專利名稱:薄膜包裝電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及薄膜包裝電池,其包括由膜制造的外殼密封的電池組件。
相關(guān)技術(shù)的描述近年來(lái),用于便攜式設(shè)備電源的電池日益嚴(yán)格需要重量輕和厚度小。這樣的趨勢(shì)也影響電池外殼,在重量和厚度減少方面受到限制的常規(guī)金屬逐漸被金屬箔或由金屬箔及層壓在其上的熱封樹(shù)脂膜制造的層壓膜所取代,它們用作外殼,因?yàn)槠淇蛇M(jìn)一步被減少重量和厚度,相對(duì)金屬包裝可被制造為自由形狀。
適合用于電池外殼的層壓膜的代表性例子是由金屬薄膜的鋁箔、鋁箔的一面上層壓有熱封樹(shù)脂膜作為熱封膜,和鋁箔另一面上層壓的保護(hù)膜組成的三層層壓膜。
一般地說(shuō),在薄膜包裝電池中使用由層壓膜制造的外殼,電池組件包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)等,利用熱封樹(shù)脂膜位于其內(nèi)的外殼覆蓋,外殼在電池組件周圍熔融以密封電池組件。熱封樹(shù)脂膜例如由聚乙烯膜或聚丙烯膜制造,而保護(hù)膜由例如尼綸膜或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜制造。
引線端子分別與正極和負(fù)極連接,用于將電極引出到外殼外部,引線端子從外殼延伸。通過(guò)超聲焊接等使引線端子連接到電池組件上,然后密封電池組件。一般地說(shuō),使用兩外殼材料通過(guò)使電池組件夾心于兩外殼材料之間,在其整個(gè)外未周圍熱熔外殼材料而密封電池組件。在這種情況下,外殼材料的三面可首先熱熔成袋狀形狀,隨后在真空氣氛下熱熔各個(gè)外殼材料的剩余面,使外殼材料與電池組件緊密接觸。
當(dāng)電池組件具有一定程度的厚度時(shí),一個(gè)外殼材料可事先形成為帶環(huán)的杯狀,由此電池組件可容易地被容納。然后,杯狀的外殼材料置于整個(gè)電池組件上以覆蓋電池組件。這通常在實(shí)際中進(jìn)行。
JP-2001-126678-A公開(kāi)了一種層壓聚合物電解質(zhì)電池,其是由多個(gè)正極和負(fù)極組成的電池組件。每一個(gè)電極具有覆蓋有電極材料的短小突出部。正極和負(fù)極與置于每一個(gè)正極和負(fù)極之間的隔板一起進(jìn)行層壓。隔板用電解質(zhì)溶液浸漬。正極短小突出部和負(fù)極短小突出部一起分別被超聲焊接,以分別形成電池組件正極和負(fù)極的集電器。集電器分別與正極和負(fù)極的引線端子連接。然后,具有引線端子連接到其上的電池組件置于平面密封材料上,另外杯狀的密封材料置于其中包含電池組件的平面密封材料上,沿外圍熱封兩密封材料以形成層壓聚合物電解質(zhì)電池。在這樣制造的層壓聚合物電解質(zhì)電池中,使用超聲焊接頭通過(guò)從上方給正極和負(fù)極短小突出部施加壓力從而形成集電器,使用如上所述的兩密封材料密封電池組件。在使用上述形狀的兩密封材料的情況下,引線端子從靠近電池組件底部引出。
具有由正極和負(fù)極交替層壓組成的電池組件的電池稱為“層壓電池”。另一類型的電池稱為“卷繞型電池”。這種電池具有由正極和負(fù)極交替層壓組成的電池組件。片狀的正極和負(fù)極一個(gè)置于另一個(gè)上,其間插有隔板片,周圍卷繞,并壓縮為平面形狀以形成交替層壓的正極和負(fù)極。
除了化學(xué)電池例如鋰電池、鎳氫電池等,電池組件也包括具有收集電荷功能的組件,例如電容器。迄今為止,也使用層壓膜制造的外殼制造電容器。
進(jìn)一步,層壓膜已經(jīng)被用于涉及大的設(shè)備例如混合型車電池中使用的外殼,這類車需要高功率大容量,因?yàn)榘杏蓪訅耗ぶ圃斓耐鈿さ碾姵鼐哂性黾拥碾姌O面積,盡管與使用金屬殼的電池相比其具有薄而且重量輕的特點(diǎn)。
但是上述提及的常規(guī)層壓膜聚合物電解質(zhì)電池存在問(wèn)題,即,引線端子從密封材料傾斜延伸。以下將參考
圖1和2描述該現(xiàn)象。
