專利名稱：鋰二次電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的方案涉及鋰二次電池。具體地，本發(fā)明的方案涉及一種鋰二次電池，其在安全口和墊圈之間具有支撐密封件，以便通過減少或避免氣體或電解液從鋰二次電池泄漏來提高鋰二次電池的安全性。
背景技術：
鋰二次電池根據(jù)外部形狀可以分為圓柱形鋰二次電池和矩形鋰二次電池。圓柱形鋰二次電池在蓋組件中具有內置的限流結構，以便當電池的內部壓力升高超過某一極限時以及當有爆炸的危險時，阻止電流產(chǎn)生反應。因此，該結構能提高鋰二次電池的安全性。
如圖7所示，圓柱形鋰二次電池10由位于內部的電極組件(未示出)、容納電極組件和電解液的圓柱形罐30和蓋組件40組成，其中蓋組件40裝配在圓柱形罐30的上側，并密封圓柱形罐30，以向外部裝置轉移電極組件所產(chǎn)生的電流。
相關技術的蓋組件40被配置成具有依次插入圓柱形罐30中的下列元件。這些元件包括墊圈、安全口、電流絕緣部件、二次保護元件和蓋頂。一旦每個元件按照上述順序插入圓柱形罐30中，圓柱形罐30的邊緣就卷曲，以將元件保持在適當?shù)奈恢?，并避免氣體和電解液泄漏。然而，僅具有這種配置，由于沒有形成完全的密封，所以當電池10的內部壓力升高時，仍然有安全口和墊圈之間分離的危險以及泄漏的危險。而且，如果電解液由于碰撞、搖晃等，流到蓋組件40和墊圈之間或者墊圈和圓柱形罐30之間的小縫內，那么電解液就有通過電解液的毛細現(xiàn)象和內聚力的相互作用而泄漏出電池的危險。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的方案涉及上述問題和/或其它問題，并且本發(fā)明的方案通過在安全口和墊圈之間和/或安全口和成形的罐之間插入或形成粘合材料，以降低或避免電池的氣體或電解液泄漏，來提高電池中的緊密性或密封性。本發(fā)明的其它方案還具有其它益處。
根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池包括電極組件；容納該電極組件的圓柱形罐；封閉所述圓柱形罐的開口的蓋組件，其包括電流絕緣部件和連接到該電流絕緣部件的蓋頂；置于所述蓋組件和所述圓柱形罐之間以保持密閉性或氣密性的墊圈；和形成在所述安全口和墊圈之間的支撐密封件。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的支撐密封件可以由橡膠、硅酮和聚合物中的至少一個形成。
并且，根據(jù)本發(fā)明方案的支撐密封件可以具有中心有圓孔的環(huán)形形狀。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的支撐密封件可以包括沿寬度方向形成的外部端，并遍布在所述墊圈和所述蓋組件彼此接觸的界面上。
并且，根據(jù)本發(fā)明方案的支撐密封件可以形成在所述墊圈和所述圓柱形罐之間。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的支撐密封件可以包括粘合層，其中所述粘合層由雙面膠帶形成或者通過在安全口和墊圈之間插入流體無定形粘合劑之后固化來形成。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的墊圈可以由聚乙烯、聚丙烯和聚酰亞胺中的至少一個形成。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的蓋組件可以形成為單件，其包括電流絕緣部件和蓋頂。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的電流絕緣部件可以包括由銅和銅合金中的至少之一形成的導電層，且該導電層可以通過電鍍工藝形成。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案，可以連接到所述安全口的上側的二次保護元件。
