專(zhuān)利名稱(chēng)：二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及二次電池及其制造方法，尤其是可以提高電池安全裝置可靠性的二次電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，二次電池是可充電的并且可以做成大容量小尺寸，例如實(shí)用的二次電池包括鎳氫(Ni-MH)電池、鋰電池和鋰離子電池。通常，二次電池通過(guò)貯存發(fā)電元件形成。發(fā)電元件通常包括具有正極板、負(fù)極板和隔板的電極單元。電極單元和電解液共同形成發(fā)電元件，并且將該發(fā)電元件放置于鋁或鋁合金制成的外殼內(nèi)。該外殼的上部開(kāi)口用蓋組件密封。密封在外殼內(nèi)的二次電池通常包括在電池上部形成的電極端，該電極端和外殼絕緣并且作為電池的一個(gè)電極。在這種情況下，電池的外殼，例如電池的底面，作為電池的另一個(gè)電極。
由于對(duì)體積小、重量輕的二次電池的需要，不用鐵例如冷軋鋼片制造電池外殼，可以由鋁或鋁合金制成的鋁外殼制造電池外殼。使用鋁是因?yàn)槠浔辱F或其它導(dǎo)電金屬輕，有助于制造輕量電池。還有，即使鋁制外殼電池在延長(zhǎng)期使用時(shí)，也不會(huì)造成電池腐蝕。
然而，在具有由鋁制成的外殼的電池內(nèi)，外殼上部的電極端作為電池的一個(gè)電極，并且電池的底面作為另一個(gè)電極，這在電池的初始充/放電階段會(huì)引起一些問(wèn)題。支承電池的電極端子和底面的充電探針可能會(huì)被制造電池外殼的鋁污染，結(jié)果導(dǎo)致電池外觀陳舊，并且探針對(duì)電壓和電流的不準(zhǔn)確測(cè)量會(huì)引起過(guò)充。
密封二次電池通常電連接于安全裝置，例如正溫度系數(shù)(PTC)元件，熱熔絲或保護(hù)電路。安全裝置和密封二次電池被封裝在一個(gè)電池組內(nèi)。這種連接到電池正負(fù)極之間的安全裝置，當(dāng)由于溫度上升或電池過(guò)充/過(guò)放引起電池電壓突然上升時(shí)，將電流切斷來(lái)防止電池爆裂，從而防止電池產(chǎn)生危險(xiǎn)。
電池的安全裝置通過(guò)引線和電池的正負(fù)極相連。引線通常由鎳、鎳合金或鍍鎳不銹鋼組成，以提供硬度和導(dǎo)電性的預(yù)定等級(jí)。然而，當(dāng)由鎳或鎳合金制成的引線被焊接到由鋁或鋁合金制成的外殼上時(shí)，可能引起一些問(wèn)題。換句話說(shuō)，鎳的難溶性使其難于進(jìn)行超聲波焊接。另外，鋁的高導(dǎo)電導(dǎo)熱率使其難于執(zhí)行電阻焊接，因?yàn)樵诮佑|面獲得密集的熱量是困難的。因此，可以使用激光焊接。然而，在激光焊接期間，激光束可能被傳到保護(hù)裝置上，導(dǎo)致可靠性不好。
為了克服上述問(wèn)題，美國(guó)專(zhuān)利US 5976729公開(kāi)了一種具有安全裝置，例如保護(hù)器的電池。由鎳或鎳合金制成的底部極板用激光焊接到鋁或鋁合金制成的外殼底面上。引線由電阻焊接到底部極板上。然而，由于外殼很薄，為了防止電解液從激光焊接部位泄漏，必須準(zhǔn)確地調(diào)整焊接強(qiáng)度。還有，因?yàn)楸仨毟郊雍附硬襟E，過(guò)程變得復(fù)雜。而且，因?yàn)榧す夂附有枰黾釉O(shè)備，使得造價(jià)增高。如果在外殼底部提供安全的排氣口，在激光焊接期間熱量沖擊可能會(huì)施加到該安全排氣口上而降低可靠性。
公開(kāi)號(hào)為No.hei8-329908的日本專(zhuān)利公開(kāi)了一種將鎳板壓粘到鋁制外殼底部的電池。在這種情況下，因?yàn)槭鞘褂梦锢砹赫车姆绞綄㈡囐|(zhì)極板插入外殼底部，鋁制外殼的底部由于厚度變薄可能變得脆弱，導(dǎo)致電解液泄漏。為了克服該缺點(diǎn)，外殼底部可以加厚，但其反過(guò)來(lái)會(huì)影響電池的整個(gè)尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種二次電池及其制造方法，其具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，從而安全裝置的引線能夠以簡(jiǎn)單、廉價(jià)和安全的方式粘接在電池上，從而提高了電池安全裝置的可靠性。
本發(fā)明的一個(gè)方面還提供一種可以防止在初始充/放電時(shí)使用的探針前緣被用于電池外殼的鋁污染的二次電池及其制造方法。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種不用焊接而將安全裝置的引線連接到其上的二次電池及其制造方法。
