專利名稱：具有高安全性的二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有高安全性的二次電池，更具體地，涉及由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成的二次電池，由具有陰極/隔板/陽(yáng)極排列方式的電極組件裝設(shè)于電池殼體中，所述電池殼體由包含樹(shù)脂層和金屬層的層壓板制得，所述電極組件的電極分接頭與對(duì)應(yīng)的電極導(dǎo)線相連，且所述電極組件密封于所述電池殼體中，而所述電極導(dǎo)線暴露于所述電池殼體的外側(cè)，其中保護(hù)膜附接于所述電極分接頭與所述電極導(dǎo)線之間的相連區(qū)域，用于密封所述電極分接頭與所述電極導(dǎo)線之間的相連區(qū)域，并因而，所述相連區(qū)域由所述保護(hù)膜密封，不像常規(guī)二次電池，其由電極分接頭與電極導(dǎo)線之間的相連區(qū)域暴露于電池殼體中的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而 成，由此保護(hù)所述電極導(dǎo)線面授外部撞擊，例如電池的掉落，從而不會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路，因而增加了電池的安全性。
背景技術(shù)：
因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備日益發(fā)展，而且這些移動(dòng)設(shè)備的需求也增加，所以作為這些移動(dòng)設(shè)備能源的二次電池的需求也急速增加。它們中鋰二次電池具有高的能量密度和電壓，長(zhǎng)的使用壽命，以及低的自放電率，其已商業(yè)化并被廣泛使用?；陔姌O和電解質(zhì)的構(gòu)成，鋰二次電池可分為鋰離子電池，鋰離子聚合物電池，或鋰聚合物電池。它們中，因?yàn)殇囯x子聚合物電池具有低的電解質(zhì)泄漏機(jī)率并易于制造，而被大量使用。鋰離子聚合物電池(LiPB)由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，電極組件通過(guò)熱焊接電極(陰極與陽(yáng)極)與隔板制造，并被電解質(zhì)浸潰。通常，鋰離子聚合物電池由堆疊式電極組件的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，所述電極組件以密封狀態(tài)裝設(shè)于由層壓板制得的袋形殼體中。據(jù)此，鋰離子聚合物電池通常是指袋型電池。圖I及圖2是有代表性的包括堆疊式電極組件的鋰離子聚合物電池的通常結(jié)構(gòu)的
一般不意圖。參考這些圖示，鋰離子聚合物電池100由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，包含陰極、陽(yáng)極以及分別裝設(shè)于陰極與陽(yáng)極間的隔板的電極組件300裝設(shè)于袋型電池殼體200中，電極組件300的陰極和陽(yáng)極分接頭301和302分別與兩個(gè)電極導(dǎo)線400和410焊接，且電極組件300密封于電池殼體200中，而電極導(dǎo)線400和410暴露于電池殼體200的外側(cè)。電池殼體200由柔性包覆材料制得，例如層壓板。電池殼體200包括殼本體210，殼本體210具有用于接收電極組件300的中空容置部230，以及蓋體220連接至該殼本體210的一側(cè)。鋰離子聚合物電池100的電極組件300可由果醬卷(jelly-roll)式結(jié)構(gòu)附加于圖I中的堆疊式結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成。堆疊式電極組件300由陰極分接頭301和陽(yáng)極分接頭302分別與電極導(dǎo)線400及410焊接的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，且絕緣膜500附接于電極導(dǎo)線400和410的上和下表面，用于保護(hù)電極導(dǎo)線400和410與電池殼體200間的電絕緣與密封能力。當(dāng)鋰二次電池，例如鋰離子聚合物電池，暴露于高溫時(shí)，或當(dāng)因過(guò)放電、外部短路、釘子穿透、局部損壞或跌落引起的短路而導(dǎo)致大量電流于短時(shí)間內(nèi)流過(guò)時(shí)，因紅外線熱生成使電池變熱從而電池可能著火或爆炸。當(dāng)電池的溫度增加，電解質(zhì)與電極間的反應(yīng)加速。結(jié)果，產(chǎn)生反應(yīng)熱，因此電池的溫度進(jìn)一步增加，其加速電解質(zhì)與電極間的反應(yīng)。結(jié)果，電池的溫度急速增加，因而電解質(zhì)與電極間的反應(yīng)加速。