專利名稱：可再充電電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種可再充電電池。
背景技術(shù)：
與不能用于再充電的一次電池不同，可再充電電池能再充電和放電。低容量可再 充電電池通常用于例如移動電話、筆記本電腦和攝像機(jī)的小型便攜式電子設(shè)備，而高容量 可再充電電池通常用作電源來驅(qū)動例如混合動力車的電動機(jī)。目前，已開發(fā)出一種使用非水電解液的具有高容量、高功率和高能量密度的可再 充電電池。這種可再充電電池能用于驅(qū)動例如需要大量電力的電動車的電動機(jī)等設(shè)備。進(jìn)一步，高功率可再充電電池大體由多個串聯(lián)或并聯(lián)的可再充電電池形成。該可 再充電電池可以為圓柱形或棱柱形。棱柱形可再充電電池典型地包括具有正電極和負(fù)電極以及位于正、負(fù)電極之間 的隔板的電極組件、具有用于容納電極組件的空間的殼體、封閉并密封殼體且具有端子插 入通過的端子孔的蓋板和插到殼體中并突出到殼體外的端子。電極組件需要與殼體絕緣。然而，難以將絕緣薄膜安裝在電極組件與殼體之間。另 外，絕緣薄膜在安裝過程中可能會被撕裂。當(dāng)被撕裂時，可能導(dǎo)致內(nèi)部短路，從而引起例如 可再充電電池爆炸等更為嚴(yán)重的問題。在一些情況下，電極組件通過將正、負(fù)電極以及正、負(fù)電極之間的隔板層疊，然后 將它們螺旋卷繞在一起，并將它們擠壓成扁平膠卷狀制備。因此，電極組件可以具有兩邊緣 呈凸?fàn)畹膯♀徯谓孛?。然而，由于電極組件的平坦部分比邊緣處的凸?fàn)畈糠窒鄬Ω?，其可能沒有被穩(wěn) 定地聯(lián)接到支撐部分的界面。隨著可再充電電池反復(fù)地充電和放電，其中的電極組件也反復(fù)地膨脹和收縮。當(dāng) 電極組件不規(guī)則地反復(fù)膨脹和收縮時，可能使可再充電電池的性能惡化。另外，電極組件在膨脹的過程中可能具有間隙。該間隙可能引起界面不均勻，從而 使可再充電電池的性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種將電極組件與殼體穩(wěn)定絕緣但仍然保持電極組 件的形狀的可再充電電池。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種可再充電電池包括用于在電極組件與殼體之間保持電 極組件的形狀的絕緣構(gòu)件。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，可再充電電池包括電極組件，其包括被卷繞在一起的 正電極、負(fù)電極和位于所述正電極與所述負(fù)電極之間的隔板；容納所述電極組件的殼體； 電連接到所述電極組件的端子；和位于所述電極組件與所述殼體之間的絕緣構(gòu)件，其中所 述絕緣構(gòu)件具有基底和從所述基底延伸的四個絕緣板。所述基底可接觸所述殼體的內(nèi)底
在一些實(shí)施例中，所述電極組件包括第一部分和位于所述第一部分的各個端部的 第二部分，其中所述絕緣構(gòu)件具有大體上對應(yīng)于所述第一部分的突出部分。所述突出部分 可具有位于兩個傾斜部分之間的平坦部分。所述絕緣構(gòu)件還可具有位于所述基底與所述四 個絕緣板其中的一個之間的槽，其中所述絕緣構(gòu)件沿所述槽折疊。所述四個絕緣板其中的 一個還可具有緩沖槽，該緩沖槽適于允許所述電極組件膨脹到其中。所述四個絕緣板其中 的兩個還可以基本是平的，并且可接觸所述殼體的相應(yīng)側(cè)壁。所述絕緣構(gòu)件可被構(gòu)造成基本防止所述電極組件與所述殼體之間的相對運(yùn)動。在一些實(shí)施例中，所述可再充電電池進(jìn)一步包括將所述電極組件電連接到安裝在 密封所述殼體的蓋板上的所述端子的引線接線片。在這些實(shí)施例中，所述四個絕緣板其中 的一個可位于所述引線接線片與所述殼體之間。位于所述引線接線片與所述殼體之間的所 述絕緣板還可以基本是平坦的。所述絕緣構(gòu)件可包括層疊的多片薄膜。所述薄膜可包括但并不限于PP (聚丙烯)、 PE (聚乙烯)、PPS (聚苯硫醚)、PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PFA (全 氟烷氧基)、FEP (氟化乙丙烯)、PVDF (聚偏氟乙烯)及其組合中的一種或多種。所述基底可具有適于接納所述電極組件的圓形邊緣的弧形表面。所述絕緣構(gòu)件可大體上接觸所述殼體的內(nèi)部表面。