本發(fā)明的另外的方面和/或優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明書(shū)中部分地闡明，并且可以根據(jù)說(shuō)明書(shū)變得明顯或從本發(fā)明的實(shí)踐中部分地得到。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，二次電池包括具有正極板、負(fù)極板及置于它們中間的隔板的電極單元，外殼具有底部且由鋁或鋁合金制成，電極單元和電解液被容納并密封在外殼中，并且至少在外殼底部的外表面提供第一表面涂層。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，二次電池包括具有正極板、負(fù)極板及置于它們中間的隔板的電極單元，外殼具有底部且由鋁或鋁合金制成，電極單元和電解液被容納并密封在外殼中，還有用于密封外殼和具有與電極單元的正負(fù)極板絕緣的蓋板且由鋁或鋁合金組成的蓋組件，并且至少在蓋板的外表面提供第二表面涂層。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，制造二次電池的方法包括，通過(guò)提供正極板、負(fù)極板及在其間插入隔板來(lái)形成電極單元，將該電極單元和電解液容納于具有底部的外殼內(nèi)并密封該外殼，使用與形成外殼的材料不同的材料通過(guò)預(yù)處理，在外殼底部的外表面形成第一金屬層，并在具有第一金屬層的外殼底部的外表面上形成第一表面涂層。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，制造二次電池的方法包括，通過(guò)提供正極板、負(fù)極板及在其間插入隔板來(lái)形成電極單元，將該電極單元和電解液容納于具有底部的外殼內(nèi)并密封該外殼，使用與形成外殼的材料不同的材料通過(guò)預(yù)處理，在外殼底部的外表面形成第一金屬層，并在具有第一金屬層的外殼底部的外表面上形成第一表面涂層。


本發(fā)明的這些和/或其它方面及優(yōu)點(diǎn)結(jié)合附圖，借助下面的實(shí)施例描述將變得明顯和更容易理解。
圖1是依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二次電池的分解透視圖；圖2是圖1所示的其上形成表面涂層的電池外殼底部的局部側(cè)視圖；圖3是圖1所示的其上形成金屬層和表面涂層的電池外殼底部的改進(jìn)形式的局部側(cè)視圖。
圖4是依照本發(fā)明的一個(gè)方面，引線被粘接到如圖1所示的電池外殼底部的第一涂層的粘接狀態(tài)的局部側(cè)視圖；
圖5是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有第二表面涂層的蓋板的局部透視圖；圖6是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例如圖1所示的具有金屬層和表面涂層的蓋板的局部透視圖；圖7是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例連接到電池上的保護(hù)器的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作出詳細(xì)的說(shuō)明，例如結(jié)合附圖舉例說(shuō)明，其中全部的類(lèi)似標(biāo)號(hào)表示類(lèi)似的元件。下面會(huì)參照附圖描述實(shí)施例，以闡述本發(fā)明。
圖1是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二次電池的分解透視圖。如圖1所示，二次電池包括在一個(gè)平面處具有開(kāi)口11的外殼10，電極單元30通過(guò)開(kāi)口11被置于外殼10內(nèi)部。
盡管沒(méi)有詳細(xì)表示，電極單元30被配置成在正極板和負(fù)極板之間設(shè)置一隔板。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖1所示，電極單元30是正極板、負(fù)極板及設(shè)置在它們之間的隔板被制成薄片并卷起來(lái)的果凍卷形。然而，很明顯可以使用不是果凍卷形結(jié)構(gòu)的其它類(lèi)型的電極單元。
負(fù)極板包括由帶狀金屬箔制成的負(fù)電極集電極，和可以用作負(fù)電極集電極的銅箔。至少在負(fù)電極集電極的一個(gè)平面形成負(fù)電極涂層部分，其使用包含負(fù)電極活性材料的負(fù)電極復(fù)合材料涂覆。碳材料可以作為負(fù)電極活性材料使用。負(fù)電極復(fù)合材料包括粘合劑、增塑劑、導(dǎo)電材料及類(lèi)似物。然而，很明顯負(fù)電極板可以由其它材料和復(fù)合物組成。
正極板包括由帶狀金屬箔制成的正電極集電極和可以用作正電極集電極的鋁箔。至少在正電極集電極的一個(gè)平面形成正電極涂層部分，其使用包含正電極活性材料的正電極復(fù)合材料涂覆。鋰氧化物可以作為正電極活性材料使用。正電極復(fù)合材料包括粘合劑、增塑劑、導(dǎo)電材料及類(lèi)似物。然而，很明顯正電極板可以由其它材料和復(fù)合物組成。