這種惡性循環(huán)造成電池的溫度大幅增加的熱失控現(xiàn)象。當(dāng)電池的溫度增加至預(yù)定溫度層次時(shí)，電池可能著火。同樣地，氣體作為電解質(zhì)及電極間反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生，因而電池的內(nèi)部壓力增加。當(dāng)電池的內(nèi)部壓力增加至預(yù)定壓力層次時(shí)，鋰二次電池可能爆炸。鋰二次電池著火或爆炸的可能性是鋰二次電池最致命的缺點(diǎn)。尤其是，由柔性包覆材料制得的鋰離子聚合物電池的電池殼體具有低的強(qiáng)度。結(jié)果，當(dāng)電池掉落或外部撞擊力施加于電池時(shí)，鋰離子聚合物電池的電池殼體容易變形。如圖2所示，在電池殼體200中的電極組件300的上端具有空間230a，使得電極組件的電極分接頭通過(guò)焊接與電極導(dǎo)線400和410接觸。因此，當(dāng)因電池的掉落引起的外部撞擊力在電池的上端施加于電池時(shí)，電極組件300朝向形成于電極組件300上端的空間230移動(dòng)，因而電極導(dǎo)線400和410的焊接部分(主要是陰極區(qū)域)接觸到電極組件300的最外面的電極(主要是，陽(yáng)極集流體)或電極組件300的上端，使得可能發(fā)生內(nèi)部短路。當(dāng)使用電池時(shí)，電池的掉落經(jīng)常發(fā)生。因此，非常需要一種可更有效保護(hù)電池安全性的技術(shù)。有一些現(xiàn)有技術(shù)推薦一種將膠帶附接于電極組件的預(yù)設(shè)區(qū)域的方法，以及一種用外部材料填滿形成于電極組件上端的空間的方法，以防止由于電極組件的移動(dòng)而發(fā)生的內(nèi)部短路。然而，這些方法的問(wèn)題是膠帶與外部材料會(huì)與電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而降低了電池的效能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，作出本發(fā)明以排除前述問(wèn)題或其他尚未解決的技術(shù)問(wèn)題。作為為解決上述問(wèn)題所作的各種廣泛及深入的研究和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不僅電極導(dǎo)線與電池殼體間的接觸區(qū)域，而且電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域也通過(guò)保護(hù)膜密封時(shí)，并優(yōu)選電極分接頭從電極集流體的上端延伸較長(zhǎng)的距離使相連區(qū)域與電極組件隔離，會(huì)有效防止內(nèi)部短路的發(fā)生而隔板不會(huì)因?yàn)楸Ｗo(hù)膜而損壞。本發(fā)明基于這些發(fā)現(xiàn)而完成。根據(jù)本發(fā)明，上述和其他目的可通過(guò)提供一種二次電池完成，所述二次電池由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，具有陰極/隔板/陽(yáng)極排列方式的電極組件裝設(shè)于電池殼體中，所述電池殼體由包含樹(shù)脂層和金屬層的層壓板制得，所述電極組件的電極分接頭與相應(yīng)的電極導(dǎo)線相連，且所述電極組件密封于所述電池殼體中，而所述電極導(dǎo)線暴露于所述電池殼體的外側(cè)，其中保護(hù)膜附接于所述電極分接頭與所述電極導(dǎo)線之間的相連區(qū)域，用于密封所述電極分接頭與所述電極導(dǎo)線之間的相連區(qū)域。由本發(fā)明的發(fā)明人所完成的實(shí)驗(yàn)顯示由于電池中電極組件的移動(dòng)而發(fā)生內(nèi)部短路的情形，主要造成在電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域接觸到電極組件，特別是電極組件最外面的電極的時(shí)候，所述電極組件裝設(shè)于由層壓板制得的電池殼體中。因而，根據(jù)本發(fā)明的二次電池中，保護(hù)膜附接于電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域，即電極導(dǎo)線的下端或電極分接頭的上端，以防止相連區(qū)域與電極組件間的接觸，由此提升電池的安全性。具有電極分接頭與相應(yīng)電極導(dǎo)線相連結(jié)構(gòu)的電極組件可以是堆疊式電極組件，所述堆疊式電極組件由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，多個(gè)陰極與多個(gè)陽(yáng)極堆疊，同時(shí)多個(gè)隔板分別裝設(shè)于所述陰極與所述陽(yáng)極間；或是一種堆疊/折疊式電極組件，所述堆疊/折疊式電極組件由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，多個(gè)陰極與多個(gè)陽(yáng)極堆疊并折疊，同時(shí)多個(gè)隔板分別裝設(shè)于所述陰極與所述陽(yáng)極間。