CN101312253A - 袋型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种袋型二次电池，该二次电极包括：电极组件，包括正极板、负极板和分隔件；负极片，电连接到负极板并具有第一胶带；正极片，电连接到正极板并具有第二胶带，其中，正极片所穿过的第二胶带的一个或两个端部位于密封部分的内部。

Description

袋型二次电池
技术领域
本公开涉及一种袋型(pouch-type)二次电池，更具体地讲，涉及一种表现出减少包层的膨胀和腐蚀的袋型二次电池。
背景技术
随着诸如视频录像机、便携式电话和便携式计算机的便携式电子装置在提高性能的同时变得更轻，正致力于对作为他们的电源的二次电池的研究。合适的二次电池的例子包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。
在这些种类的二次电池中，由于锂二次电池尺寸小、容量高、操作电压高并且单位重量能量密度好，所以锂二次电池被广泛应用于多种工业领域。锂二次电池根据电解质的类型被分为使用液态电解质的锂离子电池和使用聚合物电解质的锂聚合物电池。
锂二次电池还可以根据插入有电极组件的罐(can)的形状分为圆柱型电池、方型(prism-type)电池和袋型电池。袋型二次电池包括通常具有多层结构的袋式包层，所述多层结构包括金属箔层及涂敷在金属箔层的上下表面上的树脂层。因此，袋型电池通常在重量上比圆柱型电池或方型电池更轻。因此，利用袋型二次电池能够有效地减轻二次电池的重量并能够提供各种形状。
典型的袋型二次电池包括例如通过纵向地折叠矩形包层而形成的上包层和下包层。下包层具有通过诸如挤压工艺形成在该下包层中的空间。下包层中的空间以“凝胶卷(jelly roll)”形式容纳电极组件，在凝胶卷中卷起正极板、分隔件和负极板的层状结构。在密封的袋型二次电池中，下包层的边缘和上包层与其相对应的边缘彼此密封，并对该包装进行加压。
用以提供与外部装置的电连接的电极片形成在电极组件的正极板和负极板中。电极片从电极组件中相对于凝胶卷的缠绕轴轴向突出，并穿过密封的包层的一侧突出。电极片通常为具有合适的厚度和尺寸的铝、铜或镍，以用作没有大的电压降的电流路径。
为了提高包层内的聚合物层与电极片之间的附着力，聚合物层的表面可以包含粘合剂，或者可以将胶带附于电极片的与包层叠置的部分。
当将上包层与下包层热熔到一起时，如果温度和压力过高，或熔合得过长，则包层内的聚合物层会被挤出或被破坏，从而导致电极片和包层的金属箔之间的短路。如果在电极片和金属箔之间发生短路，则电池通过金属箔在两个电极片之间放电，导致过热和/或膨胀，从而降低制造成品率。如果在负极片和包层的金属箔之间发生短路，则金属箔偏置到负极电位。金属箔在小于大约1伏的电位发生腐蚀。
结果，由于包层的密封能力下降，所以电极组件中的有机电解液会蒸发，外部的湿气和氧穿透包层，在包层内产生气体，导致包层膨胀。
发明内容
一些实施例提供一种袋型二次电池，在该袋型二次电池中，通过故意使包层中的金属层与正极片短路来防止包层的腐蚀和膨胀。
一些实施例提供一种袋型二次电池，该袋型二次电池包括：电极组件，包括正极板、负极板和分隔件；负极片，电连接到负极板并具有第一胶带；正极片，电连接到正极板并具有第二胶带，其中，正极片所穿过的第二胶带的一个或两个端部位于密封部分的内部。
其他实施例提供一种袋型二次电池，该袋型二次电池包括：电极组件，包括正极板、负极板和分隔件；包层，容纳所述电极组件；负极片，电连接到负极板并具有第一胶带；正极片，电连接到正极板并具有厚度比第一胶带的厚度薄的第二胶带。
第二胶带由比第一胶带的材料软的材料制成。
包层包括：金属层，由金属制成；热熔层，形成在金属层的一个面上；绝缘层，形成在金属层的与热熔层相对的一面上。
金属层处于电连接到正极片的状态。