如圖1所示，正電極片31和負(fù)電極片32電連接到相應(yīng)的正電極板和負(fù)電極板，并被抽出到電極單元30的上部。鎳箔和鋁箔可以用作負(fù)電極片32和正電極片31，但是接頭片31、32不限于上述，正電極片31和負(fù)電極片32的位置可以和圖1中的相反。
如圖1所示，依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，外殼10由矩形金屬材料構(gòu)成。相應(yīng)的，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，外殼10自身可以作為一個(gè)端子。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，外殼10由輕質(zhì)導(dǎo)電金屬例如鋁或鋁合金制成，外殼10在其一面上具有開(kāi)口11，并且電極單元30通過(guò)開(kāi)口11被置于外殼10內(nèi)部。如圖1所示，外殼10可以形成在其橫側(cè)面具有成角邊棱的矩形。還有，盡管沒(méi)有示出，該邊棱可以被倒圓，依照使用意圖，可以類(lèi)似地設(shè)置或開(kāi)發(fā)其它的配置。
蓋組件20被外殼10的開(kāi)口11密封。蓋組件包括直接和開(kāi)口11焊接用于密封的蓋板21。外殼10和蓋板21可以由同種金屬形成以提高可焊接性。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，在蓋組件20內(nèi)形成引線插頭22，以便通過(guò)墊片23進(jìn)入蓋板21，并且在引線插頭22下面可以進(jìn)一步形成絕緣極板(未示出)，從而將引線插頭22和蓋板21絕緣。負(fù)電極片32被從電極單元30的負(fù)極板抽出并被焊接到引線插頭22的下部，作為負(fù)電極端使用。正電極片31被從正電極板抽出并直接與外殼10的內(nèi)表面電連接，于是除了引線插頭22的電池外部可以作為正電極端子使用。然而，正負(fù)電極端的結(jié)構(gòu)并不限于上面描述的那些。即，正電極端子可以使用獨(dú)立的引線插頭形成，負(fù)電極端子也類(lèi)似，并且可以使用其它多種結(jié)構(gòu)。
電極單元30被插入外殼10之后，在電極單元30和蓋組件20之間進(jìn)一步提供由絕緣材料制成的保護(hù)罩26，由此以更安全可靠的方式固定電極單元30。在蓋組件20被焊接到外殼10的開(kāi)口11上之后，將電解液通過(guò)在蓋板21上形成的注入口24注入電極單元30，并且用塞子25密封，以便和電極單元30一起形成發(fā)電元件。然而，罩26不必用于本發(fā)明的所有方面，而且，應(yīng)理解，發(fā)電元件不必使用電解溶液，并且可以使用固體電解質(zhì)代替。另外，很明顯可以使用其它類(lèi)型的發(fā)電元件產(chǎn)生電力。
依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二次電池，如圖2所示，在外殼10底部12的外表面具有第一表面涂層40，外殼10底部12的厚度(T)最好在0.2至0.8mm的范圍內(nèi)。如果厚度大于0.8mm，電池的體積和重量會(huì)增加。如果厚度小于0.2mm，電池的強(qiáng)度可能會(huì)減弱。然而，應(yīng)理解厚度(T)可以根據(jù)如外殼10的材料的因素而不同，并且外殼10上涂覆的涂層可以為任意膜或?qū)印?br> 本發(fā)明的實(shí)施例表示，提供第一表面涂層40的目的是提高電池安全裝置的引線和底部12之間的可焊接性。優(yōu)選地，第一表面涂層40可以由鎳或以鎳作為主要成分的鎳合金組成。然而，也可以使用其他材料，并且涂層40可以用于除提高可焊接性之外或替代它的其它目的。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，涂層40的鎳和鎳合金成分可以和例如美國(guó)專(zhuān)利US 5976729所示的焊接到鋁制外殼10上的傳統(tǒng)的鎳板相同，此處結(jié)合其公開(kāi)的內(nèi)容作為參考。另外，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，為了獲得防腐蝕特性，可以進(jìn)一步在其中加入磷(P)、硼(B)、或鎢(W)。
