專利名稱：鋰二次電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰二次電池，尤其涉及一種具有形成在墊圈表面上的突起或凹陷的圓筒型鋰二次電池，該墊圈與安全孔接觸，電池內部產生的氣體和電解質不會泄漏，由此改善電池的安全性。
本申請要求享有于2005年7月11日向韓國知識產權局申請的韓國專利申請2005-62219號的優(yōu)先權，該申請的全部內容在此引作參考。
背景技術：
本領域普遍公知的是，根據鋰二次電池的外形，它們可分為圓筒型鋰二次電池和方形鋰二次電池。為了改善可靠性，圓筒型鋰二次電池具有用于當內壓達到臨界水平和由于電池過充電或誤操作引起的爆炸危險存在時斷開電池內部電流和停止反應的蓋組件。
參考圖1，圓筒型鋰二次電池100包括電極組件200、用于容納電極組件200和電解質的圓柱形殼體300及組裝在圓柱形殼體300頂部以密封該殼體并使電極組件200產生的電流流向外部設備的蓋組件400。
電極組件200由具有表面涂有正極活性物質的正極集流體的正極板210、表面涂有負極活性物質的負極集流體的負極板220以及設置在正和負電極板210和220之間使得它們彼此間電絕緣的隔板230卷繞成凝膠物卷狀(jelly roll)而形成。雖然在附圖中沒有詳細示出，但是，正極板210包括由具有如鋁(Al)箔之類的優(yōu)良電導率的金屬箔制造的正極集流體和覆蓋在正極集流體兩表面上的正極活性物質。在正極板210兩端上的正極集流體的預定區(qū)域沒有涂覆正極活性物質并限定出正極未涂覆區(qū)域。正極接片(fab)215被結合于正極未涂覆區(qū)域的端部。正極接片215一般由鋁(Al)制造，并從電極組件200的頂部突出預定長度。
負極板220包括由如銅(Cu)或鎳(Ni)箔之類的具有電導率的金屬制成，并且負極活性物質覆蓋負極集流體的兩表面。在負極板220兩端的負極集流體的預定區(qū)域沒有涂覆負極活性物質并限定出負極未涂覆區(qū)域。負極接片225被結合于負極未涂覆區(qū)域的端部。負極接片225一般由鎳(Ni)制成并且從電極組件200的底部突出預定長度。電極組件200還可以包括分別設置在其底部和頂部的絕緣板241和245，以避免與電極組件200或圓柱形殼體300接觸。
圓柱形殼體300包括具有預定直徑以限定出用于容納圓柱形電極組件200的空間的圓柱狀側板310和用于密封圓柱狀側板310底部的下板320。圓柱狀側板310具有敞開的頂部，電極組件200可通過該頂部被插入。電極組件200的負極接片225結合到圓柱形殼體300的下板320的中心，其隨后作為負極。圓柱形殼體300一般由鋁(Al)、鐵(Fe)或它們的合金制成。圓柱形殼體300具有形成在其上端向內彎曲的夾緊部分330，其耦連到殼體300的上部開口，以擠壓蓋組件400的頂部。以蓋組件400同樣厚度沿向下方向對與夾緊部分330隔開的圓柱形殼體300的一部分進行壓槽以形成卷邊部分340，該部分擠壓蓋組件400的底部。
蓋組件400包括安全孔410、斷流器420、二次保護機構480和上蓋490。安全孔410呈板狀，其中心向下突出，并被設置在蓋組件400的底部。二次電池內部產生的壓力可使安全孔410中心的突起向上變形。將分別從正和負電極板210和220引出的正和負電極接片215和225之一焊接到安全孔410下表面的預定部分，使得安全孔410與電極組件200的正和負電極板210和220中的相應一個電連接。正和負電極板210和220中的另一個通過接片(未示出)與殼體300電連接或直接與殼體電連接。
就傳統(tǒng)蓋組件而言，通常將墊圈插入到殼體中，再裝上安全孔、斷流器、二次保護機構和上蓋，并將殼體卷邊，使得電池內部產生的氣體和電解質不會泄漏。然而，這種傳統(tǒng)結構存在的問題是，安全孔和墊圈之間的接合狀況(attachment condition)可能下降，當電池內壓增加時，由于密封不良氣體可能從電池內部泄漏。另外，由于例如外部撞擊，當電解質滲入到蓋組件和墊圈之間或墊圈和蓋之間的狹窄縫隙中時，例如因為毛細現(xiàn)象或內聚力電解質可能從電池中泄漏。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的上述和/或其它問題。本發(fā)明提供一種鋰二次電池，其具有形成在墊圈表面的突起或凹陷，墊圈與安全孔或卷邊接觸，使得電池內部產生的氣體或電解質不會泄漏，由此改善密封性能。
