CN101295779A - 袋型二次电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种袋型二次电池，其中通过在阴极和阳极绝缘带上形成凹槽，可消除阴极引线和阳极引线弯曲时由绝缘带的弹力引起的复位现象，从而保持阴极引线和阳极引线的弯曲状态。所述袋型二次电池包括：电极组件，包括连接有阴极引线的阴极极板、连接有阳极引线的阳极极板和插入所述阴极极板和阳极极板之间的隔板；袋，其中容纳有所述电极组件，所述阴极引线和所述阳极引线伸出袋外；阴极绝缘带，其围绕所述阴极引线缠绕，以电绝缘该阴极引线与所述袋接触的区域，其中所述阴极绝缘带包括在其至少一个侧部设置的第一弯曲凹槽；和阳极绝缘带，其围绕所述阳极引线缠绕，以电绝缘该阳极引线与所述袋接触的区域，其中所述阳极绝缘带包括在其至少一个侧部设置的第二弯曲凹槽。

Description

袋型二次电池及其制备方法
优先权声明
本发明基于2007年4月27日向韩国知识产权局(KIPO)递交的申请号为2007-0041272的韩国专利申请，并要求其优先权，其全部内容通过引用而合并于此。
技术领域
本发明涉及一种二次电池，具体涉及一种袋型二次电池。
背景技术
随着例如摄影机、便携式电话、便携式电脑等便携式电子装置的增加，二次电池被用作其驱动电源。尤其是锂二次电池可快速再充电，并且与常规铅电池、镍-镉电池、镍-氢电池和镍-锌电池相比其单位重量的能量密度更高。所以，人们积极地使用锂二次电池。
锂二次电池用锂类氧化物作为阴极活性材料，碳材料作为阳极活性材料。电极组件通过层压阴极极板、阳极极板和插入该阴极极板和阳极极板之间的隔板，并一起卷绕来制备，其中阴极引线连接到由阴极活性材料形成的阴极集电体，阳极引线连接到由阳极活性材料形成的阳极集电体。电极组件容纳于角型或圆柱型金属罐中，或容纳于袋中。
根据电解质的类型，锂二次电池可分为使用液体电解液的锂离子电池和使用聚合物固体电解液的锂离子聚合物电池。锂离子聚合物电池可分为不含电解液的固体型锂离子聚合物电池，和使用凝胶型聚合物电解液的凝胶型锂离子聚合物电池。
使用液体电解液的锂二次电池通常容纳于通过焊接密封的圆柱型或角型金属罐中。
由于使用金属罐的罐型二次电池具有固定的形状，限制了电子产品的设计，并且难以减小电子产品的体积。所以，通过将两个电极、隔板和电解液放入由膜制备的袋中，并密封该袋而开发了袋型二次电池。
常规用于锂离子聚合物电池的袋包括层压聚烯烃类树脂层、中间铝层(Al)和外部尼龙层的多层结构，其中所述聚烯烃类树脂层是具有作为密封材料的热粘合性质的内部热粘合层，所述中间铝层(AL)作为保持机械强度的基材并作为对于水分和氧气的阻挡层，所述外部尼龙层作为基材和保护层。
在制备袋型二次电池的方法中，该袋首先分为在该袋的收容部分收容电极组件的下部和覆盖下部开口的上部。阴极引线连接到阴极板，以伸出该袋。阳极引线也连到阳极板以从该袋伸出。绝缘带缠绕在阴极引线与该袋接触的区域，以使该袋与该阴极引线绝缘。绝缘带也缠绕在阳极引线与该袋接触的区域，以将该袋与该阳极引线绝缘。通过弯曲阴极引线和阳极引线的端部将它们连接到保护电路基板。
然而，存在阴极引线和阳极引线没有被弯到理想角度的问题，因为由于弯曲阴极引线和阳极引线的端部时产生的绝缘带的弹力而导致弯曲阴极引线和阳极引线之后的复位现象。并且，还存在因为阴极引线和阳极引线弯曲时弯曲区域不一致而导致的在连接保护电路基板时发生的装配误差的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种包括阴极引线和阳极引线的袋型二次电池，所述阴极引线和阳极引线被弯曲以消除当弯曲阴极引线和阳极引线时由绝缘带的弹力引起的复位现象。
本发明的另一个目的是提供一种包括阴极引线和阳极引线的袋型二次电池，所述阴极引线和阳极引线在相同的位置弯曲。
