CN101047231A - 电池外壳、使用该外壳的电池和制造该外壳的方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池外壳，例如用于可充电锂电池的外壳，具有至少一底槽以便于插入到设备中和从设备中抽出，所述至少一底槽设置在外壳的底面上，该外壳具有预定空间，其用于容纳电极组件通过外壳的顶部开口，该电极组件包括正极板、负极板和设置在正极板和负极板之间的间隔件。

Description

电池外壳、使用该外壳的电池和制造该外壳的方法
技术领域
本发明涉及一种电池外壳，例如用于可充电锂电池的外壳，和使用该外壳的电池及制造该外壳的方法，尤其是，本发明涉及这样的诸如用于可充电锂电池的外壳的电池外壳、使用该外壳的电池及制造该外壳的方法，其通过直接使该外壳的底面绝缘并形成固定槽以便于插入设备中和从设备中抽出，而不是形成附接到该外壳上的底面以保证外壳底面的绝缘和便于插入设备中和从设备中抽出的底盖，使电池的容量最大化。
背景技术
通常，作为轻型且功能强大的便携式电子设备，例如摄像机、手提电话、手提电脑等等，一直在进步，对用作电源的可充电电池也已经进行了相当的研究。这样的可充电电池包括镍镉电池、镍金属氢电池、镍锌电池、可充电锂电池等等。在它们中间，能够以小尺寸制造且容量大的可充电锂电池由于其优点，例如高工作电压和高的单位重量能量密度，已经被广泛用于高科技电子设备中。
图1是内包装可充电锂电池的透视图。
该可充电锂电池100包括裸电池105、顶盖180和底盖190。
裸电池105是以这样的方式形成，即，包括正极板、负极板和间隔件的电极组件与电解质一起被封入一外壳(can，或称罐)中而该外壳的顶部开口用帽组件密封。
外壳通常通过深压延加工(deep drawing process)由铝或其合金制成。外壳的各表面大体上形成为平面形状。
当在正极板和负极板之间设置间隔件以后，卷绕电极组件。连接到正极板的正极舌片和连接到负极板的负极舌片在电极组件的上端突出出来。正极舌片和负极舌片被隔开以相互电绝缘。正极舌片和负极舌片一般用镍制成。
帽组件包括帽板、绝缘板、端子板和电极端子。帽组件与单独的绝缘壳一起被附接到外壳的顶部开口以密封该外壳。
顶盖180设置在裸电池105的顶部。一般通过注塑工艺用热熔性树脂形成包括保护电路基板(未示出)和外部端子182的顶盖180。
底盖190设置在裸电池105的底部以防止外壳的底面暴露在外面。用来便于插入到设备中和从设备中抽出的槽可以设置在底盖的底面上。
近来，由于已经销售具有多种功能的蜂窝式电话、数字多媒体广播(DMB)终端等，对高容量可充电锂电池进行了相当多的研发。通过研发新的电极材料或优化其结构，可以获得高容量的可充电锂电池。在罐型可充电锂电池中设置了底盖以防止外壳的底面暴露在外面，而防止短路，底盖包括用来便于插入到设备中和从设备中抽出的槽。然而，这样的底盖具有约0.8到1mm的厚度，而存在这样的缺点：由于底盖的厚度而减小了裸电池的容量。
发明内容
因此，本发明被设计为来解决上述缺陷，本发明的目的是提供一种诸如用于可充电锂电池的外壳的电池外壳，以及使用该外壳的可充电锂电池和制造该外壳的方法，其通过直接使该外壳的底面绝缘并形成便于插入设备中和从设备中抽出的固定槽，而不是形成附接到该外壳上的底面以保证外壳底面的绝缘和便于插入设备中和从设备中抽出的底盖，使电池的容量最大化。
为了实现本发明的目的，提供一种电池外壳，其包括：预定空间，其用于通过外壳的顶部开口容纳电极组件，该电极组件包括正极板、负极板和设置在正极板和负极板之间的间隔件；以及至少一底槽，以便于插入到设备中和从设备中抽出，该至少一底槽设置在外壳的底表面上。
该至少一底槽优选设置为与外壳的长边平行。
该电池外壳优选还包括长侧向侧面，短侧向侧面和下板，并具有盒形形状。
外壳的水平部分优选具有椭圆形状而短侧向侧面具有曲面形状。
