可再充電電池和製造電池的方法
2023-07-29 05:07:46 1
專利名稱：可再充電電池和製造電池的方法
技術領域：
所描述的技術總體上涉及一種具有通過焊接結構而彼此連接的電極組件和集流板的可再充電電池。
背景技術：
可再充電電池通常包括電極組件、用於容納電極組件的殼體、用於打開和關閉殼體的開口的蓋板、連接到電極組件的未塗覆區域的集流板以及電連接到集流板並突出到蓋板的外部的電極端子。電極組件通常包括分隔件和設置在分隔件的兩側上的正電極和負電極，所述正電極和負電極以膠捲(jelly-roll)形狀螺旋地卷繞。未塗覆區域和集流板通常通過焊接彼此機械連接和電連接。例如，未塗覆區域通常置於集流板上方，並且通常在超聲波焊接法中通過施加超聲波振動將未塗覆區域焊接到集流板。如果未塗覆區域的寬度窄，則難以在超聲波焊接機的焊頭與焊座之間接合未塗覆區域。在雷射焊接方法中，集流板的突出構件通常豎立地位於未塗覆區域上，並且通常通過輻射雷射束將該突出構件焊接到未塗覆區域。然而，難以確保未塗覆區域均勻地附著到集流板。在雷射焊接中，在集流板處形成縫隙，並且未塗覆區域插入到該縫隙中。即使在這樣的情況下，當未塗覆區域的寬度窄時，也難以接合未塗覆區域，而且由於雷射束在穿過未塗覆區域後穿透電極組件，所以會損壞分隔件。為了改善焊接性能，可以通過彎曲未塗覆區域的預定部分來加寬集流板與未塗覆區域的接觸區域。在這樣的情況下，難以以恆定的寬度來彎曲未塗覆區域。此外，難以螺旋地卷繞彎曲的正電極或彎曲的負電極。本部分公開的信息僅用於增進對所描述的技術的背景的理解，因此可能包含不構成在這個國家對本領域普通技術人員來說已知的現有技術的信息。
發明內容
一個實施例提供了一種可再充電電池，所述可再充電電池包括電極組件，包括多個電極，其中，所述多個電極中的每個包括塗覆區域和未塗覆區域；殼體，容納電極組件;蓋板，結合到殼體，用於將電極組件封閉在殼體中；集流板，結合到蓋板；以及連接構件，電連接到至少兩個電極的未塗覆區域。另一個實施例提供了一種製造電池的方法，所述方法包括形成包括第一電極、第二電極和設置在第一電極與第二電極之間的分隔件的電極組件；形成從第一電極延伸的多個電極接線片；將集流板結合到第一電極的所述多個電極接線片；在集流板與第一電極之間注入熔融狀態的金屬；使注入的金屬硬化以形成被布置為將所述多個電極接線片中的兩個或更多個電極接線片彼此結合併結合到集流板的連接構件。
圖1是根據本發明的第一實施例的可再充電電池的透視圖。圖2是沿線II-II截取的圖1的剖視圖。圖3是示出電極組件和集流板的分解透視圖。圖4是沿線IV-IV截取的圖3的剖視圖。圖5是根據本發明的第二實施例的可再充電電池的電極組件和集流板的剖視圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖更加充分地描述本發明的實施例，附圖中示出了本發明的特定實施例。如本領域技術人員將認識到的，所描述的實施例可以以各種不同的方式來修改，而均未脫離本發明的精神或範圍。附圖和說明在本質上應當看作是示例性的而非限制性的。在整個說明書中，相同的標號表示相同的元件。圖1是根據本發明的第一實施例的可再充電電池的透視圖。圖2是沿線II-II截取的圖1的剖視圖。參照圖1和圖2，可再充電電池100可包括用於容納電極組件10的殼體20、連接到形成在殼體20的一側處的開口的用於關閉和打開殼體20的蓋板30、電連接到電極組件10的集流板41和42以及連接到集流板41和42並穿過蓋板30的電極端子51和52。例如，電極組件10可包括作為絕緣體的分隔件13以及設置在分隔件13的兩側處的負電極11和正電極12。電極組件10可具有通過用分隔件13螺旋地卷繞負電極11和正電極12而形成的膠捲形狀。此外，儘管未示出，但是可通過堆疊負電極和正電極並且在正電極和負電極之間插入分隔件來形成電極組件。這裡，負電極和正電極是單個的金屬板。此外，可通過以Z字形方式(未示出)摺疊負電極、分隔件和正電極來形成電極組件。