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CN101621117A - 密封元件、盖组件、具有盖组件的二次电池及其制造方法 - Google Patents

密封元件、盖组件、具有盖组件的二次电池及其制造方法 Download PDF

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CN101621117A CN200910158718A CN200910158718A CN101621117A CN 101621117 A CN101621117 A CN 101621117A CN 200910158718 A CN200910158718 A CN 200910158718A CN 200910158718 A CN200910158718 A CN 200910158718A CN 101621117 A CN101621117 A CN 101621117A
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Abstract

本发明提供一种包括盖组件的二次电池。所述盖组件包括具有电解液注入孔的盖板，所述电解液注入孔包括上锥形部，且所述锥形部具有表面粗糙度。所述二次电池进一步包括定位在电解液注入孔中用于密封电解液注入孔的密封元件。所述密封元件包括盖和涂布在所述盖外周上的树脂。由此，能够提供一种包括具有非常优异的密封特性的电解液注入孔的二次电池。同时，能够通过省去盖焊接工艺的需要而提高制造工艺的生产率。

Description

密封元件、盖组件、具有盖组件的二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有电解液注入孔的二次电池及其制造方法，更具体地，涉及一种具有电解液注入孔的二次电池及其制造方法，所述电解液注入孔具有改善的密封特性，以便在电解液注入后密实地密封电解液注入孔。
背景技术
近年，配有内置电池组的诸如手机、笔记本电脑和可携式摄像机等小型轻质的便携式电子/电气设备已积极开发并制造，以便即使在没有电源的地方，这些装置也能够工作。经济型电池组的实例为镍-镉(Ni-Cd)电池、镍-金属氢化物(Ni-MH)电池和锂(Li)电池。通常使用具有可再充电二次电池的电池组。
Li二次电池由于其操作电压为Ni-Cd电池和Ni-MH电池的操作电压三倍，而且其单位重量的能量密度更高，因此已广泛用于便携式电子/电气装置。Li二次电池根据使用的电解液类型可分为使用液体电解质的锂离子电池和使用聚合物电解质的锂聚合物电池，或者根据它们的形状分为圆柱形电池、棱柱形电池和袋形电池。
通常，用于锂二次电池的电池组包括插入具有上开口的罐中的裸电池、以及与裸电池电连接以防止裸电池过充电或过放电的保护电路组件。裸电池包括电极组件、罐、以及用于密封罐的上开口的盖组件，电极组件包括正极板和负极板以及布置在正极板和负极板之间的隔板，正极板和负极板各自具有与涂有活性材料的集电器连接的电极接线片。保护电路组件包括用于在裸电池充电或放电时控制电压或电流的保护电路板、形成在保护电路板和裸电池之间用于提供能够放置保护电路板的空间的下壳、以及与下壳连接用于保护防护电路板不受外部冲击的上壳。
图1是包括电解液注入孔的常规二次电池的横截面示意图。
参照图1，二次电池10包括罐11、容纳在罐11中的电极组件12以及与罐11连接的盖组件20。
电极组件12包括顺序卷绕的正极13、隔板14和负极15。正极接线片16和负极接线片17分别从正极13和负极15引出。
同时，在电极组件12上提供绝缘壳18以使电极组件12与盖组件20电绝缘并覆盖电极组件12的上部。
盖组件20包括与罐11的上部相连的盖板21、通过衬垫22与盖板21绝缘的电极端子23、在盖板21下表面上提供的绝缘板24、以及提供在绝缘板24下表面上并与电极端子23电连接的端板25。
正极接线片16与盖板21电连接，且负极接线片17通过端板25与电极端子23电连接。
盖板21包括作为将电解液注入罐11的通道的电解液注入孔26，且密封元件27与电解液注入孔26连接。
