CN101090150A - 由薄膜状封装材料覆盖的密闭型电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种由薄膜状封装材料覆盖的电池，其特征在于：由薄膜状封装材料覆盖电池要素，从薄膜状封装材料的封口部取出与电池要素的正极和负极导电连接并引出的电极端子，该电极端子的从位于封口部的部分越过封口部而延伸到外侧的部分中的一部分被绝缘树脂层覆盖，在越过封口部而延伸到外侧的绝缘树脂层上、或者在位于越过封口部而延伸到外侧的绝缘树脂层的下层的电极端子上，形成有弯曲强度较小的部位。
Description
技术领域
本发明涉及由薄膜状封装材料覆盖的电池及其制造方法，特别涉及具有可靠性较高的端子结构的由薄膜状封装材料覆盖的密闭型电池。
背景技术
近年来，作为便携电话或数码静相摄影机等的便携设备用的电源，因高容量化、小型化的要求而使用锂离子电池。另外，作为电动自行车、电动工具、或者电动汽车的电源，也使用高能量密度且无存储效果的锂离子电池。在这些便携设备或者电源中，要求小型化，与此相伴，锂离子电池也被要求小型化、薄型化的设计。
使用这样的电池：隔着隔板层叠多个平板状的正极电极以及负极电极，使分别与其连接的集电用薄片并联连接，由层叠铝箔等金属薄膜和合成树脂薄膜而成的层压薄膜(laminated film)等可弯曲性的薄膜状封装材料覆盖。这种薄膜状封装材料具有如下特征，即：水分或气体不会透过，并且，利用热熔接的封口特性也良好。
图7是说明由以往的薄膜状封装材料覆盖的电池的平面图。对于由薄膜状封装材料覆盖的电池1来说，由层叠铝箔和合成树脂薄膜而成的薄膜状封装材料3覆盖电池要素2。另外，与电池要素2相接合的正极侧的电极端子4A以及负极侧的电极端子4B在薄膜状封装材料3的封口部5上被封口。
另外，对于电极端子4A以及4B的位于封口部5的部分来说，其周围被越过封口部5而延伸的绝缘树脂层6覆盖，在封口部5上通过热熔接等方法使绝缘树脂层6与薄膜状封装材料3进行封口并一体化。其结果是，不存在构成薄膜状封装材料的铝箔等金属层和电极端子进行接触的可能性，能够防止由薄膜状封装材料的结构构件的铝箔引起的短路。
另外，在JP-A-2000-21387中提出了如下技术：使位于薄膜状封装材料的电池内面侧的粘接剂层露出在金属箔的外侧，由此，防止正极端子和负极端子短路。
在将由这些薄膜状封装材料覆盖的电池的正极以及负极的电极端子连接在电路基板或保护元件上的情况下、或者在串联或并联连接多个电池而制作电池模块时，在电池模块的小型化中将电极端子折弯是不可欠缺的。
但是，在图7所示的电池中，当折弯电极端子时，与其他部分相比，由绝缘树脂层6覆盖的部分针对弯曲的强度较大，因此，电极端子会在绝缘树脂层6的端部折弯，使绝缘树脂层的部分弯曲是很困难的。其结果是，沿着电极端子的折弯线7被折弯。
但是，在绝缘树脂层6的端部使电极端子4A、4B弯曲时，存在因电极端子的弯曲强度较低而切断的可能性，在可靠性上存在问题。
发明内容
在本发明的由薄膜状封装材料覆盖的密闭型电池中，由薄膜状封装材料覆盖电池要素，从薄膜状封装材料的封口部取出与电池要素的正极以及负极进行导电连接并引出的电极端子，该电极端子的从位于封口部的部分越过封口部而延伸到外侧的部分中的一部分被绝缘树脂层覆盖，在位于越过封口部而延伸到外侧的部分上的绝缘树脂层上、或者在位于越过封口部而延伸到外侧的部分上的绝缘树脂层下层的电极端子上，形成有弯曲强度较小的部位。
如上所述的密闭型电池，弯曲强度较小的部位利用缺口部或者缺损部形成。
如上所述的密闭型电池，形成在电极端子上的缺口部或者缺损部具有因过电流而熔断的通电剖面积。
如上所述的密闭型电池，设置在绝缘树脂层上的缺口部或者缺损部设置于宽度方向的两侧或者在宽度方向上设置成槽状。
如上所述的密闭型电池，电池要素是对隔着隔板使正极电极和负极电极对置的结构进行层叠的层叠型或者进行卷绕的卷绕型。