可通過用活性材料塗覆集流體來形成負電極11和正電極12。這裡，集流體可以是薄金屬板。因此，負電極11和正電極12可被劃分為塗覆區域和未塗覆區域111和121，在塗覆區域，集流體塗覆有活性材料，在未塗覆區域111和121，集流體未塗覆有活性材料。塗覆區域可幾乎佔據負電極11和正電極12的整個區域。未塗覆區域111和121可形成在膠捲狀態的電極組件10的塗覆區域的兩側處。例如，負電極11的集流體可由銅製成，正電極12的集流體可由鋁製成。殼體20形成可再充電電池100的外部。殼體20可由諸如鋁、鋁合金或鍍鎳鋼的導電金屬製成。殼體20能夠提供用於容納電極組件10的空間。例如，殼體20可以形成為在其一端處包括開口的立方體形狀，該立方體形狀用於容納同樣具有立方體形狀的電極組件10。如圖1和圖2中所示，開口面向上方(ζ軸方向)。蓋板30可由薄板形成並可連接到開口。因此，蓋板30能夠關閉並密封殼體20。根據需要，這樣的蓋板30可包括通過將殼體20的內側和外側彼此阻隔或將內側和外側連接來形成並驅動可再充電電池100的元件。例如，蓋板30可包括使電極端子51穿過的端子孔311和使電極端子52穿過的端子孔312、用於注入電解質溶液的電解質注入開口 32以及用於確保可再充電電池100的穩定性的排氣孔35。在將電解質溶液注入到具有連接到殼體20的蓋板30的殼體內側之後，電解質注入開口 32可用密封蓋33來密封。排氣孔35可用排氣板34來密封，該排氣板保持關閉狀態並當內部壓力增加時打開排氣孔35。穿過端子孔311的電極端子51和穿過端子孔312的電極端子52安裝在端子孔311和312處。電極端子51電連接到電極組件10的負電極11，電極端子52電連接到電極組件10的正電極12。電極端子51和52可安裝有設置在端子孔311和312的內側處的絕緣體511和521和設置在端子孔311和312的外側處的墊圈512和522。絕緣體511和521可使電極端子51和52與蓋板30電絕緣。此外，絕緣體511和521還可在蓋板30的內側處在集流板41和42與蓋板30之間延伸，從而使集流板41和42與蓋板30電絕緣。通過用螺母61和62組裝電極端子51和52，墊圈512和522可在電極端子51和52與端子孔311和312之間形成密封結構。集流板41和42可將電極組件10與電極端子51和52電連接。例如，可從蓋板30的內側通過嵌縫(caulking)或鉚接安裝在端子孔311和312處的電極端子51和52來將集流板41和42電連接到電極端子51和52。此外，集流板41和42可通過焊接連接到電極組件10的未塗覆區域111和121。由於集流板41和42與電極組件10的未塗覆區域111和121的連接結構同樣地形成在負電極11處和正電極12處，所以在下文中將把負電極11的集流板41與未塗覆區域111的連接結構作為示例來描述本發明。圖3是示出電極組件和集流板的分解透視圖。圖4是沿線IV-IV截取的圖3的剖視圖。參照圖3和圖4，可在螺旋卷繞的電極組件10中的未塗覆區域111之間形成空的空間C。電極組件10可包括通過設置嵌入金屬而形成的連接或加固構件70，該嵌入金屬通過在未塗覆區域111之間的空間C處注入熔融金屬並隨後使熔融金屬硬化而形成。可通過在與將要和集流板41連接的未塗覆區域111對應的位置處部分地注入熔融金屬並隨後使該熔融金屬硬化來使嵌入的金屬形成連接構件70。此外，可通過使未塗覆區域111部分地浸在熔融金屬中並隨後使該熔融金屬硬化來使嵌入金屬形成連接構件70。為此，可使用具有注入部的熔融金屬液體注入裝置，該注入部布置為在將要焊接到集流板41的對應位置處注入熔融金屬。在未塗覆區域111的整個長度L中，連接構件70可形成在未侵入塗覆區域112和122、分隔件13和正電極12的連接構件長度Ll內。因此，連接構件長度Ll能夠加寬集流板41的焊接區域，可以保護塗覆區域112和122以及分隔件13不被損壞，並可以防止負電極11與正電極12短路。