專利名稱：鋰離子二次電池和用于其的蓋組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池，更具體而言，涉及一種鋰離子二次電池，其具有蓋板(cap plate)、絕緣板和端板，其成形來防止端板在組裝蓋組件時旋轉。
背景技術：
隨著包括視頻攝像機、便攜電話和便攜計算機的便攜式無線設備趨于具有減輕的重量而同時引入更多的功能，人們對用作驅動這些設備的電源的二次電池進行了很多的研究。二次電池包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池和鋰二次電池。這其中，鋰二次電池可以反復充電并且可以制備為大容量的緊湊大小。此外，鋰二次電池具有高的工作電壓和高的單位重量能量密度。因此，鋰二次電池廣泛應用于尖端電子設備領域中。
圖1是示出了傳統(tǒng)的鋰二次電池的分解透視圖。
鋰離子二次電池是這樣形成的，將包括正極板113和負極板115的電極組件112和分隔體114隨同電解質放入罐(can)110中，并且使用蓋組件120密封罐110的頂部開口110a。
蓋組件120包括蓋板140、絕緣板150、端板160和電極端子130。蓋組件120耦合到罐110的頂部開口110a，同時耦合到分離的絕緣殼170來密封罐110。
蓋板140可由金屬板制成，并且可具有對應于罐110的頂部開口110a的大小和形狀。蓋板140具有在其中部形成的預定大小的第一端子通孔141，電極端子130插入到該第一端子通孔141中。墊片管146耦合到電極端子130的外表面，并與電極端子130一起插入到第一端子通孔141中，墊片管146在電極端子130和端板140之間提供絕緣。端板140具有在其一側形成的預定大小的電解質注入孔142。在蓋組件120組裝到罐110的頂部開口110a之后，將電解質經(jīng)由電解質注入孔142注入，且電解質注入孔142然后由蓋143密封。
電極端子130耦合到負極板115的負極翼片117或耦合到正極板113的正極翼片115，并且可充當負極端子或負極端子。
絕緣板150由絕緣材料制成，比如墊片，并耦合到蓋板140的下表面。絕緣板150具有第二端子通孔151，其形成在對應于蓋板140的第一端子通孔141的位置，從而電極端子130可以插入在其中。絕緣板150具有形成在其下表面上的座槽152，它的大小對應于端板160，使得端板160可以安放在其上。
端板160可由金屬鎳(Ni)或其合金制成，并且可耦合到絕緣板150的下表面。端板160具有第三端子通孔161，其形成在對應于蓋板140的第一端子通孔141的位置，從而電極端子130可以插入在其中。因為電極端子130經(jīng)由蓋板140的第一端子通孔141耦合到端板160并且同時由墊片管146絕緣，端板160電連接到電極端子130并且同時與蓋板140電絕緣。
當電極端子130耦合到蓋板140、絕緣板150和端板160時，將預定的力施加至電極端子130，同時旋轉它使其被插入到蓋板140的第一端子通孔141中。在通過第一端子通孔141之后，電極端子130分別通過了形成在絕緣板150上的第二端子通孔151和形成在端板160的第三端子通孔161，絕緣板150和端板160均耦合至蓋板140的下表面。形成在絕緣板150上的第二端子通孔151的內徑等于或略微大于插入其中的電極端子130的外徑，從而電極端子130的外表面在其插入期間被強制緊靠孔151的內徑。因此，絕緣板150和端板160可繞蓋板140的第一端子通孔141以這樣的方向旋轉，使得它們在電極端子130插入其中時不耦合。具體而言，形成于端板160上的第三端子通孔161的內徑略微大于電極端子130的外徑，并且端板160在電極端子130耦合于其時可能旋轉。
為了將組裝的蓋組件120耦合到絕緣殼170，絕緣板150和端板160必須再次繞電極端子130以相反方向旋轉，使得它們布置在與蓋板140相同的方向。這些額外的工作延長了工藝時間。
此外，端板160在沿相反方向旋轉時可能會部分變形，因為它由薄金屬板制成。