密封元件27通常是通过加压装置压入电解液注入孔的铝球。将球压入电解液注入孔26后，执行激光焊接以沿球和盖板21之间界面形成焊接部分28。因此，电解液注入孔26被密封。通过执行UV硬化工艺完成密封电解液注入孔的工艺以用UV硬化剂涂布包括焊接部分和密封元件的电解液注入孔的外围。
但是，在常规电解液注入孔的密封结构中，压入电解液注入孔的球不能精确定位。这会降低电解液注入孔的密封力，导致注入罐内的电解液泄漏。
另外，由于上述球的上表面不是完全的球形，焊接部分可能不会沿压入的球和盖板之间的边界恰当形成，导致电解液泄漏。特别是在具有焊接部分的常规电解液注入孔的密封结构中，当罐中的电解液在焊接工艺中通过电解液注入孔泄漏时，泄漏的电解液导致在球和电解液注入孔26内周之间将形成针孔。这就降低了电解液注入孔的密封特性。
发明内容
本发明的一个方面提供一种包括具有改善的密封特性的电解液注入孔的二次电池。
本发明的另一方面提供一种通过省去盖焊接工艺的需要而具有高生产率的二次电池。
本发明的又一个方面提供一种通过省去焊接工艺而能够抑制针孔形成的二次电池。
根据本发明的实施方式，用于密封电解液注入孔的元件包括盖和涂布在所述盖外周上的树脂。
所述树脂可具有1.75μm～20μm的涂层厚度。优选地，所述树脂的涂层厚度可为6μm～10μm。
上述树脂可以是聚酰亚胺类树脂、含氟树脂或天然橡胶类树脂。优选地，上述树脂可以是聚酰亚胺类树脂。
根据本发明的另一个实施方式，一种盖组件具有盖板，所述盖板包括电解液注入孔，所述电解液注入孔包括上锥形部，且所述上锥形部具有表面粗糙度。
根据本发明的又一个实施方式，一种二次电池具有盖组件，所述盖组件包括具有电解液注入孔的盖板，所述电解液注入孔包括上锥形部，且所述锥形部具有表面粗糙度。
可形成上述锥形部，使得电解液注入孔的尺寸由盖板的上表面到盖板的下表面是减少的。
所述锥形部可具有对应于盖板厚度37.5％～62.5％的深度。
所述锥形部可具有43～68°的内角。
所述锥形部可具有相对于盖板的下表面的56～69°的锥角。
所述锥形部可具有1μm～17μm的表面粗糙度。优选地，所述锥形部可具有5μm～11μm的表面粗糙度。
所述二次电池可进一步包括定位在电解液注入孔中以密封所述电解液注入孔的密封元件。
与电解液注入孔的锥形部接触并挤压的所述树脂的预定部分可具有对应于密封电解液注入孔之前的涂层厚度40％～60％的涂层厚度。
二次电池可进一步包括涂布在包括密封元件的电解液注入孔的外围上的UV硬化层。
根据本发明的又一个实施方式，一种制造二次电池的方法包括将电解液通过电解液注入孔注入到以盖板最终完成的裸电池中来制备裸电池；将密封元件定位在电解液注入孔上；以及用加压装置将密封元件压入电解液注入孔中，其中电解液注入孔包括具有表面粗糙度的上锥形部，且密封元件包括盖和涂布在所述盖的外周上的树脂。
可使用50N～190N的压力将密封元件压入电解液注入孔中。优选地，使用90N～150N的压力将密封元件压入电解液注入孔中。
与电解液注入孔的锥形部接触并挤压的所述树脂的预定部分可具有对应于密封电解液注入孔之前的涂层厚度40％～60％的涂层厚度。
在以下说明书中将部分阐述本发明的其它方面和/或优点，且其部分内容从说明书中是显而易见的，或可通过本发明的实践而理解。
附图说明
从以下结合附图对实施方式的描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得显而易见并更容易理解，其中：
图1是包括电解液注入孔的常规二次电池的横截面示意图；
图2A是根据本发明示例性实施方式具有电解液注入孔的二次电池的横截面示意图；
图2B是图2A的区域A的放大横截面示意图；
图3A是根据本发明的密封元件的横截面示意图；
图3B是说明根据本发明的电解液注入孔结构的横截面示意图；
图4A～4C是说明密封根据本发明的电解液注入孔的方法的横截面示意图；
图5A～5F是说明形成根据本发明的电解液注入孔的方法示意图；
图6是泄漏压力相对电解液注入孔锥形部的表面粗糙度的曲线图；
图7是泄漏压力相对电解液注入孔锥形部的深度的曲线图；
图8A是使用含氟树脂时的泄漏压力的曲线图；
图8B是使用聚酰亚胺类树脂时的泄漏压力的曲线图；
图8B是使用天然橡胶类树脂时的泄漏压力的曲线图；
图9是泄漏压力相对涂布在密封元件盖上的树脂涂层厚度的曲线图；和
图10是泄漏压力相对密封元件的压力的曲线图。
具体实施方式