如圖3所示本發(fā)明的實(shí)施例，在底部12的外表面和第一表面涂層40之間進(jìn)一步設(shè)置第一金屬層39。該第一金屬層39的材料和外殼10及第一表面涂層40的那些材料不同。例如第一金屬層39含有Zn，Sn，F(xiàn)e，Cr等。依照本發(fā)明的一個(gè)方面，第一金屬層39可以由在第一表面涂層40形成之前的預(yù)處理而在底部12的表面形成。以這種方式，通過(guò)調(diào)節(jié)氧化還原程度和在底部12及第一表面涂層40之間的反應(yīng)區(qū)，可以防止氧化。還可以增加底部12和第一表面涂層40之間的粘接。而且，可以增加表面張力，并且第一表面涂層可以做成相同的，還有，可以減少通過(guò)涂鍍金屬而形成第一表面涂層40所需的涂鍍能量并且可以避免底部12的表面不規(guī)則和損失。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，利用通常的電鍍方法可以形成由鎳組成的第一表面涂層40。在電鍍中，首先鋁制外殼10表面上形成的氧化膜通過(guò)浸泡被除去，即將氧化膜浸泡在PH值為2或更低的酸性溶液中，然后通過(guò)將外殼浸泡在通有電流的鎳或鎳合金的電鍍槽內(nèi)而將鎳或鎳合金涂在外殼10的表面上。這里，外殼10可以完全電鍍，可是，這可能會(huì)增加外殼10的整個(gè)重量和體積。因此，通常是優(yōu)選只鍍外殼10的底部12。最后，除外殼10的底部12之外的其余部分最好利用絕緣材料屏蔽，以便只露出底部12。第一表面涂層40可以只在底部12的外部局部地形成，或者在底部12的整個(gè)外部形成。可以在電鍍之前進(jìn)行屏蔽時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)底部12的暴露區(qū)域而調(diào)整的區(qū)域形成第一表面涂層40。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，由鎳組成的第一表面涂層40可以由通常的非電鍍方式形成。任何可以在鋁制外殼10表面形成鎳基鍍層的非電鍍方法都可以應(yīng)用于形成第一表面涂層40。然而，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在外殼10中除了底部12的部分都被屏蔽的情況下，第一表面涂層40經(jīng)過(guò)鋅酸鹽預(yù)處理，然后進(jìn)行非電鍍鍍鎳。進(jìn)行鋅酸鹽預(yù)處理的目的在于防止鍍鋁反應(yīng)和附著性降低。即在鋁制外殼10除了底部12之外的被屏蔽的部分和鋅酸鹽溶液中包含的鋅之間應(yīng)用電勢(shì)差，而在底部12上形成鋅核。
例如，在除了底部12之外的外殼10的被屏蔽部位，外殼10的表面使用含有氫氧化鈉(NaOH)的除油污溶液除油污，然后使用含有碳酸鈉(Na2CO3)和磷酸鈉(Na3PO4)的蝕刻溶液蝕刻。因此從外殼10的表面除去了氧化膜。去除了氧化膜的外殼10在含有硝酸的活性溶液中被激活，然后在含有氧化鋅(ZnO)、氫氧化鈉(NaOH)、三氯化鐵(Fecl3)或酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6.4H2O)的羅謝爾鹽的鋅酸鹽溶液中經(jīng)過(guò)鋅酸鹽處理，所以形成了鋅鍍層。非電鍍鍍鎳反應(yīng)在由鋅酸鹽處理形成的鋅核處開(kāi)始。鋅酸鹽預(yù)處理也可以用于電鍍，并且通過(guò)預(yù)處理形成如圖3所示的第一金屬層39。
第一表面涂層40可以在底部12的局部或整體形成，并且該區(qū)域可以通過(guò)調(diào)節(jié)底部12的暴露區(qū)域調(diào)整?？商娲模嚮椎牡谝槐砻嫱繉?0可以通過(guò)濺射直接在至少是外殼10的底部12形成，鎳的濺射可以使用任意通常的濺射方法。
依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一表面涂層40可以由銅或包含銅為主要成分的銅合金形成。基于銅的第一表面涂層40也可以通過(guò)電鍍或非電鍍形成。最好，但不是必需的，在涂鍍之前，外殼10表面的氧化膜被除去并且通過(guò)鋅酸鹽預(yù)處理形成鋅核。可以使用任何電鍍或非電鍍方式來(lái)涂鍍銅基底的第一表面涂層40。基于銅的第一表面涂層40也可以通過(guò)直接濺射銅或以覆蓋層的形式形成。
特別地并且通過(guò)舉例說(shuō)明，由純鋁制成的插入材料被冷軋入銅元件(例如第一表面涂層40)中用于粘接，并且插入材料應(yīng)用于外殼10的底部12并且通過(guò)熱壓連在一起。插入材料使用高純度的鋁使得其和銅元件及外殼10的粘結(jié)度提高了。
在考慮電池的整個(gè)重量和涂層強(qiáng)度的情況下，第一表面涂層40的厚度(T)可以變化。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一表面涂層40可以為0.5μm至200μm厚，并且最好在30μm至100μm之間。如果第一表面涂層40的厚度小于0.5μm，將不能保證鍍層厚度的均勻并且可能產(chǎn)生不完美的鍍層(例如，鍍層的缺失或脫落)。如果第一表面涂層40的厚度大于200μm，鍍層變得過(guò)厚，使得外殼10難以獲得寬敞的內(nèi)部空間。當(dāng)?shù)谝槐砻嫱繉?0的厚度(T)在30μm至100μm的范圍內(nèi)時(shí)，甚至通過(guò)引線50的焊接即可保證合適的焊接強(qiáng)度(如圖5所示)，并且也可以壓縮電池的重量及體積的增加。