本发明部分另外的优点、目的和特征将在下述说明书中提出，部分将在本领域普通技术人员检验下列说明书之后变得明显或通过本发明的实践而明了。
根据本发明的一个方面，提供了一种袋型二次电池，包括：电极组件，其包括连接有阴极引线的阴极极板、连接有阳极引线的阳极极板和插入所述阴极极板和阳极极板之间的隔板；袋，其中容纳有所述电极组件，所述阴极引线和阳极引线伸出袋外；阴极绝缘带，其围绕所述阴极引线缠绕以绝缘该阴极引线与所述袋接触的区域，其中所述阴极绝缘带在其至少一个侧部形成第一弯曲凹槽；和阳极绝缘带，其围绕所述阳极引线缠绕以绝缘该阳极引线与所述袋接触的区域，其中所述阳极绝缘带在其至少一个侧部形成第二弯曲凹槽。
所述阴极引线和阳极引线以相同的方向从所述袋中伸出，以互相平行。
所述阴极和阳极绝缘带由聚丙烯或聚乙烯形成。
第一和第二弯曲凹槽形成在同一直线上。
第一弯曲凹槽对称形成于阴极绝缘带两个侧部，而第二弯曲凹槽对称形成于阳极绝缘带两个侧部。
第一和第二弯曲凹槽形成为具有相同的深度。
第一和第二弯曲凹槽形成为具有不同的深度。
第一和第二弯曲凹槽形成为‘V’形切口。
形成为‘V’形切口的第一和第二弯曲凹槽以使两个边缘中邻近所述袋的边缘垂直于阴极引线和阳极引线的纵向的方向形成。
第一和第二弯曲凹槽还可以形成为‘U’形切口。
阴极引线形成为在第一弯曲凹槽处弯曲，且阳极引线形成为在第二弯曲凹槽处弯曲。
阴极引线和阳极引线的每个的一个端部被电连接到形成有充电/放电端子的保护电路基板。阴极引线和阳极引线都通过形成多于一个位置的弯曲，以使包括所述充电/放电端子的保护电路基板的宽表面平行于该袋的宽表面。
阴极引线和阳极引线的每个的一个端部被电连接到形成有充电/放电端子的保护电路基板，并且形成的阴极引线和阳极引线使得包括所述充电/放电端子的保护电路基板的宽表面垂直于该袋的宽表面。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备袋型二次电池的方法，该方法包括：制备容纳电极组件的袋型二次电池，并暴露分别用阴极和阳极绝缘带绝缘的阴极引线和阳极引线；在阴极和阳极绝缘带的每一个的至少一个侧部形成凹槽；并在所述凹槽的顶点处弯曲阴极引线和阳极引线。该方法在弯曲阴极引线和阳极引线的步骤之前进一步包括在连接所述切口顶点的直线上夹上矩形夹具的步骤
附图说明
当参考下面结合附图的详细说明使本发明变得更易理解时，对本发明的更完整的理解和许多随之而来的优点会更明显，附图中相同的附图标记代表相同或相似的部件，其中：
图1为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的分解透视图；
图2为根据本发明的一个示例性实施方式的组合好的袋型二次电池的透视图；
图3为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的平面图；
图4为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的部分平面图；
图5为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的部分平面图；
图6为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的侧视图；
图7为根据本发明的一个示例性实施方式的与保护电路基板结合的袋型二次电池的侧视图；
图8为根据本发明的一个示例性实施方式的与保护电路基板结合的袋型二次电池的侧视图；
图9为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的制备方法流程图；和
