CN1495933A - 包括改进的盖组件的二次电池和用于二次电池的插塞 - Google Patents

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Abstract

一种包括用于紧密密封的改进结构的盖组件的二次电池和用于它的插塞。二次电池包括一个电池单元，它通过卷动叠层的负极板，隔板，和正极板而形成，一个盖组件，一个电极突出件，它从负极板和正极板之一引出并与盖组件的电极端件电连接。盖组件包括：盖板，它具有一个端件孔和一个电解液注入孔；电极端件经端件孔与电极突出件连接；一个垫圈安装在电极端件周围以使电极端件与盖板绝缘；一个插塞，它通过压力被插入电解液注入孔，它的上边缘与电解液注入孔的上边缘匹配。插塞相对于电解液喷射口有一个固定位置，从而电池可以严密地被密封，而不引起焊接故障，并且变得更可靠。

Description

包括改进的盖组件的二次电池 和用于二次电池的插塞
本申请要求2002年9月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请NO.2002-54942的优先权，它的公开文件在这里全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种二次电池，特别是涉及，包括用于塞住电解液注入孔的改进结构的盖组件的二次电池，和一种用于电解液注入孔的插塞。
背景技术
由于能够反复充电和放电而区别于原电池的二次电池，已经广泛用于蜂窝电话，笔记本计算机，摄相放相机，和其它便携式电子设备中。锂二次电池和镍-氢电池，因为它们的单位重量的能量密度高现在被经常使用，锂二次电池的工作电压是3.6V或更高，这是普遍用作各种电子设备的电源的镍-镉电池(Ni-Cd)的三倍。
这种锂二次电池主要使用氧化锂作为负活性材料，使用碳质材料作为正活性材料。根据所用电解质的类型，锂二次电池可以分为液体电解质电池，也称锂离子电池，和聚合物电解质电池，也称锂聚合物电池。锂二次电池可以制成各种形状，如圆柱形，长方形，袋形。
图1是传统的长方形二次电池，参考图1，传统二次电池10包括一个罐11，一个放置在罐11中的电池单元12，一个与罐11相连的盖组件20。
电池单元12包括一个负极板13，隔板14，一个正极板15，它们依次堆叠，卷成一个圆柱形。分别与负极板13和正极板15相连的负突出件16和正突出件17从电池单元12抽引出来。
盖组件20包括一个盖住罐11的顶部的盖板21，一个正端件23，它通过垫圈22与盖板21绝缘，一个安排在盖板21下面的绝缘板24，一个端板25，它安排在绝缘板24的下面并与正端件23电连接。
负突出件16与盖板21电连接，正突出件17经端件板25与正端件23电连接。
盖板21包括一个电解液注入孔26，通过这个孔电解液被喷入罐11，然后这个孔用插塞27塞住。
图2A是图1的电解液注入孔26被塞住以前的状态，图2B是电解液注入孔26被塞住以后的状态。
参考图2A和2B，具有圆形的上边缘28的电解液注入孔26形成在盖板21中。在电解液注入图1的罐11中以后，插塞27，例如一个球，放在了电解液注入孔26的圆形的上边缘28上。
球27通过一个压力单元，例如压力器1，被下压进入电解液注入孔26，在所压球27的边界上进行激光焊接，由此形成焊接部分19并密封电解液注入孔26。
不过，这种密封传统二次电池中的电解液注入孔26的结构存在下面的问题。当放在盖板21中的电解液注入孔26的圆形上边缘28上的球17被向下压的时候，几乎不可能，沿电解液注入孔16的边缘出现具有均匀凸缘的真正圆形的扁平顶部。
结果，注入电池10的电解液通过靠近电解液注入孔26的边缘的缝隙向外泄漏，如图2B的箭头所示。泄漏的电解液在焊接过程中引起严重火花。这种电解液注入孔26的不良密封使电池10的可靠性降低。