因此，和傳統(tǒng)電池相比，形成第一表面涂層40可以顯著地減少外殼10底部12的厚度，在底部12鎳板通過(guò)焊接和外殼連在一起。因此，使用本發(fā)明可以保證電池組的設(shè)計(jì)余量。還有，使用本發(fā)明在焊接期間可以防止電解液泄漏。
在形成第一表面涂層40之后，如圖4所示，引線50被焊接到第一表面涂層40上。如圖7所示，引線50被連接到安裝在電池上的安全裝置70。這樣的安全裝置70的例子具有但不限于正溫度系數(shù)(PTC)元件或保護(hù)器，并且可以由鎳、鎳合金鋁或鋁合金組成。第二引線80連接端子22和安全裝置70。
依照本發(fā)明，當(dāng)?shù)谝槐砻嫱繉?0由鎳或鎳合金組成時(shí)，引線50可以制作成通過(guò)焊接和涂層40連在一起，例如，焊接可以是特定的電阻焊焊接，其為最簡(jiǎn)單的焊接方法。另外，可以使用超聲波焊接或激光焊接，而且，還可以使用焊錫連接。因此，不象傳統(tǒng)的板連接，由于雙重焊接而需要增加焊接設(shè)備、電解液泄漏及安全裝置可靠性不好的問(wèn)題可以被克服。
依照本發(fā)明的一個(gè)方面，第一表面涂層40可以由除了鎳或銅基材料之外的多種材料制成。特別地，第一表面涂層40的材料可以由第一表面涂層40的材料和引線50之間熔點(diǎn)的不同來(lái)決定。換句話說(shuō)，電阻焊焊接是將引線50高強(qiáng)度地連接到第一表面涂層40上的最簡(jiǎn)單的方法，并且，為了得到較好的焊接強(qiáng)度，引線50和第一表面涂層40之間熔點(diǎn)的差要等于或小于500℃，并且最好等于或小于200℃。因此，任何與引線50的熔點(diǎn)差為500℃或小于500℃(并且最好為200℃或小于200℃)的材料，可以用于形成第一表面涂層40。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，至少在蓋板21的外表面形成第二表面涂層41。在本發(fā)明的實(shí)施例中表明，第二表面涂層41防止初始充/放電裝置的探針污染。雖然不是必需的，但第二表面涂層41最好由和第一表面涂層40相同的材料組成，并且通過(guò)相同的方法得到。例如，第二表面涂層41可以由鎳、鎳合金、銅或銅合金組成。在實(shí)施例中表明，蓋板21的厚度可以在0.2mm至0.8mm的范圍內(nèi)，其和外殼10底部12的厚度類(lèi)似。然而，很明顯該厚度不必在外殼10底部12的范圍內(nèi)，并且涂層41、51可以是置于外殼10上的任何膜或?qū)印?br> 當(dāng)?shù)诙砻嫱繉?1由鎳或鎳合金組成時(shí)，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)電鍍或非電鍍可以在其上形成鍍層。還有，依照本發(fā)明的一個(gè)方面，第二表面涂層41可以直接沉積，例如由濺射形成。
當(dāng)?shù)诙砻嫱繉?1由銅或銅合金制成時(shí)，可以通過(guò)覆蓋的方法在其上形成覆蓋層。在這種情況下，如本發(fā)明圖6所示的實(shí)施例，在第二表面涂層41和蓋板21之間可以進(jìn)一步提供第二金屬層43。依照本發(fā)明的一個(gè)方面，第二金屬層43的材料不同于蓋板21和第二表面涂層41的材料。金屬層43的例子包括，但不限于Zn，Sn，F(xiàn)e，Cr等等。依照本發(fā)明的一個(gè)方面，在形成第二表面涂層41之前，通過(guò)預(yù)處理可以在蓋板21的外表面上形成第二金屬層43。以這種方式，可以達(dá)到和在底部12上形成的第一金屬層39時(shí)那些相同或相似的效果。
依照本發(fā)明的各個(gè)方面，第二表面涂層41也可以為0.5μm至200μm厚，并且最好在30μm至100μm之間。如果第二表面涂層41的厚度小于0.5μm，將不能保證鍍層厚度的均勻并且可能產(chǎn)生不完美的鍍層(例如，鍍層的缺失或脫落)。如果第二表面涂層41的厚度大于200μm，鍍層變得過(guò)厚，使得外殼10難以獲得寬敞的內(nèi)部空間。當(dāng)?shù)诙砻嫱繉?1的厚度在30μm至100μm的范圍內(nèi)時(shí)，可以保證適當(dāng)?shù)暮附訌?qiáng)度，即使電池的重量和體積增加也可以承受。然而，很明顯可以使用其它厚度。
第二表面涂層41可以方便地用于支撐引線插頭22和蓋板21的目的。這不是初始充/放電裝置的探針(未示出)支撐引線插頭22和底部12的情況。即，第二表面涂層41防止了探針的前緣被蓋板21的材料(例如鋁)污染，因此防止了電壓測(cè)量不準(zhǔn)確。還有，由于和電池的安全裝置70相連的引線80直接從蓋板21抽出，如圖5-7所示，所以可以避免由于引線50延長(zhǎng)引起的電壓降。此處，在第二表面涂層41是由鎳制成的情況下連接到安全裝置70的引線80可以通過(guò)焊接，特別是電阻焊焊接來(lái)粘結(jié)。還有，可以使用超聲波焊接、激光焊接或焊錫。因此，不象傳統(tǒng)的極板焊接，由雙重焊接引起的許多問(wèn)題可以克服。
