專利名稱：具有薄膜型外殼的電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進具有薄膜型外殼電池，如聚合物電池強度的技術。
一般說來，由于外殼柔軟，比如在落在地上時，具有薄膜型外殼的電池容易變形(尤其是由于受壓而使側面彎曲或凹陷)。當薄膜型外殼變形時，通常裝在里面的電極體也變形，這樣可能導致短路。
一種解決這個問題的方法是在電池的底部安裝塑料的模塑加強板，以便緩沖摔落時的影響。然而，這種加強板由于占據(jù)電池內(nèi)的空間而導致電池的能量密度降低。
如上所述，對于具有薄膜型外殼的電池一直有需要解決的問題。
本發(fā)明的上述目的通過一種被覆蓋在外殼內(nèi)的電池實現(xiàn)的，所述外殼由彎折在一起的薄膜構成，所述電池包括電極體，由至少一個正電極板和至少一個負電極板與夾在這些電極板之間的隔離體形成，并具有至少一個長方形的外表面；以及加強板，安裝在所述電極體上，以便覆蓋長方形外表面與正電極板的至少一個角部對應的區(qū)域。
這里，本發(fā)明在以下情況下是特別有效的。使所述負電極板和正電極板是帶狀的，并且所述負電極板比所述正電極板寬，而且所述電極體是通過如下步驟形成的螺旋狀電極體(1)一起卷繞所述正電極板和負電極板以及夾在二者之間的隔離體；(2)從圓周方向壓卷繞的電極板，以便形成長方形的外表面。
另外，所述加強板還可以起卷繞的固定板的作用，用以固定所述電極板的卷繞端，該電極板形成所述電極體的最外層。
另外，在所述正電極板形成所述電極體外表面的情況下本發(fā)明特別有效。
如

圖1所示，電池1的外殼10的兩個側面都折疊。外殼10內(nèi)裝有由聚合物電解液構成的電極體20。電池1還具有鋁制的正電極板接線端11和由鎳制成的負電極板接線端12，兩個電極板端接線端分別從電極體20向上延伸(沿y方向)到外殼10外部。
具體地說，外殼10由固定長度(厚度為100μm)的條形聚丙烯/鋁/聚丙烯層壓膜構成，該層壓膜在中部折疊并切割為預定寬度。然后把折疊板的兩邊熱壓粘接，以便形成包皮形式。于是，電極體20被封閉在外殼10內(nèi)。
把正電極板21和負電極板23卷繞在一起構成電極體20，二者之間夾有隔離體22，從而形成螺旋狀電極，再把螺旋狀電極壓平以便形成長方形(具體地說，是薄長方體形狀)。電極體20中灌注膠質(zhì)聚合物電解液。
要說明的是，電極體20的側面是彎曲的，這意味著電極體20不是精確的長方形。這里所用的術語“長方形”就包括這樣的形狀。
正電極板21由鋁箔構成，上面加有鋰鈷氧化物LiCoO2。
負電極板23由銅箔構成，上面加有石墨粉。
隔離體22由多孔聚乙烯構成，厚度為0.03mm。
要說明的是，如圖2所示，電極體20被構成如下形式，即沿y方向，負電極板23比正電極板21長，并且隔離體22比負電極板23長。這種設置確保負電極板23的面積比正電極板21的大。采用這樣的結構，在充電的時候，負電極板23充分吸收來自正電極板21的鋰離子，從而防止出現(xiàn)枝晶。參考標號105表示包裹固定片，用于固定正電極板21的最外端。
灌注電極體20所用的聚合物電解液被以如下方式制備。首先，以1∶10的比例把聚二丙烯乙二醇酯與EC/DEC混合物(質(zhì)量比為30∶70)混合。往里面加入1摩爾/升的LiPF6，把所形成的混合物經(jīng)過熱聚合，以便再現(xiàn)為膠質(zhì)形式。
正電極板21和負電極板23分別具有以如下方式連接于其上的正電極板接線端11和負電極板接線端12，即要使各接線端露出在外殼10的外部。正電極板接線端11和負電極板接線端12分別由改性的聚丙烯103和104包裹，用以在與外殼20的封閉部分102相應的位置處封閉，所述外殼20內(nèi)裝有電極體20。封閉部分201在與改性的聚丙烯103、104相應的位置處熱壓粘接，以便氣密性封閉外殼20。
