CN101207225B - 锂可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种锂可再充电电池，其包括：包括彼此面对的阴极板和阳极板以及设置在阴极板和阳极板之间的分隔件的电极组件；容纳电极组件的罐体；密封罐体上开口的盖组件；位于电极组件和盖组件之间的上绝缘板；以及位于盖组件和罐体之间的垫圈。分隔件的外层缠绕在电极组件的外部上并在上绝缘板上方露出，且延伸至所述垫圈和罐体之间或所述垫圈和盖组件之间。

Description

锂可再充电电池
技术领域
本发明的多个方面涉及锂可再充电电池。
背景技术
总的来说，人们已经积极研究了适用于便携器件，如摄像机、便携电话、便携计算机等的可再充电电池。可再充电电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂可再充电电池等。在这些可再充电电池中，锂可再充电电池具有大容量、小尺寸、高操作电压及每单位重量高能量密度，使其广泛用于最新的电子器件。
当圆柱形的锂可再充电电池发生外部冲击，如坠落时，电池的电极组件易于在电池罐体内摇动或旋转。当电极组件摇动或旋转预定程度时，安装在电极组件上的电极突片(tab)同时摇动或旋转。这种情况下，阴极(cathode)突片和安全气孔之间的焊接可能断裂，并且电池的内部电路可能断路。
另外，圆柱形锂可再充电电池包括电池内位于上绝缘板和垫圈下端之间的卷边部分(beading part)。因此，存在一个问题，即，在锂可再充电电池由于外部振动而受到冲击，或者在阴极突片和盖组件焊接过程中，阴极突片接触卷边部分，进而引起短路。
发明内容
本发明的多个方面涉及锂可再充电电池，其能够防止电极突片和罐体之间的短路。
本发明的其他方面涉及锂可再充电电池，其能防止在电池经历外部冲击，如坠落时，电极组件在罐体内的摇动。
根据本发明的多个方面，提供一种二次电池，其包括：电极组件，该电极组件包括彼此面对的阴极板和阳极板以及置于所述阴极板和阳极板之间的分隔件；接收所述电极组件的罐体；密封所述罐体的上开口的盖组件；置于所述电极组件和盖组件之间的上绝缘板；以及置于所述盖组件和罐体之间的垫圈。缠绕在电极组件的外部上的所述分隔件的外层延伸至所述上绝缘板的上方。
根据本发明的多个方面，所述外层的上端可以位于所述垫圈和罐体之间，或者位于所述垫圈和盖组件之间。
根据本发明的多个方面，提供一种二次电池，其包括：电极组件，该电极组件包括彼此面对的阴极板和阳极板以及置于所述阴极板和阳极板之间的分隔件；接收所述电极组件的罐体；密封所述罐体的上开口的盖组件；置于所述电极组件和盖组件之间的上绝缘板；置于所述盖组件和罐体之间的垫圈；以及联接至所述电极组件的外部的至少一部分上并延伸至所述上绝缘板上方的绝缘带。
根据本发明的多个方面，所述绝缘带的上端可以与垫圈的下端相接触，并位于所述垫圈和罐体之间，或者可位于所述垫圈和盖组件之间。
根据本发明的多个方面，所述绝缘带可由聚合物材料形成。聚合物材料可以是包含酯基或羧基的聚合物、聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丁二烯或聚异戊二烯。
根据本发明的多个方面，所述绝缘带可以是至少在接触罐体的带的上端上包括压敏粘结层或粘结层的双面带。在电极组件插入到罐体中之后，双面带可在诸如罐体的卷边(beading)工序或垫圈进入罐体的插入工序的过程中折叠或变形。
本发明的其他方面和/或优点将部分在以下描述中予以描述，部分可根据描述地变得清楚，或可通过本发明的实践予以了解。
附图说明
根据以下结合附图对示例性实施例的描述，使得本发明的这些和/或其他方面变得明显并更容易理解，其中：
图1是示出了根据本发明示例性实施例的锂可再充电电池的截面图；
图2是示出了图1中电极组件的透视图；
图3是沿图2中线A-A截取的截面图；
图4是示出了根据本发明示例性实施例的电极组件的透视图；
图5是沿图4中线A-A截取的截面图；和
图6是示出了根据本发明示例性实施例的锂可再充电电池的截面图。
具体实施方式
现详细参照本发明的示例性实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中相同的参考标记全文指代相同的元件。以下参照附图描述实施例是为了解释本发明的各个方面。
