3，将对根据本发明实施例的制造二次电池的工艺50进行说明。
首先，电极组件32被构造并被置于罐31的内侧上(51)；盖组件40被装配(52)并被连至罐31的上开口(53)；以及电解液液体通过形成在盖组件40的盖板41中的电解液入口46而被注入(54)。
此后，盖板41的电解液入口46被塞子47塞住并被密封(55)；塞子47从上侧而被向外压紧。然后，塞子47的外周被焊接到电解液入口46的表面，从而密封盖板41。
接下来，紫外涂层48形成在盖板41和塞子47的整个上表面上(56)。在现有技术中，紫外涂层仅形成在密封元件27的上侧上(参见图1)。而此处，紫外涂层48形成在盖板41的整个上表面上，并用作绝缘体从而替代了对绝缘纸垫片29的需要(参见图1)。因此，在所述电池制造工艺中可以去除绝缘纸垫片29的使用而采用紫外涂覆工艺。
最后，一定量的紫外辐射被施加于紫外涂层48，以便所述紫外涂层硬化或交联。
如上所述，去除垫片附加工艺的降低了制造二次电池的生产成本并增加了制造二次电池的生产率。
虽然已经对本发明的一些实施例进行了显示和描述，但本领域技术人员应认识到的是，在不偏离本发明的原理和精神的情况下可在所示实施例中进行改变，而本发明的范围由权利要求及其等同物所限定的。

Claims (20)

1、一种二次电池，包括：
电极组件，其包括正电极板、隔板和负电极板；
罐，其用于容纳所述电极组件；
盖板，其连接至所述罐的上开口部分并包括端子开口和电解液入口；
电极端子，其通过所述端子开口而延伸；
垫圈，其置于所述电极端子与所述盖板之间，用于使所述电极端子与所述盖板绝缘；
塞子，其用于密封所述盖板的所述电解液入口；和
绝缘层，其由一种绝缘材料形成并置于所述盖板及塞子的外表面上。
2、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘层包括紫外固化的涂层。
3、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘层包括光固化树脂。
4、一种制造二次电池的方法，该方法包括：
构造电极组件并将所述电极组件置于罐中；
形成盖组件，其中该盖组件具有穿过其的电解液入口；
将所述盖组件固定到所述罐的上开口；
通过所述盖组件的所述电解液入口而将电解液注入；
利用塞子而将所述电解液入口密封；以及
形成绝缘层，从而覆盖所述塞子和所述盖组件的外表面。
5、根据权利要求4所述的制造方法，其中所述绝缘层包括紫外固化的涂层。
6、根据权利要求4所述的制造方法，其中所述绝缘层包括光固化树脂。
7、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘层将所述盖板及所述塞子的外表面电绝缘。
8、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘材料响应于电磁辐射的作用而交联。
9、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘材料为聚合物或硬化涂料。
10、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘材料可喷涂在所述盖板和所述塞子上。
11、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘材料在低温下交联。
12、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘材料快速交联。
13、根据权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘材料抗污染。
14、根据权利要求4所述的制造方法，进一步包括：
将一定量的辐射施加到所述绝缘层从而使所述绝缘层交联。
15、根据权利要求4所述的制造方法，其中所述绝缘层由一种材料形成。
16、根据权利要求4所述的制造方法，其中所述绝缘层通过喷涂材料以覆盖所述塞子和所述盖组件的外表面而形成。
17、根据权利要求14所述的制造方法，其中所述绝缘层由紫外交联的聚合物形成。
18、根据权利要求17所述的制造方法，其中所述施加到所述绝缘层的辐射为紫外辐射。
19、一种二次电池，包括：
盖组件，其具有穿过其的电解液入口；
塞子，其用于密封所述电解液入口；和
紫外交联的绝缘层，
其中所述紫外交联的绝缘层形成在所述盖组件的外表面上和所述塞子的外表面上。
20、一种二次电池，包括：
盖组件，其具有穿过其的电解液入口；和
紫外交联的绝缘层，
其中所述紫外交联的绝缘层形成在所述盖组件的外表面上。
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