CN1838467A - 可再充电圆柱锂电池 - Google Patents
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Abstract
可再充电圆柱锂电池包括：电极组件，包括第一电极板、第二电极板和设置在所述第一电极板和第二电极板之间的分隔件，所述电极组件在其中心部分具有腔；杆形的芯体件，其由比不锈钢更软和比不锈钢比重更低的材料制成，所述芯体件被设置在所述腔内；其中设置有所述电极组件和芯体件的盒，该盒包括设置在所述盒上部的开口，及盖组件，与所述盒的上部连接，所述盖组件将所述盒密封。本发明的可再充电圆柱锂电池包括由比不锈钢更软且比不锈钢比重更低的材料制成的芯体件。所述芯体件可以防止盖组件变形和泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及一种可再充电圆柱锂电池，特别是涉及一种可以防止盖组件变形和破损的可再充电圆柱锂电池。
背景技术
作为在已有技术中公知的，可再充电圆柱锂电池可以包括以圆筒形式缠绕的电极组件，用于接纳所述电极组件在其中的圆筒罐，包含在所述圆筒罐内的电解液可以使锂离子运动，以及与所述圆筒罐连接的盖组件可以防止电解液泄漏并且防止电极组件与所述圆筒罐分离。
这种类型的可再充电圆柱锂电池可以具有大致2000到2400mA的容量，并且因此可以被用于要求大功率能量的应用中，例如应用在个人笔记本电脑、数码相机、或可携带摄像机中。可以将多个可再充电圆柱锂电池彼此并联或串联连接并且以硬包装的形式与保护电路组装在一起用作电子产品的电源。
可再充电圆柱锂电池可以按下述步骤进行制造。首先，可以通过连续地叠置覆盖有活性材料的负电极板、分隔件及覆盖有活性材料的正电极板来制备电极组件，然后将所述负电极板、分隔件及正电极板缠绕成为圆筒形式。负电极板、分隔件及正电极板的端部可以连接到杆型的缠绕轴上。该圆筒电极组件可以被放在圆筒盒内并且将电解液注入到所述圆筒盒内。然后，所述盖组件可以焊接在所述圆筒盒的上部以完成所述可再充电圆柱锂电池。
以杆的形式的芯体件可以插入到所述电极组件的中心部分以防止在所述可再充电圆筒锂离子电池的充电和放电过程中所述电极组件变形。
但是，如果所述可再充电圆柱锂电池被施加外部冲击，例如当所述电池掉到地上时，在常规可再充电圆柱锂电池中的芯体件容易移动。如果所述芯体件在电极组件内部移动，设置在电极组件上部的所述盖组件就可能被损害。如果该芯体件撞击安全放气口，所述安全放气口可能会反向变形或被损坏，这样可能会降低该可再充电圆筒锂离子电池的安全性。
发明内容
本发明提供一种可再充电圆柱锂电池，其包括由比不锈钢(SUS)软并且具有比不锈钢比重低的材料制造的芯体件。
本发明的其它特征在下面的说明书中进行描述，并且部分特征通过该描述是明显的，或者可以通过实践本发明而领会。
本发明公开一种可再充电圆柱锂电池，其包括电极组件、杆形的芯体件、盒及盖组件；该电极组件包括第一电极板、第二电极板和设置在第一和第二电极板之间的分隔件，所述电极组件设置成为在该电极组件的中心部分形成腔；该芯体件由比不锈钢软且比不锈钢比重低的材料制成，其被设置在所述电极组件的腔内；所述盒内设置所述电极组件和芯体件，盒包括设置在其上部的开口；所述盖组件与所述盒体的上部结合并密封所述盒体。
本发明还公开一种可再充电圆柱锂电池，其包括电极组件、芯体件、盒及盖组件；该电极组件包括第一电极板、第二电极板和设置在第一和第二电极板之间的分隔件，所述电极组件设置成为在该电极组件的中心部分形成腔；该芯体件包括多个翼形部分，其被设置在所述电极组件的腔内；所述盒内设置所述电极组件和芯体件，盒包括设置在其上部的开口；所述盖组件与所述盒体的上部结合并密封所述盒体。
应该明白前面的一般描述和后面的详细描述为示例性的和说明性的并且用于进一步对如权利要求的本发明进行解释。
附图说明
所述附图表示本发明的实施例，其用于进一步了解本发明并且成为说明书的一个部分，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1A为表示根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的透视图。
图1B为沿图1A的A-A线的剖视图。
图1C为沿图1A的B-B线的剖视图。
图2A为表示根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的芯体件的透视图。
图2B为沿图2A的C-C线的剖视图。
图3A为表示根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的芯体件的透视图。
图3B为沿图3A的D-D线的剖视图。
图4为制造根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的生产方法的方框图。