参照图1，其示出了根据本发明示例性实施例的锂可再充电电池200。锂可再充电电池200包括电极组件210、罐体230和盖组件250。另外，锂可再充电电池200可以进一步包括上绝缘板257和垫圈255。以下，作为示例描述圆柱形锂可再充电电池，但应当理解，根据具体设计可以使用多种电池形状，如椭圆形、多边形等。
参照图2，电极组件210包括阴极板212、阳极(anode)板214和分隔件213。电极组件210包括阴极突片216和阳极突片218。
阴极板212包括阴极集电部(collector)、阴极活性材料层和阴极未涂覆部分。阴极集电部由导电材料制成，以便阴极集电部从阴极活性材料层收集电子并将电子传递到外部电路。阴极活性材料层通过混合阴极活性材料、导电材料和粘结剂而形成，并以预定厚度涂覆在阴极集电部上。阴极未涂覆部分是阴极集电部的未涂覆阴极活性材料的部分。阴极突片216被焊接在阴极未涂覆部分的一个侧面上。
阳极板214包括阳极集电部、阳极活性材料层和阳极未涂覆部分。阳极集电部由导电材料制成，以便阳极集电部从阳极活性材料层收集电子并将电子传递到外部电路。阳极活性材料层通过混合阳极活性材料、导电材料和粘结剂而形成，并以预定厚度涂覆在阳极集电部上。阳极未涂覆部分是阳极集电部的未涂覆阳极活性材料的部分。阳极突片218被焊接在阳极未涂覆部分的一个侧面上。
阴极突片216和阳极突片218分别焊接至阴极未涂覆部分和阳极未涂覆部分，以使电极组件210与电池的其它部分电连接。例如通过电阻焊接等方法焊接阴极突片216和阳极突片218。绝缘带(未示出)可联接在焊接部分上，以防止短路和发热。可是，焊接阴极突片216和阳极突片218的方法并不限于此。
分隔件213插入在阴极板212和阳极板214之间并可围绕电极组件210的外周。分隔件213防止阴极板212和阳极板214短路，其由聚合物多孔薄膜形成，以便允许锂离子从其通过。分隔件213可以缠绕在电极组件210外部周围。电极组件210的外部可以是阴极板212或阳极板214，并可以包括分隔件213。分隔件213可在电极组件210的外部缠绕两次或更多，以防止阴极板212或阳极板214直接接触罐体230的内周。在下文中，将缠绕在外部上的分隔件213称作外层213A。
再次参照图1，外层213A可以延伸至上绝缘板257上方。通常，分隔件被形成为越过阴极板和/或阳极板而突出。这样防止板的上端和/或下端短路。
外层213A延伸至上绝缘板257上方。电极组件210通过上绝缘板256和外层213A的上端与盖组件250电绝缘。
外层213A的上端位于垫圈255和罐体230之间。也就是说，外层213A的上端可插入在垫圈255和罐体230之间。插入垫圈255和罐体230之间的外层213A的上端可延伸至垫圈255总高度的20～80％。该数值仅仅是个示例，本发明的教导并不限于此。
外层213A可接触垫圈255的邻近卷边部分236的区域。外层213A的上端固定在垫圈255和罐体230之间，使得电极组件210固定在罐体230内部，并且不会由于外部冲击或外力而摇动。如果防止了电极组件210的摇动，则也能防止阴极突片216和/或阳极突片218的摇动，进而能够防止阴极突片216或阳极突片218的焊接部分分开。另外，阴极突片216在折叠或焊接阴极突片216时不接触卷边部分236，进而防止短路。外层213A的上端促进垫圈255和罐体230之间的紧密连接，进而防止电解溶液通过垫圈255和罐体230之间的间隙泄漏。
罐体230为圆柱形并包括侧板232和底板234。侧板232具有外周和内周，它们在彼此附近大致地形成同心圆。底板234具有大致彼此平行的前表面和后表面。罐体230的上端敞开并限定上开口，通过该开口插入电极组件210并注入电解溶液。下绝缘板259可以插入在底板234和电极组件210之间，以使罐体230与电极组件210绝缘。
卷边部分236形成在罐体230上端上，用于防止在电极组件插入之后电极组件210在罐体230内摇动，以及用于固定盖组件。形成徐变部分(creepingportion)238以在电极组件210插入之后密封电池。上绝缘板257可插入在电极组件210的上端与盖组件250之间，以使电极组件210和盖组件250绝缘。罐体230可由铝、铝合金或轻并且具有优良柔软性的任何适合的导电材料所形成。可以通过深冲压方法形成罐体230，但方法并不限于此。
