CN104103856A - 可再充电电池及制造该可再充电电池的方法 - Google Patents

Abstract

公开一种可再充电电池及制造该可再充电电池的方法，所述可再充电电池包括：电极组件，包括：隔板；在所述隔板的第一表面上的第一电极；在所述隔板的第二表面上的第二电极；和在所述第一电极与所述隔板的第一界面以及所述第二电极与所述隔板的第二界面处的电解质溶液；所述电极组件被螺旋卷绕并用电解质溶液浸渍；缠绕所述电极组件的绝缘带；容纳用所述绝缘带涂覆的所述电极组件的壳体；以及联接到所述壳体并电连接到所述电极组件的盖板。

Description

可再充电电池及制造该可再充电电池的方法

技术领域

本发明的各实施例大致涉及一种具有用电解质溶液浸渍的电极组件的可再充电电池及制造该可再充电电池的方法。

背景技术

与一次电池不同，可再充电电池能重复执行充电和放电。小容量的可再充电电池经常用于类似移动电话或膝上型电脑和可携式摄像机的小型便携电子设备，大容量的可再充电电池经常用作用于驱动混合动力车辆和电动车辆的马达的电源。

例如，可再充电电池可包括执行充电和放电操作的电极组件、容纳电极组件的壳体以及联接到壳体的开口的盖板。电极组件可通过在隔板的两个表面堆叠并螺旋卷绕电极而形成果冻卷状态。

通过将电极组件插入至壳体中并将盖板联接到壳体、将电解质溶液注入到形成在盖板中的电解质注入端口，并通过将电极组件浸渍在电解质溶液中，能够生产可再充电电池。

因此，难以制造充分包含电解质溶液的电极组件。也就是，可再充电电池的容量和输出可恶化。电解质溶液的未包含在电极组件中的部分可残留在壳体内部的底部处。电解质溶液的该剩余部分形成电极组件与壳体之间且驱动可再充电电池的电流通路，由此可引起短路。

进一步，当电极组件没有包含充足的电解质溶液时，在隔板与电极的界面以及隔板处电解质溶液被不均匀地分布。电解质溶液的不均匀分布可在隔板与电极的界面处形成气阱。

形成在电极组件内的气阱引起电解质溶液在隔板与电极的界面以及隔板处的分布更加不均匀，由此引起锂（Li）盐的沉积并恶化电池的安全性。

在此背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对所描述技术的背景的理解，因此其可能包括不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的各实施例涉及一种可再充电电池，其具有优点在于：通过使电极组件的电极与隔板的界面以及隔板能够充分包含电解质溶液而使得电解质溶液在界面和隔板中能够基本均匀分布。

本发明的各实施例的各方面已经致力于进一步提供一种可再充电电池，其中电解质溶液不会残留在壳体内部。

本发明的各实施例已经致力于进一步提供一种制造该可再充电电池的方法。

本发明示例性实施例提供一种可再充电电池，包括：电极组件，包括：隔板；在所述隔板的第一表面上的第一电极；在所述隔板的第二表面上的第二电极；和在所述第一电极与所述隔板的第一界面以及所述第二电极与所述隔板的第二界面处的电解质溶液；所述电极组件被螺旋卷绕并用所述电解质溶液浸渍；缠绕所述电极组件的绝缘带；容纳用所述绝缘带缠绕的所述电极组件的壳体；以及联接到所述壳体并电连接到所述电极组件的盖板。

所述隔板可具有30-50%的孔隙率。

所述绝缘带可具有面向所述盖板的开口，并且所述绝缘带可围绕所述电极组件的下部分和侧部分。

所述电极组件可进一步包括：上弯曲部分；下弯曲部分；将所述上弯曲部分联接到所述下弯曲部分的平坦部分；和在所述上弯曲部分和所述下弯曲部分以及所述平坦部分的侧部处并连接到引线接线片的未涂覆区域，其中所述绝缘带可在对应于所述上弯曲部分的区域具有开口并且可缠绕所述下弯曲部分、所述平坦部分、所述未涂覆区域和所述引线接线片。