能够解决这些问题的二次电池，在本申请的共同申请人2002年1月9日提交的韩国专利申请No.2002-1205中公开了。这种二次电池在盖板中包括多个台阶的电解液注入孔，一个安装电解液注入孔的多个台阶的壁的销钉通过压力紧紧地配合进入电解液注入孔并被焊接。
不过，当销钉配合进入电解液注入孔的时候，电解液可能停留在孔的台阶部分中并向外泄漏。泄漏的电解液引致焊接失效，从而电解液注入孔不能很好地与外面隔绝地密封。
发明内容
本发明提供了一种具有改进结构的，二次电池用的不泄漏插塞，和具有改进的密封结构的盖组的二次电池，其中插塞紧紧地塞进盖板的电解液注入孔中。
按照本发明的一个方面，提供一种盖组件，它包括：一个盖板，盖板上有一个端件孔和一个电解液注入孔；一个电极端件，它与端件孔啮合；一个垫圈，它安装在电极端件周围以使电极端件和盖板绝缘；一个插塞，它通过压力塞进电解液注入孔，它的上边缘与电解液注入孔的上边缘匹配。
按照盖组件的具体实施例，电解液注入孔可以包括具有不同斜度的第一和第二锥形部分，插塞可能包括一个塞体和从塞体延伸的延伸部分。当插塞被压入电解液注入孔的时候，插塞的塞体紧紧地与第一锥形部分接触，延伸部分紧紧地与第二锥形部分接触。当插塞塞进电解液注入孔的时候，插塞的顶表面与盖板的顶表面对齐。在插塞塞入电解液注入孔以后，电解液注入孔和插塞之间的边界通过焊接密封，从而一个焊接部分沿边界形成。
插塞的外表面涂有聚合物，通过压力塞入电解液注入孔。
按照本发明的另一方面，是提供一种二次电池，它包括：由负极板，隔板，和正极板堆叠卷动而形成的电池单元；盖组件；电极突出件，其中盖组件包括具有端件孔和电解液注入孔的盖板，一个电极端件，它与端件孔啮合，一个垫圈安排在电极端件周围使电极端件与盖板绝缘，一个插塞，通过压力使它塞入电解注入孔，它的上边缘与电解液注入孔的上边缘相配，电极突出件从负极板和正极板之一伸出，并与电极端件电连接。
按照本发明的另一方面，提供一种用于二次电池的插塞，该二次电池包括，一个电池单元，一个罐，它容纳电池单元，和一个具有电解液注入孔的盖组件。插塞塞入电解液注入孔，它具有一个塞体和从塞体伸出的延伸部分，塞体的上边缘与电解液注入孔的上边缘相配，其中，当插塞塞进电解液注入孔的时候，插塞的塞体紧紧地与电解液注入孔的第一锥形部分接触，插塞的延伸部分紧紧地与电解液注入孔的第二锥形部分接触。
附图说明
本发明的上述的和其它的特点和优点通过参照附图详细描述典型实施例将变得更加明显，其中：
图1是传统的二次电池的局部剖视图；
图2A是放大视图，解释图1中电解液注入孔被塞住以前的状态；
图2B是放大视图，解释图1中电解液注入孔被塞住以后的状态；
图3是本发明的实施例的二次电池的分解透视图；
图4是解释图3的电解液注入孔的放大透视图；
图5A是解释图3的电解液注入孔被塞住以前的状态的放大视图；和
图5B是解释图3的电解液注入孔被塞住以后的状态的放大视图。
具体实施方式
一种本发明的实施例的二次电池示于图3中。参照图3，二次电池30包括一个罐31，一个容纳在罐31中的电池单元32，一个盖住罐31的上边缘的盖组件40。
罐31是长方形，它由金属制成，所以它可以作为一个端件。电池单元32放在罐31中，电池单元32包括一个负极板33，隔板34，和一个正极板35，它们相互堆叠，滚在一起而形成胶状-卷形物。
例如，在锂二次电池中，负极板33是通过给薄铝片制成的负收集极涂上氧化锂为基础的浆料而制成的。正极板35是通过给薄铜片制成的正收集极涂上碳质材料为基础的浆料而制成的。
与负极板33和正极板35分别相连的负突出件37和正突出件36从上述电池单元32出引出。负突出件37和正突出件36通过焊接分别固定到负收集极和正收集极。