而且，根據(jù)本發(fā)明方案的二次保護元件可以為由樹脂和碳粉的層形成的正溫度系數(shù)(PTC)元件。
根據(jù)本發(fā)明的方案，可再充電電池包括具有開口端并容納電解液的容器；封閉所述開口端的蓋；插入所述容器和蓋之間的墊圈；和插入所述容器和蓋之間以阻礙任何所產(chǎn)生氣體的泄漏和/或電解液的毛細現(xiàn)象泄漏的密封物。
根據(jù)本發(fā)明的方案，可再充電電池包括罐；連接到該罐的安全口；插入所述罐和所述安全口之間的墊圈；和插入所述安全口和所述墊圈之間和/或所述罐和所述墊圈之間以提高密封性并增強它們之間連接性的密封部件。
本發(fā)明的另外方案和/或優(yōu)點部分地在下面的說明書描述，并且根據(jù)說明書將部分地變得明顯，或者可以通過實施本發(fā)明來體驗。


本發(fā)明的這些和/或其它方案和優(yōu)點通過結合附圖進行的下列描述將變得清楚并更加容易理解，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池的截面圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池的分解圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池的部分截面；圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一方案的鋰二次電池的部分截面；圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一方案的鋰二次電池的部分截面；圖6示出根據(jù)本發(fā)明方案的電流絕緣部件的截面圖；和圖7示出相關技術鋰二次電池的透視圖。
具體實施例方式
下面將詳細描述本發(fā)明的方案，結合

其示例，其中，全文中相似的附圖標記指示相似的元件。以下為了解釋本發(fā)明，通過參考附圖來描述方案。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池100的截面圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池的分解圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明方案的鋰二次電池的部分截面。圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一方案的鋰二次電池的部分截面。圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一方案的鋰二次電池的部分截面。圖6示出根據(jù)本發(fā)明方案的電流絕緣部件的截面圖。
如圖1所示，圓柱形二次電池100(圓柱形鋰二次電池或電池)包括電極組件200、容納電極組件200和電解液的圓柱形罐300(或容器)，和裝配在圓柱形罐300上側的蓋組件400(或蓋)，以密封圓柱形罐300并向外部裝置轉移電極組件200產(chǎn)生的電流。
如圖1所示，電極組件200通過卷繞涂覆有正極活性材料的正極板210、涂覆有負極活性材料的負極板220以及位于正極板210和負極板220之間的隔板230，形成膠卷形。正極板210是具有良好導電性的薄膜。在非限制性的方案中，正極板210包括正集流板，其包括鋁(Al)箔和涂覆在正極板210兩側表面上的正極活性材料層。正集流板具有未涂覆正極活性材料的區(qū)域。這種正極未涂覆區(qū)形成在正極板210的兩端。該正極未涂覆區(qū)的一端由Al制成，并連接到由電極組件200向外突出(在圖1中，從內部向上或向外的方向)且具有特定長度的正接線片215。