由於連接構件70加寬了未塗覆區域111與集流板41的接觸區域，所以當使用雷射束將電極組件10的連接構件70焊接到集流板41時，可以提高焊接性能。儘管因未塗覆區域111由銅製成而導致其具有低的焊接性能，但是形成在未塗覆區域111處的連接構件70能夠改善未塗覆區域111與集流板41的焊接性能。例如，連接構件70可由在未塗覆區域111的空間C之間以及在未塗覆區域111的端部處注入的且隨後被硬化的嵌入銅來形成。即，連接構件70可以包括另外提供的熔融狀態的銅71和在未塗覆區域111的端部處的由熔融的銅71熔化的銅72。S卩，可通過由相同材料製成的並且熔化的且隨後硬化的銅71和72在連接構件範圍Ll處一體地形成連接構件70。可沿寬度方向(y軸方向)按照針對未塗覆區域111的高度方向(ζ軸方向)設置的預定間隙來形成連接構件70。集流板41能夠緊密地附著到並焊接到與連接構件70對應的未塗覆區域111。即，連接構件70能夠使電極組件10被損壞的可能性最小化，該損壞可能由形成在包括集流板41被焊接的區域在內的預定區域處的熔化並隨後硬化的銅71和72引起。集流板41可包括與連接構件70對應的焊接單元411和不與連接構件70對應的通孔412。因此，集流板41可使由焊接產生的熱導致的變形最小化，並可以排出在充電和放電過程中在電極組件內部產生的氣體。即，通孔412可與焊接單元411交替設置。連接構件可對應於未塗覆區域111的一側的整個區域形成，該整個區域隨高度-寬度方向設置。在這樣的情況下，在未塗覆區域中的連接構件的區域的增量可使得將集流板與連接構件(未示出)焊接更容易。此外，可通過用熔化的且隨後硬化的銅71填充未塗覆區域111之間的空間C來形成連接構件70。因此，可以防止在焊接過程中雷射束穿過電極組件10的內部。即，連接構件70可防止因雷射束而導致塗覆區域112和122以及分隔件13的損壞。圖5是根據本發明的第二實施例的可再充電電池中的電極組件210和集流板241的剖視圖。在描述的第一實施例中，連接構件70可使用熔點與未塗覆區域111的熔點相同的熔融的銅來形成。與第一實施例不同，在描述的第二實施例中，連接或加固構件270可使用熔點比未塗覆區域211的熔點低且熔化的並且隨後硬化的嵌入鋁來形成。在描述的第一實施例中，連接構件70通過熔化的且隨後硬化的銅71和72 —體地形成在未塗覆區域111的端部處。與第一實施例不同，連接構件270可形成為在未塗覆區域211的端構件272處形成的銅與設置在未塗覆區域211的端構件272之間的嵌入鋁271的層結構。由於嵌入鋁271的熔點比銅的熔點低，所以與描述的第一實施例的連接構件70相比，描述的第二實施例的連接構件270可進一步減小未塗覆區域211被損壞的可能性。艮口，在連接構件270中，端構件272保持其形狀。詳細來講，連接構件270可在未塗覆區域211的整個長度L中形成未侵入塗覆區域112和122、分隔件13以及正電極12的連接構件長度Li。因此，連接構件長度Ll能夠加寬集流板Ml的焊接區域，保護塗覆區域112和122、分隔件13以及正電極12免受因熔融金屬而導致的損壞，並防止負電極11與正電極12短路。由於連接構件270擴大了集流板與未塗覆區域211的接觸區域，所以當使用雷射束將電極組件210的連接構件270焊接到集流板Ml時，進一步提高了焊接性能。儘管由於未塗覆區域211由銅製成而使得其具有低的焊接性能，但是形成在未塗覆區域211處的連接構件270能夠提高未塗覆區域211與集流板Ml的焊接性能。例如，連接構件270可包括未塗覆區域211的端構件272和填充未塗覆區域211的空間C的嵌入鋁271。S卩，連接構件270可形成為嵌入鋁271與銅端構件272的堆疊結構。即，連接構件270可在連接構件範圍Ll內形成為嵌入鋁271與銅端構件272的層結構。此外，通過利用嵌入鋁271填充未塗覆區域211之間的空間C，連接構件270能夠防止雷射束穿過到電極組件的內部。即，連接構件270能夠防止由雷射束引起的分隔件13的損壞。儘管已經結合目前被視為實際的實施例的內容描述了本發明，但是應該理解，本發明不限於公開的實施例，而是相反，本發明意圖覆蓋被包括在權利要求的精神和範圍內的各種修改和等同布置。
