CN101394004B - 可再充电电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可再充电电池及其制造方法，该可再充电电池能够通过将罐的上端、垫圈和盖组件的各部件互相压制得更紧密以最小化由外部振动和撞击所引起的电池运动，来防止内阻增加。

Description

可再充电电池及其制造方法
优先权要求
本申请基于并要求于2007年9月20日递交到韩国知识产权局(KIPO)的韩国专利申请No.10-2007-0096183的优先权，该申请的全部内容通过参考合并于此。
技术领域
本发明涉及可再充电电池及其制造方法，更具体地说，涉及一种如下的可再充电电池及其制造方法，该可再充电电池能够通过使罐的上端、垫圈和盖组件的各部件彼此接触得更紧密以最小化由外部振动和撞击所引起的电池运动，来防止内阻的增加。
背景技术
通常，与不可再充电的一次性电池不同的是，可再充电电池能够被重复地充电或放电。可再充电电池已经被广泛用于诸如便携式电话、笔记本电脑和可携式摄像机之类的高级电子设备。特别是，锂可再充电电池具有3.6V的工作电压，是镍-镉电池或镍-氢电池的工作电压的3倍，并具有高单位重量能量密度。因此，锂可再充电电池的使用已经得到快速扩展。
锂可再充电电池包括作为正电极活性物质的锂氧化物和作为负电极活性物质的碳材料。锂可再充电电池已被制造成诸如圆柱型、棱柱型和袋型之类的各种类型。
圆柱型可再充电电池包括电极组件、容纳该电极组件的圆柱型罐和被接合至该罐的上部的盖组件。
电极组件通过将正电极、负电极和插置于该正电极与该负电极之间的隔板一起卷绕成胶卷型来形成。正电极接线片和负电极接线片被分别从正电极和负电极拉出。通常，正电极接线片被向上拉出，而负电极接线片被向下拉出。
圆柱型可再充电电池的罐是具有粗略圆柱形状的金属容器，并且通过诸如深冲压之类的工艺来形成。因此，罐本身能够用作端子。
盖组件被接合至罐的上部。垫圈被插置在盖组件与罐之间。盖组件可进一步包括诸如安全通风口、电流中断器件、PTC和上盖之类的各种部件。
此外，上绝缘板被提供在电极组件与盖组件之间。下绝缘板被提供在电极组件与罐的底面之间，以使电极组件与罐彼此绝缘。
圆柱型可再充电电池的装配工艺包括以下步骤：形成电极组件，将电极组件插入圆柱罐，将负电极接线片焊接至罐的底面，通过压制罐的刚好位于上绝缘板上方的外壁形成卷边部，将电解液注入罐中，将垫圈插入并固定在罐中，将正电极接线片焊接至盖组件的一个部件，将盖组件固定到垫圈上，以及通过弯曲罐的上端(弯紧工艺)并按照标准高度压制电池的上部来利用罐的弹性密封垫圈。
可再充电电池可以在各种环境下用作电力或电子设备的电源。例如，可再充电电池可以用于诸如钻之类的电力工具。由于电力工具经常需要瞬时高功率，因此期望电池的内阻较低。
然而，电力工具被施加剧烈的振动或撞击。因此，用于电力工具的可再充电电池存在的问题在于，由于外部因素所引起的盖组件的各部件之间的不均匀接触而使内阻增加。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种可再充电电池及其制造方法，该可再充电电池能够通过使罐的上端、垫圈和盖组件的各部件互相压紧以最小化由外部振动和撞击所引起的电池运动，来防止内阻增加。
本发明的其它优点、目的和特征将在以下的描述中被部分地提出，并且在审视以下描述时对本领域普通技术人员部分地变得明显，或者可以通过本发明的实践而获悉。
根据本发明的一方面，提供一种可再充电电池，包括：电极组件；容纳所述电极组件的罐；密封所述罐的上开口的盖组件；和插置于所述罐的上开口与所述盖组件之间的垫圈，其中所述罐包括通过向内弯曲所述罐的上部形成的弯紧部，和在所述弯紧部的一部分处形成的多个压制部。
所述压制部可以以从所述弯紧部的上表面向下形成的槽的类型形成。
所述弯紧部的垂直剖面可以具有圆环形状。
所述多个压制部可以关于所述电极组件的中心轴对称地形成。
