CN101262047B - 充电电池盒及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电电池，尤其涉及能够在盒薄膜中容易地形成用于容纳电极组件的凹槽的充电电池盒以及该充电电池盒的制造方法。根据本发明的一个方面提供了制造充电电池盒的方法。该方法包括围绕盒薄膜中形成用于电极组件的凹槽的区域不连续地形成切割部分的步骤以及在盒薄膜中形成凹槽的步骤。根据本发明另一个方面，充电电池盒包括用于容纳在盒薄膜中形成的电极组件的凹槽，以及在凹槽附近不连续地形成的切割部分，以防止凹槽由于凹槽的过度变形而撕裂。根据本发明的上述方面，在盒薄膜中形成用于容纳电极组件的凹槽之前，在凹槽周围形成切割部分以减少在形成凹槽时所施加的张力。此外，切割部分防止了在凹槽中产生诸如针孔或裂纹之类的缺陷，这使得可以防止电池的性能变差、电池的寿命缩短以及不正常工作。

Description

充电电池盒及其制造方法

有关申请的交叉参考

本申请要求2007年3月9日提交的韩国专利申请10-2007-0023554的优先权和权益，其全部内容引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及充电电池，尤其涉及能够容易地形成用于在盒薄膜中容纳电极组件的凹槽的充电电池盒(pouch)及其制造方法。

背景技术

由于诸如摄像机、移动电话和便携式计算机等便携式电子装置的使用的增长，用作驱动便携式电子装置的电源的充电电池的重要性与日俱增。具体说来，锂离子电池的使用已普及，因为锂离子电池与诸如铅蓄电池、镍-镉电池、镍氢电池和镍锌电池等其它类型的充电电池相比，每单位重量的能量密度更高并且能更快速地充电。

在锂离子电池中，锂基氧化物用作正活性材料，而碳用作负活性材料。在正电极板和负电极板之间插入隔离器，并且层叠结构以螺旋形缠绕，从而形成电极组件，其中，所述正电极板包括具有形成在其中的正活性材料的正电极收集器和连接到正电极收集器的正电极片，所述负电极板包括具有形成在其中的负活性材料的负电极收集器和连接到负电极收集器的负电极片。电极组件放在圆柱形或正方形形状的金属罐或金属盒中。

可以根据电解质的类型，把锂离子电池分成使用液体电解质的锂离子电池和使用聚合物固体电解质的锂离子聚合物电池。此外，可以根据聚合物固体电解质的类型，把锂离子聚合物电池分成不包含电解质的固体锂离子聚合物电池以及使用凝胶体聚合物电解质的锂离子聚合物电池。

通常，在使用液体电解质的锂离子电池中，使用圆柱形或正方形形状的金属罐作为容器，电极组件放在金属罐中，并且通过焊接来密封该罐。由于使用金属罐作为容器的罐型充电电池具有固定的形状，所以对使用罐型充电电池作为电源的电子装置的设计有限制，并且难于减小电子装置的大小。为此，人们开发了盒型锂聚合物电池，其中，在由薄膜形成的盒中放入了两个电极、隔离器和电解质并密封该盒。

通常，锂离子聚合物电池盒由多层薄膜构成，包括：用作具有热粘结剂的热粘结剂层(该热粘结剂层还用作密封材料)的内聚烯烃层、作为对水和氧的隔离层和保持机械强度的中间铝层以及用作保护层的外尼龙层。

在制造充电电池盒的方法中，用于电极组件的凹槽形成在盒薄膜中并且容纳电极组件，而凹槽的开口用另外的盒薄膜来封闭。因此，用于容纳电极组件的盒包括其中具有凹槽形成在其中的下薄膜以及用于封闭下薄膜的开口的上薄膜。

当在盒薄膜中形成用于电极组件的凹槽时，盒薄膜由于施加压力期间发生的张力而膨胀。具体说来，张力集中在凹槽的侧壁和边缘上而使凹槽过度地变形。

结果，在凹槽的侧壁和边缘上产生诸如针孔或裂纹之类的缺陷，这导致电池性能的下降和电池寿命的缩短。当由于电池容量的增加而使盒的凹槽深度变得更大时，这些问题变得更显著。

发明内容

因此，本发明是为克服上述缺点而设计的，本发明的一个方面是在通过加压力而在盒中形成凹槽时防止在用于电极组件的凹槽中产生诸如针孔或裂纹之类的缺陷。

为了实现本发明的这个方面，根据本发明的一个方面提供了一种制造充电电池盒的方法。该方法包括围绕盒薄膜中形成用于电极组件的凹槽的区域不连续地形成切割部分的步骤以及在盒薄膜中形成凹槽的步骤。

在根据上述方面的方法中，可以通过加压力来执行切割部分的形成。

在形成切割部分时，可以在盒薄膜的移动方向上的每个凹槽的前面形成切割部分。

可以进一步在每个凹槽的两侧形成切割部分，从而与凹槽的前侧连续。

根据本发明另一个方面，充电电池盒包括用于容纳在盒薄膜中形成的电极组件的凹槽，以及沿凹槽的一侧或多侧不连续地形成的切割部分以防止凹槽由于凹槽的过度变形而撕裂。在盒薄膜中连续地形成多个具有形成在其中的凹槽的盒。