權利要求
1.一種可再充電電池，所述可再充電電池包括電極組件，包括多個電極，其中，所述多個電極中的每個包括塗覆區域和未塗覆區域；殼體，容納電極組件；蓋板，結合到殼體，用於將電極組件封閉在殼體中；集流板，結合到蓋板；以及連接構件，電連接到至少兩個電極的未塗覆區域。
2.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，連接構件為電連接到集流板的金屬。
3.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中，連接構件還包括電極的部分未塗覆區域。
4.根據權利要求3所述的可再充電電池，其中，連接構件還包括在包含單一材料的整體結構中的電極的部分未塗覆區域。
5.根據權利要求3所述的可再充電電池，其中，連接構件還包括在包含兩種不同材料的層結構中的電極的部分未塗覆區域。
6.根據權利要求4所述的可再充電電池，其中，所述材料是銅或鋁。
7.根據權利要求5所述的可再充電電池，其中，所述金屬的熔點低於電極的未塗覆區域的熔點。
8.根據權利要求7所述的可再充電電池，其中，所述金屬包括鋁，所述電極的未塗覆區域包括銅。
9.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中，連接構件包括沿集流板設置的多個部分。
10.根據權利要求9所述的可再充電電池，其中，集流板包括多個孔，每個孔設置為與連接構件的一部分相鄰。
11.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，連接構件的長度小於電極的未塗覆區域的在集流板與電極的塗覆區域之間的長度。
12.一種製造電池的方法，所述方法包括形成包括第一電極、第二電極和設置在第一電極與第二電極之間的分隔件的電極組件；形成從第一電極延伸的多個電極接線片；將集流板結合到第一電極的所述多個電極接線片；在集流板與第一電極之間注入熔融狀態的金屬；使注入的金屬硬化以形成連接構件，所述連接構件被布置為將所述多個電極接線片中的兩個或更多個電極接線片彼此結合併結合到集流板。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，使注入的金屬硬化以形成連接構件的步驟包括形成多個連接構件；在集流板中形成設置為與連接構件的位置對應的焊接單元；在交替地設置有焊接單元的集流板中形成多個開口；將焊接單元焊接到連接構件。
14.根據權利要求12所述的方法，其中，注入的熔融狀態的金屬具有與所述兩個或更多個電極接線片的熔點相同的熔點並包括銅，所述方法還包括用注入的熔融狀態的金屬將所述兩個或更多個電極接線片熔化；使在所述兩個或更多個電極接線片之間的注入的熔融狀態的金屬的一部分硬化，以形成連接構件的第一部分；使注入的熔融狀態的金屬和所述兩個或更多個電極接線片硬化，以形成連接構件的與所述兩個或更多個電極接線片一體地形成的第二部分。
15.根據權利要求12所述的方法，其中，注入的熔融狀態的金屬具有比所述兩個或更多個電極接線片的熔點低的熔點並且為鋁，所述方法還包括使在所述兩個或更多個電極接線片之間的注入的熔融狀態的金屬硬化，以形成連接構件。
全文摘要
本發明提供了一種可再充電電池，所述可再充電電池包括電極組件，包括多個電極，其中，所述多個電極中的每個包括塗覆區域和未塗覆區域；殼體，容納電極組件；蓋板，結合到殼體，用於將電極組件封閉在殼體中；集流板，結合到蓋板；連接構件，電連接到至少兩個電極的未塗覆區域。
文檔編號H01M10/04GK102569706SQ20111044868
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月22日 優先權日2010年12月30日
發明者許相憲, 金鎮弼 申請人:三星Sdi株式會社