现将对本发明的实施方式进行详细说明，其实施例示于附图中，其中全文中相同的附图标记指代相同的元件。为了说明本发明，以下参照附图说明其实施方式。
<示例性实施方式1>
图2A是根据本发明示例性实施方式具有电解液注入孔的二次电池的横截面示意图，图2B是图2A区域A的放大横截面示意图。
参照图2A和2B，根据本发明具有电解液注入孔的二次电池可包括：包括电极组件100、用于容纳电极组件100和电解液的罐200和盖组件300的裸电池；以及与裸电池连接、在裸电池充电或放电时用于控制电压或电流的保护电路板(未示出)。
电极组件100包括正极110、隔板130和负极120的薄板叠层或膜状叠层，卷绕成螺旋形。
棱柱形罐200由铝或铝合金以基本平行六面体形状形成。电极组件100通过罐200的上开口容纳在罐200中，罐200用作电极组件100和电解液的容器。
盖组件300包括尺寸和形状与罐200的上开口相对应的平盖板350。盖板350包括电极端子从中穿过的通孔。盖组件300进一步包括穿过盖板350提供在电极端子310外面的管状衬垫360，用于使电极端子310和盖板350之间电绝缘。
也就是说，盖组件300包括用于封闭将电极组件100插入到罐200中的开口的盖板350、以及通过衬垫360与盖板350绝缘的电极端子310。
盖组件300进一步包括在盖板350中心且在通孔周围的盖板350下方布置的绝缘板340、以及提供在绝缘板340下方的端板330。
将由正极110引出的正极接线片150焊接到盖板350的下表面，且将由负极120引出的负极接线片140以Z字形折叠并焊接到电极端子310的下端。
同时，绝缘壳320提供在电极组件100上以使电极组件100与盖组件300电绝缘并覆盖电极组件100的上部。绝缘壳320由优选为聚丙烯的绝缘聚合物树脂制成。绝缘壳320可具有使负极接线片140或电解液能够从中穿过的通孔。
盖板350进一步包括形成在其一侧上的电解液注入孔370。密封元件382提供在电解液注入孔370处，以便在注入电解液之后密封电解液注入孔。
在这种情况下，电解液注入孔370包括具有预定尺寸的表面粗糙度372的上锥形部371。密封元件382包括盖380和涂布在盖380外周的树脂381。
通过用UV硬化剂涂布包括密封元件382的电解液注入孔的外围实施UV硬化工艺以形成UV硬化层390，从而改善电解液注入孔的密封特性。
现将详细说明根据本发明的密封元件和电解液注入孔的结构。
图3A是根据本发明的密封元件的横截面示意图，图3B是说明根据本发明的电解液注入孔的结构的横截面示意图。
参照图3A，根据本发明的密封元件382包括盖380和涂布在盖380外周的树脂381。
盖380可由铝、铝合金、塑料或不锈钢以球状或针状制成。
在本发明中，优选地，盖可由铝制成，用于在随后将密封元件压入电解液注入孔的过程中改善电解液注入孔的密封特性。为了改善用树脂涂布盖时的涂布特性，盖优选具有球状。
当盖是球状时，它可具有随电解液注入孔尺寸而改变的尺寸。在本工艺中，盖具有0.9～1.3mm的直径，但本发明不限于此。
提供树脂381用于在随后将密封元件压入电解液注入孔过程中，改善电解液注入孔和盖之间的密封特性。树脂381可以是聚酰亚胺类树脂、含氟树脂或天然橡胶类树脂。天然橡胶类树脂可包括丁二烯橡胶(BR)、异丁烯-异戊二烯橡胶(IIR)或三元乙丙橡胶(EPDM)。
优选地，本发明的树脂381可以是聚酰亚胺类树脂或含氟树脂，用于改善电解液注入孔和密封元件之间的密封力。更优选地，树脂381可以是上述的聚酰亚胺类树脂。
树脂381的涂层厚度可为1.75μm～20μm，更优选6μm～10μm。当涂层厚度小于1.75μm时，不能满足本发明所需的泄漏压力。设定涂层厚度的上限为20μm，因为超过20μm的厚度不能通过最近的制造工艺来制造。尽管可制得超过20μm的厚度，但密封力由于密封元件的总尺寸增加而降低。
这种情况下，“泄漏压力”是指在电解液通过电解液注入孔泄漏时，对电池内部施加的压力。例如，3kgf/cm2的泄漏压力是指当对电池内部施加3kgf/cm2或更高的压力时，电解液已通过电解液注入孔漏出。换句话说，泄漏压力是在电解液开始通过注入孔泄漏之前，能够承受的最大压力。
参照图3B，根据本发明的电解液注入孔370包括上锥形部371和自上锥形部延伸的非锥形部，上锥形部371具有预定尺寸的表面粗糙度372。