變；
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的可再充電電池的分解立體圖； 圖2為組裝后的圖1的可再充電電池的立體圖； 圖3為沿圖2的III-III線截取的剖視圖； 圖4為沿圖2的IV-IV線截取的剖視圖5表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例和比較例的可再充電電池的充放電循環(huán)的容量改
圖6A、6B、6C和6D為表示根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施例的絕緣構(gòu)件的局部剖視圖； 圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的絕緣構(gòu)件的立體圖； 圖8為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的可再充電電池的垂直剖視圖。 指代附圖中的一些元件的附圖標(biāo)記的說明
100,200 可再充電電池
15 電極組件
15b 凸?fàn)畈糠?br> 21 正極端子
30、50 絕緣構(gòu)件
31a,51a 第一邊緣
31c,51c 第三邊緣
32,52 第一絕緣板
36、56 第三絕緣板
32a、34a、52a、54a 支撐部分
14 殼體 15a 平坦部分 17 蓋板 22 負(fù)極端子 31,51 基底 31b,51b 第二邊緣 31d、51d 第四邊緣 34、54 第二絕緣板 38、58 第四絕緣板 35 槽
4
52b、54b:緩沖槽52c、54c 彎曲的支撐部分
具體實(shí)施例方式以下將參照其中顯示本發(fā)明示例性實(shí)施例的附圖對本發(fā)明進(jìn)行更充分描述。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以以各種不同方式對描 述的實(shí)施例進(jìn)行修改。在說明書和附圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件。圖1為根據(jù)第一示例性實(shí)施例的可再充電電池的分解立體圖。圖2為根據(jù)第一實(shí)施例的可再充電電池的立體圖，圖3為沿圖2的III-III線截 取的剖視圖，而圖4為沿圖2的IV-IV線截取的剖視圖。參見附圖，可再充電電池100包括電極組件15，其包括正電極11、負(fù)電極12和位 于正電極11與負(fù)電極12之間的隔板13 ；具有用于容納電極組件的空間的殼體14 ；與殼體 14的開口 14a結(jié)合的蓋板17 ；和安裝到蓋板17上并電連接到電極組件15的正極端子21 和負(fù)極端子22。正電極11和負(fù)電極12均包括在由薄金屬箔板制成的集流體上涂覆有活性物質(zhì)的 涂覆區(qū)域，并包括未涂覆活性物質(zhì)的相應(yīng)的未涂覆區(qū)域Ila和12a。正極未涂覆區(qū)域Ila沿 長度方向形成在正電極11的一端。負(fù)極未涂覆區(qū)域12a沿長度方向形成在負(fù)電極12的與 正極未涂覆區(qū)域Ila相對的另一端。正電極11和負(fù)電極12與在中間作為絕緣體的隔板13層疊，并且然后螺旋卷繞成 膠卷，以形成電極組件15。電極組件15被壓力機(jī)等壓平，使其能容納在殼體14中。擠壓后 的組件15被擠向兩邊并隆起，以在兩邊凸起，從而形成凸?fàn)畈糠?5b。另一方面，平坦部分 15a形成在兩個凸?fàn)畈糠?5b之間。此外，參見圖2至4，位于電極組件的一邊緣的正極端子21的引線接線片21a被 焊接到正極未涂覆區(qū)域Ila上。負(fù)極端子22的引線接線片22a被焊接到負(fù)極未涂覆區(qū)域 12a 上。殼體14可以由例如鋁、鋁合金、鍍鎳鋼等導(dǎo)電金屬制成，并形成為具有用于容納 電極組件15的空間且在一側(cè)具有開口 14a的六面體棱柱。如圖1所示，絕緣構(gòu)件30用于在殼體14與電極組件15之間電絕緣。絕緣構(gòu)件30 具有十字形狀，并包括緊密聯(lián)結(jié)到殼體14的底部的基底31、從基底31的第一邊緣31a延伸 的第一絕緣板32和從基底31的第二邊緣31b延伸的第二絕緣板34。