如圖1所述,覆蓋電池組件105的密封材料102a通過(guò)深拉方法形成進(jìn)入杯狀形狀中?;谶@樣的理由,用于容納電池材料105的密封材料102a中形成的凹穴具有離散側(cè)表面,使在電池組件105和密封材料102a之間形成空間。而且,特別是在層壓聚合物電解質(zhì)電池中,形成集電器109用于集合地分別將多個(gè)正極和多個(gè)負(fù)極以連接到相關(guān)的引線端子103。但是集電器109從電池組件109部分突出,比電池組件105具有更小的厚度,這樣從促進(jìn)密封材料102a深拉方法的觀點(diǎn)看一般的趨勢(shì)是以考慮了集電器109而設(shè)計(jì)的形狀形成密封材料102a的凹穴,一般地說(shuō),以包括集電器109位于其中部分的基本上正方形的形狀。
因此,在如圖1的電池材料105被密封之前,特別是在其中形成集電器109的區(qū)域,在密封材料102a與電池組件105之間形成了大的空間。如上所述,電池組件105載于平面密封材料102b上,由于覆蓋電池組件105的密封材料102a的凹穴而形成了空間。
如果電池材料109密封成圖1所述的狀態(tài),集電器109和引線端子103被拉起,使密封材料102a、102b凹陷進(jìn)去并變形成不希望的形狀,而且集電器109和引線端子103向下彎曲。向下彎曲的集電器109和引線端子103導(dǎo)致引線端子103相對(duì)電池組件105厚度方向傾斜延伸。不利的是,傾斜延伸的引線端子103當(dāng)層壓膜電解質(zhì)電池安裝于于相關(guān)的設(shè)備上時(shí)成為障礙物。
當(dāng)電池組件105具有較大的厚度時(shí)引線端子103向下彎曲得更大,電池組件105的厚度超過(guò)3mm使引線端子103更容易向下彎曲。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供使用可容納電池組件的形成有凹穴外殼的薄膜包裝電池,其中可防止當(dāng)密封電池組件時(shí)由于外殼凹陷而使引線端子向下在不希望的方向彎曲。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的,本發(fā)明的薄膜包裝電池具有電池組件,所述的電池組件具有彼此相對(duì)的正極和負(fù)極,由兩半組成的撓性外殼,用于在電池組件厚度方向上從兩面夾心電池組件以密封電池組件,及分別連接到電池組件正極和負(fù)極的引線端子,并從外殼延伸。外殼的一半提供有凹穴用于在其越過(guò)電池組件的一側(cè)上容納電池組件。引線端子每一個(gè)在電池組件厚度方向上的電池組件兩個(gè)表面的內(nèi)部位置處連接到電池組件上。
在如上所述本發(fā)明構(gòu)造的薄膜包裝電池中,由于引線端子每一個(gè)在位于電池組件厚度方向上的電池組件兩個(gè)表面之間的位置連接到電池組件上,在電池組件與外殼之間形成空間,所述的外殼,在電池組件被密封之前,位于電池組件厚度方向上每一個(gè)引線端子與電池組件連接的兩側(cè)上。因此,當(dāng)被外殼包圍的區(qū)域抽空以密封電池組件,這樣外殼可容納來(lái)自外部的大氣壓,電池組件與引線端子的連接可接受來(lái)自電池組件厚度方向上電池組件兩個(gè)側(cè)面的力。結(jié)果,可防止電池組件與引線端子的連接變形,因此,可防止引線端子延伸部分向下彎曲。
本發(fā)明可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于薄膜包裝電池,其包括層壓電池組件,所述電池組件具有交替層壓的多個(gè)正極和多個(gè)負(fù)極,分別對(duì)應(yīng)正極和負(fù)極的集電器,每一個(gè)集電器通過(guò)集合地結(jié)合包括在各自正極和負(fù)極中的短小突出部而形成。在該結(jié)構(gòu)中,每一個(gè)集電器位于電池組件厚度方向上電池組件兩個(gè)表面的內(nèi)部,引線端子分別連接到集電器上。當(dāng)電池組件的厚度為3mm或以上時(shí),每一個(gè)集電器優(yōu)選位于電池組件厚度方向上電池組件兩個(gè)表面的內(nèi)部1mm或以上。