在根据上述方面的充电电池盒中，切割部分可以是离凹槽预定距离处形成的切口。

可以在离凹槽预定距离处形成多行切口。

在多行切口中，一行切口与另一行切口交叉，以相互覆盖。

附图说明

通过下面的详细说明连同附图，本发明的上述和其它方面、特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是分解透视图，示出通过根据本发明实施例充电电池盒的制造方法制造的盒型充电电池；

图2是流程图，示出根据本发明实施例充电电池盒的制造方法；

图3a是平面图，示出根据本发明实施例在盒薄膜中形成的切割部分；

图3b是平面图，示出图3a中所示的盒薄膜中形成的用于电极组件的凹槽以及放气孔；

图3c是透视图，示出形成在盒薄膜中的多个凹槽；

图3d是平面图，示出在其横向展宽了的图3b的切割部分；

图4a和4b是平面图，示出根据本发明实施例的在盒薄膜中形成的多个凹槽、多个放气孔以及多个切割部分；

图5a是平面图，示出根据本发明实施例的在有凹槽和放气孔形成于其中的盒薄膜中作为切割部分而形成的切口；

图5b是平面图，示出图5a中所示的盒薄膜中作为切割部分而形成的斜(diagonal)切口；

图5c是平面图，示出图5a中所示的盒薄膜中作为切割部分而形成向彼此倾斜的斜切口；以及

图6是平面图，示出多行图5a中形成的切割部分。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述根据本发明示范性实施例的充电电池盒。

参考图1，根据本发明的实施例的制造方法制造的盒型充电电池可以包括电极组件100和用于容纳电极组件100的盒200。

电极组件100具有一种层叠结构，该层叠结构包括具有连接到其一端的正电极片111的正电极板110、具有连接到其一端的负电极片121的负电极板120以及介于其间的隔离器130，并且该层叠结构是螺旋形地缠绕的。

正电极板110包括正电极收集器和正电极涂覆部分。正电极涂覆盖部分可以包括含锂的分层化合物、用于提高结合强度的粘合剂、以及用于提高导电率的导电材料。通常，正电极收集器是由铝形成的，并用作从正电极覆盖部分产生的电荷的通路。此外，正电极收集器的作用是支撑正电极覆盖部分。正电极覆盖部分粘合到正电极收集器的宽阔表面上。在正电极板110的一端形成其中没有形成正电极覆盖部分的正电极非覆盖部分(未示出)，并且正电极片111连接到正电极非覆盖部分。

负电极板120包括负电极收集器和负电极涂覆部分。负电极涂覆部分可以包括硬碳或含碳石墨以及用于提高活性材料粒子之间的结合强度的粘合剂。通常，负电极收集器是由铜形成的，并且用作从负电极涂覆部分产生的电荷的通路。此外，负电极收集器的作用是支撑负电极涂覆部分。在负电极板的宽阔表面上形成负电极涂覆部分。在负电极板120的一端处形成其中没有形成负电极涂覆覆盖部分的负电极非涂覆部分(未示出)，并且负电极片121连接到负电极非涂覆部分。

介于正电极板110和负电极板120之间的隔离器130使正电极板110与负电极板120绝缘，但是传输正电极板110和负电极板120的电荷。一般由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)来形成隔离器，但是本发明不限于上述材料。例如，隔离器130可以包括电解质，或者它可以由液体或凝胶来形成。

例如，可以由铝、铝合金、镍或镍合金来形成正电极片111和负电极片121。然而，形成正电极片111和负电极片121的材料不限于这些。

盒200容纳具有从中露出正电极片111和负电极片121的电极组件100。可以由多层薄膜来形成盒200。这时，在多层薄膜中，可以由CPP(流延聚丙烯castedpolypropylene)来形成是内层的热粘合层，可以由铝层来形成中间阻挡层并且可以用尼龙层来形成外保护层。并且，盒200可以包括具有用于形成在其中的电极组件100的凹槽211的下薄膜210以及用于封闭下薄膜210的开口的上薄膜220。这样，通过对热粘合层进行加热而使下薄膜210和上薄膜220相互结合，所述热粘合层是下薄膜210和上薄膜220之间的接触部分。此外，可以在下薄膜210和上薄膜220之间插入绝缘带140使正电极片111与负电极片121绝缘。这样，可以通过加热使绝缘带140与盒200粘合。然而，盒的结构和形成盒的材料不限于上述内容。

参考图2，根据本发明实施例的用于容纳电极组件的盒的制造方法可以包括切割部分形成步骤S1和凹槽形成步骤S2。

参考图3a，在切割部分形成步骤S1中，在盒薄膜300中将要形成用于电极组件的凹槽的一个区域的周围不连续地形成切割部分310。不连续地形成切割部分310的原因在于防止形成用于电极组件的凹槽的区域与盒薄膜300分离，以及在盒薄膜300上同时执行不同的处理，以在盒薄膜300中形成用于电极组件的多个凹槽(未示出)，从而同时制造多个盒型充电电池。

