專(zhuān)利名稱(chēng)：二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池，并且尤其是，涉及具有放置電極組件在其中的外殼。
現(xiàn)有技術(shù)通常地，二次電池具有用作發(fā)電單元的電極組件，該電極組件具有正極板、負(fù)極板和隔板。將電極組件放置在外殼中，并且將電解質(zhì)注入到外殼中。通過(guò)在外殼的開(kāi)口部分使用蓋組件而將外殼氣密地封閉。
這樣的二次電池還經(jīng)常包括在蓋組件上形成的與外殼絕緣的電極端子。電極端子形成極，并且電池外殼本身可以用作正極。
具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池，最近的趨勢(shì)是，用重量比鐵或其他導(dǎo)電金屬材料輕的鋁或鋁合金形成外殼，并且即使在高電壓環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間地使用也不會(huì)被腐蝕。也就是說(shuō)，鋁基電池具有優(yōu)異的性能特性。
在這些電池中，用于氣密地密封外殼開(kāi)口部分的蓋組件典型地包括直接焊接到外殼開(kāi)口部分上以密封開(kāi)口的蓋板、穿透蓋板的端子引線和使端子引線與蓋板絕緣的墊圈。典型地用相同的材料形成蓋板和外殼，從而有助于對(duì)其適當(dāng)?shù)睾附印?br> 而且，在蓋板上設(shè)置安全閥。當(dāng)電池的內(nèi)部電壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)，閥破裂并且減少電池內(nèi)部壓力，從而使電池免于爆炸?？梢酝ㄟ^(guò)使用機(jī)械技術(shù)、蝕刻技術(shù)或電鑄技術(shù)在蓋板上形成預(yù)定深度的凹槽并部分地減少蓋板凹槽部分的厚度而形成閥。
然而，具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池，在充電和放電期間，電極組件反復(fù)地膨脹和收縮，并且外殼隨同電極組件的膨脹一起膨脹。這就稱(chēng)為膨脹現(xiàn)象。
為了防止這種膨脹現(xiàn)象，最近已經(jīng)作出了多種努力，并且在這個(gè)連接中，提出了外殼應(yīng)當(dāng)由高硬度的合金形成。
然而，當(dāng)蓋板和外殼由相同的材料形成時(shí)，則不容易以穩(wěn)定的方式正確地控制形成在蓋板上的安全閥的操作壓力。而且，由于退火和其他因素減少了對(duì)閥的壓力，所以變得難以加強(qiáng)閥的抗沖擊性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供的二次電池有效地在避免膨脹現(xiàn)象的同時(shí)，避免了安全閥非正常地操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)示例二次電池包括具有正極板和負(fù)極板以及設(shè)置在正極板和負(fù)極板之間的隔板的電極組件、。通過(guò)外殼的開(kāi)口部分將電極組件安裝在外殼中。在外殼的開(kāi)口部分上安裝蓋組件，從而密封外殼，并且蓋組件具有安裝到外殼開(kāi)口部分上的蓋板，蓋的硬度大于蓋板的硬度。
蓋板可以由Al或Al合金制得。
外殼可以由將0.35wt％的選自由Mn、Mg、Si、Zr、Ti和Cu構(gòu)成的組中的一種或多種金屬元素添加到基質(zhì)金屬中而得到的材料制得。基質(zhì)金屬可以是Al或Al合金。基質(zhì)金屬可以與形成蓋板的材料相同。
使用激光焊接技術(shù)，將蓋板焊接到外殼上。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二次電池的分解透視圖。
圖2為圖1中示出的二次電池在組合狀態(tài)下的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
如圖1和2中所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二次電池基本為矩形，并且包括在一側(cè)具有開(kāi)口部分12的外殼10、通過(guò)開(kāi)口部分12安裝在外殼10內(nèi)的電極組件20、和密封外殼10開(kāi)口部分12的蓋組件30。
電極組件20具有正極板22、負(fù)極板24和設(shè)置在正極板22和負(fù)極板24之間的隔板26。如圖1中所示，將插入隔板26的正極板22和負(fù)極板24卷繞成具有傳統(tǒng)螺旋卷繞或“涂果子凍的薄卷餅”型電池。