另外，根据本发明，在将由薄膜状封装材料覆盖的电池的正负极的电极端子连接在保护元件上时，或者使电极端子彼此串联或并联连接时，折弯是容易的，并且，可确保折弯后的引出端子部的可靠性，并能够实现电池模块的小型化。另外，可通过调整设置在电极端子上的缺口部的大小而附加电流保险丝的功能，所以，能够提供安全性较高的电池。
附图说明
图1(a)是说明本发明一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的平面图。
图1(b)是说明图1(a)所示的电池的封口部附近的剖面图。
图2是说明本发明另一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的图。
图3是说明本发明另一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的图。
图4是说明本发明另一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的图。
图5是说明本发明另一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的图。
图6是说明本发明另一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的图。
图7是说明现有技术的由薄膜状封装材料覆盖的电池的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行说明。
图1(a)是说明本发明的一实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的平面图。另外，图1(b)是说明封口部附近的剖面图。
在由薄膜状封装材料覆盖的电池1中，由层叠铝箔和合成树脂薄膜而成的薄膜状封装材料3覆盖电池要素2。
与电池要素2相接合的正极侧的电极端子4A以及负极侧的电极端子4B在薄膜状封装材料3的封口部5上被封口。
另外，对于正极侧的电极端子4A以及负极侧的电极端子4B的位于封口部5的部分来说，其周围被越过封口部5而延伸的绝缘树脂层6A以及6B覆盖，在封口部5通过热熔接等方法使绝缘树脂层6A、6B与薄膜状封装材料3进行封口并一体化。
由于封口部5及其外侧由绝缘树脂层6A、6B覆盖，所以，不存在构成薄膜状封装材料的铝箔等金属层和电极端子4A或4B接触的可能性，可防止由薄膜状封装材料的结构构件的铝箔引起的短路。
另外，在绝缘树脂层6A、6B上，在折弯线7的位置上形成相比绝缘树脂层6的其他部分能够容易折弯的易折弯部8。因此，在折弯电极端子时，电极端子4A、4B能够和绝缘树脂层6一起沿着折弯线7折弯，因此，能够消除电极端子4A、4B在端部切断等问题。
另外，优选绝缘树脂层6的内侧的端部6A如图示那样越过封口部5的内侧的端部而延伸，但是，即使不延伸到封口部5的内侧端部，也能够确保电极端子的折弯性或可靠性。
另外，由绝缘树脂层6A、6B预先覆盖电极端子4A、4B后，能够载置在薄膜状封装材料3上进行封口。另外，可以在薄膜状封装材料3上配置绝缘树脂膜后，载置电极端子而进行封口并进行一体化。
封口部能够通过形成在薄膜封装材料的内面的、热熔接性良好的聚乙烯薄膜等的热熔接而形成。另外，也可以在封口部进行易粘接性处理或者配置易粘接性的物质。
或者，也可以不利用热熔接而配置粘接性的物质形成封口部。
图2是说明另一实施方式的图。
图2所示的由薄膜状封装材料覆盖的电池的特征在于，在电极端子4A、4B上分别设置缺口部9A、9B。
其结果是，能够沿着通过缺口部9A、9B的投影部的折弯线7，容易地使电极端子和绝缘树脂层6A、6B一起折弯。
另外，调整形成缺口部9A、9B后残存的电极端子的通电剖面积的大小，由此，能够附加保险丝的功能，即，在流过异常的大电流时，该部分溶断，从而切断电流。