所述压制部中的两个相邻压制部可以以恒定的距离隔开。
所述罐可以进一步包括沿着所述电极组件与所述垫圈之间的外周边从外部向内突出的卷边部。
所述电极组件和所述罐可以具有圆柱形状。
根据本发明的另一方面，提供一种制造可再充电电池的方法，包括：(a)制造电极组件和盖组件；(b)将电极组件提供在所述罐中；(c)通过将垫圈插置在所述罐的上开口与所述盖组件之间并且一次压制所述罐的上部以密封所述罐、所述垫圈和所述盖组件之间的间隙，形成弯紧部；以及(d)通过二次压制所述弯紧部的一部分形成多个压制部。
在所述步骤(d)中，所述二次压制可以利用上面形成有突起的弯紧夹具执行。
所述二次压制可以在所述一次压紧后执行。
所述二次压制可以从所述弯紧部的上表面向下执行。
在所述步骤(b)中，可以通过从外部向内压制所述罐的位于所述电极组件与所述垫圈之间的外周边来形成卷边部。
附图说明
本发明的以上和其它目的、特征和优点将通过以下结合附图所进行的详细描述更加明显，在附图中：
图1是示出了根据本发明实施例的圆柱型可再充电电池的分解透视图；
图2是示出了圆柱型可再充电电池的正剖视图；
图3是示出了图2的圆柱型可再充电电池的俯视图；以及
图4是示出可圆柱型可再充电电池的制造工艺的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。通过参照附图来详细描述的实施例，本发明的各方面和特征以及实现这些方面和特征的方法将明显。不过，本发明不限于下文中所公开的实施例，而是能以不同的形式实现。描述中所限定的内容，例如详细结构和元件，只是提供的具体细节以帮助本领域普通技术人员完全理解本发明，本发明仅被限定在所附权利要求的范围内。在本发明的整个描述中，相同的附图标记在各幅图中用于相同的元件。
图1是示出了根据本发明实施例的圆柱型可再充电电池的分解透视图，图2是示出了圆柱型可再充电电池的正剖视图，而图3是示出了图2的圆柱型可再充电电池的俯视图。
参照图1和图2，圆柱型可再充电电池500包括电极组件100、容纳电极组件100的罐200、被接合至罐200的盖组件300，和使罐200与盖组件300绝缘的垫圈400。圆柱型可再充电电池500通过使罐200、盖组件300和垫圈400互相紧密接触来防止内阻的增加。
电极组件100包括正电极板110、负电极板120和隔板130。电极组件100以圆柱型形成。此外，电极组件100包括正电极接线片115和负电极接线片125。
正电极板110包括正电极集电体、正电极活性物质层和正电极非涂覆部分。正电极集电体由能够收集来自正电极活性物质层的电子并将电子传输至外部电路的诸如铝之类的导电金属制成。正电极活性物质层通过将正电极活性物质、导电物质和粘合剂混合并将混合物以预定厚度涂覆在正电极集电体上来形成。正电极非涂覆部分是正电极集电体的未形成正电极活性物质层的部分。正电极接线片115被焊接至正电极非涂覆部分的一侧。
负电极板120包括负电极集电体、负电极活性物质层和负电极非涂覆部分。负电极集电体由能够收集来自负电极活性物质层的电子并将电子传输至外部电路的诸如铜之类的导电金属制成。负电极活性物质层通过将负电极活性物质、导电物质和粘合剂混合并将混合物以预定厚度涂覆在负电极集电体上来形成。负电极非涂覆部分是负电极集电体的未形成负电极活性物质层的部分。负电极接线片125被焊接至负电极非涂覆部分的一侧。
正负电极接线片115和负电极接线片125分别被焊接至正电极非涂覆部分和负电极非涂覆部分，从而将电极组件100电连接至电池的其它部件。正电极接线片115和负电极接线片125利用电阻焊接进行焊接。层压带(未示出)可以进一步被连到焊接部分，从而防止短路和生热。
隔板130被插置在正电极板110与负电极板120之间，并且可以被延伸以围绕电极组件100的外周边表面。隔板130防止正电极板110与负电极板120之间的短路。隔板130由允许锂离子通过的多孔聚合物材料制成。