根據本發(fā)明的一方面，所示出的鋰二次電池包括電極組件；能夠容納電極組件的殼體；處于殼體頂部開口上的蓋組件，該蓋組件具有安全孔、斷流器和耦連到斷流器頂部的上蓋，安全孔具有從中心向下突出的突起，借助于電池的內部壓力使突起向上變形；設置在蓋組件和殼體之間以保持密封的墊圈；和形成于墊圈一表面的一部分上的突起和/或凹陷，該部分與安全孔接觸所述突起和/或凹陷可以具有圍繞電池旋轉中心軸線預定半徑的圓形。
可以形成至少兩個突起和/或凹陷。
所述突起和/或凹陷可以呈壓紋(embossment)形狀。
所述突起和/或凹陷的截面形狀選自半圓形、矩形和三角形。
鋰二次電池還可以包括形成在墊圈下表面一部分上的另外的突起和/或凹陷，所述部分與卷邊接觸。
根據本發(fā)明另一方面，提供的鋰二次電池包括電極組件、能夠容納電極組件的殼體、處于殼體頂部開口上的蓋組件，該蓋組件具有安全孔、斷流器和耦連到斷流器頂部的上蓋，安全孔具有從中心向下突出的突起，借助于電池的內部壓力使突起向上變形；設置在蓋組件和殼體之間以保持密封的墊圈；和形成在墊圈下表面一部分上的突起和/或凹陷，該部分與卷邊接觸。
所述突起和/或凹陷具有環(huán)繞電池旋轉中心軸線預定半徑的圓形。
可以形成至少兩個突起和/或凹陷。
所述突起和/或凹陷可以呈壓紋形狀。
所述突起和/或凹陷的截面形狀可以選自半圓形、矩形和三角形。
所述墊圈由選自聚乙烯、聚丙烯和/或聚酰亞胺的一種材料制成。
根據本發(fā)明又一方面，提供的電池具有蓋組件、包括第一端和第二端的容器、以及設置在蓋組件和容器第一端之間的墊圈，其中，該墊圈包括至少一個沿墊圈表面的突起、凹陷和/或壓紋，使得墊圈和容器之間和/或墊圈和蓋組件之間存在的任何氣體和/或電解質沿延伸路徑移動。
本發(fā)明其他方面和/或優(yōu)點將在隨后描述的部分中陳述，并且通過這些描述將更加清晰，或可以從本發(fā)明的實施中獲知。


本發(fā)明的這些和/或其它的方面和優(yōu)點通過下面結合附圖對一些實施方式的描述可更明顯和更加容易理解。
圖1是傳統(tǒng)的圓筒型鋰二次的電池的截面圖；圖2A是根據本發(fā)明一種情況的墊圈的截面圖；圖2B是根據本發(fā)明另一種情況的墊圈的截面圖；圖2C是根據本發(fā)明又一種情況的墊圈的截面圖；圖3A是根據本發(fā)明再一種情況的墊圈的截面圖；圖3B是根據本發(fā)明另一種情況的墊圈的截面圖；圖3C是根據本發(fā)明的又一種情況的墊圈的截面圖；圖4是根據本發(fā)明的再一種情況的墊圈的俯視圖；圖5是根據本發(fā)明另一種情況的墊圈的俯視圖；圖6是根據本發(fā)明又一種情況的墊圈的截面圖；圖7是根據本發(fā)明再一種情況的墊圈的截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細描述本發(fā)明的各種情況、附圖所示出的一些實例，其中全部附圖中，同樣的附圖標記表示相同的元件。為了對本發(fā)明進行說明，以下參考附圖對所述方面進行描述。
圖2A、2B和2C的截面圖示出了本發(fā)明不同情況的墊圈。圖3A、3B和3C的截面圖示出了本發(fā)明其它不同情況的墊圈。圖4是本發(fā)明一種情況的墊圈的俯視圖；圖5是本發(fā)明另一種情況的墊圈的俯視圖。圖6是根據本發(fā)明又一種情況的墊圈的截面圖；圖7是本發(fā)明再一種情況的墊圈的截面圖。為了清楚起見，這些附圖示出的是卷邊之前的墊圈和殼體。
參考圖1，圓筒型鋰二次電池100包括電極組件200、用于容納電極組件200和電解質的圓柱形殼體300、及組裝在圓柱形殼體300的頂部以密封圓柱形殼體并使通過電極組件200產生的電流流向外部設備的蓋組件400。
電極組件200由正電極板210、負電極板220和隔板230卷繞成凝膠物卷而形成，正電極板具有表面覆敷有正極活性物質的正電極集流體，負電極板具有表面覆敷有負極活性物質的負電極集流體，隔板設置在正和負電極板210和220之間，使它們彼此間電絕緣。
