CN1953265A - 可充电电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可充电电池，其包括：具有开口的外壳；容纳于外壳中的电极组件，该电极组件具有从其突出的第一和第二电极接头；盖组件，其包括覆盖外壳开口的盖板和与盖板绝缘的电极端子；分别连接到电极端子和盖板的第一和第二电极引线；通过第一和第二电极引线连接到盖组件的电路板，在电路板和盖组件之间限定出间隙；填充电路板和盖组件之间的间隙的树脂部分；及将盖组件与第一电极引线和盖板绝缘的绝缘加固部分。借助于这种绝缘加固部分可以避免盖组件在外部压力下与树脂部分分离。

Description

可充电电池

技术领域

本发明的涉及一种可充电电池，尤其涉及一种在压力作用下能够不变形的棱柱形电池。

本申请要求享有2005年7月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2005-67974的优先权，其公开的全部内容作为参考结合于本申请中。

背景技术

近年来，开发并生产了大量紧凑且重量轻的电气或电子设备，例如蜂窝式电话、笔记本电脑以及录象摄像机。这些便携式电气或电子设备装有电池组(battery pack)，因此不单独向这些设备供给电源它们也能工作。这类电池组至少包括一个用于输出具有预定电平电压的电池，以便在预定时间内驱动便携式电气或电子设备。

通常，这些电池组采用的是可充电电池，以提供经济效率。作为典型的可充电电池实例，其包括镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池以及如锂(Li)聚合物电池和锂离子(Li-ion)电池之类的锂可充电电池。

一般而言，锂可充电电池的工作电压为3.6V，这比Ni-Cd电池或Ni-MH电池的工作电压高三倍。此外，锂可充电电池每单位重量的能量密度高。因此，对锂可充电电池的需求迅速增加。

对于锂可充电电池而言，用以锂为基的氧化物作为正电极活性物质，而用碳作为负电极活性物质。通常，根据电解质的类型可将锂可充电电池分为液体电解质电池和聚合物电解质电池。使用液体电解质的锂可充电电池被称作锂离子电池，而使用聚合物电解质的锂可充电电池被称作锂聚合物电池。锂可充电电池可以制造成多种形式，并且可以根据形状分为罐形电池、棱柱形电池和袋形电池。

通常，锂可充电电池由外壳、容纳在外壳中的凝胶物卷型(jelly-roll-type)电极组件、和覆盖在外壳上部的盖组件构成。

通过将敷覆有正电极活性物质的正电极板、敷覆有负电极活性物质的负电极板和隔板卷起来构成电极组件。隔板介于正和负电极板之间以避免两电极板之间的短路，且仅允许锂离子(Li-ion)通过。此外，外壳中包含有电解质溶液，使锂离子可以移动。

盖组件与容纳电极组件的外壳的上开口嵌合。盖组件设有与外壳开口的大小和形状都相同的平板形盖板。盖板的中间部分设有允许电极端子通过的端子孔。围绕电极端子的外侧设管形垫圈，以使电极端子与盖板电绝缘。绝缘板设置在盖板的下表面，连接到电极端子的接线板被设置在绝缘板的下表面。

盖板的一侧设有安全排气口，以避免由于外壳内的压力升高而产生的爆炸，并且围绕安全排气口设有向上突出的突起，以避免注入盖板的上部的树脂由于外部压力而扭曲。突起的上部设有辅助突起，以加强支撑力而避免树脂扭转。

此外，盖板的上表面设有绝缘带，将电极端子与盖板绝缘。

然而，传统的可充电电池的安全排气口可能被注入盖板上部的树脂损坏。

传统的可充电电池的另一缺点是在盖板的上表面设置绝缘带之后，突起的上部设置有辅助突起，因此在制造时必须进行附加步骤。

发明内容

本发明的目的是提供一种可充电电池，它能够通过在绝缘元件中集成用来抵抗施加到盖板上的压力的加固元件来减少制造步骤。

根据本发明一方面，提供一种可充电电池，其包括：具有开口的外壳；电极组件，其被容纳在外壳中并具有从电极组件突出的第一和第二电极接头；盖组件，其包括覆盖外壳开口的盖板和与盖板绝缘的电极端子；分别与电极端子和盖板连接的第一和第二电极引线；通过第一和第二电极引线连接到盖组件的电路板，其中在电路板和盖组件之间限定出间隙；填充到盖组件和电路板之间的间隙的树脂部分；以及使盖组件和第一电极引线及盖板绝缘的绝缘加固部分。