如圖1所示，實施例1的特征在于把由聚烯烴基材制成的加強板S1和S2沿著電極體20的兩側安裝到它的外表面上。這些加強板S1和S2以如下方式安裝到電極體20(或等效地安裝在正電極板21)的外表面上，也即相對于電極體20的四角覆蓋正電極板21的邊緣部分以及隔離體22的暴露部分。設置加強板S1和S2的理由如下所述。1-2.實施例1的效果比如當?shù)袈湓诘匕迳蠒r，具有薄膜型外殼的電池通常比裝在金屬等外殼內(nèi)的電池更容易變形。當薄膜型外殼變形時，裝在里面的電極體也容易變形，這可能導致短路。通過本發(fā)明人的大量研究，發(fā)現(xiàn)當電池的角碰到地板時容易發(fā)生短路，結果，在碰撞時，導致構成電極體的外電極板的角刺破隔離體。當把正電極板設置成構成電極體的外電極板時，更是這樣。在這種情況下，負電極板經(jīng)隔離體位于電極體的角上，所以容易發(fā)生短路。而且，當電極體被壓平時，電極板沿著電極體的縱邊方向彎曲，這樣通常導致彎曲部分的角尖銳地突出。在這種情況下，撞擊尖角容易導致這么尖銳的突出部分刺破隔離體，結果導致發(fā)生短路。
相反，按照上述電池1的結構，隔離體22在關于正電極板21的四個角上被正電極板21以及加強板S1和S2覆蓋，所述正電極板21設置成電極體20的最外層。采用這種結構，由加強板緩沖對外殼的角部的撞擊，這樣就防止正電極板刺破隔離體，從而避免發(fā)生與負電極板短路。另外，在本實施例的聚合物電池中，加強板由相當薄的板制成，而且只是沿著電極體20的縱邊設置。這樣就實現(xiàn)避免能量密度下降的顯著效果。
當使用有如實施例1中那樣的具有螺旋狀電極體20的電池時，上述加強板S1和S2是特別有效的，因為這樣的電池易于因摔落撞擊或其他撞擊而發(fā)生內(nèi)部短路。
要說明的是，圖2只示出加強板S1，而在本實施例中，還以相同方式設有加強板S2。
圖3是本發(fā)明實施例1一種變形的從前面看時的視圖。在該圖中，在與電極體20相應的位置處，將外殼10切開，以便示出里面的結構。如圖所示，該電池是加強板S1或S2也起包裹固定片作用的一個例子，用于固定正電極板21的外端。本發(fā)明是可以做如此改進的。2.其他實施例以下將描述本發(fā)明的其他實施例。2-1.實施例2圖4是實施例2的電池從前面看時的局部剖視圖。如圖所示，該電池的結構是將負電極板23設置為電極體20的最外層?？蓪⒈景l(fā)明用于這種結構的電池上。具體地說，在該例中，加強板S1和S2的長度及設置方式如下，即它們至少沿y方向(更精確地說，沿y方向至少覆蓋正電極板23的未示出邊緣，這些邊緣在圖中位于隔離體的后面)完全覆蓋負電極板23。采用這樣的結構，達到與上述實施例一樣的效果。
要說明的是，加強板S1和S2中每一個都被設置成沿y方向覆蓋正電極板的至少上邊或下邊之一就足夠了。2-2.實施例3圖5是實施例3的電池從前面看時的局部剖視圖。如圖所示，該電池的結構是，以如下方式將加強板SA1、SA2、SB1和SB2設置在電極體20的四個角上，象四個分開的點，覆蓋正電極板21的y方向的邊以及隔離體22的暴露部分。采用這樣的結構，也達到與上述實施例一樣的效果。
要說明的是，在一定程度上，只設置加強板SA1、SA2、SB1和SB2S之一仍然能夠達到上述效果。然而，最好是在電池的底部設置兩個加強板SA1和SA2，設置所有四個加強板則更好。3.比較各實施例性能的實驗作為本發(fā)明實施例的電池，制造以下各電池。以同樣方式制造比較例的電池，只是未設置加強板。
*實施例電池1(對應于實施例1)*實施例電池2(對應于實施例2)*實施例電池3(對應于實施例的改型，如圖3所示)*比較電池1(負電極板作為最外層的電池)