盖组件250包括：可在电池内产生的压力作用下变形的安全气孔(safetyvent)252；用于借助由于安全气孔252的变形而产生的断开来中断电流流动的电流中断单元254；用于根据温度增加减小电传导率的二次保护元件256；以及覆盖电池上部分并起到阴极端子作用的盖顶(cap up)258。盖组件250还设有垫圈255以使用作阴极的盖组件250与用作阳极的罐体230绝缘。分隔件213的外层213A的上端位与垫圈255和罐体230之间，如上所述。
图4是示出了根据本发明另一示例性实施例的电极组件310的透视图，并且图5是沿图4中线A-A截取的截面图。除了绝缘带360插入在垫圈和罐体之间以外，电极组件310与图2的电极组件210相同。因此，以下解释差别之处。
电极组件310可以与罐体和盖组件(未示出)，例如罐体230和盖组件250结合形成锂可再充电电池。另外，锂可再充电电池可以包括垫圈和上绝缘板(未示出)，例如垫圈255和上绝缘板257。罐体和盖组件在图1的实施例中已经予以充分说明。因此，省略详细的描述。
参照图4和图5，电极组件310包括阴极板312、阳极板314和分隔件313。另外，电极组件310包括阴极突片316、阳极突片318和绝缘带360。
绝缘带360联接至电极组件310的外部分上，以防止电极组件310松开。绝缘带360联接至电极组件310的外部(外周)上，包括其完成焊接的上端。绝缘带360可仅形成在电极组件310的上端上。不过，绝缘带360可以形成为围绕电极组件310的外部和上端。
另外，绝缘带360可以延伸至上绝缘板(未示出)上方。分隔件313的外层313A可与分隔件313的其余部分具有相同的高度。外层313A可以类似于绝缘带360延伸至上绝缘板上方。当外层313A随绝缘带360延伸时，它们的合成厚度可能太大而不易插入在垫圈和罐体之间。绝缘带360可围绕电极组件310，或露出部分的电极组件(下端)，如图4中所示。绝缘带360的上端位于垫圈和罐体之间。
绝缘带360可由与电解溶液兼容的聚合物材料形成，所述聚合物材料例如为包含酯基或羧基的聚合物、聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丁二烯或聚异戊二烯的聚合物，但并不限于此。固定绝缘带360，进而防止电极组件310的摇动，并防止阴极突片316和卷边部分之间的短路。另外，通过绝缘带可以防止电解溶液经由罐体和垫圈之间的间隙泄漏。
图6是示出了根据本发明又一示例性实施例的锂可再充电电池400。除了分隔件413的外层413A和/或绝缘带的上端插入在该组件250和垫圈255之间以外，锂可再充电电池400与图1的锂可再充电电池200相类似。另外，在图6中，分隔件413的外部分如图2中所示延伸，但绝缘带可延伸到上部，如图4所示。也就是说，图2和/或图4中的示例性实施例的多个方面可选择地应用于图6的实施例。为解释方便，相同的参考标记用于与图1中所示相同的元件。
锂可再充电电池400包括电极组件410、罐体230和盖组件250。锂可再充电电池400可以进一步包括垫圈255和上绝缘板257。
电极组件410包括阴极板212、阳极板214、和分隔件413。电极组件410还包括阴极突片216和阳极突片218。
分隔件413的外层413A延伸至上绝缘板257上方。外层413A的上端插入在垫圈255和盖组件250之间。即，外层413A的上端可以沿盖组件250延伸到安全气孔252的边缘。尽管没有在附图中示出，但是绝缘带360可以插入在垫圈255和盖组件250之间，以代替分隔件413的外层413A，或者作为其补充。
分隔件413的外层413A固定，从而可以防止电极组件410的变动以及阴极突片216和卷边部分236236之间的电短路。此外，通过外层413A的上端，可以防止电解溶液经由垫圈255和盖组件250之间间隙泄漏。
以下，解释根据本发明示例性实施例的锂可再充电电池200的操作。为简便起见，作为示例解释根据图1中示例性实施例的锂可再充电电池。
参照图1，锂可再充电电池200包括电极组件210、罐体230和盖组件250。此外，锂可再充电电池200还包括垫圈255和上绝缘板257。
当锂可再充电电池200经受冲击或振动，冲击和振动被传递给电极组件210。另外，当圆柱形锂可再充电电池200旋转时，旋转力被传递至电极组件210。锂可再充电电池200设有缠绕在电极组件210外部周围的分隔件213。分隔件213插入在垫圈255和罐体230之间。当对锂可再充电电池200施加冲击、振动或旋转力时，冲击、振动或旋转力被传递至电极组件210。由于电极组件210缠绕得相对较紧，所以大部分的传递来的力被施加在电极组件210的外部。分隔件213的外层213A固定在垫圈255和罐体230之间，进而固定电极组件210。