在這些電極組件中，多個(gè)電極分接頭(陰極分接頭或陽(yáng)極分接頭)通過(guò)焊接與電極導(dǎo)線(陰極導(dǎo)線或陽(yáng)極導(dǎo)線)相連。堆疊/折疊式電極組件的細(xì)節(jié)在韓國(guó)未審查專利公開(kāi) No. 2001-0082058、No. 2001-0082059 和 No. 2001-0082060 中公開(kāi)，其以本申請(qǐng)案申請(qǐng)人名義提出申請(qǐng)。上述韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。在堆疊式或堆疊/折疊式電極組件中，相連區(qū)域意味著焊接部分，且附接于焊接部分的保護(hù)膜具有足以密封焊接部分的尺寸。 優(yōu)選地，通過(guò)保護(hù)膜的附接進(jìn)行的電極分接頭與電極導(dǎo)線間相連區(qū)域(焊接部分)的密封，經(jīng)由互相附接兩單元膜構(gòu)件，同時(shí)焊接部分插入兩單元膜構(gòu)件之間，或在兩個(gè)焊接部分上分別纏繞一單元(one-unit)膜構(gòu)件而完成。在后面的例子中，在相連區(qū)域上的膜構(gòu)件優(yōu)選纏繞四次或更少，更優(yōu)選一至三次，以盡可能抑制因膜構(gòu)件而增加電池的體積。另一方面，如之前參照?qǐng)DI及圖2所描述的，在具有上述電極組件裝設(shè)于其中的電池里，絕緣膜通常附接于電極導(dǎo)線與電池殼體間的接觸區(qū)域。在這種情形中，保護(hù)膜可裝設(shè)于絕緣膜的下端，且保護(hù)膜與絕緣膜鄰接或分離。根據(jù)情況，附接于電極導(dǎo)線與電池殼體間接觸區(qū)域的絕緣膜可按足以密封電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域的長(zhǎng)度延伸，同樣的情況亦適用保護(hù)膜。絕緣膜可分別附接于每個(gè)電極導(dǎo)線，或絕緣膜可為同時(shí)附接至兩個(gè)電極導(dǎo)線的一單元構(gòu)件。同樣地，保護(hù)膜可分別附接于每個(gè)電極導(dǎo)線，或保護(hù)膜可為同時(shí)附接于兩個(gè)電極導(dǎo)線的一單元構(gòu)件。優(yōu)選保護(hù)膜具有等于或略大于焊接部分的寬度。還優(yōu)選保護(hù)膜具有等于或略大于絕緣膜的寬度。另一方面，當(dāng)一單元膜構(gòu)件纏繞于焊接部分時(shí)，更優(yōu)選膜組件的寬度小于絕緣膜的寬度。保護(hù)膜并無(wú)特別限制，只要保護(hù)膜由絕緣材料制得且不會(huì)影響電池的運(yùn)作即可。例如，保護(hù)膜可由聚丙烯(PP)基聚合物物材料制得。同樣地，保護(hù)膜可由與絕緣膜相同的材料所制。在一較佳實(shí)施例中，電極分接頭以一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度從電極集流體的上端延伸，以防止隔板因保護(hù)膜而損壞。在這種情形中，優(yōu)選延伸長(zhǎng)度為5至10mm。根據(jù)本發(fā)明的電池并無(wú)特別限制，只要該電池具有上述內(nèi)部結(jié)構(gòu)即可。優(yōu)選本發(fā)明應(yīng)用于上述鋰離子聚合物電池。


本發(fā)明的上述和其他目的、特征和其余優(yōu)勢(shì)將結(jié)合附圖從以下詳細(xì)描述被清楚了解，其中圖I和圖2分別是使用袋型電池殼體的常規(guī)鋰離子聚合物電池的立體圖和平面透視圖，其說(shuō)明裝配電池殼體和電極組件與在裝配電池殼體和電極組件后裝配鋰離子聚合物電池的流程；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的二次電池的電極組件上端的通常平面圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的二次電池的電極組件上端的通常平面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將會(huì)參照附圖詳細(xì)描述。然而必須注意本發(fā)明范圍并不限制于該圖解的實(shí)施例。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的二次電池的電極組件上端的平面圖，以及 圖4是根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的二次電池的電極組件上端的平面圖。