可以通过加压力来执行切割部分形成步骤S1。加压时，具有与切割部分310的形状对应的刀片的冲压机(未示出)对盒薄膜加压以共同形成切割部分310。

参考图3b，在凹槽形成步骤S2中，在切割部分310所围绕区域的中心处形成用于电极组件的凹槽211。如图3C所示，可以在盒薄膜300中形成多个凹槽211，并可以在凹槽211附近进一步形成尺寸比凹槽211小的放气孔212。在把电极组件(未示出)放到凹槽211中之后，可以形成放气孔212，以使在初始充电期间产生的气体从凹槽211释放到外界。当形成了凹槽和孔时，切割部分310在横向上展宽，如图3d所示，这防止了凹槽211的边缘213过度变形和撕裂。

参考图4a，可以在盒薄膜300移动方向上在凹槽前面形成切割部分310。盒薄膜300在箭头方向上移动，如图4a所示，通过加压力在盒薄膜300中形成凹槽211。这样，在盒薄膜300移动的箭头方向上在凹槽前面不连续地形成切割部分310，这防止了每个凹槽211的边缘由于凹槽211的过度变形而撕裂。这样，只沿每个凹槽211一侧形成的切割部分310使得可以防止每个凹槽的边缘由于凹槽的过度变形而撕裂。

参考图4b，可以进一步沿凹槽211的两侧313形成切割部分310，从而与沿前侧形成的切割部分310连续。如图4b所示，当在盒薄膜300移动的方向上在凹槽211的前面以及在凹槽211的两侧上不连续地形成切割部分310时，可以防止通过施加压力形成的凹槽211的边缘由于凹槽211的过度变形而撕裂。

参考图5a，可以在离凹槽211预定距离处以虚线的形状来形成切割部分310。例如，可以使用锋利的刀片来形成盒薄膜中的切口，从而形成切割部分310。这样，如图5a所示，可以在一条直线上形成多个切口，或者可以在盒薄膜中形成斜切口，如图5b所示。此外，如图5c所示，可以重复地形成相互倾斜的成对的斜切口。可以通过一次施加压力来形成多个切口，或者可以使用旋转锯条来形成它们。

参考图6，可以在离凹槽211预定距离处形成多行切口。如图6所示，由于在离凹槽211预定距离处形成切割部分310，所以当通过施加压力形成凹槽211时，防止了在凹槽211中形成切割部分310。此外，多行切口使得可以防止有凹槽211形成在其中的下薄膜210与盒薄膜分离。这样，可以形成多行斜切口，如图5b或图5c所示。

在多行切口中，可以形成一行切口311a和另一行切口311b，使切口311a的行和切口311b的行交叉而相互覆盖。这个结构使得可以在通过加压形成凹槽211时防止下薄膜210与盒薄膜300分离。

如上所述，虽然上面已经描述了本发明的示范性实施例，但是本发明不限于此。因此，本领域的技术人员可能够认识到，可以对本发明作出各种修改和变更而不偏离本发明的范围和精神，本发明的范围由所附的权利要求书及其等效来限定。

根据本发明的上述实施例，在盒薄膜中形成用于电极组件的凹槽之前，在凹槽周围形成切割部分以减小形成凹槽时施加的张力。此外，切割部分防止了在凹槽中产生诸如针孔或裂纹之类的缺陷，使得可以防止电池性能变差、电池的寿命缩短以及不正常工作。

Claims (4)

1.一种制造充电电池盒的方法，包括下列步骤：

围绕盒薄膜中将要形成用于电极组件的凹槽的区域，不连续地在预定距离处形成切割部分；

在所述盒薄膜中形成所述凹槽；

其中所述切割部分形成在所述盒薄膜的移动方向上的每个所述凹槽的前面，且所述切割部分进一步形成在每个所述凹槽的两侧从而与沿所述凹槽的前侧所形成的所述切割部分连续。

2.如权利要求1所述的制造充电电池盒的方法，其中，

通过施加压力来执行所述切割部分的形成。

3.一种充电电池盒，包括：

凹槽，用于容纳形成在盒薄膜中的电极组件；以及

切割部分，其是沿所述凹槽的一侧或多侧不连续地在预定距离处形成的，以防止所述凹槽由于所述凹槽的过度变形而撕裂，其中，所述切割部分是形成在离所述凹槽预定距离处的多行切口，每行切口包括多个切口，且在所述多行切口中，一行切口与另一行切口交叉以相互覆盖 ；

其中，在所述盒薄膜中连续地形成具有所述凹槽形成在其中的多个盒。

4.如权利要求3所述的充电电池盒，其中，

所述盒由多层薄膜形成，所述多层薄膜包括由流延聚丙烯(CPP)形成的用作热粘合层的内层、由铝形成的中间阻挡层以及由尼龙层形成的外保护层。 

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