在安全裝置70的引線80與第二表面涂層41的連接中，與第一表面涂層40類(lèi)似，第二表面涂層41可以由與焊接到其上的引線80的材料熔點(diǎn)相差500℃或小于500℃(最好為200℃或小于200℃)的材料組成。
根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面的二次電池具有下列和/或其它效果。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，由于不必在電池外殼的底面焊一個(gè)底部極板，所以可以用簡(jiǎn)便的方式完成引線的粘接。還有，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，由于不用焊接底部極板，當(dāng)安全排氣口安裝在外殼底部時(shí)，可以防止該安全排氣口的熱變形。而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，連接到電池安全裝置的引線的表面涂層簡(jiǎn)單粘結(jié)的形式，保證了安全裝置的可靠性。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，因?yàn)橛帽〉谋砻嫱繉幼鳛闃O板，可以減少電池的整個(gè)高度，并且電池的容量可以相應(yīng)地增加。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以防止用于電池外殼初始充/放電的探針的前緣污染。
在詳細(xì)地給出本發(fā)明的少數(shù)實(shí)施例并參照其實(shí)施例詳細(xì)描述的同時(shí)，很明顯，在不偏離由所附的權(quán)利要求書(shū)及其同等物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在其上作出多種形式和細(xì)節(jié)的改變。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，其包括電極單元，其具有正極板，負(fù)極板和置于其間的隔板；具有底部的外殼，并且電極單元和電解液被容納于其中并密封，該外殼包含鋁或鋁合金；和至少在外殼底部外表面形成的涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中該涂層至少以鎳作為主要成分。
3.如權(quán)利要求2所述的二次電池，其中至少?gòu)碾婂?、非電鍍和濺射的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成該涂層。
4.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中該涂層至少以銅作為主要成分。
5.如權(quán)利要求4所述的二次電池，其中至少?gòu)碾婂?、非電鍍和濺射的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成該涂層。
6.如權(quán)利要求1所述的二次電池，還包括安全裝置和通過(guò)該安全裝置連接正負(fù)極板的引線單元，該引線單元包括和安全裝置電連接并焊接在該涂層上的引線。
7.如權(quán)利要求6所述的二次電池，其中引線用電阻焊焊接到該涂層上。
8.如權(quán)利要求7所述的二次電池，其中該涂層包括第一種材料，引線由不同于第一種材料的第二種材料組成，并且第一和第二種材料的熔點(diǎn)相差500℃或更少。
9.如權(quán)利要求8所述的二次電池，其中第一和第二種材料的熔點(diǎn)相差200℃或更少。
10.如權(quán)利要求4所述的二次電池，還包括安全裝置和通過(guò)該安全裝置連接正負(fù)極板的引線單元，該引線單元包括和安全裝置電連接并由錫焊粘接在該涂層上的引線。
11.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中該涂層厚度為0.5μm至200μm。
12.如權(quán)利要求11所述的二次電池，其中該涂層厚度為30μm至100μm。
13.如權(quán)利要求1所述的二次電池，還包括在該涂層和外殼底部外表面之間的金屬層，其中該金屬層包括第一種材料，該外殼包括包含鋁或鋁合金的第二種材料，該涂層包括第二種材料，并且第二種材料不同于第一種材料。
14.如權(quán)利要求13所述的二次電池，其中組成金屬層的第一種材料包括至少?gòu)腪n，Sn，F(xiàn)e和Cr中選擇的一種。