關(guān)于電極組件20，電極板24具有由帶狀銅薄板制得的負(fù)極集流體。在負(fù)極集流體的一個(gè)側(cè)面上形成負(fù)極涂覆膜。用含有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極混合物涂覆負(fù)極涂覆膜。使用碳材料作為負(fù)極物質(zhì)，并且將粘結(jié)劑、增塑劑和導(dǎo)電劑添加到其中，從而制得負(fù)極混合物。
正極板22具有由帶狀金屬薄板制得的正極集流體?？梢允褂娩X薄板作為正極集流體。在正極集流體的一個(gè)側(cè)面上形成正極涂覆膜。用含有正極活性物質(zhì)的正極混合物涂覆正極涂覆膜。使用鋰基氧化物作為負(fù)極物質(zhì)，并且將粘結(jié)劑、增塑劑和導(dǎo)電劑添加到其中，從而制得正極混合物。
正極片28和負(fù)極片28`分別與正極板22和負(fù)極板24電連接的同時(shí)，正極片和負(fù)極片28和28`從電極組件20中引出。在這個(gè)實(shí)施例中，鎳薄膜形成負(fù)極片28`，鋁薄膜形成正極片28。
如圖1中所示的正極片28和負(fù)極片28`的材料和位置可以改變。
同時(shí)，外殼10由金屬材料制成大致為長(zhǎng)方體型。因此，外殼10自身可以用作端子。而且，外殼10具有開(kāi)口部分12，通過(guò)這個(gè)開(kāi)口部分將電極組件20插入到外殼10中。
外殼10的邊緣可以是正方形或圓形的。
在這個(gè)實(shí)施例中，外殼10由重量輕的導(dǎo)電材料制得，如Al合金。外殼10可以由高硬度的Al合金制得。高硬度Al合金是通過(guò)將0.35wt％的選自由Mn、Mg、Si、Zr、Ti或Cu構(gòu)成的組中的一種或多種提高硬度的金屬元素添加到基質(zhì)金屬Al中而形成的。
基于高硬度Al合金的外殼10以相對(duì)薄的厚度避免了膨脹現(xiàn)象，并且有效地起到使電池更薄且更輕的作用。
蓋組件30安裝在本實(shí)施例的高硬度Al合金基外殼10的開(kāi)口部分12上。蓋組件30具有直接焊接到外殼10開(kāi)口部分12上以密封蓋10的蓋板32。
蓋板32由硬度低于外殼10硬度的Al或Al合金制得。這是為了以穩(wěn)定的方式正確地控制形成在蓋板32上的安全閥32`的操作壓力，并且經(jīng)過(guò)退火的熱處理降低對(duì)安全閥32`的壓力，由此加強(qiáng)抗沖擊性。使用A3003(材料的標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng))材料形成蓋板32，其中A3003材料是由0.3wt％的Si，0.55wt％的Fe，0.12wt％的Cu和1.0wt％的Mn的合金元素添加到Al金屬中而得到的。
通過(guò)在蓋板32上形成具有預(yù)定深度的凹槽，并且使蓋板32的凹槽部分薄于蓋板32的其他部分而制得安全閥32`在端子引線36穿透蓋板32的同時(shí)，在蓋板32上形成了端子引線36，致使通過(guò)插入墊圈34而使端子引線36與蓋板32絕緣。在端子引線36下面還形成了絕緣板(未示出)和端板(未示出)以使端子引線36與蓋板32絕緣。從負(fù)極板24中引出的負(fù)極片28`從端子引線36的底部焊接到端子引線36上。端子引線36用作負(fù)極端子。
從正極板22中引出的正極片28電連接到蓋板32的底部表面上或外殼10的內(nèi)表面上，使得除了端子引線36以外的電池的整個(gè)外部用作正極端子。然而，正極端子和負(fù)極端子的結(jié)構(gòu)并不局限于此。當(dāng)具有負(fù)極端子的結(jié)構(gòu)時(shí)，正極端子的結(jié)構(gòu)可以由單獨(dú)的端子引線形成。
當(dāng)電極組件20安裝在外殼10中時(shí)，在電極組件20和蓋組件30之間還用絕緣材料形成了保護(hù)殼38，以更穩(wěn)固地固定電極組件20。
當(dāng)蓋組件30焊接到外殼10的開(kāi)口部分12上時(shí)，通過(guò)形成在蓋板32上的電解質(zhì)注入孔40注入電解質(zhì)的外殼10中，然后用塞子(未示出)密封電解質(zhì)注入孔40。
具有上述結(jié)構(gòu)的正方形二次電池，蓋板32焊接到外殼10的開(kāi)口部分12上以密封該開(kāi)口部分12。然而，當(dāng)用硬度低于外殼10的硬度的材料制得蓋板32，以控制安全閥32`的操作壓力時(shí)，有可能使兩個(gè)組件10和32之間的焊接損壞。
因此，在這個(gè)實(shí)施例中，使用激光焊接技術(shù)，沿著圖2中示出的焊接線(WL)將蓋板32焊接到外殼10上。激光包括100～140Hz的頻率、200～400W的功率和2.3～2.5焦耳/點(diǎn)焊的熱容。在這個(gè)實(shí)施例中焊接速度為17～25mm/秒。
通過(guò)激光焊接過(guò)程，可以將具有不同硬度級(jí)別的外殼10和蓋板32以穩(wěn)定的方式彼此焊接到一起。