在这种情况下，如图3B所示，形成锥形部，使得电解液注入孔的尺寸由盖板的上表面到盖板的下表面是减少的。锥形部还形成为具有从盖板上表面到盖板预定厚度的深度。
盖板可具有随电池类型变化而变化的厚度。在本工艺中，厚度约为0.7～1.0mm，但本发明不限于此。
在本发明中，将从盖板上表面延伸至盖板预定厚度的锥形部的深度定义为“锥形部深度”(图3B中的“a”)。
锥形部深度可形成为盖板厚度的37.5％～62.5％。低于37.5％或高于62.5％的锥形部深度不能满足本发明要求的泄漏压力，因此不是优选的。
在本发明中，电解液注入孔370具有不同的上直径和下直径。在这种情况下，上直径(图3B中的“b”)为1.1mm～1.5mm，下直径(图3B中的“c”)为0.7mm～1.1mm，因此上直径可大于下直径。
但是，如果电解液注入孔上直径太小，电解液注入困难，而如果上直径太大，电解液注入容易，但随后电解液注入孔的密封困难。因此，得出上述电解液注入孔上直径的优选范围，且本发明不限于此。
如果电解液注入孔的下直径太小，电解液注入困难。如果下直径太大，电解液注入容易，但会导致上直径增大，这会使随后密封电解液注入孔很难，并且注入的电解液易于泄漏。因此，得出上述电解液注入孔下直径的优选范围，且本发明不限于此。
如上所述，在本发明中，可形成锥形部深度为盖板厚度的37.5％～62.5％。参照图3B的横截面示意图，左锥形部和右锥形部之间的角度(图3B中的“d”)可约为43～68°。
因此，如果左锥形部和右锥形部相对于盖板下表面的角度(图3B中的“e”)是相同的，则锥角相对于盖板下表面可约为56～69°。
在本发明中，将左锥形部和右锥形部之间的角d定义为“锥形部的内角”，并将锥形部相对于盖板下表面的角e定义为“锥角”。
这种情况下，由本发明中的盖板厚度、电解液注入孔的上直径和下直径以及锥形部的优选深度来计算锥形部的内角d。例如，当盖板厚度为0.8mm，电解液注入孔的上直径b为1.3mm，电解液注入孔的下直径c为0.9mm，且与盖板厚度的37.5％、50％和62.5％相对应的锥形部深度a为0.3mm、0.4mm、0.5mm时，取决于锥形部的深度a，锥形部的内角d约为43°、53°和68°。
锥形部371具有预定尺寸的表面粗糙度372。在随后的工艺中用密封元件密封电解液注入孔时，表面粗糙度372能够增大密封元件和电解液注入孔之间的摩擦力和附着力，并且利用较长的泄漏通道来有效防止注入的电解液泄漏，该泄漏通道是泄漏的电解液沿电解液注入孔表面的路径。
优选地，锥形部371具有1μm～17μm的表面粗糙度，更优选5μm～11μm。低于1μm或高于17μm的表面粗糙度不能满足本发明的泄漏压力要求，因而它是不优选的。
现将详细说明密封根据本发明的电解液注入孔的方法。
图4A～4C是说明密封根据本发明的电解液注入孔的方法的横截面示意图。
参照图4A，制备包括根据本发明的密封元件和电解液注入孔的盖板。
在这种情况下，如图2A所示，包括电解液注入孔的盖板是指裸电池的盖板，并在电解液通过电解液注入孔注入以盖板最终完成的裸电池之后封闭开口，裸电池包括通过罐的开口插入罐中的电极组件。
密封元件382包括盖380和涂覆在盖380外周上的树脂381。电解液注入孔370包括具有预定尺寸的表面粗糙度372的上锥形部371。
如上所述，密封元件和电解液注入孔具有相同结构，因而在此省略其详细说明。
参照图4B，将密封元件382放在电解液注入孔370上，并用加压装置400压入电解液注入孔370中。
在这种情况下，电解液注入孔370的上表面比常规的电解液注入孔大，以便密封元件能够更精确地定位在电解液注入孔上。
可用加压装置的50N～190N压力对密封元件加压。低于50N或高于190N的压力不满足本发明泄漏压力的要求。更优选地，压力为90N～150N。
参照图4C，被加压装置加压的密封元件变形后填入电解液注入孔内周并密封电解液注入孔。
这时，密封元件382的树脂层381的摩擦力和附着力通过电解液注入孔的锥形部371的表面粗糙度372来提高。这改善了电解液注入孔的密封特性。
也就是说，将密封元件树脂层的预定部分与锥形部的表面粗糙部分接触并挤压，从而改善密封特性。此时，使得与锥形部的表面粗糙部分接触并挤压的密封元件树脂层的预定部分与锥形部接触，具有减少至初始涂层厚度的约40～60％的厚度。