负突出件37和正突出件36的位置可以转换。负突出件37和正突出件36相邻接的负突出件37和正突出件36的各部分可以用绝缘带38缠绕，以防止短路。
盖组件40安装在罐31的上部开口上。盖组件40包括一个盖板41，一个安排在盖板41下面的绝缘板46，和一个安排在绝缘板46下面的端件板47。
盖板41的中心有一个端件孔。正端件45经过垫圈44朝向罐31插入端件孔42。垫圈44围绕在正端件45周围，使正端件45与盖板41绝缘。正端件45一直达到端件板47。一个绝缘盒48插在盖组件40和电池单元32之间。
负突出件37例如通过焊接直接固定到盖板41上，正突出件36例如通过焊接固定到正端件45上，并经端件板47与正端件45电连接。一个本发明的替换实施例的电池具有一种结构，其中负突出件37与正端件45连接，正突出件36与盖板41连接。盖组件40的结构不限于上述这些。
如图3所示，电解液被注入罐31的电解液注入口43在靠近盖板41的一端形成。在电解液注入罐31以后电解液注入口43被插塞51塞住。
参看图5A，电解液注入孔43包括，第一孔43a，它是盖板41的顶表面中形成的最上边的孔，第二孔43b，它形成在盖板41的中间，第三孔43c，它是盖板41的底表面中形成的最下面的孔。第一，第二，第三孔43a，43b，和43c是同轴的。
电解液注入孔42从第一孔43a朝向第三孔43c经过不同斜度的截面逐渐变细。电解液注入孔42包括第一锥形部分43d，它在第一和第二孔43a和43b之间，和第二锥形部分43e，它在第二和第三孔43b和43c之间。
第一锥形部分43d比第二锥形部分43e斜度大。因此，电解液注入孔43的入口比出口宽。
具有上述结构的插入电解液注入孔43的插塞51包括一个塞体51a和一个从塞体51a伸出的延伸部分51b。塞体51a与电解液注入孔43的第一锥形部分43d吻合。当插塞51完全插入电解液注入孔43的时候，塞体51的顶表面与盖板41的顶表面对齐。塞体51a的边缘与电解液注入孔43的上边缘基本上匹配。
塞体51a的厚度等于从电解液注入孔43的入口到第一和第二锥形部分43d和43e之间的边界的距离。
塞体51a的尺寸与电解液注入孔43的第一锥形部分43d吻合。按另一种方式，塞体51a的尺寸可以稍大于第一锥形部分43d，从而塞体51a可以通过压力被塞入。
从塞体51a下端申出的延伸部分51b的直径小于塞体51a，并与电解液注入孔43的第二锥形部分43e吻合。最好是，延伸部分51b的尺寸是通过用压力把它塞入第二锥形部分43e来确定。
插塞51的外表面涂有聚合物。当涂有聚合物的插塞51通过压力塞入电解液注入孔41的时候，用于把插塞51紧紧固定到电解液注入孔41的附加过程，例如焊接，是不必要的。
现在参考图5A和5B描述具有上述结构的塞住电解液注入孔43的过程。图5A是图4的电解液注入孔43被塞住以前的状态，图5B是电解液注入孔43被塞住以后的状态。
如图5A和5B所示，第一孔43a形成在盖板41的顶表面，第二孔43b形成在盖板41的中间，第三孔43e形成在盖板41的底表面。第二孔43b的直径小于第一孔43a的直径，它们之间的区域是第一锥形部分43d。第三孔43c的直径小于第二孔43b的直径，它们之间的区域是第二锥形部分43e。
当插塞51通过压力塞入电解液注入孔43，从而使插塞51的顶表面与盖板41的顶表面对齐的时候，插塞51的塞体51a完全与第一锥形部分43d的内壁接触，插塞51的延伸部分51b与第二锥形部分43e的内壁完全接触，从而使插塞51和电解液注入孔43紧密地结合在一起。插塞51的塞体51a的边缘与第一孔43a的边缘相匹配。
在插塞51插入电解液注入孔43以后，插塞51的塞体51a和第一注入孔43a之间的边界可以通过激光焊接严密密封，从而形成焊接部分2。结果，电解液注入孔43被用插塞51塞入密封。