一些实施例提供一种袋型二次电池，该袋型二次电池包括：包层，包括密封部分；电极组件，包括正极板、负极板和分隔件，其中，电极组件设置在包层中；负极片，电结合到负极板并穿过密封部分延伸到包层外；正极片，电结合到正极板并穿过密封部分延伸到包层外；第一胶带，设置在负极片和密封部分之间；第二胶带，设置在正极片和密封部分之间，其中，第二胶带的包括远离电极组件的第一端部和接近电极组件的第二端部，第二胶带的第一端部和第二端部的至少一个位于密封部分的内部。
在一些实施例中，包层包括：上包层；下包层，所述下包层包括大小足以容纳电极组件的空间，其中，上包层和下包层共用一条边。
在一些实施例中，密封部分包括：上密封部分，设置在上包层的边缘上；下密封部分，设置在下包层的边缘上。
在一些实施例中，包层包括：热熔层；绝缘层；金属层，设置在热熔层和绝缘层之间。在一些实施例中，金属层电结合到正极片。在一些实施例中，金属层包含铝、铝合金、钢或不锈钢。在一些实施例中，热熔层包含流延聚丙烯。
在一些实施例中，第二胶带包含比第一胶带的材料软的材料。在一些实施例中，第二胶带比第一胶带薄。在一些实施例中，第二胶带包含熔点比第一胶带的材料的熔点低的材料。
在一些实施例中，正极片比负极片厚。在一些实施例中，正极片的厚度与第二胶带的厚度之和大约等于负极片的厚度与第一胶带的厚度之和。
一些实施例提供一种袋型二次电池，该袋型二次电池包括：电极组件，包括正极板、负极板和分隔件；包层，容纳电极组件；负极片，电结合到负极板；第一胶带，设置在负极片上；正极片，电结合到正极板；第二胶带，设置在正极片上，其中，第二胶带比第一胶带薄。
在一些实施例中，包层包括：上包层，具有设置在其边缘上的上密封部分；下包层，具有设置在其边缘的下密封部分，其中，下包层包括用于容纳电极组件的空间。
在一些实施例中，包层包括：金属层，包括第一面和第二面；热熔层，形成在金属层的第一面上；绝缘层，形成在金属层的第二面上。在一些实施例中，金属层电结合到正极片。在一些实施例中，金属层包含铝、铝合金、钢或不锈钢。在一些实施例中，热熔层包含流延聚丙烯(CPP)。
在一些实施例中，第二胶带包含比第一胶带的材料软的材料。在一些实施例中，第二胶带包含熔点比第一胶带的材料的熔点低的材料。
在一些实施例中，正极片比负极片厚。在一些实施例中，正极片的厚度与第二胶带的厚度之和大约等于负极片的厚度与第一胶带的厚度之和。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述和其他特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加清楚，其中：
图1A是示出了根据第一示例性实施例的袋型二次电池的分解透视图；
图1B是示出了根据第一示例性实施例的装配的袋型二次电池的俯视图；
图1C是示出了根据第一示例性实施例的袋型二次电池的正极片部分的侧面剖视图；
图2A是示出了根据第二示例性实施例的装配的袋型二次电池的俯视图；
图2B是示出了根据第二示例性实施例的袋型二次电池的正极片部分的侧面剖视图；
图3A是示出了根据第三示例性实施例的装配的袋型二次电池的俯视图；
图3B是示出了根据第三示例性实施例的袋型二次电池的正极片部分的侧面剖视图；
图4A是示出了根据第四示例性实施例的袋型二次电池的分解透视图；
图4B是示出了根据第四示例性实施例的袋型二次电池的主视图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更充分地描述示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，夸大了层的厚度以及区域。在整个说明书中，相同的标号表示相同的元件。
图1A是示出了根据第一示例性实施例的袋型二次电池的分解透视图。图1B是示出了根据第一示例性实施例的装配的袋型二次电池的俯视图。图1C是示出了根据第一示例性实施例的袋型二次电池的正极片部分的侧面剖视图。
参照图1A至图1C，示出的裸电池(bare cell)形式的袋型二次电池包括密封在包层300中的电极组件400，包层300包括上包层100和下包层200。