图3是说明另一实施方式的图。
图3示出通过在电极端子4A以及4B上形成圆形的贯通孔而形成缺损部10A、10B的例子，沿着通过缺损部的投影部的弯折线7，能够容易地使电极端子和绝缘性树脂6一起折弯。
在本发明中，通过设置以上那样的任意形状的缺口部或者缺损部，从而能够获得同样的作用。
图4是说明另一实施方式的图。
图4的特征在于，不对电极端子4A、4B实施加工，而在覆盖电极端子4A、4B的绝缘性树脂6A、6B的宽度方向的端部上设置缺口部11A、11B。在本实施方式的电池中，也能够获得和在电极端子上设置缺口部、缺损部情况相同的特性的电池。
图5是说明另一实施方式的图。
图5的特征在于，不对电极端子4A、4B实施加工，而在覆盖电极端子4A、4B的绝缘性树脂6A、6B上设置沿宽度方向延伸的槽状缺口部12A、12B。在本实施方式中，也能够获得和图4示出的电池同样特性的电池。
图6是说明另一实施方式的图。
图1至图5所示的电池从同一边取出正极端子以及负极端子，与此相对，图6示出的电池1从设置在相反侧的边的封口部5A以及5B取出正极侧的电极端子4A和负极侧的电极端子4B。
并且，分别在电极端子4A、4B上形成缺口部9A、9B，可沿着通过缺口部的投影部的折弯线7容易地使电极端子和绝缘树脂层6A、6B一起折弯。
可使用于优选将极性不同的电极端子分别从电池的不同的边向相反方向取出的情况。
接着，对本发明实施方式的由薄膜状封装材料覆盖的电池的制造方法进行说明。
首先，在由铝箔构成的正极集电体上，除了从正极集电体所引出的正极集电薄片上，涂布对锂离子进行吸收、放出的锂锰复合氧化物(LiMn2O4)等正极活物质，形成引出正极集电薄片的正极电极。
另外，在由铜箔构成的负极集电体上，除了从负极集电体所引出的负极集电薄片上，涂布对锂离子进行吸收、放出的石墨等负极活物质，形成引出负极集电薄片的负极电极。
正极、负极的集电薄片用于分别连接正极电极或者负极电极，并且与成为外部电极端子的正极、负极的电极端子相连接。在使用正极或者负极集电体的情况下，优选正极、负极的集电薄片的厚度与集电体相同。另外，关于其厚度，可以根据所使用的电流容量而设定。
如上所述，在形成正极电极、负极电极后，隔着聚丙烯或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层结构的多孔质膜隔板配置引出正极集电薄片的正极电极和引出负极集电薄片的负极电极，从而制作出电池要素的层叠体(stack)。
另外，电池要素不限于正极电极和负极电极的层叠体，卷绕将带状的正极电极和负极电极隔着隔板而配置的结构的卷绕型即jelly roll型的任意一种都可以，可根据电池的大小等适当地选择。
通过超声波熔接或者电阻熔接等方法将安装在电池要素上的正极集电薄片和负极集电薄片分别连接在正极侧的电极端子和负极侧的电极端子上。
接着，使用在铝箔等金属薄膜的两面上层叠合成树脂制薄膜而成的薄膜状封装材料对连接有电极端子的电池要素进行封装。
作为薄膜状封装材料，使用这样的材料：在电池的内面侧具有聚乙烯、聚丙烯、离子交联聚合物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚合树脂、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚合树脂等的利用热熔接或者粘接剂的接合性良好的热可塑性树脂层，具有铝箔作为隔断层，在电池的外侧层叠聚对苯二甲酸乙二醇脂等聚脂树脂、或者尼龙树脂等。
另外，对于薄膜状封装材料来说，以与电池要素的形状符合的方式预先进行压印加工等的成型，制作出薄膜状封装材料的壳体后，收存在电极端子上形成有绝缘树脂层的电池要素并对各边进行热熔接，在对最后一边进行熔接前，放入电解液，在减压下进行热熔接，形成封口部。