圓柱形殼體300包括具有預定直徑、以限定出用于容納圓柱形電極組件200的空間的圓柱狀側板310，和用于密封圓柱狀側板310底部的下板320。圓柱狀側板310具有敞開的頂部，電極組件200可以通過頂部插入。殼體300和電極組件200的圓柱形狀在本發(fā)明所有情況中不是必需的。因此，可以想到，殼體300可以呈任何形狀，只要其能夠容納電極組件200。據此，例如，殼體300和電極組件200可以是柱狀(columnar)或也可以是平行六面體形狀。
蓋組件400包括安全孔410、斷流器420、二次保護機構480和上蓋490。
參考圖2A到圖3C，本發(fā)明各種情況中的墊圈351-356位于殼體300的卷邊部分340上。墊圈351-356具有形成在安全孔410(或指示器)與之固定、接合和/或其他接觸的部分上的相應的突起301-303(圖2A-2C)或相應的凹陷307-309(圖3A-3C)。在所述示出的這些情況中，墊圈(351-356)環(huán)狀地形成于板310處相應的殼體300的一內側表面或一些內側表面。在所述示出的這些情況中，突起301-303形成在相應的墊圈351-356的內表面中。
從橫截面觀看時，突起301-303可具有如圖2A中示出的半圓形形狀(或輪廓)、圖2B中示出的矩形形狀(或輪廓)、或圖2C中示出的三角形狀(或輪廓)。從橫截面觀看時，與突起301的情況相同，凹陷307-309可具有圖3A中示出的半圓形形狀(或輪廓)、圖3B中示出的矩形形狀(或輪廓)或圖3C中示出的三角形狀(或輪廓)。當然，突起301-303和凹陷307-309的形狀(或輪廓)不限于本發(fā)明中提到的那些形狀，還可包括其它形狀，例如橢圓形、鋸齒形和/或波浪形形狀或輪廓，而且本領域技術人員也可以作出各種改型。
參考圖4，在示出的此種情況中，突起301(和/或同樣地對于凹陷307)環(huán)狀地設置在墊圈351上。因此，在圖4示出的情況中，它們呈環(huán)繞電池的旋轉中心軸線具有預定半徑的圓形。雖然這對于所有的情況不是必需的，但是突起301-303(和/或同樣地對于凹陷307-309)具有形成在安全孔410與之固定、接合和/或其他的接觸的相應墊圈351-356的一表面的兩個同心圓的形狀。
在本發(fā)明各種情況中，至少可以形成兩個突起301-303、和/或凹陷307-309、和/或它們的任意組合。
當僅形成突起301-303和/或凹陷307-309之一時，需要改善墊圈305-356中相應的一個與安全孔401之間的固定性能。因此，雖然不必需但優(yōu)選形成至少兩個突起301-303和/或凹陷307。當具有至少兩個突起301-303時，在突起301-303之間形成預定寬度的槽。當墊圈354-356相應的一個與安全孔410固定、接合和/或彼此為其他接觸時，槽的作用類似于凹陷307-309。這可改善密封特性。凹陷307-309可起使泄漏的電解質流過的通路的作用。因此，與突起301-303的情況相同，雖然在所有的情況下不是必需的，但優(yōu)選形成至少兩個凹陷307-309，使得泄漏的電解質沿延伸通路流動。在本發(fā)明其它情況中，形成于突起301-303和/或凹陷307-309之間的槽起收集氣體和/或電解質以減少和/或防止氣體或電解質漏損的蓄積部分的作用。
參考圖5所示的本發(fā)明的情況，突起和/或凹陷被設置成壓紋304。如圖5所示，雖然將壓紋304設置成沿兩個圓周分布并形式兩個環(huán)，但并不限于此種布置。例如，可將壓紋304設置成之字型，和/或壓紋304的數(shù)量可以增減，這些都涵蓋于本發(fā)明的保護范圍內。雖然在所有情況中不是必需的，但是，在任何一個墊圈351-357上的任意布置中，可以與任意數(shù)量的突起301-303和/或任意數(shù)量的凹陷307-309一起形成壓紋304。雖然在所有情況中不是必需的，在墊圈351-356之一的表面上的任何地方可以形成任意數(shù)量的突起301-303、壓紋304和/或凹陷307-309，例如，內表面、朝向遠離殼體300的開口的墊圈351-356之一的底部、朝向開口附近的墊圈351-356之一的頂部、墊圈351-356之一的中部，或這些部位的任意組合。
