專利名稱：一批疊層電池的制造方法和由此得到的疊層電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一批疊層電池的制造方法以及在它們從用于其制造的共同的平坦基底上相互分離后由此得到的電池。
本發(fā)明尤其涉及能夠更簡單、更經(jīng)濟地分批制造疊層電池的方法，尤其關(guān)于用活性液體材料同時充填同一批次的全部電池后的密封步驟。
本發(fā)明也涉及從制造批次中單獨分開后由此得到的疊層電池。
在本發(fā)明中，《疊層電池》指由兩個板形成的任何密封結(jié)構(gòu)，兩板中至少一個是可穿透的，由此限定的空間充滿液體，所述液體通常是活性材料，在液晶顯示電池或光電化學電池中情況也如此。當這些疊層電池是小尺寸時，不是通過單元而是從共同基底批量制造它們，然后切割它們，以后把它們單獨應(yīng)用到它們欲給的設(shè)備中，這在經(jīng)濟上是有利的。
為制造疊層電池，該方法要點在于例如以粘合材料制成的線的形式在例如玻璃構(gòu)成的第一板上淀積一密封框，在該框中設(shè)置一充填孔，然后通過施加壓力或加熱整個表面把第二板粘結(jié)到該框上，兩板之間的空間由放置在框內(nèi)的剛性襯墊(玻璃球或棒)保持恒定。
在預(yù)先使罩內(nèi)成真空后通過抽吸將液體材料引入到罩內(nèi)。已提出以單一操作充填一些電池的方法，或者通過層疊它們，或者通過從該批量中切割出一條電池，使它們的所有孔對齊。在這兩種情況下，最后制造步驟總是需要插入密封塞的單獨電池處理，該密封塞通常由與用于制造框的不同材料構(gòu)成。
在日本專利申請NO.61-217018中，已描述的方法使星形布置的4個電池的充填一次進行，充填孔對著中心，在中心處在一個板上制得一孔使活性液體材料能夠引入，所述孔隨后由塞子密封。該方法的缺陷是需要附加的機加工并且由簡單的幾何形狀能得到的電池數(shù)量仍受到限制。
本發(fā)明涉及能夠制造更大數(shù)量電池的制造方法，僅執(zhí)行一個操作來密封全部電池，也就是說，對于每個電池成本具有實際效益。
因此本發(fā)明涉及能夠相互分開的批量疊層電池的制造方法，每個電池由下板通過密封框粘結(jié)到上板形成，兩板之間的空間通過直徑d的第一剛性襯墊保持恒定，每個電池的密封框沒置有間距e的孔，該孔在充填活性液體材料后密封，其特征在于它包括的步驟是-由熱熔粘合材料在第一基底上形成第一線，第一線接著至少一組電池的框的線，孔由連接部分相互連接，然后第二線基本平行于所述連接部分并且它的一端連接到第一線以形成充填通道，所述第一和第二線具有基本均勻橫截面So和初始高度h；-在整個第一基底上均勻布置直徑d的第一剛性襯墊并且僅在孔附近布置直徑D的第二剛性但易破壞或易變形的襯墊，使h＞D＞d；-在由此形成的組件上施加第二易變形平坦基底，以及用第一工具施加第一壓力并且加熱到整個表面上線的熱熔粘合材料的軟化溫度，除了靠近孔的部分由第二襯墊保持在距離D外，使所述線的高度值基本接近于d，選擇所述線的橫截面So使熱熔粘合材料的塑性流動不完全密封孔；-通過充填通道用活性液體材料充滿全部電池；-用第二工具施加實際上大于第一壓力的第二壓力并且在位于孔上的區(qū)域上加熱到至少等于第一溫度的溫度，使線的高度值等于d，選擇所述線的橫截面So使在第二壓力施加期間熱熔粘合材料的塑性流動完全密封孔；及-通過切割從制造批量中分離每個電池。
在第一基底上的線一般不必有嚴格限定幾何形狀的橫截面，但為了描述方便起見，假定它有寬l的矩形橫截面并且當壓力作用其上時形成它的熱熔粘合材料以各向同性方式變形。
在這種情況下，容易知道將用活性液體材料充滿的孔的初始間距必須滿足l(h-d)d>e>l(h-D)D]]>假設(shè)考慮比率h＞D＞d，能以任何方式選擇h，D和d各值。根據(jù)優(yōu)選實施例，選擇h≥1.2D和D≥1.5d。
電池可有既定的任何形狀或布置，但它們通常是簡單的矩形或圓形幾何形狀。當電池是矩形時，它們的孔在同一直線上，然后用來形成充填通道的第二線平行于孔的直線。當電池是圓形時，為了以盡可能的最好方式使用整個基底表面積，如果電池排列布置成五點形，充填通道能具有波狀形。第二線也能象第一線那樣形成，然后全部電池的孔打開通向中心通道，中心通道形成充填通道。也應(yīng)注意同樣基底能載有幾個單排或雙排電池，充填通道的開口定位在同一方向上。因此，用例如尺寸177.8×177.8mm的玻璃片，能夠制造大量電池，同時僅進行一次充填操作，尤其是僅一次密封操作。
用來保持兩板間距離恒定的尺寸d的襯墊一般由玻璃球或棒形成，并且控制在組裝期間作用的壓力不要使所述襯墊斷裂。位于孔附近的尺寸D的襯墊由耐壓性至少等于尺寸d的襯墊的材料制成，但是當最好在直徑D的襯墊所處的位置處施加的第二壓力的值大于第一壓力時該材料能夠斷裂。