如上所述，考慮到膨脹現(xiàn)象，在其中安裝電極組件20的外殼10由高硬度材料制得，并且考慮到安全閥32`的操作壓力和抗沖擊性，密封外殼10開(kāi)口部分12的蓋板32由低硬度材料制得。這樣，在有效地避免膨脹現(xiàn)象的同時(shí)，電池就變得更薄且更輕。而且，可以正確地控制安全閥32`的操作壓力，并且可以避免由安全閥32`抗沖擊性的惡化而可能引起的電池非正常工作。
雖然上面已經(jīng)詳細(xì)的描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)很清楚地理解，其中教導(dǎo)的基本發(fā)明思想的許多改動(dòng)和/或修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，并且仍然落在由附帶的權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的精神和范圍中。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，包括具有正極板、負(fù)極板和設(shè)置在正極板和負(fù)極板之間的隔板的電極組件；在其中安裝電極組件的外殼，外殼具有開(kāi)口部分；以及安裝在外殼開(kāi)口部分上的蓋組件，用于密封外殼，并且蓋組件具有安裝到外殼開(kāi)口部分上的蓋板，其中外殼的硬度大于蓋板的硬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的二次電池，其中蓋板為Al。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的二次電池，其中蓋板為Al合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的二次電池，其中外殼包括基質(zhì)金屬和添加到基質(zhì)金屬中的至少一種提高硬度的金屬元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的二次電池，其中至少一種提高硬度的金屬選自由Mn、Mg、Si、Zr、Ti和Cu構(gòu)成的組中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的二次電池，其中至少一種提高硬度的金屬元素大約為外殼的0.35wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的二次電池，其中基質(zhì)金屬為Al。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的二次電池，其中基質(zhì)金屬為Al合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的二次電池，其中蓋板是與基質(zhì)金屬相同的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的二次電池，其中蓋板包括具有0.3wt％左右的Si，0.55wt％左右的Fe，0.12wt％左右的Cu，及1.0wt％左右的Mn的Al合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的二次電池，其中蓋板通過(guò)激光焊接到外殼上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的二次電池，其中激光的頻率為100～140Hz左右。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的二次電池，其中激光的功率為200～400瓦左右。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的二次電池，其中激光的熱容為2.3～2.5焦耳/點(diǎn)焊。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的二次電池，其中蓋板以17～25mm/秒左右的速度焊接到外殼上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的二次電池，其中該電池基本為矩形。
全文摘要
二次電池包括電極組件，該電極組件具有正極板、負(fù)極板和位于正極板和負(fù)極板之間的隔板。該電極組件裝配在具有開(kāi)口部分的外殼中。蓋組件裝配在外殼的開(kāi)口部分，從而密封外殼，蓋組件具有安裝到外殼開(kāi)口部分上的蓋板。并且外殼的硬度大于蓋板的硬度。
文檔編號(hào)H01M10/04GK1604358SQ20041009512
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者金昌燮, 韓秀振 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社