因此，需要一種鋰離子二次電池，其具有蓋板、絕緣板和端板，它們成形來防止在組裝成蓋組件時端板的旋轉。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種鋰離子二次電池，包括具有正極板、負極板和分隔體的電極組件；用于容納電極組件和電解質的罐；以及蓋組件，蓋組件包括蓋板、絕緣板、端板和電極端子，并且耦合到罐的頂部開口來密封罐，其中，絕緣板被非旋轉地耦合到所述蓋板，且所述端板被耦合到所述絕緣板，在電極端子組裝到蓋組件的端子通孔時防止端板旋轉。


圖1是示出了傳統(tǒng)的鋰二次電池的分解透視圖。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的二次電池的分解透視圖。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的蓋板的仰視圖。
圖3b是沿圖3a的線A-A’截取的截面視圖。
圖4a是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的絕緣板的仰視圖。
圖4b是沿圖4a的線B-B’的截面視圖。
圖5a是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的端板的俯視圖。
圖5b是沿圖5a的C-C’線截取的截面視圖。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例的絕緣板的截面視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例的端板的截面視圖。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明另一示范性實施例的絕緣板的截面視圖；圖9a是示出了分別具有圖3a、4a和5a所示的蓋板、絕緣板和端板耦合于其上的蓋組件的仰視圖。
圖9b是沿圖9a的線D-D’截取的截面視圖。
圖10是分別具有如圖3a、6和7所示的蓋板、絕緣板和端板耦合于其上的蓋組件的截面視圖。
圖11是分別具有如圖3a、8和7所示的蓋板、絕緣板和端板耦合于其上的蓋組件的截面視圖。
具體實施例方式
參考圖2，二次電池包括罐210、容納在罐210中的電極組件212、用于密封罐210的頂部開口210a的蓋組件220。
罐210可以由金屬材料近似地形成為六面體的形狀，并且可以充當一個端子。罐210可優(yōu)選地由輕質的鋁或鋁合金制成。罐210具有形成在其表面上的頂部開口210a，通過該開口210a電極組件212是可插入的。
電極組件212包括正極板213、負極板215和分隔體214。正極板213和負極板215可以與插入其之間的分隔體214彼此層疊，并纏繞為膠狀卷(ielly roll)設置。正極板213具有焊接到其上的正極翼片216，其端部從電極組件212的頂部突出。負極板215具有焊接到其上的負極翼片217，其端部從電極組件212的頂部突出。
蓋組件220包括蓋板240、絕緣板250、端板260和電極端子230。蓋組件220耦合到罐210的頂部開口210a，同時被耦合到分離的絕緣殼270來密封罐210。
參考圖3a和3b，蓋板240由金屬板制成，并且可具有對應于罐210的頂部開口210a的大小和形狀。蓋板240具有在其中部形成的預定大小的第四端子通孔241，電極端子230插入到該第四端子通孔241中并耦合。第四端子通孔241具有組裝到其內表面的墊片管146，用于電極端子230和蓋板240之間的絕緣。
蓋板240具有抗旋轉槽244和可選的耦合尖端245，抗旋轉槽244形成在蓋板240一側的下表面上并在第四端子通孔241附近，且耦合尖端245形成在蓋板240另一側上的預定位置。
抗旋轉槽244是通過在第四端子通孔241附近其一側的下表面向其上表面壓痕形成的?？剐D槽244可以具有各種形狀，包括方形和圓形。抗旋轉槽244具有對應于蓋板240長度約10-40％之間的長度，和對應于蓋板240寬度至少約40％的寬度。如果抗旋轉槽244的長度或寬度太小，那么它不能完全地保持住絕緣板250，而且如果抗旋轉槽244的長度太大，那么它的整個厚度相對于其尺寸太小并且強度減弱?？剐D槽244也可以通過機加工而不通過壓痕形成。
考慮到蓋板240和絕緣板250之間接觸面積的大小，抗旋轉槽244可以具有足夠大的深度以防止絕緣板250旋轉。抗旋轉槽244具有對應于蓋板240厚度約20-70％之間的深度，且在一個示范性實施例中，在約所述蓋板240的厚度的約30-50％之間。如果抗旋轉槽244的深度太小，那么它可能不能完全地保持住絕緣板250，而如果太大，則蓋板240的強度減弱。