對于尺寸D的襯墊，通過控制溫度參數(shù)能夠選擇不受第一次壓力作用期間作用溫度影響的材料，但是在比第一次高的溫度下通過局部作用第二壓力，該材料將會變形。這些第二襯墊例如由另一熱熔粘合材料制成，它的軟化點高于密封框架的熱熔粘合材料。有市售的很大范圍的熱熔粘合材料，從它們當中能選擇軟化點相差至少30℃的兩種化合物。
靠近孔附近布置的第二襯墊優(yōu)選地在框外側(cè)并且設(shè)置在例如或者充填通道內(nèi)，或者由框和充填通道形成的空間外面。為保持所述襯墊在所要位置，能夠用膠結(jié)合。
可見，本發(fā)明的方法需要使用兩種工具，該工具能夠使作用的壓力和溫度得到控制。特別是根據(jù)襯墊類型或根據(jù)基底的不同區(qū)域，第一工具必須包括能夠得到不同厚度的裝置。
當參照附圖，閱讀由例子給出的方法的實現(xiàn)的下面描述時本發(fā)明的其它特征和效果將顯而易見，其中-

圖1是在制造批量中的一組電池的頂視圖；-圖2a、2b和2c表示沿圖1的線II-II的橫截面圖，每個表示制造方法的不同步驟；-圖3是電池密封步驟之前的圖1的區(qū)域III的放大透視圖。
圖1和3表示矩形的全部相同的一組五個電池C1-C5，由相同的第一線形成的框3位于由約0.3mm厚的薄玻璃板形成的共同基底1上?？?設(shè)有間距e的孔6，所述孔由第一線的部分4a和4b形成的通道延伸并且通過由框3形成連續(xù)線的連接部分5相互連接。該線由大致恒定的橫截面So的熱熔粘合材料形成，該材料厚度h，由熱模壓沉積。作為熱熔粘合材料，例如將選擇從Du Pont購買的且軟化點92℃的產(chǎn)品Surlyn AD-2。類似地，第二線7設(shè)置成基本平行于連接部分5并且通過它的末端8連接到第一線3，4a，4b，5，從而形成充填通道9，電池C1-C5的孔6通向充填通道9并且充填通道的單一開口10位于基底1的邊緣上。該線有例如高度h＝30μm、寬度l＝200μm并且孔具有約300μm的間距e。
由直徑d的玻璃球形成的第一襯墊11全部位于基底1上。同樣地，也能使用直徑d的棒。由直徑D的球形成的第二襯墊12設(shè)在框的外面上并在孔6附近。對電池C1，這些第二襯墊12示出在充填通道9內(nèi)。對電池C3，它們示出在充填通道的外部上。為了有剛性但易破壞襯墊，例如將使用玻璃球。為了有剛性但易熱變形的襯墊，將例如使用軟化點高于框的材料的另一熱熔粘合材料。在所述例子中，能選擇從Uniroyal購得的且軟化點122℃的產(chǎn)品Polybond 1009。為了在整個制造過程期間保持這些第二襯墊12在所需位置，它們能用膠結(jié)合。小襯墊11有例如直徑d＝10μm且大襯墊有直徑D＝20μm，這樣D≥1.5d且h≥1.2D。該方法的該步驟在圖2a中示意示出。
在接著的步驟中，第二平的易變形基底2，例如，另一厚0.3mm的玻璃板或半剛性塑料材料加在由此形成的結(jié)構(gòu)上，然后借助例如包括在位于每個電池的孔6上的區(qū)域13處的凹槽的平坦的金屬工具施加壓力，同時把框的熱熔粘合材料加熱到它的軟化溫度。通過壓力和加熱的作用，線的初始厚度h沿其整個長度變成接近d的值，但除了在孔6處由厚D的襯墊12保持開口外，正如圖2所示。按照已知的裝置，就能控制壓力使在第二基底2的內(nèi)表面最多接觸厚d的襯墊11時，在供給冷卻裝置后，然后釋放壓力。在該方法的此步驟中，熱熔粘合材料已塑變，導致孔6的收縮，然而沒有完全密封它們，正如圖2b所示意表示。由此已產(chǎn)生由電池C1-C5的罩和充填通道9形成的空間，它僅通過開口10與外部相通。
然后按照充填單個電池的現(xiàn)有公知方法之一，活性液體材料通過開口10注入。
如圖2C示意表示，接著的步驟使全部電池一次密封。為此目的，能控制其溫度和壓力的第二工具作用到位于孔6上的區(qū)域13。當?shù)诙r墊12易破壞時，該工具的溫度調(diào)節(jié)到線的熱熔粘合材料的軟化點并且施加的壓力大于第二襯墊12的斷裂壓力，當?shù)诙椎膬?nèi)表面的區(qū)域13接觸襯墊11時在冷卻后釋放所述壓力。當?shù)诙r墊12熱變形時，區(qū)域13上的工具的溫度調(diào)節(jié)到制造所述第二襯墊的材料的軟化溫度，正如前面所指明，在冷卻后壓力被釋放。在兩種情況下，通過使面對線的壁6a和6b塑變就能獲得每個電池的密封，該線在每個孔6處形成通道。如前面所述，如果假設(shè)變形是各向同性，通過給定通道寬度，該寬度的理論上、下限能計算出，就將得到全部的理想密封。
最后的步驟在于通過按照每個框的外部輪廓，根據(jù)已知方法切割已完成的電池。
正如在開始時所述，第二線7也能包括第二組電池的充填孔。