同时，上绝缘板160和下绝缘板170可以分别被提供在电极组件100的上部和下部，以防止电极组件100接触罐200和盖组件300。
罐200包括侧板210和下板220，并形成圆柱形。此外，罐200包括卷边部230、弯紧部240和多个压制部250。下绝缘板170、电极组件100和上绝缘板160依次被插入罐200中。然后电解液(未示出)被注入罐200中。
侧板210具有预定的直径，从而形成能够容纳电极组件100的预定空间。侧板210的上部被开口，以用于插入电极组件100和电解液(未示出)。
下板220被形成为用于密封侧板210的下部。电极组件100的负电极接线片125被连接至下板220的中部。因此，罐200本身用作负电极。此外，罐200通常由铝、铁或其合金制成。
卷边部230通过从外部向内压制正好位于上绝缘板160上方的部分，也就是罐200位于电极组件100与垫圈400之间的外周边以突出的形状来形成。卷边部230能够防止电极组件100向上/向下运动。
弯紧部240被形成为从罐200的上部通过压紧向罐200的内部弯曲。因此，弯紧部240压制接合至罐200的上开口的盖组件300的上部，从而密封该电池。弯紧部240环绕盖组件300和垫圈400，并使盖组件300和垫圈400彼此紧密接触。此处，弯紧部240的垂直剖面可以具有圆环形状。
压制部250被形成在弯紧部240的一部分中。换句话说，压制部250以从弯紧部240的上表面向内形成的槽的类型形成。具体地说，压制部250通过压制弯紧部240来形成。压制部250通过增强盖组件300与垫圈400之间的接触力来减小电池的内阻。盖组件300与垫圈400之间的接触力随着压制部250的深度的增大而增加。因此，即使在外部振动或撞击被施加到该可再充电电池时，可再充电电池的各部件的运动也被最小化以减小内阻。参照图3，压制部250可以关于电极组件100的中心轴被对称地形成。两个相邻的压制部可以以恒定的距离隔开，以保持罐200、盖组件300和垫圈400之间的接触力处于平衡。
盖组件300包括安全通风口310、电流中断器件320、次级保护器件330和上盖340。盖组件300被接合至罐200的上开口，以用于密封罐200。
安全通风口310具有板的形状，并被提供在盖组件300的下面。突出部312从安全通风口310的中部向下突出。安全通风口310的突出部312通过可再充电电池中产生的压力向上变形。从电极组件100的正电极板110和负电极板120中任一极板拉出的电极接线片，例如从正电极板110拉出的正电极接线片115被焊接至安全通风口310的下表面上的预定位置，从而将安全通风口310电连接至电极组件100的正电极板110。此处，其它极板，例如负电极板120通过将从负电极板120拉出的负电极接线片125焊接至罐200的下板200而被电连接至罐200。安全通风口310在罐200的内压增加时变形或折断，从而断开电流中断器件320。
电流中断器件320被设置在安全通风口310的上方，并在安全通风口310变形时被断开以中断电流。
次级保护器件330由例如PTC(正温度系数)元件构成，并位于电流中断器件320的上方。PTC元件的电导率随着可再充电电池的温度增加而快速减小，从而中断电流。
上盖340位于次级保护器件330的上方，并且覆盖电池的上部。上盖340向外部提供正电压或负电压。上盖340可以进一步包括多个通孔342，以排出电池中的气体。
垫圈400被插置在罐200与盖组件300之间。垫圈400将用作负电极的罐200与用作正电极的盖组件300绝缘。因此，垫圈400由绝缘材料制成，从而使罐200与盖组件300彼此绝缘。
以下将阐释制造以上圆柱型可再充电电池的方法。
图4示出了根据本发明实施例的制造以上圆柱型可再充电电池的方法。
参照图4，该方法包括：形成电极组件和盖组件(S410)；将电极组件提供在罐中(S420)；形成弯紧部(S430)以及形成压制部(S440)。