并且，負極板220為薄膜，例如導電金屬。在非限制性的方案中，負極板220包括負集流板，其包括銅(Cu)箔和/或鎳(Ni)箔以及涂覆在負極板兩表面上的負極活性材料層。負集流板具有未涂覆負極活性材料的區(qū)域。這種負極未涂覆區(qū)形成在負極板220的兩端。負極未涂覆區(qū)的一端由Ni制成，并連接到由電極組件200向外突出(在圖1中，從內部向下或向外的方向)且具有特定長度的負接線片225。在電極組件200的上側和下側，分別提供絕緣板241、245，以避免電極組件200分別接觸蓋組件400和圓柱形罐300。
如圖1和圖2所示，圓柱形罐300(或罐)包括具有特定直徑的圓柱形側板310和將圓柱形側板310的底側密封起來的底板320。從而在圓柱形罐300內形成容納圓柱形電極組件200的預定空間。圓柱形罐300在圓柱形側板310的上側還包括開口，通過該開口插入電極組件200。由于負接線片225連接到圓柱形罐300的底板320的中心區(qū)域，所以圓柱形罐300自身用作鋰二次電池100的負極。在非限制性的方案中，圓柱形罐300由鋁(Al)、鐵(Fe)或其合金制成。此外，圓柱形罐300包括卷曲部330(或圖2所示的卷曲部分)，其在蓋組件400的上側向內彎曲壓下(如圖1所示)。并且，圓柱形罐300包括突緣340，其形成在與卷曲部330相距相應于蓋組件400的厚度的特定距離的位置處。突緣340凹入，以壓住(或輔助支撐)蓋組件400的底側。
如圖1和圖2所示，蓋組件400包括安全口410、電流絕緣部件420、二次保護元件480和蓋頂490(也被稱為蓋頂)。安全口410朝向蓋組件400的下側設置。安全口410包括一從中心區(qū)域突出(在圖1和圖2中，向下方向或朝向罐300的內部的向內方向)的突起。該突起被設計成，當圓柱形鋰二次電池100中產(chǎn)生氣體時，借助壓力被向上(或遠離罐300的內部的向外方向)推壓而變形。并且，電極組件200的正極板210和負極板220分別電連接到蓋組件400和罐300。例如，正接線片215焊接到安全口410的下表面上，以電連接安全口410和正極板210。類似的，負接線片225接觸罐300，以電連接罐300和負極板220。
在非限制性的方案中，蓋組件400可以包括電流絕緣部件420和安全口410相結合的單個元件。在各種方案中，電流絕緣部件420和二次保護元件480可以依次層疊在安全口410上，并且蓋頂490可以位于其上，以按照相似于相關現(xiàn)有技術的方式形成該組件400。在另外的方案中，安全口410、電流絕緣部件420和二次保護元件480可以形成單件，以減少體積、重量和接觸電阻。
在圖2和圖6所示的非限制性的方案中，電流絕緣部件420包括下導電薄膜422、通孔425、上導電薄膜426和主體428。在非限制方案中，電流絕緣部件420的導電薄膜422、426是銅、銅合金或其任意組合。銅是良導體并具有很高的導電性。在另一非限制性的方案中，為了易于控制厚度和簡化目的，導電薄膜(或層)可以通過電鍍工藝制成。
在非限制性的方案中，如圖1所示，二次保護元件480可以連接到安全口410上。電流絕緣部件420可以位于安全口410的上表面上并與其電連接。因此，流進安全口410的電流，從下導電薄膜422，沿著通孔425，和上導電薄膜426流過。并且，二次保護元件480位于電流絕緣部件420的上側上并與上導電薄膜426電連接，以便電流流動。并且，蓋頂490電連接到二次保護元件480的上側，以便電流從二次保護元件480流到鋰二次電池100的外部。
在非限制性的方案中，二次保護元件480可以由包括樹脂和碳粉的正溫度系數(shù)(PTC)元件形成。在該方案中，樹脂用作粘合劑，而碳粉用作導體。如果由于電池100的短路、過充電和/或過放電而使溫度升高，那么電流流動因為樹脂膨脹且碳粉之間的距離增加而被切斷。
在圖1和圖2所示的非限制性的方案中，墊圈305形成在圓柱形罐300和蓋組件400之間。墊圈305的材料可以是聚合物和/或樹脂。在非限制性的方案中，墊圈305可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚亞酰胺(PI)或它們的任意組合。