此外，絕緣構(gòu)件30包 括從與第一邊緣31a相交的第三邊緣31c延伸的第三絕緣板36和從與第三邊緣31c相對 的第四邊緣31d延伸的第四絕緣板38。第一至第四絕緣板32、34、36和38均接觸殼體14 的相應(yīng)側(cè)壁。絕緣構(gòu)件30可以包括但不限于PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、 PBT (聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PFA (全氟烷氧基)、FEP (氟化乙丙烯)、 PVDF(聚偏氟乙烯)及其組合中的一種或多種。如圖1所示，絕緣構(gòu)件30被定位在殼體14的開口 14a上，并與電極組件15 —同 被插到殼體14中。在插入的過程中，絕緣板32、34、36和38朝向電極組件15折疊以大體 上包圍該電極組件。在展開的構(gòu)造中，絕緣構(gòu)件30為分解后的頂部開放的長方體，即其為十字形狀。
如上所述，當(dāng)電極組件15被插到殼體中時，十字形狀的絕緣構(gòu)件30能被折疊并容 易地安裝到電極組件15與殼體14之間。電極組件15被插到殼體之后，螺母25擰到端子21和22上并從頂部支撐電極組 件15。另外，墊圈28被安裝用于螺母25與蓋板17之間的絕緣。參見圖1和4，支撐部分(突出部)32a從第一絕緣板32突出以大體上與電極組 件15的平坦部分15a相對應(yīng)并與之接合。此外，第二絕緣板34上的另一支撐部分(突出 部)34a被形成以大體上與電極組件15的另一側(cè)上的平坦部分15a相對應(yīng)并與之接合。支撐部分32a和34a均接合電極組件15的一側(cè)。支撐部分32a和34a具有傾斜的 端部使得它們能基本接觸平坦部分15a的整個表面以及緊鄰平坦部分15a的凸?fàn)畈糠?5b。換言之，支撐部分32a和34a在其接觸平坦部分15a的部位是平坦的，而在其接觸 凸?fàn)畈糠?5b的部位是傾斜的，使得它們能穩(wěn)定地支撐平坦部分15a，并且還穩(wěn)定地接觸一 部分凸?fàn)畈糠?5b。因此，支撐部分32a和34a具有梯形截面。另一方面，第三絕緣板36和第四絕緣板38位于引線接線片21a和22a與殼體14 之間，防止引線接線片21a和22a接觸殼體14。當(dāng)插到殼體14中時，絕緣構(gòu)件30形成為頂 部開放的長方體形狀。當(dāng)可再充電電池100反復(fù)地充電和放電時，其中的電極組件15反復(fù)地膨脹和收 縮。因而，支撐部分32a和34a在殼體14與電極組件15之間擠壓電極組件15的平坦部分 15a，基本保持電極組件15的形狀并防止界面不均勻。圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的可再充電電池的充放電循環(huán)的容量改變 的圖表。具有5A的穩(wěn)定電流(regular current)的可再充電電池以IC的充放電倍率在 2. 8V到4. 2V之間充電和放電。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，各個支撐部分32a和34a均通過層疊二十四片薄膜形 成。支撐部分32a和34a通過層疊結(jié)構(gòu)而非使用單個整體能被制備成具有更加精確的高度。 根據(jù)由第一實(shí)施例修改的另一實(shí)施例，支撐部分通過層疊十二片薄膜形成。比較例1不具 有支撐部分。在比較例2中，使用的可再充電電池具有的電極組件的界面不均勻。如圖5所示，具有支撐部分的電極組件在200次充放電循環(huán)之后顯示較小的容量 改變，但不具有支撐部分的比較例則具有大約98%的容量。另外，在400次充放電循環(huán)之 后，具有支撐部分的電極組件具有大約96%的容量，而不具有支撐部分的組件則具有大約 93%的容量。因此，由于支撐部分支撐電極組件并保持基本均勻的界面，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 的包括支撐部分的可再充電電池比不具有支撐部分的可再充電電池具有更高的容量保持 能力。另外，由二十四片薄膜制成的支撐部分比由十二片薄膜制成的支撐部分具有稍微更 高的容量保持能力。圖6A至6D表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例和各種修改實(shí)施例的絕緣構(gòu)件的局部剖 視圖。