图5A、图5B、图5C和图5D为用于说明制造根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的方法的视图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明进行详细的说明，其中显示本发明的各个实施例。但是本发明可以用不同的方式进行实施并且不限于这里描述的实施例。提供这些实施例是为了使得公开更加充分，并且将本发明的范围传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，各层和区域的尺寸和相关尺寸被放大。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1A为表示根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的透视图。图1B为沿图1A的A-A线的剖视图。图1C为沿图1A的B-B线的剖视图。
如图1A、图1B和图1C所示，根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池100可以包括用于在充电和放电期间产生电势差的电极组件200，用于接纳所述电极组件200的圆筒盒体300，与所述圆筒盒体300的上部连接的用于防止所述电极组件200与所述圆筒盒体300分离的盖组件400，及设置在形成于所述电极组件200的中心部分的腔体内的芯体件500。
所述电极组件200可以包括覆盖有正电极活性材料的第一电极板210，覆盖有负电极活性材料的第二电极板220及设置在第一电极板210和第二电极板220之间的容许锂离子运动时阻止第一和第二电极板210和220之间短路的分隔件230。可选择地，第一电极板210可以覆盖负电极活性材料而第二电极板220可以覆盖正电极活性材料。
所述第一电极板210、第二电极板220和分隔件230可以被缠绕为圆筒的形式并且被容纳在所述圆筒盒体300内。第一电极接头215可以被连接在第一电极板210上并且在离开第一电极板210上方一个预定距离处伸出。第二电极板接头225可以被连接到第二电极板220上并且在离开第二电极板220上方一个预定距离处伸出。第一电极板接头215和第二电极板接头225可以分别由铝和镍或其它材料制造。而且，在所述电极组件200的上部和下部可以连接上部和下部的绝缘板241和245，以防止电极组件200与盖组件400或圆筒盒体300接触。
所述圆筒盒体300可以具有圆筒体310，其带有用于接纳电极组件200的腔体。所述圆筒盒体300可以包括下表面320密封住所述圆筒体310的底部。圆筒体310的上表面可以打开以允许将电极组件200接纳在圆筒盒体300内。第一电极接头215和第二电极接头225中的一个可以连接到圆筒盒体300的下表面320的中心，使得圆筒盒体300用于负或正电极的端子。所述圆筒盒体300可以由铝、铁或它们的合金制造。可以给所述圆筒盒体300提供有渐缩部330，其向一个方向弯曲以从所述盖组件400的上部将所述盖组件400向下压，以及波纹部340，其被凹进以从所述盖组件400的下部将所述盖组件400向上压。
所述盖组件400可以包括导体的安全放气口410、印刷线路板(PCB)420、正温度系数元件430、导体的电极帽440和绝缘衬垫450。所述第一电极接头215可以被焊接在所述导体的安全放气口410上。所述印刷线路板(PCB)420可以与所述安全放气口410的上部电性地和物理地连接使得在所述PCB上的线路可以在安全放气口410在受到过度充电或不正常发热的情况下产生变形时断开。所述正温度系数元件430可以与所述PCB 420的上部导电地和物理地连接使得在所述PCB上的线路可以在温度升高到超过预定温度时断开。所述导体的电极帽440可以与所述正温度系数元件430的上部电性地和物理地连接以向外部装置施加电流。所述绝缘衬垫450可以环绕安全放气口410、印刷线路板(PCB)420、正温度系数元件430和导体的电极帽440的横向部分以将这些元件与圆筒盒体300绝缘。所述电极帽440可以连接到第一电极接头215和第二电极接头225中的一个上使得电极帽440用作正的或负的电极端子。
所述芯体件500可以被插入到形成在缠绕的电极组件200中心的腔体内以防止电极组件的缠绕散开或在外部冲击下变形。所述芯体件500可以具有大致的杆型。
所述芯体件500可以由合成树脂制成，其比不锈钢(SUS)更软和更轻，例如聚苯硫醚(PPS)。即使是所述可再充电圆柱锂电池受压或受到外部冲击时，例如当所述可再充电圆柱锂电池掉到地上时，所述由合成树脂制造的芯体件500可以防止由于芯体件500的运动所导致的盖组件400的安全放气口410的泄漏或变形。如果所述安全放气口410变形，在所述盖组件400的该安全放气口410和印刷线路板PCB之间可能会产生短路。因此由合成树脂制造的芯体件500可以防止短路。