聚乙烯質量輕且密度低，其由于分子非剛性排列而易于延伸。聚乙烯具有相對低的拉伸強度和相對高的沖擊強度。聚乙烯很容易加工和使用。而且，因為聚乙烯僅由重復的CH2單元構成，所以具有良好的電絕緣性，并且由于它對稱于碳(C)鏈，所以很適合用作高頻絕緣材料。
當石腦油分解時，聚丙烯與乙烯一起產(chǎn)生。聚丙烯具有全同立構結構，其甲基在相同的方向上排列。盡管聚丙烯的結晶度很高，但是結晶度在成形后降低。聚丙烯和聚亞酰胺的電特性與聚乙烯的類似。
如圖2和圖3所示，支撐密封件500(也稱作密封支撐件)形成在墊圈305和安全口410之間。在非限制性的方案中，支撐密封件500可以由橡膠、硅酮、聚合物或其任何組合形成。在各種方案中，支撐密封件500可以是中心有圓孔的環(huán)形形狀。
在各種方案中，支撐密封件500可以按照各種形式實現(xiàn)。它可以形成環(huán)狀的圈，帶有粘合劑涂層、粘合劑膜、膠帶或其任意組合的環(huán)狀圈。并且，在各種方案中，可以使用若干支撐密封件500，它們中的每個在形式上可以相同或不同。
在非限制性的方案中，支撐密封件500可以是涂有具有預定粘度的粘合劑涂層的環(huán)狀圈。支撐密封件500用作將安全口410和墊圈305連接在一起。在這個方案中，支撐密封件500可以是雙面膠帶，其中粘合層(或材料)施加到例如帶的基材的兩側(或各側)。在優(yōu)選的但不是必須的方案中，基材可以是硅(Si)樹脂(或硅酮)。
在非限制性的方案中，硅樹脂(或硅酮)是熱塑性的合成樹脂，并可以是硅的有機衍生物的聚合物。通常，一般的塑料具有由碳形成的骨架。然而，硅樹脂具有由硅形成的骨架，所述硅是具有諸如苯基和/或羥基之類的有機基的硅氧烷鍵(Si-O鍵)的形式。硅樹脂具有足夠用作脫模劑的覆蓋能力(涂覆或鋪展能力)。并且，當連接的有機基團是甲基時，硅樹脂具有良好的絕緣性，并具有最好的乃熱熱性。當用烷基或芳基代替甲基時，硅樹脂的機械強度增加，但是電性能降低。而且，硅樹脂是可以長時間抵抗高溫的絕緣材料。由于硅樹脂具有良好的覆蓋能力、良好的耐熱性和良好的絕緣性能，因此，適合用作雙面膠帶的基材。
在非限制性的方案中，支撐密封件500可以用具有流動行的無定形粘合劑形成的粘合層實現(xiàn)。在這種方案中，圓柱形罐300和墊圈305、或者安全口410和墊圈305通過涂覆的粘合劑可以被彼此牢固地連接。而且，在另一方案中，圓柱形罐300和墊圈305之間或者安全口410和墊圈305之間的間隙可以通過涂覆粘合劑來填充或密封。在各種方案中，粘合劑可以是液相粘合劑、凝膠粘合劑或類似物。
在各種方案中，支撐密封件500可以置于罐300和蓋組件400之間。在圖3所示的方案中，支撐密封件500置于墊圈305和安全口410之間。在另一方案中，支撐密封件500可以被延長，以便其沿寬度方向的外部端被延伸，并覆蓋在蓋組件400的一部分或外圍上。也就是說，參見圖5，支撐密封件500被配置成，支撐密封件500的半徑延長，且支撐密封件500被制成通過部分500a圍繞蓋組件400的側邊(外部環(huán)形邊)。電池100的上側通過卷曲圓柱形罐300的上開口以形成面向墊圈305方向的卷曲部330而封閉。因此，圓柱形罐330、墊圈305和蓋頂490被壓在墊圈305的外部，并且墊圈305和安全口410被緊固到(或壓向)墊圈305的內部。
如圖所示，圓柱形罐300的上端開口和墊圈305在外部牢固地收緊(或壓在一起)。不過，內側的密封性需要改善。因此，在本發(fā)明的各種方案中，為了改善密封性，支撐密封件500的半徑被延長，以覆蓋蓋組件400的側表面。
此外，相似于支撐密封件500的支撐密封件502可以形成在圓柱形罐300和墊圈305之間。參見圖4和圖5，支撐密封件502形成在圓柱形罐300的開口和墊圈305的連接(或按壓)位置處，在墊圈305與支撐密封件500相反的一側上，其中支撐密封件500形成在墊圈305和安全口410之間。