电池外壳优选还包括设置在外壳侧向侧面的侧凹陷以接收标签。该侧凹陷优选具有在0.05mm到0.2mm范围内的深度。该侧凹陷优选为相对于外壳的上部和下部成台阶。
为实现本发明的另一目的，提供一种电池，其包括：包括电极组件的裸电池、容纳电极组件的外壳和密封外壳的顶部开口的帽组件；包括电连接到裸电池上的保护电路的热熔部分；以及涂覆在裸电池底面上的绝缘层，该绝缘层包括绝缘材料。
该热熔部分优选设置在裸电池的顶部以作为顶盖。
优选通过喷涂或者浸涂将绝缘层涂覆在裸电池的底面上。
该电池优选还包括设置在裸电池的底面上的至少一底槽，以便于插入到设备中和从设备中抽出。该至少一底槽优选设置为与外壳的长边平行。
电池优选还包括设置在外壳侧向侧面的侧凹陷以接收标签。该侧凹陷优选具有在0.05mm到0.2mm深度范围内的深度。该侧凹陷优选为相对于外壳的上部和下部成台阶。
为实现本发明的又一目的，提供一种制造电池的方法，该方法包括：在外壳的底面上形成底槽以便于插入到设备中和从设备中抽出；将包括裸电池的电极组件插入到外壳的内部；将电解质注入到外壳内部；在外壳的底面上形成绝缘层；以及在外壳的顶部形成热熔部分以密封外壳，该热熔部分包括电连接到裸电池上的保护电路。
该方法优选还包括在外壳的侧向侧面形成侧凹陷以接收标签。
形成绝缘层优选包括喷涂工艺或浸涂工艺。
附图说明
参照下面的具体描述并与附图相结合，可以更好地理解对本发明的完整评价以及附随的优点，在附图中同样的附图标记标示相同或相似的部件，其中：
图1示出内包装可充电锂电池的透视图；
图2a示出从根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池的顶侧看到的透视图；
图2b示出从根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池的底侧看到的透视图；
图2c示出图2a的垂直截面图；
图2d示出图2a中的帽组件的分解透视图；
图3a示出从根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池的顶侧看到的透视图；
图3b示出从根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池的底侧看到的透视图；
图3c示出图3a的垂直截面图；
图4a示出从根据本发明又一示例性实施例的可充电锂电池的顶侧看到的透视图；
图4b示出从根据本发明又一示例性实施例的可充电锂电池的底侧看到的透视图；及
图4c示出图4a的正视图。
具体实施方式
以下参照附图来描述本发明的示例性实施例。下面通过引用例子来描述包括保护电路的热熔部分，在该示例中热熔部分以顶盖的形式形成在裸电池的顶部。然而，该热熔部分也可以设置在裸电池的侧面上。因此，并不以此限制该热熔部分的位置。
首先，如下所述描述根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池。
图2a示出从根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池的顶侧看到的透视图，图2b示出从根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池的底侧看到的透视图，图2c示出图2a的垂直截面图，而图2d示出图2a中的帽组件的分解透视图。
参考图2a，根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池200包括裸电池205，顶盖280和绝缘层290。由于绝缘层290以喷涂工艺或浸涂工艺形成为薄膜的形式，要阐明的是，绝缘层290的形状并没有在示出的图2a和2b中以较大比例描绘出来，而仅仅是标明它的位置，这与图3a和4a所描绘的实施例的相同。