根据本发明一方面，该可充电电池还可包括连接到第一或第二电极引线的电流切断元件，以切断可充电电池和其外侧之间的电流。可将该电流切断元件构造成具有正温度系数(PTC)的热敏电阻。

根据本发明一方面，绝缘加固部分可以包括覆盖一部分盖板的整体成形的覆盖元件。该加固元件可以向上突出，而覆盖元件可以呈薄板状。

根据本发明一方面，盖板还可以包括安全排气口，而绝缘加固元件还可以包括形成在覆盖元件的下表面的安全排气口保护元件，以保护安全排气口。

根据本发明一方面，外壳可以是棱柱形外壳。

根据本发明另一方面，提供一种制造可充电电池的方法，其包括：在具有开口的外壳中插入电极组件；用包括盖板的盖组件覆盖外壳的开口；在盖板上设置绝缘加固部分，其中该绝缘加固部分包括覆盖一部分盖板的覆盖元件和加固元件；将电路板连接到盖组件，致使在电路板和盖组件的盖板之间形成间隙；将树脂注入电路板和盖组件的盖板之间的间隙中，其中借助于绝缘加固部分的加固元件来防止树脂与盖组件分离。

本发明的附加方面和/或优点一部分将在下面的说明书中阐明，一部分将从说明书中显而易见地推知，或者可以通过本发明的实践获知。

附图说明

通过下面结合附图对实施方式的说明，本发明的这些和/或其他方面和优点将更加清晰并且更容易理解。附图中：

图1是根据本发明一方面的可充电电池的透视分解图；

图2是本发明另一实例的可充电电池的部分透视分解图；

图3是图2所示的可充电电池的横截面图。

具体实施方式

现在将详细说明本发明的一些实施方式，附图中示出了本发明的一些实例，其中全部附图中相同的附图标记代表相同的部件。下面通过参考附图描述这些实施方式来解释本发明。

以下将参考附图详细说明本发明一实施方式的可充电电池。

图1是本发明一方面的可充电电池的透视分解图。图2是本发明另一实例的可充电电池的一部分的透视分解图。图3是图1所示的可充电电池的截面图。

参考图1至3，可充电电池具有裸电池(bare cell)，其包括在一侧具有开口201的外壳200、容纳在外壳200中的电极组件250、和与开口201嵌合以密封外壳200上部的盖组件100。

在该实施方式中，外壳200呈矩形盒状，其可由铝或铝合金制成。电极组件250和电解质溶液通过其开口201被容纳于外壳200中。外壳200可用作第一和第二电极端子之一。

电极组件250的形状可以为薄板或薄膜。为了形成电极组件250，通过堆叠连接到第一电极接头215的第一电极210、隔板230和连接到第二电极接头225的第二电极220而构成堆叠结构。随后，将堆叠结构卷成卷状。第一或第二电极210或220可以是负电极，而另一电极可以是正电极。优选第一电极210是负电极。

负电极包括由例如铜箔的导电金属薄膜构成的负极电流集流器和敷覆在电流集流器两侧表面的负极活性材料层。负极活性材料层可以主要由碳制成。负极端子被连接到负极电流集流器的未形成负电极活性材料层的区域。负极端子向上突出。(正如此处所使用的那样，术语“向上”用来表示图1中的可充电电池的方向。也就是说，“向上”在这里表示沿远离电池外壳的封闭端方向延伸。此外，如在这里使用的那样，术语“底部”表示电池外壳的封闭端，或者在构造元件的情况中，术语“下部”或“下部表面”表示面对电池封闭端的一侧。类似地，术语“上部”或“上表面”表示面向远离电池封闭端的一侧。)

正电极包括由如铝箔之类的高导电性金属薄膜构成的正极电流集流器以及敷覆在电流集流器两侧表面上的正电极材料活性层。该正电极材料活性层主要可以由氧化锂构成。正极端子连接到正极电流集流器的未形成正电极活性材料层的区域，并且正极端子向上突出。

作为非限制的实例，隔板230由聚乙烯、聚丙烯或其共聚物制成。为了有效避免两电极板之间的短路，将隔板230设置成比第一和第二电极210和220宽。

盖组件100覆盖外壳200的开口201以密封外壳200。盖组件100设有与外壳200的开口201的大小和形状都相同的平板状盖板110。盖板110的下表面设有绝缘板140。绝缘板140的下表面设有接线板150，接线板150电连接到设置在第一电极210上的第一电极接头215。

盖板110的中间部分设有第一端子孔111，电极端子130穿过该端子孔与第一电极接头215连接。第一端子孔111设有管状的绝缘垫圈120，以使电极端子130与盖板110电绝缘。