在步骤S410中，电极组件100被形成。电极组件100通过将正电极板110、负电极板120和插置于正电极板110与负电极板120之间的隔板130一起卷绕成胶卷型来形成。正电极板110和负电极板120通过将活性物质浆体涂覆在分别由包含铝和铜的金属箔或金属网制成的集电体上来形成。没有浆体的非涂覆部分以正电极板110和负电极板120被卷绕的方向被提供在集电体的两端上。正电极接线片115和负电极接线片125分别被提供在正电极板110和负电极板120的非涂覆部分。正电极接线片115可以被朝着罐200的开口向上拉出。负电极接线片125可以被从负电极板120向下拉出。或者，正电极接线片115和负电极接线片125都可以被朝着罐200的开口向上拉出。
然后，盖组件300被形成。如图2所示，盖组件300包括从该盖组件的下部顺序放置的安全通风口310、电流中断器件320、次级保护器件330和上盖340。安全通风口310位于盖组件300的最下方位置。突出部312从安全通风口310的中部向下突出，以被电连接至正电极接线片115。电流中断器件320被提供在安全通风口310的上方。电流中断器件320通过利用内部压力使安全通风口310的突出部312向上凸出变形而被断开。次级保护器件330，例如PTC元件被提供在电流中断器件320的上方。PTC元件在电池过热时中断流过该电池的电流。上盖340被提供在PTC元件的上方。上盖340具有凸出形成以被电连接至外部的电极端子。
接下来，在步骤S420，下绝缘板170和电极组件100被插入罐200中。如图2所示，罐200为由诸如铝或铝合金之类的轻质导电金属制成的圆柱形金属容器。罐200利用诸如深冲压之类的工艺形成。下绝缘板170和电极组件100被依次插入罐200中。在这种情况下，中心销可以被插入处于电极组件100中部的未用空间中，以防止电极组件100松动并且为内部气体的运动提供路径。
然后，负电极接线片125被焊接至罐200的下板220。从电极组件100的负电极板120向下拉出的负电极接线片125被弯曲至平行于电极组件100的下表面，并且被焊接至罐200的下板220。在这种情况下，下绝缘板170被插置在弯曲的负电极接线片125与电极组件100的下表面之间，以防止电极组件100的下表面与罐200的下板220之间的短路。
然后，上绝缘板160被插入罐200中。卷边部230通过从外部向内压制罐200的正好位于上绝缘板160上方的外周边来形成。上绝缘板160使电极组件100的上表面与盖组件300绝缘。卷边部230防止电极组件100在罐200中运动。
接下来，电解液被注入罐200中。电解液使得在充电或放电期间通过电化学反应在正电极板110和负电极板120中产生的锂离子能够运动。
然后，垫圈400被插入罐200中，并且被固定到卷边部230上。垫圈400由绝缘材料制成，从而使罐200与盖组件300彼此绝缘。此外，垫圈400由弹性材料制成，以在随后进行的弯紧工艺中帮助密封电池。
此外，正电极接线片115被焊接至盖组件300的一个部件。参照图2，正电极接线片115被焊接至安全通风口310的突出部312。
接下来，在步骤S430，盖组件300被固定在垫圈400中。然后，弯紧工艺通过利用弯紧夹具来进行。弯紧工艺是一种弯曲工艺，即在工艺中通过利用被提供在垫圈400内部的作为塞子的上盖340等向内和向下首次压制(一次压紧)上开口的壁来密封罐200。根据如图2所示的弯紧工艺，弯紧部240以罐的上部被向内弯曲并且环绕盖组件300和垫圈400的形状来形成。因此，罐200、盖组件300和垫圈100之间的空隙被密封。