参考图2d，以这样的方式构建裸电池205，即，包括正极板223，负极板225和间隔件224的电极组件与电解质一起被容纳在外壳210中，然后用帽组件230密封外壳210的顶部开口210a。一般，裸电池205制成为大体上长方盒形的形状。裸电池205包括形成为相互面对并具有长边的前侧面212和后侧面、相互面对并具有短边的两个侧向侧面213，以及其上安置帽板240的上侧面和与上侧面相对的下侧面210b。
在将间隔件224设置在正极板223和负极板225之间后，电极组件形成为卷绕。
正极板223包括由具有优良导电性的金属薄板制成的正电流集流器，例如铝箔，以及涂覆在其两侧上的正活性材料层。锂氧化物，例如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiMnO2等等，被用作正活性材料。正极未涂覆部分，即，其上没有形成正活性材料层的正电流收集区域，设置在正极板223的两端。由铝制成并在电极组件的上部上突出一预定长度的正极舌片226附接在正极未涂覆部分的一端。
负极板225包括由例如铜箔或镍箔的导电金属薄板制成的负电流集流器，而负活性材料涂覆在其两侧。负极未涂覆部分，即，其上没有形成负活性材料层的负电流收集区域，设置在负极板225的两端。由镍制成并在电极组件的下部上突出一预定长度的负极舌片227附接在负极未涂覆部分的一端。此外，在电极组件220的下部还可以包括用于防止与外壳210接触的绝缘板。
间隔件224设置在正极板223和负极板225之间并能够延伸而围绕电极组件220的外周表面。间隔件224由多孔聚合物材料制成以防止在正极板223和负极板225之间的短路并传输锂离子。
外壳210形成为大致长方盒形形状，包括具有大致矩形形状的一对长侧向侧面212，一对短侧向侧面213和下板210b。外壳210的上部敞开而形成顶部开口210a，通过其插入电极组件220。此外，让锂离子能够迁移的电解质被注入到电极组件220中。主要用较轻的铝做外壳210的材料。外壳210的上部被帽组件230密封以防止电解质漏出。长侧向侧面212和短侧向侧面213的厚度为约0.2到0.4mm，而下板210b的厚度为约0.2到0.7mm。然而，长侧向侧面212和短侧向侧面213的厚度不限于此。可以用深压延工艺(deep drawing process)形成外壳210，而长侧向侧面212，短侧向侧面213和下板210b形成为一体。然而，外壳210的形成方法并不限于此。
底槽292设置在外壳210的下板210b的底表面(以后称作底面)上。形成底槽292以便于插入到诸如蜂窝式电话、摄像放像机等等的设备中和从该设备中抽出。由于在可充电锂电池200的顶盖280上设置了外部端子282，底面不与设备连接。因此，在底面上设置绝缘层290以防止短路。由于需要将可充电锂电池200固定到设备上，优选形成一固定装置，例如底槽292。自然，在设备上设置一突起，其具有与底槽相对应的形状。
从图2b和2c中可以看出，至少一底槽292形成在与长边平行的方向上。然而，底槽292的数量并不限于此。此外，底槽292的平面形状可以是从矩形、椭圆形、圆形和多边形选出的任一形状。但是，底槽292的平面形状也不限于此，因为它可以根据设备的突起的形状而改变。由于底槽292的宽度和深度可根据情况而改变，此处并不限制它们的标准。另外，底槽292优选用压制工艺形成；但，底槽292的形成方法并不限于此。底槽292连接到设备的突起上以固定可充电锂电池200，并起到便于插入到设备中和从设备中抽出的作用。
帽组件230包括帽板240、绝缘板250、端子板260和电极端子235。连接到单独的绝缘壳体270上的帽组件230被附接到外壳210的顶部开口210a上以密封外壳210。