由于电解液注入孔43的结构，在注入电池以后靠近电解液注入孔43余留的电解液自然地沿第一和第二锥形部分43d和43e向下流。因此，电池30的电解液泄漏和焊接故障可以防止。此外，插塞51容易并紧紧地塞入电解液注入孔43而无需额外的压力设备。
如上所述，按照本发明，形成在盖组件中的电解液注入孔具有多个台阶的内壁，即，第一和第二锥形部分，它通过施加压力而被插塞塞住，插塞与第一和第二锥形部分吻合。因此，在电解液注入电池以后余留在电解液注入孔附近的电解液自然向下流入电池，没有泄漏。此外，插塞相对于电解液注入孔具有固定的位置。因此，电池可以严密地密封，而不引起焊接故障，并且变得更可靠。
插塞通过简单的压力就容易地与电解液注入孔结合，从而组装电池的全过程得到简化。
虽然本发明已经参考其典型实施例具体地公开和描述了，但是本领域的技术人员可以理解，在形式上和细节中的各种变化可以做出，而不脱离下面权利要求所规定的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1、一种盖组件，包括：
一个盖板，它具有一个端件孔和一个电解液注入孔；
一个电极端件，它与端件孔啮合；
一个垫圈，它安装在电极端件周围以使电极端件与盖板绝缘；和
一个插塞，它通过压力被塞入电解液注入孔，它的上边缘与电解液注入孔的上边缘相配。
2、权利要求1的盖组件，其中电解液注入孔包括不同斜度的第一和第二锥形部分，插塞包括塞体和从塞体伸出的延伸部分，当插塞被压入电解液注入孔的时候，插塞的塞体紧紧地接触第一锥形部分，延伸部分紧紧地接触第二锥形部分。
3、权利要求1的盖组件，其中，当插塞塞进电解液注入孔的时候，插塞的顶表面与盖板的顶表面对齐。
4、权利要求1的盖组件，其中电解液注入孔和插塞之间的边界在插塞塞进电解液注入孔以后通过焊接被密封，从而焊接部分沿边界形成。
5、权利要求1的盖组件，其中插塞的外表面涂有聚合物，插塞通过压力插入电解液注入孔。
6、一种二次电池，包括：
一个电池单元，它通过卷动叠层的负极板，隔板，正极板而形成；
一个盖组件，包括：
一个盖板，它具有一个端件孔和一个电解液注入孔；
一个电极端件，它与端件孔啮合；
一个垫圈，它装在电极端件周围使电极端件与盖板绝缘；和
一个插塞，它通过压力被插入电解液注入孔，它的上边缘与电解液注入孔的上边缘相配，和
一个电极突出件，它从负极板和正极板之一抽引出并与电极端件电连接。
7、权利要求6的二次电池，其中电解液注入孔包括不同斜度的第一和第二锥形部分，插塞包括塞体和从塞体伸出的延伸部分，当插塞被压进电解液注入孔的时候，插塞的塞体紧紧地与第一锥形部分接触，延伸部分紧紧地与第二锥形部分接触。
8、权利要求6的二次电池，其中当插塞塞进电解液注入孔的时候，插塞的顶表面和盖板的顶表面对齐。
9、权利要求6的二次电池，其中电解液注入口和插塞之间的边界在插塞插进电解液喷射口以后通过焊接密封，从而焊接部分沿边界形成。
10、权利要求1的二次电池，其中插塞的外表面涂有聚合物，插塞通过压力塞进电解液注入孔。
11、一种二次电池用的插塞，二次电池包括一个电池单元，一个容纳电池单元的罐，一个具有电解液注入口的盖件，该插塞塞进电解液注入孔，插塞具有一个塞体，和一个从塞体伸出的延伸部分，塞体的上边缘与电解液注入孔的上边缘相匹配，其中当插塞塞进电解液注入孔的时候，插塞的塞体紧紧地与电解液注入孔的第一锥形部分接触，插塞的延伸部分紧紧地与电解液注入孔的第二锥形部分接触。
12、权利要求11的插塞，其中当插塞塞进电解液注入孔的时候，插塞的顶表面与盖板的顶表面对齐。
13、权利要求11的插塞，还包括在电解液注入孔和插塞之间的边界上形成的焊接部分。
14、权利要求11的插塞，其中插塞的外表面涂有聚合物，插塞通过压力被塞进电解液注入孔。
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