參考這些圖示，電極組件300以這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，隔板330分別裝設(shè)于陰極集流體310與陽(yáng)極集流體320之間，所述陰極集流體310具有施用于相對(duì)主要表面上的電極活性材料，所述陽(yáng)極集流體320具有施用于相對(duì)主要表面上的電極活性材料，所述電極組件300具有陰極分接頭301和陽(yáng)極分接頭302，其從各集流體310和320的上端突出。電極組件300包括多個(gè)陽(yáng)極與陰極。陽(yáng)極分接頭301和陽(yáng)極分接頭302通過(guò)焊接牢固地與陰極導(dǎo)線400和陽(yáng)極導(dǎo)線410相固定。因此，焊接部分401及411在電極導(dǎo)線400和410的下端和電極分接頭301和302的上端形成。焊接部分401和411接觸到電極組件300的上端或與最外面電極(主要是陽(yáng)極集流體320)，例如，當(dāng)電池掉落造成電極組件300移動(dòng)時(shí)，由此發(fā)生內(nèi)部短路。根據(jù)本發(fā)明,保護(hù)膜510或520附接于焊接部分401和411，用于密封焊接部分401和411。以下將描述保護(hù)膜510及520的附接。首先參考圖3，保護(hù)膜510包含彼此互相附接的兩單元膜構(gòu)件，同時(shí)焊接部分401和411插入兩單元膜構(gòu)件之間。保護(hù)膜510裝設(shè)于絕緣膜500的下端，絕緣膜500附接于電極導(dǎo)線400和410，使得保護(hù)膜510鄰接于絕緣膜500，同時(shí)保護(hù)膜510以與絕緣膜500相同的形狀形成。為了完成這樣的附接，膠粘劑涂布于所述膜構(gòu)件的一個(gè)或兩個(gè)相對(duì)表面上。所述膠粘劑可包含通過(guò)粘結(jié)方式或熱焊接方式相連的組合物。根據(jù)情況，保護(hù)膜510可同時(shí)以與絕緣膜500相同的一單元構(gòu)件的方式，附接至陰極導(dǎo)線400和陽(yáng)極導(dǎo)線410。在圖4中是說(shuō)明另一較佳具體實(shí)施例。參考圖4，保護(hù)膜520包含一單元膜構(gòu)件，其分別纏繞于焊接部分401和411。保護(hù)膜520分別裝設(shè)于絕緣膜500的下端，附接于電極導(dǎo)線400和410，用于包覆焊接部分401和411。再參考圖3及圖4，電極導(dǎo)線400和410可分別焊接于電極分接頭301和302，同時(shí)絕緣膜500預(yù)先附接于電極導(dǎo)線400和410的預(yù)設(shè)位置?；蛘撸陔姌O導(dǎo)線400和410焊接至電極分接頭301和302后，再將絕緣膜500分別附接于電極導(dǎo)線400和401。電極分接頭301和302從相應(yīng)的電極集流體310和320延伸較長(zhǎng)的距離。結(jié)果，焊接部分401和411通過(guò)該延伸的距離與電極集流體310和320的上端分隔。因此，作為密封焊接部分401和411的保護(hù)膜510和520并不會(huì)損壞電極組件300的隔板330，由此電
池具有高的安全性。雖然揭露本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例用于說(shuō)明目的，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不超出如附隨的權(quán)利要求所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，進(jìn)行各種修改、添加和替換。
產(chǎn)業(yè)利用性從以上說(shuō)明書顯而易見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的二次電池由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，不僅電極導(dǎo)線與電池殼體間的接觸區(qū)域，而且電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域也由保護(hù)膜密封，因而所述相連區(qū)域?qū)⒏鼮榉€(wěn)固的維持，且當(dāng)電池掉落或外部碰撞作用于電池時(shí)，防止內(nèi)部短路的發(fā)生。因此，提升了電池的安全性。
權(quán)利要求
1.ー種二次電池，其以如下結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，具有陰極/隔板/陽(yáng)極排列方式的電極組件安置于電池殼體中，所述電池殼體由包含樹(shù)脂層和金屬層的層壓板制得，所述電極組件的電極分接頭與相應(yīng)的電極導(dǎo)線相連，并且所述電極組件密封于所述電池殼體中，而電極導(dǎo)線暴露于所述電池殼體的外側(cè)，其中 保護(hù)膜附接于電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域，以密封電極分接頭與電極導(dǎo)線間的所述相連區(qū)域，并且 所述電極分接頭按足以防止所述隔板因所述保護(hù)膜而損壞的長(zhǎng)度，從電極集流體的上端延伸。