15.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中外殼底部的厚度在0.2mm到0.8mm的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中該涂層在外殼外表面的一部分或整個(gè)外表面上形成。
17.一種二次電池，其包括電極單元，其具有正極板，負(fù)極板和置于其間的隔板；具有底部的外殼，并且電極單元和電解液被容納于其中并密封，該外殼包括鋁或鋁合金；密封外殼開(kāi)口的蓋組件，其具有與電極單元的正負(fù)極板絕緣的蓋板，該蓋板包括鋁或鋁合金；和至少在蓋板外表面形成的涂層。
18.如權(quán)利要求17所述的二次電池，其中該涂層至少以鎳作為主要成分。
19.如權(quán)利要求18所述的二次電池，其中至少?gòu)碾婂?、非電鍍和濺射的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成該涂層。
20.如權(quán)利要求17所述的二次電池，其中該涂層至少以銅作為主要成分。
21.如權(quán)利要求20所述的二次電池，其中至少?gòu)碾婂儭⒎请婂?、濺射和覆蓋的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成該涂層。
22.如權(quán)利要求17所述的二次電池，還包括安全裝置和通過(guò)該安全裝置連接正負(fù)極板的引線單元，該引線單元包括和安全裝置電連接并焊接在該涂層上的引線。
23.如權(quán)利要求22所述的二次電池，其中引線用電阻焊焊接到該涂層上。
24.如權(quán)利要求23所述的二次電池，其中該涂層包括第一種材料，引線包括不同于第一種材料的第二種材料，并且第一和第二種材料的熔點(diǎn)相差500℃或更少。
25.如權(quán)利要求24所述的二次電池，其中第一和第二種材料的熔點(diǎn)相差200℃或更少。
26.如權(quán)利要求20所述的二次電池，還包括安全裝置和通過(guò)該安全裝置連接正負(fù)極板的引線單元，該引線單元包括和安全裝置電連接并由錫焊粘接在該涂層上的引線。
27.如權(quán)利要求17所述的二次電池，其中該涂層厚度為0.5μm至200μm。
28.如權(quán)利要求27所述的二次電池，其中該涂層厚度為30μm至100μm。
29.如權(quán)利要求17所述的二次電池，還包括在該涂層和蓋板外表面之間的金屬層，其中該金屬層包括第一種材料，該外殼包括包含鋁或鋁合金的第二種材料，該涂層包括第二種材料，并且第二種材料不同于第一種材料。
30.如權(quán)利要求29所述的二次電池，其中組成金屬層的第一種材料至少為從Zn，Sn，F(xiàn)e和Cr中選擇的一種。
31.如權(quán)利要求17所述的二次電池，其中蓋板的厚度在0.2mm到0.8mm的范圍內(nèi)。
32.如權(quán)利要求17所述的二次電池，其中該涂層在蓋板外表面的一部分或整個(gè)外表面上形成。
33.一種制造二次電池的方法，其包括形成具有正極板、負(fù)極板和置于其間的隔板的電極單元；將電極單元和電解液裝在具有底部的外殼內(nèi)，并且將該外殼密封，該外殼包括第一種材料。通過(guò)預(yù)處理在外殼底部的外表面由不同于第一種材料的第二種材料形成金屬層；和在由第一種材料形成的外殼底部的外表面上形成表面涂層。
34.如權(quán)利要求33的方法，還包括屏蔽除了外殼底部的外表面之外的部分，在進(jìn)行預(yù)處理之前在該部分形成金屬層。
35.如權(quán)利要求33的方法，其中至少?gòu)碾婂?、非電鍍、濺射和覆蓋的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成表面涂層。
36.一種制造二次電池的方法，其包括形成具有正極板、負(fù)極板和置于其間的隔板的電極單元；將電極單元和電解液裝入具有底部的外殼內(nèi)；用與電極單元的任一電極絕緣的蓋板密封外殼，該蓋板由第一種金屬組成；通過(guò)預(yù)處理在蓋板的外表面由不同于第一種材料的第二種材料形成金屬層；和在由第二種材料形成的蓋板的外表面上形成表面涂層。
37.如權(quán)利要求36的方法，還包括屏蔽除了外殼底部的外表面之外的部分，在進(jìn)行預(yù)處理之前在該部分形成金屬層。
38.如權(quán)利要求36的方法，其中至少?gòu)碾婂?、非電鍍、濺射和覆蓋的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成表面涂層。
39.一種電池，其包括產(chǎn)生電力的發(fā)電元件；具有由第一種材料形成的表面的外殼，該外殼中容納發(fā)電元件，第一端子和發(fā)電元件電連接，并且第二端子設(shè)置于該表面上并與發(fā)電元件電連接；和設(shè)置于該表面上并包括不同于第一種材料的第二種材料的涂層，該第二種材料至少以鎳作為主要成分。