帽板240被焊接到外壳210的顶部开口210a以密封外壳210。帽板240具有设置在其一侧上的电解质注入孔242。借助于球或类似物，电解质注入孔242被压挤并然后被焊上。在帽板240的大约中心处形成端子通孔241并通过该端子通孔241插入由垫圈管246绝缘的电极端子235。
绝缘板250由与垫圈相同的绝缘材料制成并附接到帽板240的底面上。绝缘板250包括通过其插入电极端子235的端子通孔251，其设置在与帽板240的端子通孔241相对应的位置。在绝缘板250的底面上设置与端子板260的尺寸相对应的接收凹陷252以接收端子板260。
端子板260通常由镍合金制成并被附接到绝缘板250的底面。端子板260包括通过其插入电极端子235的端子通孔261，其设置在与帽板240的端子通孔241相对应的位置。由于被垫圈管246绝缘的电极端子235通过帽板240的端子通孔241与端子板260连接，端子板260与帽板240电绝缘并电连接到电极端子235上。
连接到负极板225的负极舌片227被焊接到端子板260的一侧，而连接到正极板223的正极舌片226被焊接到帽板240的另一侧。用于连接负极舌片227和正极舌片226的焊接方法包括电阻焊、激光焊等等。但通常使用电阻焊。
电极端子235被连接到负极板225的负极舌片227或正极板223的正极舌片226上以用作负极端子或正极端子。
顶盖280设置在裸电池205的顶部。顶盖280包括电连接到裸电池205上的保护电路(未示出)，并希望通过注塑工艺用热熔性树脂制成。然而，形成顶盖280的方法不限于此。保护电路形成在保护电路基板(未示出)上，并保护裸电池205以避开过度充电或过电流的危险。保护电路通过引线电连接到电极端子235和帽板240上。外部端子282被暴露在外面以和在顶盖280的顶面上的设备电连接。
绝缘层290设置在裸电池205的底面上。绝缘层290形成在包括形成底槽292处的部分和除了底槽292之外的部分的整个表面上。由于可充电锂电池200包括设置在其顶部的正和负外部端子282，可充电锂电池200的底部并不用于将电池与设备电连接。因此，需要保护可充电锂电池200的底面避开短路的危险并且需要绝缘层290覆盖底面使得裸电池205的底面不直接暴露在外面。与设备接触的绝缘层290希望是薄膜的形式。因此，绝缘层优选用喷涂或浸涂工艺来形成。喷涂工艺是一种将绝缘材料例如油漆、塑料、橡胶等等喷涂在裸电池205的底面上的工艺。按照喷涂工艺，绝缘层290可以形成为微米(μm)厚度的薄膜。浸涂工艺是这样实现的：将裸电池205的底面浸入在油漆、熔化的树脂或熔化的橡胶中。为了用浸涂工艺将绝缘层形成地较薄，优选地，裸电池205的底面要被浸润和取出和倾斜和照这样保持足够时间。
下面描述根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池。
图3a示出从根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池的顶侧看到的透视图，图3b示出从根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池的底侧看到的透视图，图3c示出图3a的垂直截面图。由于除了短侧向侧面形成为平滑曲线这一情况以外，图3a所示出的实施例的可充电锂电池与图2a的基本相同，仅对其不同之处进行描述。
参考图3a，根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池300包括裸电池305，顶盖380和绝缘层390。由于在图2a的实施例中已经充分地描述了顶盖380和绝缘层390，因而省略对其详细的描述。
裸电池305包括电极组件、外壳和帽组件。裸电池305形成为大致的椭圆柱形，而短的侧向侧面形成为平滑曲面。由于在图2a的实施例中已经充分地描述了电极组件和帽板，因而省略对其详细的描述。