而且,外殼中形成的凹穴優(yōu)選具有這樣的深度,其基本上等于從自外殼延伸的引線端子部分的表面到容納于凹穴中電池組件的表面的高度。由于這樣確定的凹穴深度可使凹穴與電池組件之間的空間體積減少到最小,因而可防止外殼,當(dāng)密封電池組件時(shí),在形成有凹穴的一半中發(fā)生不希望的變形。
進(jìn)一步,在本發(fā)明中,當(dāng)薄膜包裝電池安裝于另外的設(shè)備中時(shí),每一個(gè)引線端子在相對(duì)于形成有凹穴的外殼的一半的方向上可被彎曲成曲柄形狀,以有利于引線端子的連接。在這種情況下,每一個(gè)彎曲引線端子的引線端優(yōu)選位于電池組件厚度方向上凹穴相對(duì)一側(cè)上表面的外部。這樣的定位防止引線端子在延伸部分中向下彎曲,所述彎曲是當(dāng)電池組件密封時(shí)外殼提起電池組件而引起的。而且,特別是,當(dāng)電池組件包括集電器,引線端子彎曲成曲柄形狀,外殼的另外一半位于越過(guò)電池組件形成有凹穴的一半的相對(duì)側(cè)面上,可形成有基本上等于從具有凹穴的一半外殼的相對(duì)側(cè)面上外殼另一半表面到相對(duì)于集電器區(qū)域中集電器的高度,在這種情況下,每一個(gè)引線端子的引線端的位置基本上與具有凹穴一半外殼的相對(duì)側(cè)面上外殼另一半表面的位置處于同一水平。
本發(fā)明上述和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn),參考說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的附圖,從如下的描述中變得顯而易見(jiàn)。
附圖簡(jiǎn)述圖1是在電池組件密封之前,靠近集電器的常規(guī)層壓膜電解質(zhì)電池的橫截面圖,用于描述常規(guī)層壓膜電解質(zhì)電池存在的問(wèn)題。
圖2是在電池組件密封之前,靠近集電器的常規(guī)層壓膜電解質(zhì)電池的橫截面圖,用于描述常規(guī)層壓膜電解質(zhì)電池存在的問(wèn)題。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的薄膜包裝電池的透視圖。
圖4是說(shuō)明根據(jù)圖3描述的本發(fā)明薄膜包裝電池結(jié)構(gòu)的展開(kāi)透視圖。
圖5是說(shuō)明圖4示意的電池組件結(jié)構(gòu)的展開(kāi)透視圖。
圖6是在熱熔外殼膜形成外殼之前,靠近集電器的圖3示意的薄膜包裝電池的橫截面圖。
圖7是在電池組件密封后,靠近集電器的圖3中示意的薄膜包裝電池的橫截面圖。
圖8是靠近集電器的本發(fā)明第二實(shí)施方式的薄膜包裝電池的橫截面圖。
圖9是靠近集電器的本發(fā)明第三實(shí)施方式的薄膜包裝電池的橫截面圖。
圖10是說(shuō)明具有與其分離的外殼膜的圖9的薄膜包裝電池的示意圖。
圖11是本發(fā)明第四實(shí)施方式的薄膜包裝電池的透視圖。
發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式[第一實(shí)施方式]參考圖3和4,其中說(shuō)明的本發(fā)明第一實(shí)施方式的薄膜包裝電池1包括電池組件5,和布置在電池組件5中的正極集電器9a和負(fù)極集電器9b,容納電池組件5和電解液的外殼2,連接到正極集電器9a上的正極引線端子3a,及連接到負(fù)極集電器9b上的負(fù)極引線端子3b。
外殼2由兩個(gè)外殼膜2a、2b組成用于將電池組件5夾心于其間以密封電池組件5。外殼2a、2b沿它們的外圍熱熔以密封電池組件5。在該情況下,各個(gè)外殼膜2a、2b的三個(gè)面事先熱熔形成袋狀形狀。袋狀外殼2內(nèi)的空氣從外殼2剩余敞開(kāi)面之間的空間抽出,結(jié)果,外殼膜2a、2b的剩余面被熱熔彼此緊密接觸以在得到的外殼2內(nèi)密封電池組件5。另外,剩余面可以在真空氣氛下被熱熔彼此緊密接觸以在得到的外殼2內(nèi)密封電池組件5。