此外，通过用UV硬化剂涂布包括密封元件382的电解液注入孔的外围进行UV硬化工艺以形成如图2B所示的UV硬化层390。这进一步改善了电解液注入孔的密封特性。
现将详细说明形成根据本发明的电解液注入孔的方法。
图5A～5F是说明形成根据本发明的电解液注入孔的方法的示意图。
参照图5A，准备具有以预定角度形成下锥形部的冲压机400，用喷射器410将预定尺寸的金刚石420喷到冲压机400的锥形部。
此时，电解液注入孔锥形部的角度能够用冲压机锥形部的角度来调节，且电解液注入孔锥形部的表面粗糙度值能够用金刚石的尺寸和用量来调节。
参照图5B，金刚石被嵌在冲压机400的锥形部。参照图5C，将嵌住的金刚石取出在冲压机的锥形部上形成预定的表面粗糙度430。
参照图5D和5E，制备具有电解液注入孔441的盖板440，将如图5C所示的在锥形部具有预定表面粗糙度430的冲压机400插入电解液注入孔中以在电解液注入孔441上形成如图5F所示的锥形部442。尽管在图5F中未示出，但可在锥形部442上形成表面粗糙度。
虽然在图5D中示出了未在电解液注入孔中形成锥形部，但可预先在电解液注入孔的上部形成锥形部，然后可将具有预定表面粗糙度的冲压机插入电解液注入孔中以形成表面粗糙度。
现将详细说明在用根据本发明的密封元件密封电解液注入孔时的表示密封特性的泄漏压力。
如上所述，“泄漏压力”是指在电解液通过电解液注入孔泄漏时，对电池内部施压的压力。例如，3kgf/cm2的泄漏压力是指当对电池内部施加3kgf/cm2或更高的压力时，电解液通过电解液注入孔泄漏。
在本工艺中，泄漏压力要求为3kgf/cm2或更大。当泄漏压力为7kgf/cm2或更大时，表明电解液为不可能泄漏的非常稳定的状态。
图6是泄漏电压与电解液注入孔锥形部的表面粗糙度的曲线图。
如图6所示，当锥形部的表面粗糙度为1μm时，泄漏压力的平均值约为6.5kgf/cm2，其最小值约为6.2kgf/cm2，当锥形部的表面粗糙度为17μm时，泄漏压力的平均值约为4.5kgf/cm2，其最小值约为3.5kgf/cm2。
当锥形部的表面粗糙度为5μm～11μm时，得到非常优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为7kgf/cm2。此时，当表面粗糙度在5μm～11μm内时，由于对电池内部施压了7kgf/cm2的最大压力，因此泄漏压力的平均值和最小值恒定。即使在超过7kgf/cm2的特定压力下，电解液也不会泄漏。
然而，当锥形部的表面粗糙度为0.5μm时，泄漏压力的平均值约为4kgf/cm2，但最小值约为2kgf/cm2，后者不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
当在锥形部上未形成表面粗糙度时，泄漏压力的平均值约为2kgf/cm2且最小值约为1kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
当锥形部的表面粗糙度为19μm时，泄漏压力的平均值约为2.5kgf/cm2且最小值约为1kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
这种情况下，泄漏压力由于锥形部表面粗糙度超过17μm而降低可能是因为，随着密封元件与电解液注入孔的接触面积因高粗糙度而减少，摩擦力和粘附力也会减少。
因此，在本发明中，锥形部的表面粗糙度优选为1μm～17μm，更具体地为5μm～11μm。
图7是泄漏电压与电解液注入孔锥形部的深度的曲线图。
在这种情况下，在盖板厚度为0.8mm且锥形部深度为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm和0.6mm时，测定泄漏压力。
如图7所示，当锥形部深度为分别与盖板厚度的37.5％、50％和62.5％相对应的0.3mm、0.4mm和0.5mm时，得到非常优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为7kgf/cm2。这种情况下，当锥形部深度范围为盖板厚度的37.5％～62.5％时，由于对电池内部施加7kgf/cm2的最大压力，因此泄漏压力的平均值和最小值均为恒定值7kgf/cm2。即使在大于7kgf/cm2的特定压力下，电解液也不会泄漏。