外壳大致形成为椭圆柱形形状，包括大致矩形平面形状的彼此相对的一对长侧向侧面，曲面形状的彼此相对的一对短侧向侧面，和椭圆形状的下板。由于形成为具有预定曲率的曲面的短侧向侧面连接到长侧向侧面，在短侧向侧面和长侧向侧面之间的边界并未清晰地显示出来。
底槽392设置在外壳的底面上，绝缘层390设置在其上以防止短路。从图3b和3c中可以看到，至少一底槽392是设置在与长边平行的方向上。然而，底槽392的数目并不限于此。底槽392的平面形状可以是矩形、椭圆形、圆形和多边形。但是，底槽392的平面形状并不限于此。
下面描述根据本发明另一实施例的可充电锂电池。
图4a示出从根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池的上透视图，图4b示出从根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池的下透视图，图4c示出图4a的正视图。由于除了图4的实施例具有侧凹陷这一情况以外，图4的实施例基本与图3a的相同，仅对其不同之处进行描述。
参考图4a，根据本发明另一示例性实施例的可充电锂电池400包括裸电池405，顶盖480和绝缘层490。由于在图2a的实施例中已经充分地描述了顶盖480和绝缘层490，因而省略对其详细的描述。
裸电池405包括电极组件，外壳和帽组件。裸电池305形成为大致的椭圆柱形，而短的侧向侧面形成为平滑曲面。锂电池405可形成为具有大体矩形形状的水平截面，而长侧向侧面和短侧向侧面形成为大体平面形，与图2a的实施例相同。就是说，图2a的实施例或图3a的实施例可以被选择性地应用到图4a的实施例上。由于在图2a的实施例中已经充分地描述了电极组件和帽板，因而省略对其详细的描述。
外壳形成为柱形，其角部为大体椭圆形，该外壳包括大致矩形平面形状的彼此相对的一对长侧向侧面，曲面形状的彼此相对的一对短侧向侧面，以及椭圆形状的下板。外壳也可以形成为大致的长方盒形形状，包括大致矩形平面形状的彼此相对的一对长侧向侧面，大致矩形平面形状的彼此相对的一对短侧向侧面，以及矩形形状的下板。底槽492和绝缘层490形成在外壳的底面上，而侧凹陷494设置在外壳的侧向侧面。侧凹陷494设置在裸电池405的外周表面上以提供粘附标签的空间。如果没有形成侧凹陷494而粘附标签，就难以将标签固定在锂电池405上，并且标签由于其厚度还会向外突出。侧凹陷494形成为和外壳的上部及下部成台阶。就是说，侧凹陷494设置在除了外壳的上部和下部的整个外周表面上。侧凹陷494的上端和下端形成为在从正面看时是彼此平行的；然而，侧凹陷494的正面形状并不限于此。此外，侧凹陷494可形成为约0.05到0.2mm深；然而，侧凹陷494的深度不限于此，而是可以根据标签的厚度而改变。侧凹陷494设置在裸电池405的侧向侧面从而标签不会向外突出而是被固定在外周表面上，这样可提供整洁的外观。
接下来，描述根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池的制造方法。下面是对根据图4a的示例性实施例的可充电锂电池的示例的描述。
根据本发明一示例性实施例的可充电锂电池400的制造方法包括下述步骤：在外壳的底面上形成底槽492以便于插入到设备中和从该设备中抽出；在外壳的侧向侧面上形成侧凹陷；形成电极组件；将电极组件插入到外壳的顶部开口；用帽组件密封外壳的顶部开口；将电解质注入到电解质注入孔中；借助球压挤电解质注入孔并将其焊上；形成顶盖480；以及形成绝缘层490。由于形成电极组件、插入电极组件、密封该外壳、注入电解质、压挤和焊上电解质注入孔这些步骤与制造可充电锂电池的一般方法基本相同，省略对其详细的描述。
底槽492设置在外壳的底面上以便于插入到设备中和从设备中抽出。对底槽492，希望是用压制工艺形成；然而，形成底槽492的方法并不限于此。