參考圖6所示的本發(fā)明的情況，突起301和/或凹陷315可以另外地形成在與卷邊340接觸的墊圈358的下表面的一部分上。在圖6所示的本發(fā)明的情況中，墊圈358具有形成于安全孔410與之固定、接合和/或其它接觸的那部分上的突起301，而凹陷315形成在卷邊340與之固定、接合和/或其它接觸的另一部分上。
參考圖7所示的本發(fā)明的情況，突起301-303或凹陷315僅僅形成在與卷邊340接觸的墊圈359的下表面的部分。如圖7所示，優(yōu)選僅形成凹陷315。可將突起301-303或凹陷315環(huán)狀地配置于墊圈359上。因此，如圖4所示的情況那樣，它們被顯示為環(huán)繞電池旋轉中心軸線具有預定半徑的圓周。此外，如圖5所示的情況那樣，可將突起301-303或凹陷315設置為壓紋304。雖然在所有情況中不是必需的，但是在墊圈359上的任意布置中，可以與任意數(shù)量的突起301-303和任意數(shù)量的凹陷315一起形成突起301-303和凹陷315。雖然在所有情況中不是必需的，可在墊圈359的任何表面上的任意部位形成任意數(shù)量的突起301-303、壓紋304、和/或凹陷315，朝向遠離殼體300開口的墊圈359的底部、朝向開口附近的墊圈359的頂部、墊圈359的中部，或這些設置的任意組合。
突起301-303或凹陷307-309、315的截面形狀可以是如在各幅附圖2A、2B、2C、3A、3B或3C中所示出的那樣呈半圓形、矩形和三角形的任一種，但是所述形狀并不僅限于本發(fā)明討論過的情況中所示出的那些形狀。例如，如橢圓形、鋸齒形、和/或波浪形的形狀或輪廓也落入本發(fā)明的范圍內。
任一墊圈351-359可以由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚酰亞胺(PI)、或它們的任意組合之一、和/或任何其它材料制成。
由于聚乙烯的分子排列疏松，其具有低密度(即，重量輕)并有延展性。它具有較低的抗拉強度，但具有很強的抗沖擊性能(即，具有良好的可塑性)。因為它僅僅由CH2組成，所以它具有良好的電絕緣性能。從結構式中可以清楚地看出，由于其環(huán)繞C鏈呈對稱狀，它能夠用作高頻絕緣材料。
可以通過分解礦物油與乙烯一起獲得聚丙烯。聚丙烯具有全同結構，例如，其中甲烷基團沿同一方向均勻排列。它具有高的結晶度，成形后結晶度降低。聚丙烯和聚酰亞胺的電性能與聚乙烯的電性能類似。
以下將描述內部插有本發(fā)明的一種情況的墊圈的鋰二次電池的工作情況。
當任一墊圈351-359和安全孔410固定、接合、或以其它方式接觸到殼體上部開口附近的卷邊時，突起301-303和/或凹陷307-309(圖2A或3A中所示)被固定、接合、或以其它方式接觸到安全孔410的下側。因為墊圈351-359的任一個上的突起301-303和/或凹陷307-309緊緊地固定、接合或以其它方式接觸安全孔410的表面，即使電池內部產生氣體并且氣體達到墊圈351-359的任一個和安全孔410之間的狹窄間隙時，氣體不能再流動。這就可防止氣體從電池中泄漏出來。
當電解質達到墊圈351-359的任一個和安全孔410之間的狹窄間隙時，由于電解質分子間的內聚力或毛細現(xiàn)象，電解質沿縫隙逐漸上升。當電解質達到安全孔410的與墊圈351-359的任一個的突起301-303和/或凹陷307-309緊密固定的表面時，電解質不會漏出電池，而沿由于突起301-303或凹陷307-309的存在而延伸的較長的通路流動。
當突起301-303和/或凹陷315(圖6或7中所示)形成在與卷邊340接觸的墊圈358-359任一個的下表面的一部分上時，其描述相同。
如上所述，本發(fā)明的鋰二次電池的優(yōu)點在于，其具有形成于墊圈的一個表面和/或一些表面上的突起和/或凹陷，它們與安全孔和/或卷邊接觸，使得電池內部產生的氣體或注入電池的電解質不會泄漏，由此可改善電池的可靠性和密封性能。同時應該理解的是，任何一種電池均在本發(fā)明的范圍內，而且任何一種電池可包括突起301-303、壓紋304、凹陷307-309、315，和/或上述任何其它的結構或元件。
雖然已示出和描述了本發(fā)明的幾種實施方式，但本領域技術人員可以理解，在不超出本發(fā)明的原理和構思的前提下，以及在不超出權利要求所限定的范圍及其等同范圍的前提下，可以對這些實施方式作出一些改變。