對(duì)于外殼膜2a、2b,其上載有電池組件5的外殼膜2b由不是特別加工的材料制造,而覆蓋電池組件5的外殼膜2a的通過(guò)深拉工藝形成有容納電池組件5的凹穴,這樣外殼2a可成型為環(huán)杯形狀。為密封電池組件5,外殼膜2a的環(huán)與外殼膜2b熱熔。
通常用于薄膜包裝電池熟知的材料可以用于外殼膜2a、2b,例如由金屬箔和其上層壓熱封樹(shù)脂組成的層壓膜等。
在第一實(shí)施方式中,外殼2由兩個(gè)外殼膜2a、2b組成。另外,單一的外殼材料可折疊為兩個(gè)用于將電池組件5夾心在其中,外殼材料的三個(gè)敞口面熱熔以密封電池組件5。在后一種情況,當(dāng)其折疊為兩個(gè)時(shí),外殼材料可在外殼材料覆蓋電池組件5的一部分中形成有容納電池組件5的凹穴。
參考圖5以下描述電池組件5。
如圖5所示,電池組件5具有多個(gè)正極6和多個(gè)負(fù)極7,它們交替層疊這樣負(fù)極7位于最外面。隔板8位于每一個(gè)正極6和每一個(gè)負(fù)極7之間,及最外面負(fù)極7的外部。每一個(gè)正極6或負(fù)極7形成有從其一個(gè)面突出的短小突出部6a或7a。短小突出部6a、7a沒(méi)有覆蓋電極材料。正極6的短小突出部6a和負(fù)極7的短小突出部7a布置在彼此不同的位置,這樣正極6的短小突出部6a一個(gè)位于另一個(gè)上,負(fù)極7的短小突出部7a也是一個(gè)位于另一個(gè)上。
這些正極6的短小突出部6a和負(fù)極7的短小突出部7a集合地超聲焊接以分別形成正極集電器9a和負(fù)極集電器9b。然后,正極引線端子3a連接到正極集電器9a,及負(fù)極引線端子3b連接到負(fù)極集電器9b。
圖6說(shuō)明在外殼膜2a、2b熱熔之前,靠近集電器9薄膜包裝電池1的橫截面圖,截面取自引線端子從其中引出的方向。應(yīng)注意到在圖6中,由于與正極和負(fù)極相關(guān)的組件具有相同的結(jié)構(gòu),它們簡(jiǎn)單地稱為引線端子3和集電器9,而不區(qū)分那些與正極相關(guān)的和那些與負(fù)極相關(guān)的。而且,在圖6中,也示意性說(shuō)明電池組件5和集電器9。上述也適合于如下的描述,因此,當(dāng)與正極相關(guān)的那些不必要與負(fù)極相關(guān)的那些區(qū)分時(shí),引線端子和集電器也指與正極和負(fù)極相關(guān)的那些,也示意說(shuō)明電池組件和集電器的橫截面圖。
如圖6所示,集電器9在相對(duì)電池組件厚度方向的電池組件5兩個(gè)表面內(nèi)部的位置處形成,引線端子3通過(guò)集電器9向外懸出并從外殼膜2a、2b向外延伸。集電器9可在這樣的位置形成,例如,當(dāng)上述的電極短小突出部被超聲焊接時(shí),通過(guò)將短小突出部置于相對(duì)其上載有電池組件5的表面突起的基底上,將短小突出部超聲焊接在基底上。
當(dāng)電池組件5被外殼膜2a、2b夾心,容納在上部外殼膜2a中形成的凹穴中時(shí),在上述提及的位置形成的集電器9,使在集電器9和集電器9上方的上部外殼膜2a之間形成空間4a,在集電器9和低于集電器9的下部外殼膜2b之間形成空間4b。
當(dāng)外殼膜2a、2b沿它們外圍熱熔時(shí),由外殼膜2a、2b形成的內(nèi)部空間被抽空,由于形成的空間4a、4b高于或低于集電器9,施加在集電器9上的是朝向外殼膜2a向上的力和朝向外殼膜2b向下的力。結(jié)果,如圖7所示,可防止集電器9向上變形,當(dāng)電池組件5已經(jīng)密封時(shí),引線端子3可從電池組件5一直延伸。
為更有效地說(shuō)明上述的優(yōu)點(diǎn),在電池組件5密封之前,在低于集電器9處形成空間4b,當(dāng)然事實(shí)上,另外要重視的是空間4b和高于集電器9處形成的容積空間4a之間的容積平衡。在該方面,當(dāng)電池組件5具有例如3mm或以上的厚度時(shí),集電器9優(yōu)選位于相對(duì)電池組件厚度方向的電池組件5的兩個(gè)表面內(nèi)部1mm或以上。