侧凹陷494形成在要粘附标签的外壳的侧向侧面上。对侧凹陷494，也希望其由压制工艺形成；然而，形成侧凹陷494的方法并不限于此。侧凹陷494可形成为约0.05到0.2mm深。
顶盖480，其包括保护电路，设置在裸电池405的顶部。对于顶盖480，希望是通过注塑工艺使用热熔性树脂来形成；然而，形成顶盖480的方法不限于此。
绝缘材料制成的绝缘层490涂覆在其上设置底槽492的裸电池405的底面上。作为绝缘材料，具有绝缘特性的各种材料，例如油漆、塑料、橡胶等等都是可适用的。希望绝缘层490由喷涂工艺或浸涂工艺形成；然而，形成绝缘层490的方法并不限于此。此外，绝缘层490优选形成为薄膜层，从而不会影响可充电锂电池400的厚度。
按照根据本发明的用于可充电锂电池的外壳和使用该外壳的可充电锂电池和制造该外壳的方法，通过去掉现有的底盖和在外壳的底面上形成薄的绝缘层以延伸电池的垂直长度，提高了电池的容量。
根据本发明，提供这样的效果，即，便于标签粘附在外壳的侧向侧面上以及通过在外壳的侧向侧面上设置侧凹陷来提供整洁的外观。
如上所述，已经通过描述和图示公开了本发明的示例性实施例。这些术语并非用来限制其意义或限制权利要求中所述的本发明的范围，而是用来解释本发明。因此，本领域技术人员应该意识到，可以不偏离本发明的原则和精神对这些实施例作出改变，本发明的范围由权利要求所限定。
本申请要求先前在2006年3月27日向韩国知识产权提交的所分序号为10-2006-27530的申请的优先权，其内容在此并入作为参考。

Claims (17)

1.一种电池外壳，包括：
预定空间，其用于通过该外壳的顶部开口容纳电极组件，该电极组件包括正极板、负极板和设置在正极板和负极板之间的间隔件；以及
至少一底槽，其便于插入到设备中和从设备中抽出，所述至少一底槽设置在外壳的底表面上。
2.如权利要求1所述的电池外壳，其中所述至少一底槽设置为与外壳的长边平行。
3.如权利要求1所述的电池外壳，还包括长侧向侧面，短侧向侧面和下板，并具有盒形形状。
4.如权利要求3所述的电池外壳，其中外壳的水平截面具有椭圆形状而该短侧向侧面具有曲面形状。
5.如权利要求1所述的电池外壳，还包括设置在外壳侧向侧面以接收标签的侧凹陷。
6.如权利要求5所述的电池外壳，其中侧凹陷具有在0.05mm到0.2mm范围内的深度。
7.如权利要求5所述的电池外壳，其中侧凹陷相对于外壳的上部和下部具有台阶。
8.一种电池，包括：
包括电极组件的裸电池、容纳电极组件的外壳和密封外壳的顶部开口的帽组件；
包括电连接到裸电池上的保护电路的热熔部分；以及
涂覆在裸电池底面上的绝缘层，该绝缘层包括绝缘材料。
9.如权利要求8所述的电池，其中热熔部分设置在裸电池的顶部以作为顶盖。
10.如权利要求8所述的电池，其中该绝缘层是通过喷涂工艺或浸涂工艺而涂覆在裸电池的底面上。
11.如权利要求8所述的电池，还包括至少一底槽，其设置在裸电池的底面上以便于插入到设备中和从设备中抽出。
12.如权利要求11所述的电池，其中所述至少一底槽设置为与外壳的长边平行。
13.如权利要求8所述的电池，还包括设置在外壳侧向侧面以接收标签的侧凹陷。
14.如权利要求13所述的电池，其中该侧凹陷具有在0.05mm到0.2mm深度范围内的深度，并相对于外壳的上部和下部具有台阶。
15.一种制造电池的方法，包括：
在外壳的底面上形成底槽以便于插入到设备中和从设备中抽出；
将包括裸电池的电极组件插入到外壳内；
将电解质注入到外壳内；
在外壳的底面上形成绝缘层；以及
在外壳的顶部形成热熔部分以密封外壳，该热熔部分包括电连接到裸电池上的保护电路。
16.如权利要求15所述的方法，还包括在外壳的侧向侧面形成侧凹陷以接收标签。
17.如权利要求15所述的方法，其中形成绝缘层包括喷涂工艺或浸涂工艺。
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