抗旋轉槽244可以具有至少0.3mm的深度。如果抗旋轉槽的深度小于0.3mm，那么絕緣板250可能不能完全固定于抗旋轉槽244。
當將絕緣板250插入抗旋轉槽244來形成絕緣板250時，蓋組件220的整體厚度減小，增加了罐210的內部空間的量。由于罐210的內部空間增加，所以可以抑制在使用二次電池時由于產生的氣體引起的壓力增加。
蓋板240具有形成在其另一側的預定大小的電解質注入孔242。在將蓋組件220組裝到罐210的頂部開口210a之后，將電解質通過電解質注入孔242注入，然后通過蓋243將孔242密封。
耦合尖端245在第四端子通孔241和電解質注入孔242之間的一位置突出預定高度。在一個示范性實施例中，耦合尖端245等于或小于絕緣板250的高度，使得在將絕緣板250耦合到其上時，耦合尖端245不會從絕緣板250的下表面突出。
參考圖4a和4b，絕緣板250由絕緣材料制成，比如是墊片，并且耦合到蓋板240的下表面。絕緣板250包括第五端子通孔251、座槽252、絕緣板突起253和耦合槽254。
當絕緣板250和蓋板240彼此耦合時，將第五端子通孔251定位來面對蓋板240的第四端子通孔241。電極端子230可插入到第五端子通孔251中。
座槽252形成在絕緣板250的下表面上，其具有對應于端板260的大小。在一個示范性實施例中，座槽252的深度小于端板260的厚度。
絕緣板突起253從絕緣板250的上表面突出，并且具有適于耦合到抗旋轉槽244的高度和大小并固定于其上。如果絕緣板突起253的高度和大小顯著大于或小于抗旋轉槽244的深度和形狀，那么絕緣板突起253和抗旋轉槽244之間的耦合可能變得不足以保持絕緣板250和/或防止絕緣板250旋轉。
絕緣板250可具有形成在其一側的耦合槽254，該耦合槽254同時被定位來面對形成在蓋板240下表面上的耦合尖端245，使得耦合尖端245插入并耦合到耦合槽254。將絕緣板250的耦合槽254和蓋板240的耦合尖端245耦合導致在電極端子230插入到第五端子通孔251中時，防止了絕緣板250以及最終的端板260相對于蓋板240旋轉。
參考圖5a和5b，端板260具有板狀形狀，并由金屬鎳或其合金制成。端板260安放在形成絕緣板250下表面上的座槽中，并固定于其。如此，端板260耦合到絕緣板250并隨之可一起移動。端板260具有第六端子通孔261，其定位來面對蓋板240的第四端子通孔241，使得電極端子230可以插入其中。端板260電連接到電極端子230，而且通過絕緣板250從蓋板240絕緣。
將電極端子230分別插入到形成在蓋板240、絕緣板250和端板260上的端子通孔241、251和261中，并且穿過端板260來被電連接到電極組件212的負極翼片217。當被插入到第四端子通孔241中時，電極端子230通過墊片管246與蓋板240電絕緣。對于本領域普通技術人員顯而易見的是，可以使用形成電極組件212的方法來可替換地將正極翼片216連接到電極端子230。
參考圖6，絕緣板250a的另一可替換實施例具有在座槽252上的預定位置形成的固定槽252a。具體而言，固定槽252a可形成在對應于絕緣板突起253的位置，并且具有對應于絕緣板突起的大小。
參考圖7，端板260a具有形成在其上表面上的抗旋轉突起262，抗旋轉突起262具有對應于在絕緣板250a下表面上形成的固定槽252a的大小。因為抗旋轉突起262耦合到固定槽252a，所以進一步防止了端板260a相對于絕緣板250a旋轉。
如此，固定槽252a和抗旋轉突起262以雙重手段防止了絕緣板250a和端板260a相對于蓋板240旋轉。
參考圖8，絕緣板250b具有矩形的一般形狀。絕緣板250b沒有獨立的座槽，而具有形成在其上表面上的絕緣板突起253和在其下表面預定位置形成的固定槽252b。絕緣板突起253可以耦合到蓋板的抗旋轉槽。固定槽252b具有對應于蓋板240的抗旋轉槽244的大小和形狀，使得如圖7所示的端板260a的抗旋轉突起262可以耦合于其。如此，將端板260a固定到絕緣板250b，而絕緣板250b耦合和固定于蓋板240的抗旋轉槽244，且防止了端板260a相對于蓋板240旋轉。