该芯体件500可以包括纵向地形成在该芯体件500的中心部分的孔510及至少一个纵向地形成在所述芯体件500的外壁上的槽520。
所述芯体件500的高度可以约为电极组件200高度的90％或110％。芯体件500的下端可设置在第二电极接头225上。如果芯体件500的高度少于电极组件200高度的90％，该芯体件500可能不充分支持或固定该电极组件200。另一方面，如果芯体件500的高度约超过电极组件200高度的110％，该芯体件500可能产生与盖组件400的元件的不必要的接触。
虽然在图中未显示，电解液可以被注入到所述圆筒盒体300内以允许在电极组件200中的锂离子进行移动。该电解液可以用作移动锂离子的介质，所述锂离子由于在充电和放电过程中的电化学反应产生在所述可再充电圆柱锂电池的正电极和负电极上。该电解液可以包括无水有机电解液，其包括锂盐和高纯度有机溶剂的混合物。该电解液可包括聚合物，例如聚合电解液。
图2A为表示根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的芯体件的透视图。图2B为沿图2A的C-C线的剖视图。
参考图2A和图2B，根据本发明一个示例性实施例的所述可再充电圆柱锂电池100的芯体件500可以由合成树脂来制造，其比不锈钢更软且更轻。
所述芯体件500可以包括纵向形成在该芯体件500的中心部分的孔510和至少一个纵向形成在该芯体件500的外壁上的槽520。所述孔510和槽520可以允许在初始充电和放电操作过程中产生的气体被方便地排出到所述可再充电圆柱锂电池的外部。
所述芯体件500可以包括多个由槽520限定的翼形部分530。
例如，如图2A和图2B所示，在所述芯体件500的外壁上纵向形成的四个槽520限定四个翼形部分530，使得所述芯体件500具有形状为十字的横截面形状。
如图2A和图2B所示，具有十字横截面的芯体件500的四个翼形部分530的外壁可以为圆弧状并且所述翼形部分530的上部和下部可以为斜面。
即使所述芯体件500由于受到外部冲击而被旋转或变形，被插入到所述电极组件200的中心部分的所述芯体件500也可以不对电极组件200施加影响，从而防止在电极组件200中产生短路。
图3A为表示根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的芯体件的透视图。图3B为沿图3A的D-D线的剖视图。
如图3A和图3B所示的可再充电圆柱锂电池的芯体件的结构可以大致与图2A和图2B所示的可再充电圆柱锂电池的芯体件的结构类似，除了根据本发明的示例性实施例的芯体件的翼形部分530可以包括带有圆弧边缘的矩形结构，该翼形部分530的上部和下部为斜面。
图4为制造根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的生产方法的方框图。
参考图4，制造根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的过程包括以下步骤，形成电极组件200(S1)，组装电极组件200(S2)，插入芯体件500(S3)，注入电解液(S4)及组装盖组件400(S5)。
图5A、图5B、图5C和图5D为用于说明制造根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的方法的视图。参考图5A、图5B、图5C和图5D对制造根据本发明一个示例性实施例的可再充电圆柱锂电池的方法进行描述。
图5A显示形成电极组件200的步骤(S1)。第一电极板210、分隔件230和第二电极板220被连续地叠置。然后缠绕轴600连接到这些叠置结构的一端，第一电极接头215被连接到第一电极板210上，第二电极接头225被连接到第二电极板220上，并且将所述叠置结构以圆筒形式进行缠绕，形成该电极组件200。
图5B表示组装电极组件200的步骤(S2)。该电极组件200被容纳在圆筒盒300内。然后将缠绕轴600与该电极组件200分开，从而在该电极组件200的中心部分形成大致为圆筒形状的腔体。所述缠绕轴600可以在该电极组件200被容纳在圆筒盒300内之前与电极组件200分开。下部绝缘板241被预先连接到圆筒盒300上。第一电极接头215和第二电极接头225中的一个可以通过电阻焊接或类似方法连接到圆筒盒300的下表面320上。
图5C表示插入芯体件500的步骤(S3)。该芯体件500被插入到在电极组件200的中心部分的腔内。所述芯体件500被定位在第二电极接头225的上表面使得第二电极接头225通过该芯体件500可以更结实地与圆筒盒300连接。