但也可看出，当锥形部深度为与盖板厚度的25％相对应的0.2mm时，泄漏压力的平均值约为2.5kgf/cm2，最小值约为2kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
还可看出，当锥形部深度为与盖板厚度的75％相对应的0.6mm时，泄漏压力的最大值约为4kgf/cm2，但平均值约为2.52kgf/cm2，且最小值约为2kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
因而，在本发明中，锥形部的深度优选为盖板厚度的37.5％～62.5％。
图8A～8C是取决于涂布在密封元件盖上的树脂类型的泄漏压力的曲线图。图8A是使用含氟树脂时的泄漏压力的曲线图，图8B是使用聚酰亚胺类树脂时的泄漏压力的曲线图，图8C是树脂为天然橡胶类树脂(三元乙丙橡胶(EPDM))时的泄漏压力的曲线图。
这种情况下，用90N～150N范围内的压力测定各树脂的泄漏压力。
由图8A可知，含氟树脂在110N～130N范围的压力下提供优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为6kgf/cm2或更大。
还可看出，当压力为90N时，泄漏压力的平均值约为5.3kgf/cm2，且最小值约为4kgf/cm2，而当压力为150N时，泄漏压力的平均值约为5.5kgf/cm2，且最小值约为4.2kgf/cm2。
由此可看出，含氟树脂在90N～150N范围的压力下提供优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均保持在3kgf/cm2或更大。
由图8B可知，聚酰亚胺类树脂在110N～130N范围的压力下提供非常优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为7.5kgf/cm2或更大。
在这种情况下，当压力范围为110N～130N时，由于对电池内部施加7.5kgf/cm2的最大压力，因此泄漏压力的平均值和最小值都为恒定值7.5kgf/cm2。即使在大于7.5kgf/cm2的特定压力下，电解液也不会泄漏。
由图8C也可知，天然橡胶类树脂在130N～150N范围的压力下(三元乙丙橡胶(EPDM))提供优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为3kgf/cm2或更大。
但是，当压力为110N时，泄漏压力的平均值约为4.6kgf/cm2，且最小值约为2.5kgf/cm2，而当压力为90N时，泄漏压力的平均值约为3.2kgf/cm2，且最小值约为1.4kgf/cm2，不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
因而，在本发明中，为了改善电解液注入孔和密封元件之间的密封力，树脂优选为聚酰亚胺类树脂或含氟树脂。更优选地，树脂为聚酰亚胺类树脂。
图9是泄漏压力和涂布在密封元件盖上树脂的涂层厚度的曲线图。
在这种情况下，涂布的树脂为聚酰亚胺类树脂，例如参照图3A说明密封元件的横截面示意图，图9的涂层厚度为左侧树脂和右侧树脂的总涂层厚度或上侧树脂和下侧树脂的总涂层厚度，即涂布在盖的截面两侧的树脂总厚度。
由图9可知，涂布在盖截面两侧的树脂总厚度为3.5μm(即树脂涂层厚度为1.75μm)时，提供了优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值约为5.3kgf/cm2，且最小值为4kgf/cm2。特别是涂布在盖截面两侧的树脂总厚度为12μm～40μm(即树脂的涂层厚度为6μm～20μm)时，提供了非常优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为恒定值7.5kgf/cm2。在这种情况下，因为对电池内部施加7.5kgf/cm2的最大压力，泄漏压力的平均值和最小值均为在涂布树脂的总厚度范围为12μm～40μm时的恒定值7kgf/cm2。超出7.5kgf/cm2的特定压力也不会导致电解液泄漏。