下面將說明在根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的二次電池中蓋組件的操作。
參考圖9a和9b，以這樣的方式將蓋板240、絕緣板250和端板260層疊在蓋組件220上，使得它們各自的端子通孔241、251和261彼此同心。將電極端子230耦合和固定到端子通孔241、251和261。形成在絕緣板250上表面上的絕緣板突起253耦合到形成在蓋板240下表面上的抗旋轉槽244。端板260安放在形成在絕緣板250下表面上的座槽252中。絕緣板250的耦合槽254耦合到形成在蓋板240另一側上的耦合尖端245。
將電極端子230插入和耦合到如圖9a所示層疊的蓋板240的第四端子通孔241中，同時以均勻的力使其旋轉。在通過第四端子通孔241之后，電極端子230分別通過絕緣板250和端板260的第五端子通孔251和第六端子通孔261耦合到蓋板240下表面上。形成在絕緣板250和端板260上的第五端子通孔251和第六端子通孔261的內徑等于或略大于電極端子230的外徑。因此，在電極端子230插入時，在電極端子230和絕緣板250和端板260各自的第五端子通孔251和第六端子通孔261之間發(fā)生摩擦。雖然旋轉力可以被施加于絕緣板250和端板260，但是耦合到蓋板240的抗旋轉槽244的絕緣板250的絕緣板突起253，以及耦合到絕緣板250的座槽252的端板260防止了絕緣板250和端板260旋轉。此外，蓋板240的耦合尖端245和絕緣板250的耦合槽254彼此耦合來防止絕緣板250旋轉。
參考圖10，以這樣的方式將蓋板240、絕緣板250a、端板260a層疊在蓋組件220a上，使得它們各自的端子通孔241、251、261彼此同心。電極端子230耦合和固定到端子通孔241、251和261。形成在絕緣板250a上表面上的絕緣板突起253耦合到形成在蓋板240下表面上的抗旋轉槽244。端板260a安放在形成在絕緣板250a下表面上的座槽252中。絕緣板250a具有形成在其座槽252上的額外的固定槽252a，其中耦合了形成在端板260a上表面上的抗旋轉突起262。因此，絕緣板250a和端板260a不會相對于蓋板240旋轉而保持靜止，即使是在電極端子230耦合于它們時。
參考圖11，以這樣的方式將蓋板240、絕緣板250b、端板260a層疊在蓋組件220a上，使得它們各自的端子通孔241、251、261彼此同心。電極端子230耦合和固定到端子通孔241、251和261。形成在絕緣板250b上表面上的絕緣板突起253耦合到形成在蓋板240下表面上的抗旋轉槽244。端板260a安放在絕緣板250b的下表面上。形成在端板260a上表面上的抗旋轉突起262耦合到形成在絕緣板250b下表面上的固定槽252b。于是，絕緣板250b和端板260a不會相對于蓋板240旋轉，而保持靜止，即使是在電極端子230耦合于它們時。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的二次電池提供了一種電池，當電極端子插入到蓋板、絕緣板和端板來形成蓋組件時，防止了端板相對于蓋板旋轉，使得更易于組裝蓋組件。
此外，因為絕緣板和端板在電極端子插入時不會旋轉，而且因為不需要反方向旋轉，所以防止了端板變形。
雖然為了說明的目的描述了本發(fā)明的示范性實施例，但是本領域的普通技術人員將理解，在不偏離權利要求書所述的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替代。
本申請要求于2004年9月22日在韓國知識產權局提交的韓國專利中請No.10-2004-0076138的優(yōu)先權和權益，其全部內容引入于此作為參考。
權利要求