图10a～10e为根据本发明的一个示例性实施方式的袋型二次电池的侧视图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的示例性实施方式。通过下面结合附图对实施方式的详细描述，本发明的各方面和特点和实现这些方面和特点的方法会变得明显。但是，本发明并不限于此处公开的实施方式，也可以不同的方式实现。本说明书中限定的内容，例如其详细结构和元件，仅仅是为了帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，而本发明仅由所附的权利要求书的范围所限定。在本发明的整个说明书中，同样的附图标记用于指代各个图中的相同元件。
参考图1，袋型二次电池包括电极组件100、袋200、阴极绝缘带300和阳极绝缘带400。
电极组件100通过层压并卷绕连接有阴极引线111的阴极极板110、连接有阳极引线121的阳极极板120和隔板130来形成。
电极组件100包括：连接有阴极引线111的阴极极板110、连接有阳极引线121的阳极极板120和插入阴极极板110和阳极极板120之间的隔板130。
阴极极板110可包括阴极集电体和阴极活性材料。阴极活性材料包括含有锂的层状化合物、增加结合力的粘合剂和增加导电性的导电材料。阴极集电体通常由铝制成，用作阴极活性材料层产生的电荷的传导通路，并支撑阴极活性材料层。阴极活性材料层粘附到阴极集电体的宽表面上。在阴极极板110的一侧末端形成其上没有阴极活性材料层的未涂覆的阴极部分(未示出)。阴极引线111附着到该未涂覆的阴极部分。
阳极极板120包括阳极集电体和阳极活性材料层。阳极活性材料层通常包括硬碳或石墨，和增进活性材料颗粒结合力的粘合剂。阳极集电体通常由铜制成，用作阳极活性材料层产生的电荷的传导通路，并支撑阳极活性材料层。在阳极极板120的一侧末端形成其上没有阳极活性材料层的未涂覆的阳极部分(未示出)。阳极引线121附着到该未涂覆的阳极部分。
隔板130插入到阴极极板110和阳极极板120之间，以使阴极极板110和阳极极板120绝缘，并使阴极极板110和阳极极板120的电荷通过。隔板130通常由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成。然而，本发明并不限于此。隔板130包括可以为液相或是凝胶型的电解液。
阴极引线111和阳极引线121可以由铝，或含铝的合金，或镍，或含镍的合金形成。但是本发明不限于此。
袋200容纳电极组件100，并将阴极引线111和阳极引线121暴露在外。袋200可包括其中层压了若干层的多层膜。多层膜的内层，即，热粘合层可以由CPP  (铸塑聚丙烯)形成，中间阻挡层可以由铝层形成，外部保护膜可以由尼龙层形成。袋200可包括其中形成容纳凹槽211以容纳电极组件100的下部膜210，和封闭下部膜210的开口的上部膜220。下部膜210和上部膜220可通过加热下部膜210和上部膜220的接触处的粘合层来粘结在一起。插入到下部膜210和上部膜220之间的阴极和阳极绝缘带300和400可以通过加热粘附到袋200上。然而，本发明不限于此。
参考图2，阴极绝缘带300缠绕暴露的阴极引线111以使其与袋200接触的区域绝缘，第一弯曲凹槽310可在阴极绝缘带300的侧部形成。
阳极绝缘带400缠绕暴露的阳极引线121以使其与袋200接触的区域绝缘，第二弯曲凹槽410可在阳极绝缘带400的侧部形成。
在阴极和阳极绝缘带300和400上形成的第一和第二弯曲凹槽310和410指示阴极引线111和阳极引线121弯曲的点，从而改进了制造产品时的产量。如果在阴极和阳极绝缘带300和400上形成第一和第二弯曲凹槽310和410，在靠近第一和第二弯曲凹槽310和410的地方，阴极和阳极绝缘带300和400的弹性减小。如果在第一和第二弯曲凹槽310和410处弯曲，阴极引线111和阳极引线121会易于弯曲。