類似地，批量制造對一組或兩組電池來說也能包括幾個充填道通，全部充填通道的開口在基底1的同一邊緣上排成一直線。
由于該制造方法的結(jié)果，由此得到的疊層電池的特征在于密封充填孔的裝置不是附加的塞子，而是塑變后的框材料本身。
權(quán)利要求
1.用于能夠相互分離的一批疊層電池的制造方法，每個電池由下板通過密封框粘結(jié)到上板形成，兩板間的空間由直徑d的第一剛性襯墊(11)保持恒定，每個電池的密封框沒有間距e的孔(6)，在電池充滿活性液體材料后該孔被密封，其特征在于該方法包括步驟—在第一基底(1)上用熱熔粘合材料形成第一線，第一線接著至少一組電池(C1-C5)的框(3)的線，孔(6)通過連接部分(5)相互連接，然后形成基本平行于所述連接部分(5)的且通過其中一個末端(8)連接到第一線的第二線(7)，從而形成充填通道(9)，所述第一和第二線具有基本均勻橫截面So和初始高度h；—在整個第一基底上均勻布置直徑d的第一剛性襯墊(11)并且僅在孔(6)附近布置直徑D的第二剛性但易破壞或易變形的襯墊(12)，使h＞D＞d；—在由此形成的組件上施加第二易變形平坦基底，以及用第一工具施加第一壓力并且加熱到整個表面上線的熱熔粘合材料的軟化溫度，除了靠近孔的部分由第二襯墊保持在距離D外，使所述線的高度變成基本接近于d的值，選擇所述線的橫截面So使熱熔粘合材料的塑性流動不完全密封孔(6)；—通過充填通道(9)用活性液體材料充滿全部電池；—用第二工具施加實際上大于第一壓力的第二壓力并且在位于孔(6)上的區(qū)域(13)上加熱到至少等于第一溫度的溫度，使線的高度值等于d，選擇所述線的橫截面So使在第二壓力施加期間到厚度d的熱熔粘合材料的塑性流動完全密封孔；及—通過切割從制造批量中分離每個電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于線有寬度l的矩形或正方形橫截面So并且孔(6)的初始間距e必須滿足l(h-d)d>e>l(h-D)D]]>
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的制造方法，其特征在于h≥1.2D且D≥1.5d。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于熱熔粘合材料的第二線(7)象另一組電池的第一線那樣形成，全部電池的孔(6)開口通向位于中間位置的充填通道(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4的制造方法，其特征在于同一制造批量包括幾個一組或兩組電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于直徑D的第二襯墊(12)是由具有抵抗力的剛性材料制成，從而所述第二襯墊(12)能承受施加的第一壓力，但是由于施加更大值的第二壓力而斷裂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的制造方法，其特征在于第一(11)和第二(12)襯墊由相同材料制成，當?shù)谝缓偷诙字g間距具有值d時停止施加第二壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于第二襯墊(12)由剛性材料制成，當施加的第二壓力具有大于第一壓力的值時能夠變形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制造方法，其特征在于用于第二襯墊(12)的材料是熱熔粘合材料，它的軟化點高于用于兩線的熱熔粘合材料，并且在第二壓力作用期間提供的溫度高于施加第一壓力的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于第二襯墊(12)被摻入膠。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的制造方法，其特征在于第一工具包括同制造批量中電池的孔有同樣分布的凹槽。
12.由權(quán)利要求1的方法得到的疊層電池，其特征在于充填孔由形成所述電池的框的熱熔粘合材料的塑性流動來密封。
全文摘要
間距由直徑d的襯墊(11)保持恒定的疊層電池的批量制造,包括:－用密封框(3)的熱熔粘合材料在基底(1)上形成第一線以及在間距e的孔之間的連接部分(5)和靠近一端(8)的第二線(7),從而產(chǎn)生充填通道(9),所述線具有恒定橫截面S
文檔編號G02F1/13GK1208970SQ9810319
公開日1999年2月24日 申請日期1998年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月7日
發(fā)明者Y·魯丁, M·薩林 申請人:阿蘇拉布股份有限公司