權利要求
1.一種鋰二次電池，包括電極組件；容納所述電極組件的容器殼體；在所述殼體開口上部的蓋組件，該蓋組件具有安全孔、斷流器和耦連到斷流器上部的上蓋，所述安全孔具有從中心沿第一方向突出的突起，電池的內部壓力使所述突起沿相反的第二方向變形；設置在所述蓋組件和殼體之間、以維持密封的墊圈；及形成于所述墊圈的一表面的一部分上的突起和/或凹陷，該部分與所述安全孔接觸。
2.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述突起和/或凹陷具有環(huán)繞所述電池旋轉中心軸線預定半徑的圓形。
3.如權利要求2所述的鋰二次電池，其中，至少形成兩個突起和/或凹陷。
4.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述突起和/或凹陷具有壓紋形狀。
5.如權利要求2所述的鋰二次電池，其中，所述突起和/或凹陷的截面形狀選自半圓形、矩形和三角形。
6.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，還包括卷邊；其中，在所述墊圈的下表面的一部分上形成有另外的突起和/或凹陷，該部分與所述卷邊接觸。
7.一種鋰二次電池，包括電極組件；容納所述電極組件的容器殼體，該殼體包括卷邊；在殼體開口上部的蓋組件，該蓋組件具有安全孔、斷流器和耦連到斷流器上部的上蓋，所述安全孔具有從中心沿第一方向突出的突起，電池的內部壓力使所述突起沿相對的第二方向變形；設置在所述蓋組件和殼體之間、以維持密封的墊圈；及形成于所述墊圈下部表面的一部分上的突起和/或凹陷，該部分與所述卷邊接觸。
8.如權利要求7所述的鋰二次電池，其中，所述突起和/或凹陷具有環(huán)繞電池旋轉中心軸線預定半徑的圓形。
9.如權利要求8所述的鋰二次電池，其中，至少形成兩個突起和/或凹陷。
10.如權利要求7所述的鋰二次電池，其中，所述突起和/或凹陷具有壓紋形狀。
11.如權利要求7所述的鋰二次電池，其中，所述突起和/或凹陷的截面形狀選自半圓形、矩形和三角形。
12.如權利要求1所述的鋰二次電池，其中，所述墊圈由選自聚乙烯、聚丙烯和/或聚酰亞胺的一種材料制成。
13.如權利要求7所述的鋰二次電池，其中，所述墊圈由選自聚乙烯、聚丙烯和/或聚酰亞胺的一種材料制成。
14.一種電池，包括蓋組件；包括第一端部和第二端部的容器；及設置在所述蓋組件和所述容器的第一端部之間的墊圈，其中，該墊圈包括至少一個沿所述墊圈的一表面的突起、凹陷、和/或壓紋，使存在于所述墊圈和容器之間和/或所述墊圈和所述蓋組件之間的氣體和/或電解質沿延伸的通路流動。
15.如權利要求14所述的電池，其中，所述突起和/或凹陷的截面形狀選自半圓形、矩形和三角形。
16.如權利要求14所述的電池，其中，所述突起和/或凹陷在所述表面上形成槽，以成為收集氣體和/或電解質的蓄積部分。
17.如權利要求14所述的電池，其中，所述墊圈由選自聚乙烯、聚丙烯和/或聚酰亞胺的一種材料制成。
18.如權利要求14所述的電池，其中，所述至少一突起、凹陷、和/或壓紋使所述墊圈與所述容器和/或使所述墊圈與所述蓋組件緊密地固定、接合、或以其它的方式接觸。
19.一種電池，包括蓋組件；包括第一端部和第二端部的容器；和設置在所述蓋組件和所述容器的第一端部之間的墊圈，其中，該墊圈包括至少一條沿所述墊圈的表面形成的延伸通路，使得存在于所述墊圈和容器之間和/或所述墊圈和蓋組件之間的氣體和/或電解質沿延伸通路流動。
20.如權利要求19所述的電池，其中，所述延伸通道包括一或多個與所述墊圈的所述表面非共面的表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰二次電池，其具有形成在墊圈表面的突起或凹陷，它們與安全孔接觸，使得電池內部產生的氣體和電解質不會泄漏，由此，提高了安全性。
文檔編號H01M2/08GK1956249SQ200610137139
公開日2007年5月2日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權日2005年7月11日
發(fā)明者金亨洙, 禹順基, 金容太, 金鐘九, 南相峰 申請人:三星Sdi株式會社