所述绝缘带可包括：具有形成与所述电极组件的所述下弯曲部分对应的矩形的第一长边、第二长边、第一短边和第二短边的底部分；连接到所述底部分的所述第一长边并围绕所述电极组件的所述平坦部分和所述未涂覆区域的周界部分；以及分别连接到所述底部分的所述第一短边、所述第二短边和所述第二长边并被构造为在所述下弯曲部分处附接到所述周界部分的第一终结部分、第二终结部分和第三终结部分。

本发明的另一实施例提供一种制造可再充电电池的方法，所述方法包括：通过组装盖板和螺旋卷绕的电极组件形成第一组件，该螺旋卷绕的电极组件具有在隔板的第一表面处的第一电极和在所述隔板的第二表面处的第二电极；将所述第一组件插入至电解质溶液腔中以形成第二组件，该第二组件包括用电解质溶液浸渍的所述隔板、所述第一电极与所述隔板的第一界面以及所述第二电极与所述隔板的第二界面；通过将所述第二组件从所述电解质溶液腔中拉出而用绝缘带缠绕所述电极组件以形成第三组件；以及通过将所述第三组件插入至壳体中完成所述可再充电电池。

所述将所述第一组件插入至所述电解质溶液腔中可包括对所述电解质溶液腔施加真空压力。

根据本发明的示例性实施例，通过在用电极组件和盖板组装的第一组件状态中将电极组件用电解质溶液浸渍，隔板与电极的界面以及隔板能充分包含电解质溶液。因此，电解质溶液的分布在隔板与电极的界面以及隔板中变得基本均匀。

通过用绝缘带缠绕用电解质溶液浸渍的第一组件的电极组件，并通过将被缠绕（或涂覆）的电极组件插入到壳体中，未包含在电极组件中的电解质溶液不会残留在绝缘带的外部与壳体的内表面之间。

附图说明

图1为根据本发明示例性实施例的可再充电电池的透视图。

图2为例示沿图1的线II-II截取的可再充电电池的剖视图。

图3为例示根据本发明一个实施例的电极组件用绝缘带缠绕（或涂覆）的状态的透视图。

图4为沿图2的线IV-IV截取的剖视图。

图5为根据本发明一个实施例的绝缘带的图解。

图6为例示根据本发明一个实施例的缠绕绝缘带的过程的透视图。

图7为例示根据本发明示例性实施例的制造可再充电电池的方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参照附图详细更充分描述本发明的实施例，在附图中示出本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到，在全部不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以各种不同的方式被修改。附图和描述将被认为本质上为例示性的而非限制性的。相似的附图标记在说明书中始终表示相似的元件。

图1为根据本发明示例性实施例的可再充电电池的透视图，图2为例示沿图1的线II-II截取的可再充电电池的剖视图。参见图1和图2，根据本示例性实施例的可再充电电池包括用电解质溶液浸渍以充电和放电的电极组件10、缠绕（或涂覆）包含电解质溶液的电极组件10的绝缘带70（如图3-图6所示）、容纳被缠绕的电极组件10的壳体15、联接到壳体15的开口部分的盖板20和安装在盖板20中的电极端子（例如，负极端子21和正极端子22）。

例如，电极组件10通过将电极（例如，负电极11和正电极12）设置在为绝缘体的隔板13的两个（或相反）表面处并通过将负电极11、隔板13和正电极12一起螺旋卷绕成果冻卷而形成。

负电极11和正电极12分别包括活性物质被应用到由金属板制成的集流体（或涂覆到其上）的涂覆区域11a和12a以及未涂覆区域11b和12b，未涂覆区域11b和12b由暴露的集流体形成，这是因为活性物质未涂覆到这些区域。

负电极11的未涂覆区域11b沿着螺旋卷绕的负电极11形成在负电极11的一侧的端部分中。正电极12的未涂覆区域12b沿着螺旋卷绕的正电极12形成在正电极12的一侧的端部分中。未涂覆区域11b和12b各自被设置在电极组件10的两个（或相反）端部处。

壳体15形成为近似立方体形状，以形成将电极组件10容纳在内部的空间。壳体15的开口部分形成在立方体的一侧处，以能够使电极组件10从外部插入到内部空间中。

盖板20被安装在壳体15的开口部分中以关闭并密封壳体15。例如，壳体15和盖板20可由可彼此焊接的铝制成。

电极组件10在电极组件10被连接到盖板20并用绝缘带70缠绕（或涂覆）的状态下被浸渍在电解质溶液中。在电极组件10被插入到壳体15中之后，盖板20被焊接到壳体15的开口部分。