在锂可再充电电池的组装过程中，尤其是在阴极突片折叠和焊接时，由于操作者的疏忽使得阴极突片接触卷边部分236。当锂可再充电电池200受到冲击时，阴极突片216接触卷边部分236。因为阴极突片216和卷边部分236具有相反的极性，所以导致短路。锂可再充电电池200设置有延伸到垫圈255和卷边236的分隔件213的外层213A，从而能防止短路。
另外，当锂可再充电电池200倒转或过度振动时，存在电解溶液漏出电池的可能性。特别地，电解溶液可通过垫圈和罐体之间或垫圈和盖组件之间的间隙泄漏。
因为分隔件213的外层213A插入在垫圈255和罐体230之间，能够防止电解溶液的泄漏。此外，在锂可再充电电池400中，因为分隔件213的外层213A紧密地插入在垫圈255和盖组件250之间，故能够防止电极溶液的泄漏。
如上所述，根据本发明方面的可再充电电池产生以下效果。如果对可再充电电池施加外力，如坠落、振动和旋转力，电极组件不会摇动，进而防止电极突片短路。可再充电电池能够防止阴极突片和罐体之间接触所引起的短路。可再充电电池能防止电解溶液皆有垫圈和罐体之间或垫圈和盖组件之间的间隙泄漏。如在此所述，联接层可包括分隔件的外层和/或绝缘带。
尽管已经示出并描述了本发明的几个示例性实施例，但本领域技术人员应当理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些示例性实施例进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物所限定。
本申请要求享有2006年12月21日在韩国知识产权局递交的韩国申请No.2006-0131959的优选全，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (10)

1.一种锂可再充电电池，包括：
电极组件，包括：
阴极板；
面对所述阴极板的阳极板；以及
置于所述阴极板和阳极板之间的分隔件；
容纳所述电极组件的罐体；
密封所述罐体的上开口的盖组件；
置于所述电极组件和盖组件之间的上绝缘板；以及
置于所述盖组件和罐体之间的垫圈，
其中，所述分隔件缠绕在所述电极组件的外部上的部分为分隔件的外层，所述分隔件的外层延伸至所述上绝缘板上方的所述垫圈和罐体之间或所述垫圈和盖组件之间。
2.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中，所述分隔件的外层从所述电极组件延伸出，并接触上绝缘板、罐体的卷边部分、垫圈以及罐体的与垫圈相邻的部分。
3.根据权利要求1所述的锂可再充电电池，其中，所述分隔件的外层从所述电极组件延伸出，并接触上绝缘板、罐体的卷边部分、盖组件以及垫圈的与盖组件相邻的部分。
4.一种锂可再充电电池，包括：
电极组件，包括：
阴极板；
面对所述阴极板的阳极板；以及
置于所述阴极板和阳极板之间的分隔件；
容纳所述电极组件的罐体；
密封所述罐体的上开口的盖组件；
置于所述电极组件和盖组件之间的上绝缘板；
置于所述盖组件和罐体之间的垫圈；以及
联接至所述电极组件的外部的至少一部分上并延伸至所述上绝缘板上方的绝缘带，其中，所述绝缘带延伸至所述垫圈和罐体之间或所述垫圈和盖组件之间。
5.根据权利要求4所述的锂可再充电电池，其中，所述绝缘带包括聚合物材料。
6.根据权利要求5所述的锂可再充电电池，其中，所述聚合物材料选自由包含酯基的聚合物；包含羧基的聚合物；聚偏氟乙烯，即PVdF；聚丁二烯和聚异戊二烯构成的组。
7.根据权利要求4所述的锂可再充电电池，其中，所述绝缘带的至少一部分的两个表面均包含粘结层。
8.根据权利要求4所述的锂可再充电电池，其中，所述绝缘带的一部分置于所述罐体和垫圈之间，并且绝缘带的该部分的两个表面均包含粘结层。
9.根据权利要求4所述的锂可再充电电池，其中，所述绝缘带从所述电极组件延伸出，并接触上绝缘板、罐体的卷边部分、垫圈以及罐体的与垫圈相邻的部分。
10.根据权利要求4所述的锂可再充电电池，其中，所述绝缘带从所述电极组件延伸出，并接触上绝缘板、罐体的卷边部分、盖组件以及垫圈的与盖组件相邻的部分。
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