而且,如圖6所示,在第一實(shí)施方式中,在外殼膜2a中形成的凹穴的厚度是這樣選擇的以對(duì)應(yīng)于從外殼膜2a、2b延伸的正極引線端子3a和負(fù)極引線端子3b部分的頂部到電池組件5頂部的高度。這樣選擇的深度有助于電池組件5和外殼膜2a之間形成的空間4a容積最小化,因此可防止由于當(dāng)電池組件5密封時(shí)外殼膜2a向下彎曲的不希望的變形。但是,外殼膜2a的凹穴深度不限制于上述,但如果適當(dāng)可設(shè)定在一個(gè)范圍內(nèi),從所述的深度到等于電池組件5厚度的深度。
參考圖8,以橫截面圖示意的靠近集電器的本發(fā)明第二實(shí)施方式的薄膜包裝電池。
第二實(shí)施方式不同與第一實(shí)施方式在于,引線端子13朝向外殼膜12b彎曲為曲柄形狀,所述形成的外殼膜沒(méi)有容納電池組件15的凹穴。使用如此彎曲的引線端子13可使引線端子13的高度從外殼膜12a、12b延伸以基本上位于電池組件15底部相等的高度。這有利于當(dāng)薄膜包裝電池11安裝在設(shè)備上時(shí)引線端子13的連接。
但是,當(dāng)引線端子13被這樣彎曲,以致于引線端子13的引線端與外殼膜12b的底部完全共平面時(shí),電池組件15的重量也被引線端子13的引線端所支撐,因此,當(dāng)外殼膜12a、12b之間的空間在密封電池組件15的情況下被抽空時(shí),外殼膜12b被向上拉到集電器19的底部以使外殼膜12b將電池組件15提起。如果電池組件15以這樣的方式被提起時(shí),結(jié)果引線端子13將以傾斜的方向延伸。
為避免這樣的不便,這樣設(shè)定引線端子13的彎曲以使從彎曲引線端子13的引線端底部到電池組件15頂部之間的高度比電池組件15的厚度T大這樣的程度,即,當(dāng)連接到引線端子13的電池組件15被載于外殼膜12b上時(shí),電池組件15和外殼膜12b之間可形成空隙。另外,在第二實(shí)施方式中,外殼膜12a中形成的凹穴深度設(shè)定為這樣的深度,基本上等于從外殼膜12a、12b延伸的引線端子13的一部分的頂部到電池組件15頂部的高度,即,所述的深度等于上述的高度T減去引線端子13的高度。
利用這樣的高于下部外殼膜12b的浮動(dòng)電池組件15,當(dāng)外殼膜12b通過(guò)抽空外殼膜12a、12b所限定的空間被吸引到集電器19上時(shí),由于減少的力電池組件15被外殼膜12b提起。結(jié)果,引線端子13可被有效防止當(dāng)密封電池組件15時(shí)發(fā)生的彎曲。為更有效地展示這些優(yōu)點(diǎn),考慮到下部外殼膜12b上的輕微的波段,上述的高度H優(yōu)選設(shè)定為大于電池組件15厚度T1mm或以上。
圖9說(shuō)明了靠近集電器本發(fā)明第三實(shí)施方式的薄膜包裝電池的橫截面圖。圖10說(shuō)明了外殼膜與其分離的圖9的薄膜包裝電池。
第三實(shí)施方式的薄膜包裝電池21類似于第二實(shí)施方式在于,引線端子23朝向外殼膜22b彎曲為曲柄形狀,所述形成的外殼膜沒(méi)有形成容納電池組件25的凹穴。另外,在第三實(shí)施方式中,不僅置于電池組件25上方的外殼膜22a,而且置于電池組件25下方的外殼膜22b通過(guò)深拉工藝進(jìn)行處理。
具體地說(shuō),下部外殼膜22b在相對(duì)集電器29的區(qū)域形成有朝向集電器29的突起。突起的高度基本上等于從電池組件25底部到集電器29的高度。通過(guò)提供這樣的具有突起的下部外殼膜22b,當(dāng)具有連接到其上引線端子23的電池組件25載于外殼膜22b上時(shí),集電器29底部基本上可與外殼膜22b緊密接觸。結(jié)果,當(dāng)外殼膜22a、22b形成的空間在密封電池組件25的情況下被抽空時(shí),下部外殼膜22b基本上不變形,這樣電池組件25也不被提起。
因此,即使從外殼膜22a、22b延伸的引線端子23一部分的高度設(shè)定為基本上等同于電池組件25底部高度,在密封電池組件25的情況下可以防止引線端子23的彎曲,可使引線端子23從電池組件25一直延伸。