但可以看出，当涂布在盖截面两侧的树脂总厚度为2μm(即树脂涂层厚度为1μm)时，泄漏压力的平均值约为4kgf/cm2，且最小值约为2.7kgf/cm2，后者不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
当未涂布树脂时，泄漏压力的平均值约为2.2kgf/cm2，且最小值约为0.8kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
因而，本发明中的树脂涂层厚度优选为1.75μm～20μm。更优选涂层厚度为6μm～10μm。由于最近的制造工艺不能制造超过20μm的厚度，因此将涂层厚度的上限限制为20μm。尽管可形成超过20μm的厚度，但密封力由于密封元件的总尺寸增大而降低。
图10是泄漏压力和密封元件的压力的曲线图。
在这种情况下，密封元件的盖由铝以球状形成，盖尺寸为
Figure G2009101587182D00141
1.1cm，且当用聚酰亚胺类树脂涂布盖时，密封元件尺寸为
Figure G2009101587182D00142
1.13cm。
同时，盖板厚度为0.8mm，电解液注入孔的上直径b为1.3mm，电解液注入孔的下直径c为0.9mm，锥形部的深度a为与盖板厚度的50％相对应的0.4mm，且锥形部的表面粗糙度值为10μm。
由图10可知，当压力为50N时，泄漏压力的平均值约为6.8kgf/cm2，且最小值约为6.6kgf/cm2，而当压力为190N时，泄漏压力的平均值约为3.8kgf/cm2，且最小值约为3kgf/cm2。
在90N～150N范围内的压力提供了非常优异的密封特性，其中泄漏压力的平均值和最小值均为7kgf/cm2。
这种情况下，因为对电池内部施加7kgf/cm2的最大压力，泄漏压力在压力范围为90N～150N下的平均值和最小值都为恒定值7kgf/cm2。超出7kgf/cm2的特定压力也不会导致电解液泄漏。
但可看出，当压力为30N时，泄漏压力的平均值约为3kgf/cm2，且最小值约为2kgf/cm2，后者不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
还可看出，当压力为10N时，泄漏压力的平均值约为2kgf/cm2，且最小值约为1kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
还可看出，当压力为210N时，泄漏压力的平均值约为2.6kgf/cm2，且最小值约为2kgf/cm2，两者都不满足3kgf/cm2的泄漏压力要求。这导致了密封特性差。
这种情况下，泄漏压力在超过190N的压力下的降低是由于过高的压力而引起变形所导致，从而降低了密封力。
从而，在本发明中，密封元件优选用加压装置的50N～190N压力加压，更优选用90N～150N的压力加压。
因此，本发明能够提供一种包括具有非常优异的密封特性的电解液注入孔的二次电池。
本发明还能够通过省去盖焊接工艺的需要而提供一种生产率高的二次电池。
本发明还能够通过省去盖焊接工艺的需要而提供一种能够抑制针孔形成的二次电池。
尽管已示出并说明了本发明的一些实施方式，本领域技术人员应理解的是，可对上述实施方式进行改变而不背离本发明的原则和精神，本发明的范围由所附权利要求及其等效物限定。

Claims (34)

1、一种用于密封电解液注入孔的元件，所述元件包括盖和涂布在所述盖外周上的树脂。
2、如权利要求1所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述树脂具有1.75μm～20μm的涂层厚度。
3、如权利要求1所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述树脂具有6μm～10μm的涂层厚度。
4、如权利要求1所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述树脂为聚酰亚胺类树脂、含氟树脂或天然橡胶类树脂。
5、如权利要求1所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述树脂为聚酰亚胺类树脂。
6、如权利要求1所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述盖具有球形形状。