此外，盖板110的一侧设有具有预定尺寸的电解质溶液注入孔113。在盖组件100与外壳200的开口201嵌合之后，电解质溶液通过电解质溶液注入孔113注入。之后，用塞子115将电解质溶液注入孔113封闭。

盖板110的另一侧设有安全排气口117。优选将安全排气口117设置在盖板110的上表面并形成为宽度小于盖板110宽度的缺口。

绝缘板140由与绝缘垫圈120相同的绝缘材料制成。可将绝缘板140设置在盖板110的下表面上。绝缘板140设有第二端子孔141。第二端子孔141形成为与盖板110的第一端子孔111相对应，并且与第一端子孔111相连。

接线板150可以由Ni或Ni合金制成。接线板150设置在绝缘板140的下表面上。接线板150设有第三端子孔151。第三端子孔151形成为与第一端子孔111对应。

绝缘壳体160设置在电极组件250上部的上方，以使电极组件250与盖板110绝缘。绝缘壳体160设有第一和第二电极接头插入孔163和165，当第一和第二电极接头215和225从电极组件250向上突出时，第一和第二电极接头215和225穿过这些插入孔。绝缘壳体160由绝缘聚合树脂制成。绝缘壳体160优选由聚丙烯制成。当然，本发明不限于此。

盖板110的上表面设有绝缘加固部分170。绝缘加固部分170可以通过粘合剂连结在盖板110上，借助于将覆盖盖板110的覆盖元件173与设置在覆盖元件173一侧的加固元件成一体的方式构成该绝缘加固部分。加固元件171从覆盖元件的上表面向上突出预定高度。在下面将描述的保护电路板300和盖板110之间注入树脂，而加固元件加强了树脂和盖板110之间的粘合。根据本发明一实施方式，可在绝缘加固部分170的下表面设有形成为对应于盖板110的安全排气口117的安全排气口保护元件175。按照此实施方式，可避免由树脂注入而可能造成的对安全排气口117的损坏。绝缘加固部分170可以整体形成，也就是说，如果设置的话，可将覆盖元件173、加固元件171和安全排气口保护元件175一起形成为一件或者预先连接，因此，如果设置的话，就可以在同一制造工序中在盖板110的上表面设置包括覆盖元件173、加固元件171和安全排气口保护元件175的绝缘加固部分170。

从电极组件250突出的第一和第二电极接头215和225被连接到盖板110和电极端子130上。盖板110和电极端子130分别通过第一和第二电极引线360和370被连接到保护电路板300上。图1中的附图标记310和320是电池的外部端子，而附图标记450、450’是将盖板110电连接到第二电极引线370的引导板。

可将切断电流的电流切断元件410连接到正和负电极之一上。在本实施方式中，电流切断元件被连接到第一电极引线和在绝缘加固部分上的电极端子上以切断电流。在外壳200内部的温度或压力过度升高时，电流切断元件410切断充电或放电电流。电流切断元件410是一种温度高于预定水平时电阻无限增加的器件。如PTC热敏电阻之类的正温度系数(PTC)材料可以被用作电流切断元件410。

保护电路板300可以由包括电路芯片的合成树脂板构成。如果发生具有不同极性的电极端子130和盖板110彼此连接的情况，电池的化学成分可能变得不稳定，因此电池可能过充电或可能流过过电流。结果，可能发生泄漏、失火或爆炸，从而降低电池的性能。因此，为了避免电池性能变坏，可将保护电路板300连接到第一和第二电极引线360和370，以控制裸电池的电压，从而避免过充电。

根据本实施方式，树脂部分(图中未示出)填充于电流切断元件410和盖组件110之间的间隙。

现在，将详细说明根据本发明一方面的上面所提到的可充电电池的装配过程。

首先，将电极组件250插入外壳200中。

将绝缘壳体160放置在电极组件250上部的上方。从电极组件250和外壳200向上突出的第一和第二电极接头215和225突出穿过设置在绝缘壳体160中的第一和第二接头插入孔163和165。

接下来，将盖板110、绝缘板140和接线板150依次安置成连接第一、第二和第三端子孔111、141和151。以预定转动力将穿过盖板110、绝缘板140和接线板150的电极端子130插入第一、第二和第三端子孔111、141和151中。

在此处所描述的实施方式中，借助于垫圈120使电极端子130与盖板110绝缘，并将该电极端子安装成通过盖板110的第一端子孔111，致使接线板150与盖板110电绝缘，而与电极端子130电连接。