进一步，盖板20具有至少一个开口并且例如具有端子孔H1和H2以及通风孔24。负极端子21和正极端子22被分别安装在盖板20的端子孔H1和H2处以电连接到电极组件10。

也就是，负极端子21被电连接到电极组件10的负电极11，正极端子22被电连接到电极组件10的正电极12。因此，通往电极组件10的连接通过负极端子21和正极端子22被引出到壳体15的外部。

因为负极端子21和正极端子22在盖板20内部具有基本相同的结构，因此相同的结构被一起描述，并且不同结构被形成在盖板20的外部处且被单独描述。

负极端子21和正极端子22包括：在对应于端子孔H1和H2的位置处设置在盖板20的外部的板端子21c和22c；以及电连接到电极组件10并分别紧固到板端子21c和22c同时穿过端子孔H1和H2的铆接端子21a和22a。

板端子21c和22c分别具有通孔H3和H4，铆接端子21a和22a分别穿过端子孔H1和H2到达上端部分并被插入到通孔H3和H4中。负极端子21和正极端子22进一步包括分别整体且较宽地形成在位于盖板20的内部处的铆接端子21a和22a中的凸缘21b和22b。

负极衬垫36和正极衬垫37被分别安装在负极端子21和正极端子22的铆接端子21a和22a与盖板20的端子孔H1和H2的内表面之间，并将负极端子21和正极端子22的铆接端子21a和22a与盖板20密封并电绝缘。

负极衬垫36和正极衬垫37进一步延伸并被安装在（或位于）凸缘21b和22b与盖板20的内表面之间，以进一步将凸缘21b和22b与盖板20密封并电绝缘。也就是，负极衬垫36和正极衬垫37防止电解质溶液由于将负极端子21和正极端子22安装在盖板20中而通过端子孔H1和H2泄漏。

负极引线接线片51和正极引线接线片52分别将负极端子21和正极端子22电连接到电极组件10的负电极11和正电极12。也就是，通过将负极引线接线片51和正极引线接线片52联接到铆接端子21a和22a的下端并填密该下端，负极引线接线片51和正极引线接线片52被连接到铆接端子21a和22a的该下端同时被凸缘21b和22b支撑。

负极绝缘构件61和正极绝缘构件62被分别安装在负极引线接线片51和正极引线接线片52与盖板20之间，以将负极引线接线片51和正极引线接线片52与盖板20电绝缘。

进一步，负极绝缘构件61和正极绝缘构件62在一侧被联接到盖板20，并在另一侧围绕负极引线接线片51和正极引线接线片52以及铆接端子21a和22a以及凸缘21b和22b，以稳定其连接结构。

外部绝缘构件31插置在负极端子21侧的板端子21c与盖板20之间，以将板端子21c与盖板20电绝缘。也就是，盖板20保持与负极端子21电绝缘的状态。

导电的顶板46插置在正极端子22侧的板端子22c与盖板20之间，以将板端子22c与盖板20电连接。也就是，盖板20保持与正极端子22电连接的状态。

通过将顶板46与板端子22c联接到铆接端子22a的上端部分，该上端部分被铆接或焊接，由此顶板46和板端子22c被紧固到铆接端子22a的该上端部分。板端子22c在顶板46被插置的状态下被安装在盖板20的外部处。

正电极衬垫37防止铆接端子22a和顶板46直接电连接或使铆接端子22a与顶板46绝缘。也就是，铆接端子22a通过板端子22c电连接到顶板46。因此，顶板46和壳体15具有正极性。

为了释放可再充电电池的内部压力及产生的气体，通风孔24被通风板25关闭并密封。当可再充电电池的内部压力达到一压力（例如，预定压力）时，通风板25被断开（例如，断裂）以打开通风孔24。通风板25具有方便断裂的凹痕25a。

图3为例示电极组件10用绝缘带70缠绕（或涂覆）的状态的透视图，图4为沿图2的线IV-IV截取的剖视图。参见图3和图4，电极组件10通过在隔板13的两个表面处堆叠并螺旋卷绕负电极11和正电极12而包括在上部分和下部分处的弯曲部分81和82以及连接弯曲部分81和82的平坦部分83。