7、如权利要求6所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述盖具有0.9～1.3mm的直径。
8、如权利要求1所述的用于密封电解液注入孔的元件，其中所述盖由铝或铝合金形成。
9、一种盖组件，所述盖组件具有盖板，其中所述盖板包括电解液注入孔，所述电解液注入孔包括上锥形部，且所述锥形部具有表面粗糙度。
10、如权利要求9所述的盖组件，其中形成所述锥形部，使得所述电解液注入孔的尺寸从所述盖板的上表面到所述盖板的下表面是减少的。
11、如权利要求9所述的盖组件，其中所述锥形部具有所述盖板厚度的37.5％～62.5％的深度。
12、如权利要求9所述的盖组件，其中所述盖板具有0.7～1.0mm的厚度。
13、如权利要求9所述的盖组件，其中所述锥形部具有43°～68°的内角。
14、如权利要求9所述的盖组件，其中所述锥形部具有相对于所述盖板下表面的56～69°的锥角。
15、如权利要求9所述的盖组件，其中所述电解液注入孔具有1.1mm～1.5mm的上直径和0.7mm～1.1mm的下直径，以使所述上直径大于所述下直径。
16、如权利要求15所述的盖组件，其中所述电解液注入孔的锥形部具有对应于所述盖板厚度37.5％～62.5％的深度，且
形成所述电解液注入孔的直径，使得所述电解液注入孔的尺寸从所述上直径到与所述锥形部深度相对应的点是减少的。
17、如权利要求9所述的盖组件，其中所述电解液注入孔的锥形部具有对应于所述盖板厚度50％的深度，
所述盖板的厚度为8mm，所述电解液注入孔的上直径为1.3mm，且所述电解液注入孔的下直径为0.9mm，且
形成所述电解液注入孔的直径，使得所述电解液注入孔的尺寸由所述上直径到与所述锥形部深度相对应的点是减少的。
18、如权利要求9所述的盖组件，其中所述锥形部具有1μm～17μm的表面粗糙度。
19、如权利要求9所述的盖组件，其中所述锥形部具有5μm～11μm的表面粗糙度。
20、一种二次电池，所述二次电池具有权利要求9～19中任何一项所述的盖组件。
21、如权利要求20所述的二次电池，进一步包括定位于所述电解液注入孔中以密封所述电解液注入孔的密封元件。
22、如权利要求21所述的二次电池，其中所述密封元件包括盖和涂布在所述盖的外周上的树脂。
23、如权利要求22所述的二次电池，其中所述密封元件通过与所述电解液注入孔的锥形部接触并挤压的所述树脂的预定部分来密封所述电解液注入孔。
24、如权利要求23所述的二次电池，其中所述树脂在密封所述电解液注入孔之前具有1.75μm～20μm的涂层厚度。
25、如权利要求24所述的二次电池，其中与所述电解液注入孔的锥形部接触并挤压的所述树脂的预定部分，具有对应于密封所述电解液注入孔之前的所述涂层厚度40～60％的涂层厚度。
26、如权利要求22所述的二次电池，其中所述树脂为聚酰亚胺类树脂、含氟树脂或天然橡胶类树脂。
27、如权利要求22所述的二次电池，其中所述树脂为聚酰亚胺类树脂。
28、如权利要求21所述的二次电池，进一步包括涂布在包括密封元件的所述电解液注入孔的外围上的UV硬化层。
29、一种制造二次电池的方法，包括：
将电解液通过电解液注入孔注入以盖板最终完成的裸电池中来制备裸电池；
将密封元件定位在所述电解液注入孔上；以及
用加压装置将所述密封元件压入所述电解液注入孔中，
其中所述电解液注入孔包括具有表面粗糙度的上锥形部，且
所述密封元件包括盖和涂布在所述盖外周上的树脂。
30、如权利要求29所述的方法，其中用50N～190N的压力将所述密封元件压入所述电解液注入孔中。
31、如权利要求29所述的方法，其中用90N～150N的压力将所述密封元件压入所述电解液注入孔中。
32、如权利要求29所述的方法，其中所述密封元件通过与所述电解液注入孔的锥形部接触并挤压的所述树脂的预定部分来密封所述电解液注入孔。
33、如权利要求29所述的方法，其中与所述电解液注入孔的锥形部接触并挤压的所述树脂的预定部分，具有对应于密封所述电解液注入孔之前的所述涂层厚度40～60％的涂层厚度。
34、如权利要求29所述的方法，进一步包括通过用UV硬化剂涂布包括密封元件的所述电解液注入孔的外围来形成UV硬化层。
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