接下来，在步骤S440，弯紧部240的一部分被再次压制(二次压紧)。二次压紧可以从弯紧部240的上表面向下进行，以增强罐200、盖组件300和垫圈400之间的接触，使之更紧密。利用如图2和图3所示的二次压紧，多个压制部250可以形成在弯紧部240的一部分处。多个压制部250可以通过利用形成在弯紧夹具处的突起压制弯紧部240的那一部分来形成。二次压紧可以在一次压紧之后进行。参照图2，多个压制部250以从弯紧部240的上表面向下形成的槽的类型形成。盖组件300与垫圈400之间的接触力随着压制部250的深度的增大而增加。因此，即使在外部振动或撞击被施加到可再充电电池时，可再充电电池的各部件的运动也被最小化以减小内阻。在这种情况下，期望弯紧部240的末端不面对向下和向上的方向。
参照图3，弯紧部240的垂直剖面具有圆环形状。四个压制部250关于电极组件100的中心轴对称形成。不过，压制部的数目不限于此。
此外，期望两个相邻压制部之间的距离是恒定的。如果有三个压制部被形成，则对于接触力的平衡来说，期望压制部以所述压制部作为顶点的正三角形的形状来设置。
接下来，压制工艺被进行，以根据标准高度压制电池的上部，然后利用装管工艺将该电池缠绕上外壳，从而完成该电池。
如上所述，根据本发明的可再充电电池及其制造方法带来以下效果。
通过压制弯紧部的一部分增强罐的上部、垫圈和盖组件的各部件之间的接触，由外部振动和撞击所引起的电池的运动被最小化，从而防止内阻增加。
本领域普通技术人员应该理解，在不偏离由以下权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，可对本发明的形式和细节做各种替换、修改和改变。因此，应当认识到，以上描述的实施例只是为了示例的目的，而并不构成对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可再充电电池，包括：
电极组件；
容纳所述电极组件的罐；
密封所述罐的上开口的盖组件；和
插置于所述罐的上开口与所述盖组件之间的垫圈，
其中所述罐包括：
通过向内弯曲所述罐的上部形成的弯紧部，和
在所述弯紧部的一部分处形成的多个压制部，
其中所述多个压制部以从所述弯紧部的上表面向下形成的槽的类型形成。
2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述弯紧部的垂直剖面具有圆环形状。
3.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述多个压制部关于所述电极组件的中心轴对称地形成。
4.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述压制部中的两个相邻压制部之间的距离是恒定的。
5.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述罐包括沿着位于所述电极组件与所述垫圈之间的外周边从外部向内突出的卷边部。
6.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电极组件和所述罐具有圆柱形状。
7.一种制造可再充电电池的方法，包括：
(a)制造电极组件和盖组件；
(b)将电极组件提供在罐中；
(c)通过将垫圈插置在所述罐的上开口与所述盖组件之间并且一次压制所述罐的上部以密封所述罐、所述垫圈和所述盖组件之间的间隙，形成弯紧部；以及
(d)通过二次压制所述弯紧部的一部分形成多个压制部，其中所述二次压制从所述弯紧部的上表面向下执行。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述二次压制利用上面形成有突起的弯紧夹具执行。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述二次压制在所述一次压制之后执行。
10.如权利要求7所述的方法，其中在所述步骤(b)中，通过从外部向内压制所述罐的位于所述电极组件与所述垫圈之间的外周边，形成卷边部。
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