另外，可在薄膜状封装材料的壳体上的预定位置配置绝缘性树脂膜后，在收存电池要素之后对各边进行热熔接，在对最后一边进行熔接前，放入电解液，在减压下进行热熔接，形成封口部。
通过在绝缘树脂层上使用与薄膜状封装材料以及形成电极端子的金属材料的亲和性良好的物质，从而能够提高封口特性。例如，可以列举出聚乙烯、聚丙烯、离子交联聚合物等。
另外，对于形成在电极端子或者覆盖了电极端子的绝缘树脂层上的缺口部、缺损部的形成来说，
i.在成为电极端子的金属材料上设置缺口部、缺损部，并在其周围形成绝缘树脂层，或者
ii.在由薄膜状封装材料进行的封装结束后，且在利用预定的折弯线使电极端子折弯之前，进行缺口部的加工。
下面，列举本发明的实施例，对电极端子的折弯部进行详细说明。
实施例1
制作出在图2示出的电极端子。正极的电极端子4A由宽度为10mm、厚度为0.2mm的铝制成，负极的电极端子4B由宽度为10mm、厚度为0.2mm的铜制成。并且，分别在其上形成长轴为5mm、短轴为3mm的半椭圆状即缺口部9之后，由厚度为0.1mm的绝缘树脂6覆盖。
另外，以9mm的宽度设置利用热熔接所形成的封口部5。绝缘树脂层6从封口部以长度为13mm、宽度为17mm进行延伸，缺口部9配置在距离绝缘树脂层前端6mm的内侧。
正因为这样的端子部的结构，所以，沿着折弯线7的折弯是容易的，另外，由于在被绝缘树脂层6覆盖的部分折弯电极端子4A、4B，所以，能够获得折弯后的高可靠性。
实施例2
本实施例的引出端子部为图3的形状，除了取代图2示出的两个半椭圆形状的缺口部9A、9B而设置了由1个圆形的贯通孔构成的缺损部10A、10B之外，与实施例1相同。
该缺损部10A、10B的直径为5mm，将其中心配置在距绝缘树脂层6的前端6mm的内侧。
另外，预先对电极端子的预定部分进行冲压而形成圆形的缺损部后，形成绝缘树脂层，由此，制作出图3所示的结构，但是，也可在制作电池后对由绝缘树脂层6A、6B覆盖的电极端子进行圆形冲压加工，在绝缘树脂层和电极端子这二者上都设置缺损部，然后进行折弯。
在本实施例2中，也能够获得折弯的容易性和折弯后足够的强度，能够获得和实施例1相同的效果。
实施例3
本实施例的引出端子部是图4的形状，在绝缘树脂层6A、6B的宽度方向的两侧上形成有半椭圆形的缺口部11A、11B。从封口部延伸到外侧的绝缘树脂层宽度为17mm、高度为24mm、厚度为0.1mm。
另外，缺口部11A、11B的半椭圆的长轴为5mm、短轴为3mm，对于进行电池的封口处理并完成的电池，在电极端子的折弯加工前形成。能够获得电极端子的折弯容易且折弯后的机械强度的可靠性较高的端子结构。
另外，根据本实施方式3，具有可在安装电池时进行缺口部的位置的调整。
Claims (5)
1.一种由薄膜状封装材料覆盖的密闭型电池，其特征在于：
由薄膜状封装材料覆盖电池要素，从薄膜状封装材料的封口部取出与电池要素的正极以及负极进行导电连接并引出的电极端子，该电极端子的从位于封口部的部分越过封口部而延伸到外侧的部分中的一部分被绝缘树脂层覆盖，在位于越过封口部而延伸到外侧的部分上的绝缘树脂层上、或者在位于越过封口部而延伸到外侧的部分上的绝缘树脂层下层的电极端子上，形成有弯曲强度较小的部位。
2.如权利要求1的密闭型电池，其特征在于：
弯曲强度较小的部位由缺口部或者缺损部形成。
3.如权利要求2的密闭型电池，其特征在于：
形成在电极端子上的缺口部或者缺损部具有因过电流而熔断的通电剖面积。
4.如权利要求2的密闭型电池，其特征在于：
设置在绝缘树脂层上的缺口部或者缺损部设置于宽度方向的两侧或者在宽度方向上设置成槽状。
5.如权利要求1的密闭型电池，其特征在于：
电池要素是对隔着隔板使正极电极和负极电极对置的结构进行层叠的层叠型或者进行卷绕的卷绕型。
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