1.一種鋰離子二次電池，包括電極組件，具有正極板、負極板和分隔體；罐，用于容納所述電極組件和電解質；以及蓋組件，包括蓋板、絕緣板、端板和電極端子，并且所述蓋組件耦合到所述罐的頂部開口來密封所述罐，其中，所述絕緣板被非旋轉地耦合到所述蓋板，且所述端板被被非旋轉地耦合到所述絕緣板。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，抗旋轉槽形成于所述蓋板的一側的下表面上，其中，所述絕緣板突起形成于所述絕緣板的上表面上，所述絕緣板可耦合到所述抗旋轉槽和座槽，所述座槽形成于所述絕緣板的下表面上，且其中，所述端板被安放在所述座槽中。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中，所述抗旋轉槽具有基本正方的形狀，其長度對應于所述蓋板的長度的約10-40％之間，其寬度對應于所述蓋板的長度的至少40％，且其中，所述絕緣板突起具有對應于所述抗旋轉槽的大小并耦合于所述抗旋轉槽上。
4.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中，所述抗旋轉槽的深度對應于所述蓋板的厚度的約20-70％之間。
5.根據(jù)權利要求2的鋰離子二次電池，其中，所述抗旋轉槽的深度對應于所述蓋板的厚度的約30-50％之間。
6.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中，所述抗旋轉槽的深度至少為0.3mm。
7.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中，所述抗旋轉槽是通過壓痕所述蓋板的下表面而形成的。
8.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中，固定槽形成于所述絕緣板的下表面的座槽上，并且其中，抗旋轉突起形成于所述端板上表面上，用于耦合到所述固定槽。
9.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，抗旋轉槽形成于所述蓋板的一側的下表面上，絕緣板突起形成于所述絕緣板的上表面上，用于耦合到所述抗旋轉槽，固定槽形成于所述絕緣板的下表面，以及抗旋轉突起形成于所述端板的上表面上，所述抗旋轉突起耦合到所述固定槽來防止旋轉。
10.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子二次電池，其中，耦合尖端形成于所述蓋板的下表面上，并且耦合槽形成于所述絕緣板上，所述耦合尖端耦合到所述耦合槽。
11.一種用于鋰離子二次電池的蓋組件，所述二次電池包括電極組件、用于容納所述電極組件和電解質的罐，所述蓋組件包括蓋板，具有形成于下表面上的抗旋轉槽和第一端子過孔；絕緣板，具有絕緣板突起、座槽和第二端子過孔，所述絕緣板突起在上表面上，可耦合到所述抗旋轉槽，所述座槽在下表面上；端板，安放在所述座槽中，所述端板具有第三端子過孔；和電極端子，分別通過所述第一端子過孔、所述第二端子過孔和所述第三端子過孔可耦合到所述蓋板、所述絕緣板和所述端板，所述電極端子將外部連接提供給所述電極組件。
12.根據(jù)權利要求11所述的蓋組件，其中，所述抗旋轉槽具有基本正方的形狀，其長度對應于所述蓋板的長度的約10-40％之間，其寬度對應于所述蓋板的長度的至少40％。
13.根據(jù)權利要求11所述的蓋組件，其中，所述抗旋轉槽的深度對應于所述蓋板的厚度的約20-70％之間。
14.根據(jù)權利要求11所述的蓋組件，其中，所述抗旋轉槽的深度對應于所述蓋板的厚度的約30-50％之間。
15.根據(jù)權利要求11所述的蓋組件，其中，所述抗旋轉槽的深度至少為0.3mm。
16.根據(jù)權利要求11所述的蓋組件，其中，所述抗旋轉槽是通過壓痕所述蓋板的下表面而形成的。
17.根據(jù)權利要求11所述的蓋組件，其中，耦合尖端形成于所述蓋板的下表面上，并且耦合槽形成于所述絕緣板上，所述耦合尖端耦合到所述耦合槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子二次電池和用于鋰離子二次電池的蓋組件。所述鋰離子二次電池具有蓋板、絕緣板、端板，每個被成形來防止當組裝蓋組件時端板被旋轉。所述蓋板具有形成于其下表面上的抗旋轉槽，且所述絕緣板具有形成于其上表面上的絕緣板突起。當抗旋轉槽被耦合到絕緣板突起時，可以防止端板旋轉。
文檔編號H01M2/04GK1753239SQ20051010692
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權日2004年9月22日
發(fā)明者全基允, 全炳德 申請人:三星Sdi株式會社