40.如權(quán)利要求39所述的電池，還包括安全裝置和通過(guò)該安全裝置將第一端子和第二端子電連接的引線單元，該引線單元具有其一端置于該表面上，另一端置于該安全裝置上的引線。
41.如權(quán)利要求40所述的電池，其中引線用電阻焊焊接到該涂層上。
42.如權(quán)利要求40所述的電池，其中引線包括第三種材料；并且第二種材料和第三種材料的熔點(diǎn)相差500℃或更少。
43.如權(quán)利要求42所述的電池，其中第二和第三種材料的熔點(diǎn)相差200℃或更少。
44.如權(quán)利要求41所述的電池，其中引線和該涂層通過(guò)錫焊連接。
45.如權(quán)利要求39所述的電池，其中該涂層厚度為0.5μm至200μm。
46.如權(quán)利要求45所述的電池，其中該涂層厚度為30μm至100μm。
47.如權(quán)利要求39所述的電池，還包括在該涂層和該表面之間的金屬層，其中該金屬層包括不同于第一種材料和第二種材料的第三種材料。
48.如權(quán)利要求47所述的電池，其中第三種材料至少?gòu)腪n，Sn，F(xiàn)e和Cr組成的組中選擇一種。
49.如權(quán)利要求39所述的電池，其中外殼包括在相應(yīng)的邊界和表面連接的側(cè)面，并且該涂層在整個(gè)表面邊界之間延伸。
50.如權(quán)利要求39所述的電池，其中外殼包括在相應(yīng)的邊界和該表面連接的側(cè)面，并且該涂層在該表面邊界之間延伸，以致于該涂層不能覆蓋部分表面。
51.如權(quán)利要求39所述的電池，其中該表面的厚度在0.2mm到0.8mm的范圍內(nèi)。
52.如權(quán)利要求39所述的電池，其中外殼包括密封外殼開(kāi)口的蓋板，發(fā)電元件通過(guò)該開(kāi)口置于外殼內(nèi)，并且該表面不在蓋板上。
53.如權(quán)利要求39所述的電池，其中外殼包括密封外殼開(kāi)口的蓋板，發(fā)電元件通過(guò)該開(kāi)口置于外殼內(nèi)，并且蓋板包括該表面。
54.如權(quán)利要求42所述的電池，其中外殼包括密封外殼開(kāi)口的蓋板，發(fā)電元件通過(guò)該開(kāi)口置于外殼內(nèi)，并且蓋板包括該表面。
55.如權(quán)利要求47所述的電池，其中外殼包括密封外殼開(kāi)口的蓋板，發(fā)電元件通過(guò)該開(kāi)口置于外殼內(nèi)，并且蓋板包括該表面。
56.如權(quán)利要求39所述的電池，其中該涂層通過(guò)將第二種材料涂覆到表面上形成。
57.如權(quán)利要求56所述的電池，其中至少?gòu)碾婂?、非電鍍和濺射的一組方法中選擇一個(gè)用來(lái)形成該涂層。
58.如權(quán)利要求39所述的電池，其中第一種材料至少以鋁作為主要成分。
59.一種制造二次電池的方法，其包括在二次電池的外殼表面施加涂層，該涂層由不同于外殼的第一種材料的第二種材料組成，并且外殼內(nèi)裝有產(chǎn)生電力的發(fā)電元件；和將引線粘接到涂層上，該引線被連接到電池的安全裝置，其中使用具有引線的引線單元將安全裝置電連接到發(fā)電元件的正負(fù)端子之間。
60.如權(quán)利要求59的方法，還包括在外殼表面施加該涂層之前設(shè)置另一種不同于第一和第二種材料的第三種材料層。
61.如權(quán)利要求59的方法，其中外殼包括含有該表面和密封外殼開(kāi)口的蓋板，發(fā)電元件通過(guò)該開(kāi)口置于外殼內(nèi)，并且施加該涂層包括在蓋板上形成該涂層。
62.如權(quán)利要求59的方法，其中外殼具有密封外殼開(kāi)口的蓋板，發(fā)電元件通過(guò)該開(kāi)口置于外殼內(nèi)，并且施加該涂層包括在表面上而不是在蓋板上形成該涂層。
63.如權(quán)利要求59的方法，其中包括使用非電鍍方法施加該涂層。
64.如權(quán)利要求59的方法，其中包括使用電鍍方法施加該涂層。
65.如權(quán)利要求59的方法，其中包括使用濺射方法施加該涂層。
66.如權(quán)利要求59的方法，其中包括使用覆蓋方法施加該涂層。
全文摘要
具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的二次電池，其安全裝置的引線可以連接到該電池上，該電池包括具有正極板、負(fù)極板和置于它們之間的隔板的電極單元，和具有底部并且由鋁或鋁合金制成的外殼，電極單元和電解液被置于外殼內(nèi)并密封，并且至少在引線被連接到其上的外殼底部的外表面提供表面涂層。
文檔編號(hào)H01M10/48GK1512617SQ20031012355
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者嚴(yán)在哲, 樸晸浚, 李鎮(zhèn)旭, 洪懿善, 趙成在, 小池將木, 平村泰章, 木, 章 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社