阴极引线111和阳极引线121可以相同的方向一起暴露于袋200上。一起暴露的阴极引线111和阳极引线121可同时在第一和第二弯曲凹槽310和410处弯曲，从而阴极引线111和阳极引线121的弯曲过程可一次完成。
阴极和阳极绝缘带300和400可由聚丙烯或聚乙烯制成。因为阴极和阳极绝缘带300和400具有强弹性，所以阴极引线111和阳极引线121弯曲时会难以弯曲。但是，聚丙烯和聚乙烯是热塑性树脂，并且它们很好地粘附到袋200上使得袋200密封良好，并且粘附之后具有良好的绝缘性能和耐热性。通过在阴极和阳极绝缘带300和400上形成第一和第二弯曲凹槽310和410，在利用聚丙烯或聚乙烯的优点的同时，阴极引线111和阳极引线121会易于弯曲。
参考图3，第一和第二弯曲凹槽310和410可以形成在一条直线上。如果阴极引线111和阳极引线121在形成于一条直线上的第一和第二弯曲凹槽310和410处弯曲，则只需一次弯曲过程，从而简化了该过程。通过从阴极引线111和阳极引线121暴露于袋200外处到弯曲区域形成相同的长度，可简化袋型二次电池的外部尺寸。
第一弯曲凹槽310可对称地形成于阴极绝缘带300的两侧部分，第二弯曲凹槽410可对称地形成于阳极绝缘带400的两侧部分。当阴极引线111和阳极引线121在第一和第二弯曲凹槽310和410处弯曲时，阴极引线111和阳极引线121不会向左或向右扭转地弯曲。
当阴极引线111和阳极引线121的材料和尺寸相同时，第一和第二弯曲凹槽310和410可形成相同的深度(d)。当阴极引线111和阳极引线121的材料和尺寸相同，并且阴极引线111和阳极引线121在第一和第二弯曲凹槽310和410处弯曲时，因为阴极引线111和阳极引线121的弹性也相同，所以在弯曲区域形成的第一和第二弯曲凹槽310和410可形成为具有相同的深度(d)和弯曲量。
可以形成彼此不同的第一和第二弯曲凹槽310和410的深度(d)。当阴极引线111和阳极引线121的材料和尺寸彼此不同从而具有不同的弹性时，可以通过形成具有不同深度的第一和第二弯曲凹槽310和410使阴极引线111和阳极引线121易于弯曲。这是为了防止由于弯曲阴极引线111和阳极引线121引起的阴极和阳极绝缘带的不同弹性而导致阴极引线111和阳极引线121形成不同的弯曲角度。所以，阴极引线111和阳极引线121的弯曲角度可通过形成具有不同深度(d)的第一和第二弯曲凹槽310和410来调节。即使阴极引线111和阳极引线121的厚度和宽度不同，阴极引线111和阳极引线121的弯曲角度也可通过形成具有不同深度(d)的第一和第二弯曲凹槽310和410来调节。
第一弯曲凹槽310可以通过‘V’形切口形成，第二弯曲凹槽410也可以通过‘V’形切口形成。如果第一和第二弯曲凹槽310和410通过‘V’形切口形成，则第一和第二弯曲凹槽310和410具有顶点(v)。这样，如果在将顶点(v)布置于一条直线上之后在顶点(v)处一起弯曲阴极引线111和阳极引线121，弯曲过程会变得很容易。
参考图4，形成‘V’形切口的第一弯曲凹槽310的两个边缘中邻近袋200的一个边缘可形成为与阴极引线111的纵向方向相垂直。形成‘V’形切口的第二弯曲凹槽410的两个边缘中的邻近袋200的一个边缘可形成为与阳极引线121的纵向方向相垂直。换句话说，邻近袋200的区域的一个边缘形成为垂直于阳极引线121的纵向方向。那么，在夹具(未示出)(其在垂直区域上形成直线型的突出的脊)与‘V’形邻近袋200的边缘相吻合之后，弯曲阴极引线111和阳极引线121。阴极引线111和阳极引线121具有很容易用该夹具弯曲的结构。