盡管上述的實(shí)施方式已經(jīng)針對(duì)薄膜包裝電池進(jìn)行了描述,其每一個(gè)具有從外殼相同一側(cè)延伸的正極引線端子和負(fù)極引線端子,圖11示意了本發(fā)明第四實(shí)施方式的薄膜包裝電池31,所述的電池具有從薄膜包裝電池31相對(duì)的側(cè)面延伸的正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b。與這樣的改進(jìn)相關(guān),在外殼中提供的位于電池組件正極和負(fù)極上的短小突出部也可位于對(duì)應(yīng)正極引線端子33a或負(fù)極引線端子33b的位置。其余的結(jié)構(gòu)類似于第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu),因此關(guān)于其描述在此省略。
通過(guò)使正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b這樣從彼此不同的側(cè)面延伸,正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b可制做為比從同一面延伸的那些具有更大的寬度。這減少了正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b的電阻,因此,抑制了由于正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b的損失。
盡管第四實(shí)施方式顯示了具有從相對(duì)面延伸的正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b的薄膜包裝電池,它們也可從彼此相鄰的面延伸。而且,在第四實(shí)施方式中,正極引線端子33a和負(fù)極引線端子33b可如第二實(shí)施方式進(jìn)行彎曲,可在外殼膜中形成對(duì)應(yīng)于集電器的突起,所述形成的外殼膜沒(méi)有如第三實(shí)施方式的容納電池組件的凹穴。
<正極的制作>
具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰錳電池粉末、碳質(zhì)導(dǎo)電性添加劑和聚偏二氟乙烯混合,并以90∶5∶5的質(zhì)量比分散在N-甲基吡咯烷酮(在一些情況下縮寫為NMP)中,攪拌轉(zhuǎn)變?yōu)橛贊{。調(diào)節(jié)NMP的量以使淤漿具有適當(dāng)?shù)恼扯?。淤漿均一地涂布在20μm厚度的鋁箔的一面上,使用刮刀其可制做為正極6。涂布是這樣進(jìn)行的要使未涂布的部分(其中鋁箔暴露的部分)略微保留為條紋形式。隨后,得到的產(chǎn)品在真空下100℃進(jìn)行干燥2小時(shí)。之后,淤漿以類似的方式涂布在鋁箔另外的面上,在真空下干燥。在這種情況下,這樣涂布淤漿要使在前面和背面上未涂布部分彼此對(duì)齊。
以上述方式在兩面涂布有活性材料的鋁箔進(jìn)行滾壓。得到的產(chǎn)品切割為正方形片,包括沒(méi)有涂布活性的材料的部分,用作正極6。沒(méi)有涂布活性材料的部分被切去,除了其以正方形形狀保留在一個(gè)面上的部分,其余的用作短小突出部6b。
<負(fù)極的制做>
無(wú)定形碳粉末和聚偏二氟乙烯混合以91∶9的質(zhì)量比混合分散在NMP中,攪拌轉(zhuǎn)變?yōu)橛贊{。調(diào)節(jié)NMP的量以使淤漿具有適當(dāng)?shù)恼扯?。淤漿均一地涂布在10μm厚度銅箔的一面上,使用刮刀其可制做為負(fù)極7。涂布是這樣進(jìn)行的要使未涂布的部分(其中銅箔暴露的部分)略微保留為條紋形式。隨后,得到的產(chǎn)品在真空下100℃進(jìn)行干燥2小時(shí)。在這種情況下,其中這樣涂布活性材料的厚度要使每單位面積負(fù)極7的理論容量和每單位面積正極6的理論容量每一個(gè)的比例為1∶1。隨后,淤漿以類似的方式涂布在銅箔另外的面上,并在真空下干燥。