在其他实施例中，袋型二次电池具有芯包(core pack)形式，在所述芯包形式中，包括安全元件(例如，保护电路、PTC元件和/或热敏电阻)的印刷电路板与二次电池和保护电路板电结合，从而防止由电池的非正常操作导致的事故，比如过热、过充电和过放电。一些实施例还包括用于保护袋型二次电池芯包的外观的金属壳。
在示出的实施例中，上包层100和下包层200共用一条公用边，而其它边是打开的以容纳电极组件400。
通过任何合适的方法(例如，通过挤压工艺)，在上包层100和下包层200两者中或在上包层100和下包层200之一中形成大小和结构方面足以容纳电极组件400的空间210。在示出的实施例中，空间210形成在下包层200中。下密封部分220形成在下包层200的边缘上，并用作通过热熔来密封空间210的密封表面。上密封部分120形成在上包层100上并对应于下密封部分220。
包层300具有包括热熔层310、金属层320和绝缘层330的多层结构，其中，热熔层310具有热熔特性以作为密封剂，金属层320提供机械强度并作为阻止湿气和氧的屏障层。热熔层310形成在金属层320的一个面上，绝缘层330形成在金属层320的与热熔层310相对的另一面上。金属层320包含任何合适的材料，例如，包含铝、铝合金、钢、不锈钢等。热熔层310包含流延聚丙烯(cast polypropylene，CPP)等。绝缘层330包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙等。
电极组件400包括以凝胶卷形式卷起的正极板410、负极板420和分隔件430的层状结构。正极板410具有涂覆在其上的正极活性材料，负极板420具有涂覆在其上的负极活性材料。分隔件430置于正极板410和负极板420之间，以使正极板410和负极板420绝缘。正极板410可以由铝制成。正极片415关于凝胶卷的缠绕轴轴向地从正极板410的一侧延伸出。负极板420可以由镍(Ni)制成。负极片425关于凝胶卷的缠绕轴轴向地从负极板420的一侧延伸。
粘性的胶带(tab tape)510和520设置在正极片415和负极片425的与密封部分120和220叠置的部分上。优选地，形成在正极片415上的胶带510与形成在负极片425上的胶带520不同，以使得在上密封部分120和下密封部分220热熔到一起时，正极片415可以容易地与包层的金属层320短路。
在图1B和图1C中详细示出的区域A中，正极片415的胶带510包括未伸到密封部分120和220的外边缘的远离电极组件400的端部511，即，从密封部分120和220的外边缘凹进的端部511，这样，不会将正极片415与上密封部分120和下密封部分220完全隔离。对于负极片425的胶带520，端部521从上密封部分120和下密封部分220突出，因而使负极片425与上密封部分120和下密封部分220隔离。
因此，负极片425的胶带520缠绕负极片425，使得负极片425不与上密封部分120和下密封部分220短路，而在区域A中，正极片415与上密封部分120和下密封部分220不受胶带510的干扰而直接热熔到一起，使得正极片415与上密封部分120和下密封部分220的金属层短路。
由于正极片415与上密封部分120和下密封部分220的金属层短路，所以所述金属层未达到小于大约1伏的腐蚀电位，从而防止包层中的腐蚀和膨胀。
正极片415的胶带510最好包含比负极片425的胶带520的材料软和/或熔点低的材料，以使胶带510能够更快地熔化，从而更容易使正极片415短路。
图2A和图2B分别是示出了根据第二示例性实施例的装配状态的袋型二次电池的俯视图和侧面剖视图。在图2A和图2B与图1A至图1C中，相同的标号(例如，120、220、400、415、425和520)表示相同的部件，因此省略对这些部件的详细描述。