参考图5，第一弯曲凹槽310可形成为‘U’形切口，第二弯曲凹槽410也可以形成为‘U’形切口。当该包括圆角部分的‘U’形被弯曲时，因为在该圆角部分上有更大的误差范围，其装配误差会比‘V’形更大。所以，当与其他部件(未示出)结合的阴极引线111和阳极引线121没有到达正确位置时，可对应于装配误差的产生，将阴极引线111和阳极引线121在圆角的弯曲范围内进一步折叠或打开。所述圆角可以形成为直线型。
参考图6，阴极引线111可在第一弯曲凹槽310处弯曲，阳极引线(未示出)可在第二弯曲凹槽(未示出)处弯曲。如果阴极引线111和阳极引线(未示出)弯曲为不同的角度，其他部件可容易地与阴极引线111和阳极引线(未示出)连接。
参考图7，阴极引线111和阳极引线(未示出)的一个端部可电连接到保护电路基板500的充电/放电端子510形成处。保护电路基板500包括充电/放电端子510和保护电路(未示出)。充电/放电端子510被电连接到印刷电路图案和场效应晶体管(FET)或晶体管上，即，作为充电/放电开关的有源元件。充电/放电端子510提供了电通路，其中二次电池可以通过具有充电/放电管理功能的保护电路来充电或放电。该保护电路单元可包括焊接到形成于绝缘基板的上表面的印刷电路图案上的无源元件、有源元件和保护电路。保护电路可电连接到无源元件和有源元件上以管理二次电池的所有状态，检查二次电池的剩余容量，根据二次电池的充放电状态选择所需的充电方法来充电，并控制放电。保护电路记忆电池的电压、电流、温度和剩余容量的信息以通过与外部装置的通信来发送这些信息。保护电路可通过集成电路形成，其中集成多个逻辑元件和有源/无源元件。
检测端子(未示出)可进一步在保护电路基板500的充电/放电端子510形成处的宽表面上形成。检测端子可电连接到印刷电路图案，以提供可检测保护电流的充放电功能是否正常或该保护电路是否运行正常的电通路。
保护电路基板500可与阴极引线111和阳极引线(未示出)电连接。阴极引线111和阳极引线(未示出)可在第一弯曲凹槽310和第二弯曲凹槽(未示出)处弯曲，然后在第一和第二弯曲凹槽以外的位置再次弯曲。这样，保护电路基板500的宽表面可形成为平行于袋200的宽表面。如果以这种结构形成的袋型二次电池被承接在便携式电子装置(未示出)的电池连接部上，那么充电/放电端子510可连接到便携式电子装置的电池连接部，而所述充电/放电端子510垂直于袋200的宽表面。
参考图8，阴极引线111和阳极引线(未示出)的一个端部可连接到保护电路基板500的充电/放电端子510形成处。所以，形成充电/放电端子510的保护电路基板500的宽表面可以形成为垂直于袋200的宽表面。阴极引线111和阳极引线(未示出)可以在第一弯曲凹槽310和第二弯曲凹槽(未示出)处弯曲，以使保护电路基板500的宽表面形成为垂直于袋200的宽表面。如果以这种结构形成的袋型二次电池被承接在便携式电子装置(未示出)的电池连接部上，那么充电/放电端子510可连接到便携式电子装置的电池连接部，以垂直于袋200的窄侧表面。
参考图9，制备袋型二次电池的方法包括制备电池(S1)、形成切口(S2)、加上夹具(S3)和弯曲阴极引线111和阳极引线121(S4)。
参考图10a，在步骤(S1)中，袋型二次电池(PB)容纳电极组件(未示出)并暴露通过阴极和阳极绝缘带300和400绝缘的阴极引线111和阳极引线121。
参考图10b，在步骤(S2)中，在阴极绝缘带300和阳极绝缘带(未示出)的两侧部分形成切口。可以用穿孔器610形成切口。所述切口可被形成为不靠近阴极引线111和阳极引线(未示出)，从而可保持阴极300和阳极(未示出)的绝缘性质。
参考图10c和10d，在步骤(S3)中，矩形夹具620可夹在连接所述切口的顶点的直线上。
参考图10e，在步骤(S4)中，阴极引线111和阳极引线(未示出)可在所述切口的顶点处弯曲。弯曲角度可以不同，这取决于与阴极引线111和阳极引线(未示出)所连接的保护电路基板(未示出)的位置。