然后实施注入电解液的步骤(S4)。将电解液注入到该圆筒盒300内直到该电极组件200的上端。所述电解液用作在充电和放电操作期间允许锂离子在第一电极板210和第二电极板220之间移动的介质。
图5D表示组装盖组件400的步骤(S5)。所述盖组件400与所述圆筒盒300的上部连接以防止电极组件200和芯体件500从所述圆筒盒300中分离并且防止电解液从圆筒盒300中泄漏。
环形的绝缘衬垫450与所述圆筒盒300的上部连接。所述导电的安全放气口与第一电极接头215和第二电极接头225中的一个连接，并且然后该导体的安全放气口410、印刷线路板PCB420、正温度系数元件430和电极帽440被顺序地组装。
然后通过凹进圆筒盒300对应所述绝缘衬垫450下端的预定位置而在所述圆筒盒300中形成波纹部340。通过将圆筒盒上端部逐渐收缩在圆筒盒300中形成渐缩部330，以防止盖组件400与圆筒盒300分开。然后完成所述可再充电圆柱锂电池100。
本领域技术人员应该明白在不背离本发明的精神和范围内本发明可以改进和变化。因此，本发明试图覆盖落入所附权利要求书范围内的所有修改和改进及它们的等同物。
Claims (17)
1.可再充电圆柱锂电池，包括：
电极组件，包括第一电极板、第二电极板和设置在所述第一电极板和第二电极板之间的分隔件，所述电极组件在其中心部分具有腔；
杆形的芯体件，其由比不锈钢更软和比不锈钢比重更低的材料制成，所述芯体件被设置在所述腔内；
其中设置有所述电极组件和芯体件的盒，该盒包括设置在所述盒上部的开口，及
盖组件，与所述盒的上部连接，所述盖组件将所述盒密封。
2.如权利要求1所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件由合成树脂制造。
3.如权利要求2所述的可再充电圆柱锂电池，
其中合成树脂包括聚苯硫醚。
4.如权利要求1所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件包括沿芯体件的纵向设置在该芯体件中心的孔。
5.如权利要求1所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件包括沿芯体件的外壁纵向设置的至少一个槽。
6.如权利要求5所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件包括沿芯体件的外壁纵向设置的四个槽。
7.如权利要求1所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件的高度约为所述电极组件高度的90％到110％。
8.可再充电圆柱锂电池，包括：
电极组件，包括第一电极板、第二电极板和设置在所述第一电极板和第二电极板之间的分隔件，所述电极组件在其中心部分具有腔；
杆形的芯体件，其包括多个翼形部分，所述芯体件被设置在所述腔内；
其中设置有所述和电极组件和芯体件的盒，该盒包括设置在所述盒上部的开口，及
盖组件，与所述盒的上部连接，所述盖组件将所述盒密封。
9.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件包括设置的四个翼形部分使得所示芯体件具有十字形式的横截面形状。
10.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述翼形部分为圆形并且所述翼形部分的上部和下部被加工为斜面。
11.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述翼形部分为带有圆弧边缘的矩形并且所述翼形部分的上端部和下端部被切成斜面。
12.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件由合成树脂制造。
13.如权利要求12所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述合成树脂包括聚苯硫醚。
14.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件包括沿芯体件的纵向设置在该芯体件中心的孔。
15.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中所述芯体件的高度约为所述电极组件高度的90％到110％。
16.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中每个翼形部分被设置成与另一个翼形相对。
17.如权利要求8所述的可再充电圆柱锂电池，
其中翼形部分被沿所述芯体件外壁纵向设置的槽分开，且
其中每个翼形部分被设置成对着槽。
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