参照图2A和2B中的区域B，对于设置在正极片415上的胶带510′，胶带510′的接近电极组件400的端部513在上密封部分120和下密封部分220内部终止，即，从上密封部分120和下密封部分220内边缘凹进。对于设置在负极片425上的胶带520，接近电极组件400的端部523延伸到上密封部分120和下密封部分220外。设置在负极片425上的胶带520缠绕负极片425，使得负极片425不与上密封部分120和下密封部分220短路，而在区域B中，正极片415与上密封部分120和下密封部分220不受胶带510′的干扰而直接热熔到一起，使得正极片415与上密封部分120和下密封部分220的金属层短路。由于正极片415与上密封部分120和下密封部分220的金属层短路，所以所述金属层未达到小于大约1伏的腐蚀电位，从而防止包层中的腐蚀和膨胀。
正极片415的胶带510′最好包含比负极片425的胶带520的材料软和/或熔点低的材料，以使胶带510′能够更快地熔化，从而更容易使正极片415短路。
图5A和图5B分别是示出了根据第三示例性实施例的装配状态的袋型二次电池的侧视图和侧面剖视图。在图5A和图3B与图1A至图1C中，相同的标号(例如，120、220、400、425和530)表示相同的部件，因此省略对这些部件的详细描述。
参照图3A和图3B，在胶带510″被设置在正极片415上的情况下，远离电极组件400的端部515和接近电极组件400的端部517均位于上密封部分120和下密封部分220内，在上密封部分120和下密封部分220内凹进和/或不延伸到上密封部分120和下密封部分220外，如图3A和3B中的区域C和区域D所示。
相反，在胶带520被设置在负极片425上的情况下，远离电极组件400的端部525和接近电极组件400的端部527延伸到上密封部分120和下密封部分220外。
设置在负极片425上的胶带520缠绕在负极片425的周围，使得负极片425不与上密封部分120和下密封部分220短路，而在区域C和区域D中，正极片415与上密封部分120和下密封部分220不受胶带510″的干扰而直接热熔到一起，使得正极片415与上密封部分120和下密封部分220的金属层短路。由于正极片415与上密封部分120和下密封部分220的金属层短路，所以所述金属层未达到小于大约1伏的腐蚀电位，因此防止包层的腐蚀和膨胀。
正极片415的胶带510″最好包含比负极片425的胶带520的材料软和/或熔点低的材料，以使胶带510″能够更快地熔化，从而更容易使正极片415短路。
即，根据第一到第三示例性实施例，对于缠绕在正极片周围的胶带的两个边缘，所述边缘的一个或两者在包层的密封部分内凹进或位于包层的密封部分内部，使得正极片和密封部分可以不受胶带的干扰而被熔合到一起，并且能够容易地使正极片和密封部分的金属层短路。这样，由于正极片与密封部分的金属层短路，所以，所述金属层未达到小于大约1伏的腐蚀电位，因此防止包层中的腐蚀和膨胀。
图4A和图4B是示出了根据第四示例性实施例的袋型二次电池的分解透视图和主视图。在图4A和图4B与图1A至图1C中，相同的标号(例如，100到430)表示相同的部件，因而省略对其的详细描述。
粘性的胶带710和720布置在从正极板410突出的正极片615和从负极板420突出的负极片625的与上密封部分120和下密封部分220叠置的部分上。正极片615的胶带710比负极片625的胶带720薄。当密封部分120和220在预定的温度和压力下被熔合时，较薄的胶带710被损坏，从而使正极片615与包层的金属层320短路。当正极片615与上密封部分120和下密封部分220的金属层320短路时，金属层320未达到小于大约1伏的腐蚀电位，从而防止包层中的腐蚀和膨胀。
在示出的实施例中，具有相对较薄的胶带710的正极片615比具有相对较厚的胶带720的负极片625相对厚。正极片615和胶带710的厚度和大约等于负极片625和胶带720的厚度和。因此，解决了由于在接线片位置的厚度不同导致的密封部分熔合不良的问题。