如圖6A所示，絕緣構(gòu)件30包括位于基底31與絕緣板32、34、36和38之間的邊界 上的槽35，使得絕緣板能更加易于折疊。在第一實(shí)施例中，槽35被形成為在絕緣構(gòu)件30的 頂面上具有三角形截面。此外，如圖6B所示，絕緣構(gòu)件41可以包括在底面上具有三角形截面的槽41a。如圖6C所示，絕緣構(gòu)件42可以包括在頂面上具有四邊形截面的槽42a。此外，如圖6D所示， 絕緣構(gòu)件43可以包括在底面上具有四邊形截面的槽43a。圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的絕緣構(gòu)件的立體圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明的 第二實(shí)施例的可再充電電池的垂直剖面圖。參見圖7和8，由于根據(jù)本實(shí)施例的可再充電電池除了絕緣構(gòu)件50之外與第一實(shí) 施例的可再充電電池具有基本相同的結(jié)構(gòu)，因此將不再對其進(jìn)行更詳細(xì)的描述或圖示。根據(jù)本實(shí)施例，絕緣構(gòu)件50包括與殼體14的底部接合的基底51、從基底51的第 一邊緣51a延伸的第一絕緣板52和從基底51的與第一邊緣51a相對的第二邊緣51b延伸 的第二絕緣板54。此外，絕緣構(gòu)件50可以包括從與第一邊緣51a相交的第三邊緣51c延伸 的第三絕緣板56和從與第三邊緣51c相對的第四邊緣51d延伸的第四絕緣板58?；?1可以被構(gòu)造成在其與電極組件15接合的頂面上具有弧形，使其能穩(wěn)定地 支撐具有相應(yīng)弧形底部的電極組件15。因此，基底51能穩(wěn)定地支撐電極組件15并基本防 止電極組件15因外部沖擊而震動或明顯移位。如果電極組件15震動或移位，電極組件15 可減小或中斷與端子21和22的接觸。然而，當(dāng)基底51在其上具有弧形時，電極組件15被 更加穩(wěn)定地支撐。第一絕緣板52包括接合平坦部分15a并支撐電極組件15的支撐部分52a。支撐 部分52a突出并在中央包括四邊形的緩沖槽52b。支撐部分52a在其接合電極組件的平坦部分15a的部位是平坦的，在其接合凸?fàn)?部分15b的部位是類似弧形大體上呈凹狀。由于凸?fàn)畈糠?5b在平坦部分的頂部和底部接 合支撐部分52a，則支撐部分52a可具有兩個彎曲的支撐部分52c。第二絕緣板54包括與電極組件15的平坦部分15a接合的支撐部分54a。該支撐 部分突出并在中央包括緩沖槽54b。支撐部分54a在其接合平坦部分15a的部位是平坦的，在其接合凸?fàn)畈糠?5b的 部位是類似弧形呈凹狀。由于凹狀部分15b在平坦部分的頂部和底部接合支撐部分54a，則 支撐部分54a可具有兩個彎曲的支撐部分54c。當(dāng)彎曲的支撐部分52c、54c根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例類似弧形呈凹狀時，彎曲的支撐 部分54c接合電極組件15的凸?fàn)畈糠?5b。彎曲的支撐部分52c和54c在兩端支撐并牽拉 電極組件。因此，彎曲的支撐部分52c和54c能防止電極組件15的界面變得不均勻。另外，電極組件15在可再充電電池的充放電過程中膨脹，而由此引起的壓縮可能 導(dǎo)致電極組件惡化并降低可再充電電池的循環(huán)壽命。根據(jù)本實(shí)施例，為了穩(wěn)定支持電極組 件15并防止其退化，形成緩沖槽52b和54b。更具體地，電極組件15在膨脹時能進(jìn)入緩沖槽52b和54b，從而釋放其上的壓力。盡管結(jié)合目前被認(rèn)為是可實(shí)施的示例性實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，應(yīng) 該理解的是，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，相反，本發(fā)明致力于覆蓋包含在所附權(quán)利要求 及等同物的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同裝置。
權(quán)利要求