在电极组件10中，未涂覆区域11b和12b被提供在弯曲部分81和82以及平坦部分83的侧部（或端部）处。未涂覆区域11b和12b分别通过负极引线接线片51和正极引线接线片52被电连接到负极端子21和正极端子22。

绝缘带70缠绕（或涂覆）用电解质溶液浸渍的电极组件10。在这种情况下，因为负极引线接线片51和正极引线接线片52被分别连接到未涂覆区域11b和12b，绝缘带70在未涂覆区域11b和12b侧同时缠绕负极引线接线片51和正极引线接线片52。

绝缘带70朝向盖板20敞开（或具有面向盖板20的开口）并围绕电极组件10的下部分和侧部分。例如，绝缘带70敞开电极组件10的上部分的弯曲部分81并缠绕下部分的弯曲部分82、平坦部分83、未涂覆区域11b和12b以及负极引线接线片51和正极引线接线片52。

图5为绝缘带70的展开（或舒展）图，图6为例示缠绕（或涂覆）绝缘带70的过程的透视图。参见图5和图6，绝缘带70包括底部分71、周界（或周围）部分72、第一终结部分731、第二终结部分732和第三终结部分733。

底部分71被形成为对应于电极组件10的下弯曲部分82的四边形（或矩形）并具有第一长边711、第二长边712、第一短边713和第二短边714。

周界（或周围）部分72被连接到底部分71的第一长边711以具有围绕平坦部分83以及未涂覆区域11b和12b的宽度W和长度L，并被形成为在两端处被附接。

第一终结部分731、第二终结部分732和第三终结部分733被分别连接到底部分71的第一短边713、第二短边714和第二长边712，以附接到周界部分72，从而对应于电极组件10的下弯曲部分82。

因此，第一终结部分731、第二终结部分732和第三终结部分733连接底部分71和周界部分72，并将包含在电极组件10中的电解质溶液保持在绝缘带70内。未包含在电极组件10中的电解质溶液不会残留（或积累）在绝缘带70与壳体15的内表面之间形成的空间中。

图7为例示根据本发明示例性实施例的制造可再充电电池的方法的流程图。参见图7，根据本发明示例性实施例的制造可再充电电池的方法包括：通过组装电极组件10和盖板20形成第一组件的第一操作ST1，通过用电解质溶液浸渍第一组件形成第二组件的第二操作ST2，通过用绝缘带70缠绕（或涂覆）第二组件形成第三组件的第三操作ST3，以及将第三组件插入至壳体15中的第四操作ST4。

在第一操作ST1，具有在隔板13的两个表面处的负电极11和正电极12的螺旋卷绕的电极组件10被组装在盖板20中。在第一操作ST1，通过将被连接到电极组件10的负极端子21和正极端子22安装到盖板20的端子孔H1和H2中的过程形成第一组件。

在第二操作ST2，借助通过将第一组件注入（或插入）至电解质溶液腔中而将电极组件10浸渍到电解质溶液中，形成第二组件。也就是，第二组件包括在负电极11和正电极12与隔板13的界面处用电解质溶液浸渍的隔板13。也就是，电解质溶液被包含在与隔板13的界面处。

在第二操作ST2，通过对电解质溶液腔施加真空压力，电解质溶液被促使为渗透至隔板13、负电极11和正电极12与隔板13的界面中。

表1

参见表1，在传统技术中，在电极组件被组装在壳体中之后，当注入电解质溶液时，隔板具有超过50%的孔隙率。根据本示例性实施例，通过将电极组件10浸渍在电解质溶液中，当生产可再充电电池时，隔板13在浸渍后具有30-50%的孔隙率。本示例性实施例的隔板13的孔隙率低于传统技术的隔板的孔隙率。

因为相同材料的隔板13具有低孔隙率，可以看出本示例性实施例的电极组件10比传统技术的电极组件包含更多的电解质溶液。也就是，本示例性实施例的隔板13、负电极11和正电极12与隔板13的界面能更充分包含电解质溶液，并且均匀地保持电解质溶液的分布。