尽管第四示例性实施例被独立于第一至第三示例性实施例来描述，但是第四示例性实施例可以被应用于第一至第三示例性实施例中的任何一个。
如上所述，能够防止包层的金属层的腐蚀，并能够防止由包层内产生的气体而导致的膨胀。

Claims (22)

1、一种袋型二次电池，包括：
包层，包括密封部分；
电极组件，包括正极板、负极板和分隔件，其中，电极组件设置在包层中；
负极片，电结合到负极板并穿过密封部分延伸到包层外；
正极片，电结合到正极板并穿过密封部件延伸到包层外；
第一胶带，设置在负极片和密封部分之间；
第二胶带，设置在正极片和密封部分之间，其中，第二胶带包括远离电极组件的第一端部和接近电极组件的第二端部，并且，第二胶带的第一端部和第二端部中的至少一个位于密封部分的内部。
2、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，包层包括：
上包层；
下包层，包括大小足以容纳电极组件的空间，
其中，上包层和下包层共用一条边。
3、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，密封部分包括：
上密封部分，设置在上包层的边缘上；
下密封部分，设置在下包层的边缘上。
4、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，包层包括：
热熔层；
绝缘层；
金属层，设置在热熔层和绝缘层之间。
5、如权利要求4所述的袋型二次电池，其中，金属层电结合到正极片。
6、如权利要求5所述的袋型二次电池，其中，金属层包含铝或铝合金。
7、如权利要求4所述的袋型二次电池，其中，热熔层包含流延聚丙烯。
8、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，第二胶带包含比第一胶带的材料软的材料。
9、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，第二胶带比第一胶带薄。
10、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，正极片比负极片厚。
11、如权利要求1所述的袋型二次电池，其中，第二胶带包含熔点比第一胶带的材料的熔点低的材料。
12、如权利要求10所述的袋型二次电池，其中，正极片的厚度与第二胶带的厚度之和等于负极片的厚度与第一胶带的厚度之和。
13、一种袋型二次电池，包括：
电极组件，包括正极板、负极板和分隔件；
包层，容纳电极组件；
负极片，电结合到负极板；
第一胶带，设置在负极片上；
正极片，电结合到正极板；
第二胶带，设置在正极片上，
其中，第二胶带比第一胶带薄。
14、如权利要求13所述的袋型二次电池，其中，包层包括：
上包层，具有设置在其边缘上的上密封部分；
下包层，具有设置在其边缘上的下密封部分，
其中，下包层包括用于容纳电极组件的空间。
15、如权利要求14所述的袋型二次电池，其中，包层包括：
金属层，包括第一面和与第一面相对的第二面；
热熔层，形成在金属层的第一面上；
绝缘层，形成在金属层的第二面上。
16、如权利要求15所述的袋型二次电池，其中，金属层电结合到正极片。
17、如权利要求16所述的袋型二次电池，其中，金属层包含铝或铝合金。
18、如权利要求15所述的袋型二次电池，其中，热熔层包含流延聚丙烯。
19、如权利要求13所述的袋型二次电池，其中，第二胶带包含比第一胶带的材料软的材料。
20、如权利要求13所述的袋型二次电池，其中，正极片比负极片厚。
21、如权利要求13所述的袋型二次电池，其中，第二胶带包含熔点比第一胶带的材料的熔点低的材料。
22、如权利要求20所述的袋型二次电池，其中，正极片的厚度与第二胶带的厚度之和等于负极片的厚度与第一胶带的厚度之和。
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