在如圖4和圖5所示的非限制性方案中，支撐密封件502形成在罐300和墊圈305之間，而支撐密封件500形成在安全口410和墊圈305之間。在非限制性方案中，支撐密封件500、502之一或兩者可以由橡膠、硅酮、聚合物或其任意組合制成。并且，與支撐密封件500相似，支撐密封件502可以包括具有預定粘度的粘合層，可以具有形成在雙面膠帶上的粘合層，或者可以是具有流動性的無定形粘合劑。在非限制性方案中，支撐密封件500和支撐密封件502可以按照相似或不同的方式形成。
并且，優(yōu)選但不必須的是，支撐密封件502為中心有孔的環(huán)形形狀，這與形成在墊圈305和安全口410之間的支撐密封件500(粘合層)類似。優(yōu)選但不必須的是，安全口410的凸起(或突起)位于鋰二次電池100中，以致當由于電池內產(chǎn)生的氣體是內壓升高時，安全口410向上(或向外)可變形。
鑒于上述描述，下面說明具有根據(jù)本發(fā)明的各種方案的支撐密封件的鋰二次電池的操作。
參見圖2和圖3，支撐密封件500形成在墊圈305和安全口410之間。在所示的非限制性方案中，支撐密封件500是雙面膠帶，其中雙面膠帶的一側表面附著到墊圈305的一部分上，而雙面膠帶的另一側表面附著到安全口410的一部分上。在另一方案中，如果支撐密封件500是液相或凝膠粘合劑，那么支撐密封件500可以附著到與雙面膠帶相同的位置，以當干燥時將墊圈305和安全口410連接(粘貼或密封)在一起。
參見圖4，支撐密封件500形成在墊圈305和安全口410之間，而支撐密封件502形成在墊圈305的一部分和罐300的上端開口330的內表面的一部分之間。參見圖5，支撐密封件500通過部分500a延長支撐密封件500，形成在蓋組件400和墊圈305接觸的大部分表面上，除此之外，其它與圖4相同。
電池100容納電極組件400，并通過卷曲部330在蓋組件400上部緊固電池100的邊緣，其中卷曲部330(或彎曲)使圓柱形罐300的上端開口向鋰二次電池100的內部變形(或彎曲)。通過卷曲部(或彎曲)，仍然存在氣體或電解液通過墊圈305和安全口410之間、墊圈305和罐300的上端開口330以及/或者墊圈305和電極組件400之間的微小間隙(或密封間隙)泄漏的風險。當氣體從電池產(chǎn)生，并到達微小間隙時，就有泄漏的風險。為了減少或避免(或阻礙)泄漏，支撐密封件500和/或502在微小間隙處形成，以減少或避免氣體和/或電解液通過微小間隙流出。支撐密封件500和/或502分別密封支撐密封件500、502與蓋組件400和圓柱形罐300之間的間隙，和/或緊固其連接。因此，可以降低和/或避免氣體泄漏。
而且，形成在微小間隙處的支撐密封件500和/或502減少和/或避免達到間隙的電解液由于電解液的粘合力和毛細作用所引起的泄漏。因此，可以減少和/或避免電解液泄漏。
本發(fā)明的各種方案適用于任何類型或形狀的電池，包括任何可再充電的或不可再充電的和/或矩形的或六角形的電池。并且，粘合劑或膠帶可以形成在蓋組件、墊圈和/或罐上。
在各種方案中，涉及的向下或向上的方向不應該局限在電池或組件的特定方位上，而是也應該在向內或向外方向，和/或其它方向使用，其可以獨立于電池或組件的特定方位。
根據(jù)本發(fā)明的方案，一個或多個支撐密封件形成在安全口和墊圈之間，和/或圓柱形罐與墊圈之間，以提高它們之間的密封性和緊密性以及鋰二次電池的安全性。
盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的若干方案，但是本領域的技術人員應該理解，不脫離本發(fā)明的原則和精神可以在各方案中做出改變，而本發(fā)明的范圍限定在權利要求及其等效物中。
權利要求