如上所述，根据本发明的袋型二次电池产生如下效果。
首先，通过在阴极和阳极绝缘带上形成凹槽，可以消除阴极引线和阳极引线弯曲时由绝缘带的弹力引起的复位现象，从而能够保持阴极引线和阳极引线的弯曲状态。
其次，因为阴极引线和阳极引线总是通过所述弯曲凹槽在相同的位点弯曲，从而改进了生产率。
本领域普通技术人员应理解，可在形式和细节上进行各种替换、修饰和改变而不背离如所附权利要求书中所述的本发明的范围和精神。所以，应了解上述实施方式仅仅为说明的目的，而不应解释为对本发明的限制。

Claims (15)

1、一种袋型二次电池，包括：
电极组件，包括连接有阴极引线的阴极极板、连接有阳极引线的阳极极板和插入所述阴极极板和阳极极板之间的隔板；
袋，其中容纳有所述电极组件，所述阴极引线和所述阳极引线伸出袋外；
阴极绝缘带，其围绕所述阴极引线缠绕以使阴极引线和其与袋接触的区域电绝缘，其中所述阴极绝缘带包括布置在其至少一个侧部的第一弯曲凹槽；和
阳极绝缘带，其围绕所述阳极引线缠绕以使阳极引线和其与袋接触的区域电绝缘，其中所述阳极绝缘带包括布置在其至少一个侧部的第二弯曲凹槽。
2、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述阴极引线和阳极引线以相同的方向从所述袋中伸出并互相平行。
3、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述阴极和阳极绝缘带中的每个都包含聚丙烯或聚乙烯。
4、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述第一和第二弯曲凹槽的顶点布置在同一直线上。
5、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述第一弯曲凹槽对称布置于阴极绝缘带的两个侧部，且第二弯曲凹槽对称布置于阳极绝缘带的两个侧部。
6、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述第一和第二弯曲凹槽深度相等。
7、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述第一和第二弯曲凹槽深度不同。
8、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述第一和第二弯曲凹槽每个都包括‘V’形切口。
9、根据权利要求8所述的袋型二次电池，其中所述‘V’形切口邻近所述袋的边缘分别垂直于阴极引线和阳极引线的纵向的方向。
10、根据权利要求1所述的袋型二次电池，其中所述第一和第二弯曲凹槽每个都包括‘U’形切口。
11、根据权利要求1～10中的任意一项所述的袋型二次电池，其中所述阴极引线在第一弯曲凹槽处弯曲，而阳极引线在第二弯曲凹槽处弯曲。
12、根据权利要求11所述的袋型二次电池，其中阴极引线和阳极引线的每个的一个端部被电连接到具有充电/放电端子的保护电路基板上，并且其中所述保护电路基板的宽表面平行于或垂直于所述袋的宽表面。
13、根据权利要求12所述的袋型二次电池，进一步包括检测端子，其布置在布置有所述充电/放电端子的保护电路基板的宽表面上。
14、一种制备袋型二次电池的方法，所述方法包括：
在二次电池的袋内放置电极组件，并暴露分别用阴极和阳极绝缘带绝缘的阴极引线和阳极引线；
在每个阴极和阳极绝缘带的至少一个侧部形成凹槽；和
在所述凹槽的顶点处弯曲阴极引线和阳极引线。
15、根据权利要求14所述的制备袋型二次电池的方法，在弯曲阴极引线和阳极引线的步骤之前进一步包括在连接所述凹槽顶点的直线上加上矩形夹具的步骤。
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