比較電池2(正電極板作為最外層的電池)上述五種類型電池中的每一種都制造了五十個，并進行跌落實驗，也即使它們從1.9米的高度跌落。給每個電池安裝一個夾具，以使電池的底部首先撞擊地板。每個電池都跌落到發(fā)生短路為止。對每一種電池研究跌落的平均次數(shù)。下面的表1示出實驗所得的數(shù)據(jù)。
表1

從表1可以清楚地看到，實施例電池1至3都表現(xiàn)出良好的短路發(fā)生率，比比較電池的短路發(fā)生率少一半還多，因此證明了本發(fā)明的良好性能。即本發(fā)明實現(xiàn)了能量密度和強度都良好的薄膜型外殼電池。4.其他要點上述各實施例主要是正電極板21作為電極體20最外層的電池。這只是因為當把正電極板21安排成電極體20的最外層時，更經(jīng)常發(fā)生內(nèi)部短路。本發(fā)明可適用于具有上述以外其它結構電極體的電池(具有實施例2的結構)，仍然能夠達到良好的效果。
雖然上述實施例都是關于鋰離子聚合物電池的，但是本發(fā)明并不限于這些實施例。本發(fā)明可適用于具有其他類型電極體的電池。
另外，作為加強板的材料也不限于上述各實施例所提到的材料?？赡艿牟牧吓e例包括聚丙烯帶、聚苯撐硫帶、和聚酰亞胺帶。
再有，上述實施例中所用的外殼都由層壓的膜制成。然而，本發(fā)明并不限于這些特定的實施例。本發(fā)明的薄膜型外殼可以由層壓的膜以外的膜層制成。
雖然參考附圖以舉例方式充分描述了本發(fā)明，但是應該說明，顯然本領域的普通技術人員可以進行各種變化和改型。因此，除非這樣的變化和改型偏離本發(fā)明的范圍，否則都應該被包括在本發(fā)明內(nèi)。
權利要求
1.一種具有薄膜型外殼的電池，包括電極體，由至少一個正電極板和至少一個負電極板以及夾在這些電極板之間的隔離體形成，并具有至少一個長方形的外表面；以及加強板，安裝在所述電極體上，以便覆蓋長方形外表面與正電極板的至少一個角部對應的區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述負電極板和正電極板是帶狀的，所述負電極板比所述正電極板寬，以及所述電極體是螺旋狀電極體，它是如下制成的(1)一起卷繞所述正電極板和負電極板以及夾在二者之間的隔離體；(2)從圓周方向壓卷繞的電極板，以便形成長方形的外表面。
3.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述電極體是螺旋狀電極體，它是通過卷繞帶狀正電極板、帶狀負電極板和夾在其間的隔離體形成的；以及所述加強板還起卷繞的固定板的作用，用以固定所述電極板的卷繞端，該電極板形成所述電極體的最外層。
4.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述正電極板形成在所述電極體的外表面。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種具有薄膜型外殼的電池,具有良好的能量密度及強度性能。所述具有薄膜型外殼的電池,電極體被置于該外殼內(nèi),外殼由折疊在一起的薄膜形成,電極體由至少一個正電極板和負電極板與夾在這些電極板之間的隔離體一起層壓而成,并有至少一個長方形的外表面。所述電池包括加強板,安裝在電極體上,以便覆蓋長方形外表面與正電極板的至少一個角部對應的區(qū)域。采用這種結構,對外殼角部跌落的撞擊受到加強板緩沖,防止正電極板刺破隔離體,因此防止與負電極板發(fā)生短路。當負電極板和正電極板均為帶狀,負電極板比正電極板寬,而且所述電極體是通過卷繞正電極板和負電極板以及夾在二者之間的隔離體形成的螺旋狀電極體時,本發(fā)明尤其有效。
文檔編號H01M6/40GK1378294SQ02107888
公開日2002年11月6日 申請日期2002年3月26日 優(yōu)先權日2001年3月26日
發(fā)明者兒玉康伸 申請人:三洋電機株式會社