1.一種鋰二次電池，包括電極組件；容納該電極組件的圓柱形罐；蓋組件，其包括封閉所述圓柱形罐的開口的安全口、具有上側的電流絕緣部件和連接到該電流絕緣部件上側的蓋頭，該安全口具有向內突出并由于電池的內壓可向外變形的中心區(qū)域；置于所述蓋組件和所述圓柱形罐之間以保持氣密的墊圈；和形成在所述安全口和墊圈之間的第一支撐密封件。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述支撐密封件由橡膠、硅酮和聚合物材料中的至少一種形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述支撐密封件具有中心有圓孔的環(huán)形形狀。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述支撐密封件包括在寬度方向上形成的外部端，并遍布在所述墊圈和所述蓋組件彼此接觸的界面上。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，進一步包括形成在所述墊圈和所述圓柱形罐之間的第二支撐密封件。
6.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述第一支撐密封件由粘合層形成。
7.根據(jù)權利要求6所述的鋰二次電池，其中所述第一支撐密封件包括兩側都具有所述粘合層的雙面膠帶。
8.根據(jù)權利要求7所述的鋰二次電池，其中所述雙面膠帶為硅酮。
9.根據(jù)權利要求6所述的鋰二次電池，其中所述粘合層通過在所述安全口和墊圈之間插入無定形流體粘合劑并固化所述無定形流體粘合劑而形成。
10.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述墊圈由聚乙烯、聚丙烯和聚酰亞胺中的至少一種形成。
11.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述蓋組件包括單件電流絕緣部件和蓋頭。
12.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述電流絕緣部件包括由銅和銅合金中的至少之一形成的導電層。
13.根據(jù)權利要求12所述的鋰二次電池，其中所述導電層通過電鍍工藝形成。
14.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池，其中所述安全口的上側連接有二次保護元件。
15.根據(jù)權利要求14所述的鋰二次電池，其中所述二次保護元件為由樹脂和碳粉組成的層形成的正溫度系數(shù)(PTC)元件。
16.一種可再充電電池，包括具有開口端并容納電解液的容器；封閉所述開口端的蓋；插入所述容器和蓋之間的墊圈；和插入所述容器和蓋之間以阻礙任何所產(chǎn)生氣體的泄漏和/或電解液的毛細現(xiàn)象泄漏的密封物。
17.根據(jù)權利要求16所述的可再充電電池，其中所述密封物被插入所述墊圈和所述蓋以及所述墊圈和所述容器的至少一組之間。
18.根據(jù)權利要求16所述的可再充電電池，其中所述密封物為兩側都具有粘合劑的膠帶。
19.根據(jù)權利要求18所述的可再充電電池，其中所述膠帶由硅酮形成。
20.根據(jù)權利要求16所述的可再充電電池，其中所述密封物為被涂覆并干燥的粘合劑。
21.根據(jù)權利要求16所述的可再充電電池，其中所述蓋包括安全口，且所述密封物置于所述安全口和墊圈之間。
22.根據(jù)權利要求16所述的可再充電電池，其中所述密封物遍布在所述蓋的側邊上。
23.根據(jù)權利要求16所述的可再充電電池，其中所述密封物是環(huán)形的。
24.一種可再充電電池，包括罐；連接到該罐的安全口；插入所述罐和所述安全口之間的墊圈；和插入所述安全口和所述墊圈之間和/或所述罐和所述墊圈之間以提高密封性并增強它們之間連接性的密封部件。
全文摘要
鋰二次電池包括安全口和墊圈之間的支撐密封件，以便通過避免氣體或電解液泄漏來提高鋰二次電池的安全性。
文檔編號H01M2/02GK1992377SQ200610156359
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權日2005年12月29日
發(fā)明者崔友赫 申請人:三星Sdi株式會社