在第三操作ST3，通过在将第二组件从电解质溶液腔中拉出之后用绝缘带70缠绕（或涂覆）电极组件10，形成第三组件。也就是，第三组件通过绝缘带70处于防止或阻止包含在电极组件10中的电解质溶液泄漏的状态。

在这种情况下，通过敞开电极组件10的上弯曲部分81，绝缘带70允许在电极组件10的内部产生的气体到达通风孔24。在一些实施例中，绝缘带可敞开电极组件中的上弯曲部分的仅一部分。

在第四操作ST4，通过将第三组件插入至壳体15中，可再充电电池完成。在本示例性实施例的可再充电电池中，通过用绝缘带70缠绕（或涂覆）电极组件10，包含在电极组件10中的电解质溶液不会残留在（例如，不会接触）壳体15的内表面。

尽管已经结合目前被认为实用的示例性实施例描述了本公开，但是将理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在涂覆包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同配置。

选择的附图标记的描述

10：电极组件               11：负电极

11a，12a：涂覆区域         11b，12b：未涂覆区域

12：正电极                 13：隔板

15：壳体                   20：盖板

21：负极端子               21a，22a：铆接端子

21b，22b：凸缘             21c，22c：板端子

22：正极端子               24：通风孔

25：通风板                 25a：凹痕

36，37：负极衬垫和正极衬垫 46：顶板

51，52：负极引线接线片和正极引线接线片

61，62：负极绝缘构件和正极绝缘构件

70：绝缘带                 71：底部分

72：周界部分               81，82：弯曲部分

83：平坦部分

711，712：第一长边和第二长边

713，714：第一短边和第二短边

731，732，733：第一终结部分、第二终结部分和第三终结部分

H1，H2：端子孔             H3，H4：通孔

L：长度                    W：宽度

Claims (7)

1.一种可再充电电池，包括：

电极组件，包括：

隔板；

在所述隔板的第一表面上的第一电极；

在所述隔板的第二表面上的第二电极；和

在所述第一电极与所述隔板的第一界面以及所述第二电极与所述隔板的第二界面处的电解质溶液；

所述电极组件被螺旋卷绕并用所述电解质溶液浸渍；

缠绕所述电极组件的绝缘带；

容纳用所述绝缘带缠绕的所述电极组件的壳体；以及

联接到所述壳体并电连接到所述电极组件的盖板。

2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述隔板具有30-50%的孔隙率。

3.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述绝缘带具有面向所述盖板的开口，并且

其中所述绝缘带围绕所述电极组件的下部分和侧部分。

4.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电极组件进一步包括：

上弯曲部分；

下弯曲部分；

将所述上弯曲部分联接到所述下弯曲部分的平坦部分；和

在所述上弯曲部分和所述下弯曲部分以及所述平坦部分的侧部处并连接到引线接线片的未涂覆区域，

其中所述绝缘带在对应于所述上弯曲部分的区域具有开口并且缠绕所述下弯曲部分、所述平坦部分、所述未涂覆区域和所述引线接线片。

5.如权利要求4所述的可再充电电池，其中所述绝缘带包括：

具有形成与所述电极组件的所述下弯曲部分对应的矩形的第一长边、第二长边、第一短边和第二短边的底部分；

连接到所述底部分的所述第一长边并围绕所述电极组件的所述平坦部分和所述未涂覆区域的周界部分；以及

分别连接到所述底部分的所述第一短边、所述第二短边和所述第二长边并被构造为在所述下弯曲部分处附接到所述周界部分的第一终结部分、第二终结部分和第三终结部分。

6.一种制造可再充电电池的方法，所述方法包括：

通过组装盖板和螺旋卷绕的电极组件形成第一组件，该螺旋卷绕的电极组件具有在隔板的第一表面处的第一电极和在所述隔板的第二表面处的第二电极；

将所述第一组件插入至电解质溶液腔中以形成第二组件，该第二组件包括用电解质溶液浸渍的所述隔板、所述第一电极与所述隔板的第一界面以及所述第二电极与所述隔板的第二界面；

通过将所述第二组件从所述电解质溶液腔中拉出而用绝缘带缠绕所述电极组件以形成第三组件；以及

将所述第三组件插入至壳体中。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述将所述第一组件插入至所述电解质溶液腔中包括对所述电解质溶液腔施加真空压力。