盖组件100密封外壳200的开口201。在此处所描述的实施方式中，分别与第一和第二电极接头215和225连接的电极端子130和盖板110经由第一和第二电极引线360和370连接到保护电路板300。

在此处所描述的实施方式中，电极端子130是负电极，它通过连接引线371连接到电流切断元件410。如上所述，电流切断元件410可以由发生异常情况时切断电路的PTC材料制成。

绝缘加固部分170设置在盖板110的上表面上。更明确地说，绝缘加固部分170的板形覆盖元件173覆盖盖板110的上表面，形成在覆盖元件173下表面的安全排气口保护元件175被插入安全排气口117的上部中，并且加固元件171从盖板110向上突出。

保护电路板300被固定在可充电电池的盖组件100上，因此在保护电路板300和盖板110之间形成间隙，随后将树脂注入保护电路板300和盖板110之间。

在此处所描述的实施方式中，树脂部分可能向形成在盖板110中的安全排气口117施加压力，但是借助于包括在绝缘加固部分170中的安全排气口保护元件175可避免树脂部分损坏安全排气口。

此外，在树脂填充到可充电电池中时，包括在绝缘加固部分170中的加固元件171可以避免盖组件100与树脂部分分离。

根据本发明一方面，通过将加固元件与覆盖元件成一体地构成绝缘加固部分，可减少制造步骤。

另外，可将可充电电池构造成使得绝缘加固部分加固注入外壳和盖组件之间的树脂部分，从而可避免在外部压力下盖组件与树脂部分分离。

再者，借助于形成在绝缘加固部分中的安全排气口保护元件可避免注入的树脂部分损坏形成于盖板中的安全排气口。

尽管已示出和说明了本发明的几种实施方式，显然，本领域技术人员可以理解，在不超出本发明的原理和构思的前提下，可以对这些实施方式进行变换，本发明的范围应由权利要求所要求保护的范围及其等同范围限定。

Claims (13)

1、一种可充电电池，包括：

具有开口的外壳；

容纳于所述外壳中的电极组件，该电极组件具有从其突出的第一和第二电极接头；

盖组件，其包括覆盖所述外壳的开口的盖板和与该盖板绝缘的电极端子；

分别连接到所述电极端子和盖板的第一和第二电极引线；

通过所述第一和第二电极引线连接到所述盖组件的电路板，其中在所述电路板和盖组件之间限定出间隙；

填充所述电路板和盖组件之间的所述间隙的树脂部分；及

将所述盖组件与所述第一电极引线和所述盖板绝缘的绝缘加固部分。

2、根据权利要求1所述的可充电电池，其中，所述绝缘加固部分包括整体形成的覆盖所述盖板一侧的一部分的覆盖元件。

3、根据权利要求2所述的可充电电池，其中，所述加固元件向上突出。

4、根据权利要求2所述的可充电电池，其中，所述覆盖元件呈薄板状。

5、根据权利要求2所述的可充电电池，其中，所述盖板包括安全排气口，所述覆盖元件还包括形成在所述覆盖元件的下表面的排气口保护元件，以保护所述安全排气口。

6、根据权利要求1所述的可充电电池，其中，所述外壳是具有矩形平行六面体形状的棱柱形外壳。

7、根据权利要求1所述的可充电电池，其中，还包括连接到所述第一电极引线和在所述绝缘加固部分上的所述电极端子的电流切断元件。

8、根据权利要求7所述的可充电电池，其中，所述电流切断元件包括PTC(正温度系数)热敏电阻。

9、根据权利要求1所述的可充电电池，其中，所述电路板监控所述可充电电池的电压以防止过充电。

10、一种制造可充电电池的方法，包括：

将电极组件插入具有开口的外壳中；

用包括盖板的盖组件覆盖所述外壳的开口；

在所述盖板上放置绝缘加固部分，其中该绝缘加固部分包括覆盖所述盖板的一部分的覆盖元件和加固元件；

将电路板连接到所述盖组件，致使在所述电路板和所述盖组件的盖板之间形成间隙；及

将树脂注入所述电路板和所述盖组件的盖板之间的间隙中，其中借助于所述绝缘加固部分的加固元件避免所述树脂与所述盖组件分离。

11、根据权利要求10所述的方法，其中，包括所述覆盖元件和加固元件的所述绝缘加固部分为整体形成。

12、根据权利要求10所述的方法，其中，所述盖板包括安全排气口，所述绝缘加固部分包括注入树脂时防止所述安全排气口受损的安全排气口保护元件。

13、根据权利要求12所述的方法，其中，所述绝缘加固部分包括整体形成的所述覆盖元件、加固元件和安全排气口保护元件。

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