1.一種可再充電電池，包括包括被卷繞在一起的正電極、負(fù)電極和位于所述正電極與所述負(fù)電極之間的隔板的電 極組件；容納所述電極組件的殼體；電連接到所述電極組件的端子；和位于所述電極組件與所述殼體之間的絕緣構(gòu)件，其中所述絕緣構(gòu)件具有基底和從所述 基底延伸的四個絕緣板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中所述基底接觸所述殼體的內(nèi)底面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中所述電極組件具有第一部分和位于所 述第一部分的各個端部的第二部分，其中所述絕緣構(gòu)件具有對應(yīng)于所述第一部分的突出部 分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再充電電池，其中所述突出部分具有位于兩個傾斜部分之 間的平坦部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可再充電電池，其中所述絕緣構(gòu)件具有位于所述基底與所述 四個絕緣板其中的一個之間的槽，并且所述絕緣構(gòu)件沿所述槽折疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可再充電電池，其中所述四個絕緣板其中的一個具有緩沖 槽，該緩沖槽適于允許所述電極組件膨脹到其中。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可再充電電池，其中所述四個絕緣板其中的兩個是平的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可再充電電池，其中所述四個絕緣板中的每一個接觸所述殼 體的相應(yīng)側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中所述絕緣構(gòu)件被構(gòu)造成防止所述電極組 件與所述殼體之間的相對運(yùn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，進(jìn)一步包括將所述電極組件電連接到安裝 在密封所述殼體的蓋板上的所述端子的引線接線片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可再充電電池，其中所述絕緣板其中的一個位于所述引線 接線片與所述殼體之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可再充電電池，其中位于所述引線接線片與所述殼體之間 的所述絕緣板是平坦的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中所述絕緣構(gòu)件包括層疊的多片薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可再充電電池，其中所述薄膜從由聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫 醚、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚四氟乙烯、全氟烷氧基、氟化乙丙烯、聚偏氟乙烯及其組合組 成的組中選取。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中所述基底具有適于接納所述電極組件 的圓形邊緣的弧形表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池，其中所述絕緣構(gòu)件接觸所述殼體的內(nèi)部表
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可再充電電池，其包括包括被卷繞在一起的正電極、負(fù)電極和位于所述正電極與所述負(fù)電極之間的隔板的電極組件；容納所述電極組件的殼體；電連接到所述電極組件的端子；以及安裝在所述電極組件與所述殼體之間的絕緣構(gòu)件，其中所述絕緣構(gòu)件具有基底和從所述基底延伸的四個絕緣板。
文檔編號H01M2/14GK102005602SQ20101026683
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者李東炫 申請人:Sb鋰摩托有限公司