以上述方式在兩面涂布有活性材料的銅箔進(jìn)行滾壓。得到的產(chǎn)品切割為正方形片,其每一個(gè)的大小在垂直和水平方向上大于正極板6的大小2mm,包括沒(méi)有涂布活性材料的部分,用作負(fù)極7。沒(méi)有涂布活性材料的部分被切去,除了其以正方形形狀保留在一個(gè)面上的部分,其余的用作短小突出部7b。
<電池組件的制做>
以上述的方式制做的正極6和負(fù)極7,及具有聚丙烯層/聚乙烯層/聚丙烯層組成的三層結(jié)構(gòu)的微孔板制造的隔板8,如圖5示意交替層疊以制造3mm厚的層壓組件。在該情況下,負(fù)極7置于最外層面上,隔板8置于最外層負(fù)極7(具體地說(shuō),以隔板/負(fù)極/隔板/正極/隔板/……/負(fù)極/隔板順序)的外部。
以下,電池組件5,其是正極6、隔板8和負(fù)極7的層壓組件,載于平面基底上,正極6的短小突出部6a集合地與由0.1mm厚鋁箔制造的正極引線端子3a超聲焊接,這樣從負(fù)載層壓組件的表面到正極引線端子3a的高度為1mm,以制做正極集電器9a。類似地,負(fù)極7的短小突出部7a集合地與由0.1mm厚鎳板制造的負(fù)極引線端子3b超聲焊接,這樣從負(fù)載層壓組件的表面到負(fù)極引線端子3b的高度為1mm,以制做負(fù)極集電器9b。
<密封電池組件>
外殼膜2a,是具有由尼綸層/鋁箔層/酸該性的聚丙烯層/聚乙烯層組成四層結(jié)構(gòu)的鋁層壓膜,形成有尺寸充分大于由深拉工藝得到的電池組件5的凹穴,這樣外殼膜2a從聚乙烯層凹陷進(jìn)去。
兩個(gè)外殼膜2a、2b上面具有置于其間的電池組件5,以在外殼膜2a的凹穴中容納電池組件5,這樣如圖4和6所示,正極引線端子3a和負(fù)極引線端子3b可單獨(dú)從外殼膜2a和2b延伸。然后,外殼膜2a、2b可通過(guò)熱熔沿三個(gè)面結(jié)合。
隨后,從沒(méi)有結(jié)合的剩余面之間的空間,電解液倒入包含電池組件5的外殼膜2a、2b形成的空間中。
本發(fā)明使用的電解液由作為載體鹽的1mol/L的LiPF6、碳酸丙二酯和碳酸乙二酯的混合溶劑(質(zhì)量比為50∶50)制備。在倒入電解液后,抽空外殼膜2a、2b形成的空間,熱熔剩余的面以密封電池組件5,這樣制做的薄膜包裝電池1是具有層壓膜制造外殼2的鋰二次電池。
在得到的薄膜包裝電池1中,正極引線端子3a或負(fù)極引線端子3b在它們從外殼2延伸的部分中沒(méi)有發(fā)生彎曲。
盡管發(fā)明參考幾個(gè)實(shí)施方式和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,但顯而易見(jiàn)的是本發(fā)明并不限制于它們,如果適當(dāng)可以進(jìn)行變化,而不背離本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思。
例如,盡管金屬箔和熱熔樹(shù)脂組成的層壓膜用于彈性外殼,但任何其他材料也可替代使用,只要其可實(shí)現(xiàn)密封電池組件的功能。
而且,在上述實(shí)施方式中給出的實(shí)施例顯示出具有交替層壓正極和負(fù)極的層壓電池組件,但本發(fā)明也可應(yīng)用于卷饒型電池。在該情況下,正極和負(fù)極可各自提供有一個(gè)或多個(gè)用于與各自引線端子連接的短小突出部。當(dāng)提供一個(gè)短小突出部時(shí),所述的短小突出部可置于條形正極或負(fù)極縱向中間部分,以將引線端子連接在電池組件厚度方向兩個(gè)表面之間的位置。另一方面,當(dāng)提供多個(gè)短小突出部時(shí),當(dāng)卷饒正極和負(fù)極壓縮為平面形狀,這樣布置所述的短小突出部,要使正極上提供的短小突出部和負(fù)極上提供的短小突出部一個(gè)分別置于另一個(gè)上。然后,正極的短小突出部和負(fù)極短小突出部集合地分別結(jié)合,以形成正極和負(fù)極集電器。
而且,盡管上述的實(shí)施方式針對(duì)如實(shí)施例給出的鋰二次電池的電池組件進(jìn)行了描述,但本發(fā)明也可應(yīng)用于用于其他類型化學(xué)電池例如鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰甲基原電池或二次電池、鋰聚合物電池的電池組件電容器組件等中。
盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,但應(yīng)理解在不背離本發(fā)明所附權(quán)利要求的精神或范圍的前提下可以有各種變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種薄膜包裝電池,包括電池組件,所述的電池組件具有彼此相對(duì)的正極和負(fù)極;撓性外殼,由兩半殼組成,用于在所述電池組件厚度方向上從兩面夾心所述電池組件以密封所述電池組件,所述的外殼包括在所述半殼之一中的凹穴,用于在所述電池組件的一側(cè)上容納所述的電池組件;及引線端子,分別連接到所述電池組件的正極和負(fù)極上并從所述外殼延伸,每一個(gè)所述引線端子連接在位于電池組件厚度方向上所述電池組件兩個(gè)表面內(nèi)部的所述電池組件上。
2.如權(quán)利要求1的薄膜包裝電池,其中所述電池組件是具有交替層壓的多個(gè)正極和多個(gè)負(fù)極的層壓電池組件,每一個(gè)所述的正極和所述的負(fù)極包括從其中突出的短小突出部,其中所述正極的短小突出部和所述負(fù)極的短小突出部集合地分別結(jié)合,以形成具有分別與所述正極和所述負(fù)極相關(guān)的集電器的所述電池組件,每一個(gè)所述的集電器位于所述電池組件厚度方向上所述電池組件兩個(gè)表面的內(nèi)部,所述的引線端子分別連接到所述的集電器上。
3.如權(quán)利要求2的薄膜包裝電池,其中所述電池組件的厚度為3mm或以上,而且每一個(gè)所述集電器位于所述電池組件厚度方向上所述電池組件兩個(gè)表面內(nèi)部1mm或以上。
4.如權(quán)利要求1的薄膜包裝電池,其中在所述外殼中形成的凹穴具有這樣的深度,其基本上等于從所述外殼延伸的所述引線端子一部分的表面到容納于所述凹穴中的所述電池組件表面的高度。
5.如權(quán)利要求1的薄膜包裝電池,其中每一個(gè)所述引線端子在相對(duì)于形成有所述凹穴的所述外殼的所述一半的方向上彎曲成曲柄形狀。
6.如權(quán)利要求5的薄膜包裝電池,其中每一個(gè)所述的彎曲引線端子的引線端位于所述電池組件厚度方向上相對(duì)于所述凹穴的所述電池組件的另外表面的外部。
7.如權(quán)利要求6的薄膜包裝電池,其中從相對(duì)所述凹穴的每一個(gè)所述彎曲的引線端子的引線端的表面到相對(duì)所述凹穴的所述電池組件的另外表面的距離為1mm或更大。
8.如權(quán)利要求2的薄膜包裝電池,其中每一個(gè)所述的引線端子在相對(duì)于形成有所述凹穴的所述外殼的所述一半的方向上彎曲成曲柄形狀,及所述外殼包括在相對(duì)所述集電器的區(qū)域中所述外殼的另一半上形成的突起,所述的另一半位于相對(duì)于越過(guò)所述電池組件形成有所述凹穴的所述一半的位置,所述的突起基本上等同于從相對(duì)所述凹穴的所述電池組件的另外表面到所述集電器的距離。
9.如權(quán)利要求1的薄膜包裝電池,其中所述的正極引線端子和所述負(fù)極的引線端子連接到彼此不同的所述電池組件側(cè)面上的所述電池組件上。
10.如權(quán)利要求1的薄膜包裝電池,其中所述的電池組件是化學(xué)電池組件或電容器組件。
全文摘要
一種薄膜包裝電池,具有電池組件,用于密封電池組件的外殼,及分別連接到電池組件正極和負(fù)極的引線端子,并從外殼延伸。外殼是撓性的,由兩半殼組成,用于在電池組件厚度方向上在兩面上密封夾心電池組件。夾心電池組件的外殼半殼之一形成有凹穴,用于容納電池組件。每一個(gè)引線端子連接在位于電池組件厚度方向上電池組件兩個(gè)表面內(nèi)部的電池組件上。
文檔編號(hào)H01M2/30GK1527417SQ200410007868
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者乙幡牧宏, 屋田弘志, 志 申請(qǐng)人:Nec Lamilion能源株式會(huì)社