2.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述電極組件是堆疊式或堆疊/折疊式電極組件，其包括多個(gè)陰極與多個(gè)陽(yáng)極堆疊，同時(shí)多個(gè)隔板分別裝設(shè)在陰極與陽(yáng)極之間，并且多個(gè)陰極分接頭或陽(yáng)極分接頭通過(guò)焊接與陰極導(dǎo)線或陽(yáng)極導(dǎo)線相連的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述保護(hù)膜包括彼此互相附接的兩單元膜構(gòu)件，同時(shí)所述相連區(qū)域介于所述兩單元膜構(gòu)件之間。
4.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述保護(hù)膜包括分別纏繞于所述相連區(qū)域的一単元膜構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求2所述的二次電池，其中所述保護(hù)膜具有足以包覆焊接部分的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中絕緣膜附接于所述電極導(dǎo)線與所述電池殼體間的接觸區(qū)域，所述保護(hù)膜裝設(shè)于所述絕緣膜的下端。
7.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中絕緣膜附接于所述電極導(dǎo)線與所述電池殼體間的接觸區(qū)域，所述絕緣膜按足以包覆所述電極分接頭與所述電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域的長(zhǎng)度延伸，從而形成所述保護(hù)膜。
8.如權(quán)利要求6所述的二次電池，其中所述絕緣膜分別附接于每個(gè)電極導(dǎo)線，或所述絕緣膜是同時(shí)附接于兩個(gè)電極導(dǎo)線的一單元構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求3所述的二次電池，其中所述保護(hù)膜分別附接于每個(gè)相連區(qū)域，或所述保護(hù)膜是同時(shí)附接于兩個(gè)相連區(qū)域的一單元構(gòu)件。
10.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所延伸的長(zhǎng)度為5至10mm。
11.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述保護(hù)膜具有等于或大于焊接部分的寬度的寬度。
12.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述保護(hù)膜由聚丙烯基聚合物材料制得。
13.如權(quán)利要求I所述的二次電池，其中所述電池為鋰離子聚合物電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有高安全性的二次電池。本發(fā)明的二次電池由這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成，具有陰極/隔板/陽(yáng)極排列方式的電極組件安置于電池殼體中，電池殼體由包含樹(shù)脂層和金屬層的層壓板制得，電極組件的電極分接頭與相應(yīng)的電極導(dǎo)線相連，并且電極組件密封于電池殼體中，而電極導(dǎo)線暴露于電池殼體的外側(cè)，其中保護(hù)膜附接于電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域，用于密封電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的二次電池是通過(guò)保護(hù)膜密封相連區(qū)域的結(jié)構(gòu)構(gòu)建的，不像常規(guī)二次電池是以電極分接頭與電極導(dǎo)線間的相連區(qū)域暴露于電池殼體中的結(jié)構(gòu)構(gòu)建的。結(jié)果，保護(hù)電極導(dǎo)線避免外部撞擊，例如電池掉落。因此，不會(huì)發(fā)生內(nèi)部短路，因而增加了電池的安全性。
文檔編號(hào)H01M2/34GK102820435SQ20121024062
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月8日
發(fā)明者申榮埈, 金旻修, 尹畯一, 柳志憲, 崔鉦熙, 梁承秦 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)