CN101355183A - 袋状锂二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种袋状锂二次电池及其制造方法。本申请公开的袋状锂二次电池包括配备有电极引线和电极片的原电池、用于密封原电池的电池外壳、和设置于电池外壳内表面的隔绝材料，该电池外壳中安置有电极引线和电极片。在本申请所公开的制造袋状锂二次电池的方法中，袋状锂二次电池包括配备有电极引线和电极片的原电池和用于密封原电池的电池外壳，该电池外壳包括用于接收原电池的第一接收部分和用于接收该电极引线的第二接收部分，所述方法包括对处于第二接收部分的内表面上的隔绝材料进行处理的步骤、将原电池插入电池外壳的步骤、和密封电池外壳的步骤。

Description

袋状锂二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种袋状(pouch type)锂二次电池，更具体地说，涉及在袋状二次电池的电池外壳内表面上施加有隔绝材料的袋状锂二次电池，其中设有原电池(crude cell)的电极引线和电极片，因此可抑制电解质和电池外壳之间的氧化反应，并可防止将原电池放入电池外壳时可能出现的对电池外壳的任何损坏。
背景技术
近年来，随着信息通信产业的迅速发展和多样化对锂二次电池的需求有所增加。因此人们对锂二次电池进行了研究使其能满足各种需求。对锂二次电池追加的重要目标之一是实现电池长时间的稳定性。特别是采用铝基电池外壳的袋状锂二次电池使用了几个月时，可能出现由于电池外壳内部氧化引起的隆起(swelling)现象和渗漏现象，所述隆起现象是一种膨胀现象。
图1示出了采用常规的电池外壳的普通袋状锂二次电池。使用分别卷绕正电极和负电极的方法，采用堆叠结构中的所谓卷绕方法的工艺或层叠隔板的堆叠方法构成的隔板、正电极和负电极、同时使它们之间保持预定距离可形成传统的袋状锂二次电池10。在这些方法中，在制造原电池20、即一些单体电池(unit cells)的集合之后，将原电池20容纳于接收原电池20的电池外壳30的接收部分31中，并用电池外壳盖32覆盖原电池20。此处，原电池20的正电极和负电极与电极引线40联结，而电极引线与电极片50联结且暴露于外侧。
对接收部分31和电池外壳盖32之间的空隙进行密封。将电解质插入该空隙中，以完成锂二次电池。此时，在电极片50和电池外壳30连接的那些部分处形成树脂层51以便可靠地密封该袋状电池。
同时，参考图2对常规的电池外壳进行描述。铝基电池外壳70包括很多层。在电池外壳70的中心层处形成保持袋状的薄膜型铝层71，在最外侧形成有保护该铝层免受外界空气和尖刺损坏的薄膜72。防止电解质和铝反应的聚丙烯基树脂层73和为了密封该袋通过加热熔融的密封剂层74顺序地设置在铝层的内侧、即电池的内侧。制造这种袋状锂二次电池时，铝基电池外壳由软包装材料制成且具有凹陷的空隙以便将原电池方便地容纳于其中。将空隙模制成与之相应的形状。原电池容纳于电池外壳中，用盖覆盖然后通过加热利用密封剂层使之与电池外壳的外侧密封。
在此情况下，制造这种传统的袋状锂二次电池所存在的问题是，由于外部震动或接收原电池20时，电极引线40和电极片50的突出部分可能损坏内部装有电池的电池外壳30，因此使铝层暴露。此外，由于树脂层中存在微针孔而暴露铝层，由于为了密封而对袋进行加热的影响对袋等也会造成损坏。甚至对于成品袋状锂二次电池而言，由于掉落、震动、压力、挤压等导致电极引线40运动也可使电池外壳受到损坏。在这种情况下，构成铝层的铝与锂二次电池的电解质反应，致使在电池内部产生气体和发生使电池膨胀的隆起现象。具体而言，密封电池外壳时，位于与电极引线40相应位置(与之接触)的接收部分的顶端部分34不与电极引线40相应，而通过向与盖接触的电池外壳33施加更大的热量和更高的压力而实现密封，以便借助使树脂层51熔融粘附到电极引线40上而密封袋状锂二次电池。在这种情况下，不仅密封剂层74而且保护铝层的树脂层73也可能熔融。因此，构成铝层的铝与用于锂二次电池的电解质反应，致使电池内部产生气体且发生使电池膨胀的隆起现象。此外，由于外部震动或放置原电池时，电极引线40和电极片50的突出部分可能损坏电池内的电池外壳，结果引起铝层暴露于外侧的问题。据此，迫切需要一种能保护采用铝基电池外壳的袋状锂二次电池的电池外壳的技术。
发明内容
因此，本发明旨在克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种袋状锂二次电池，其中在袋状二次电池的电池外壳内表面上设置隔绝材料(insulating material)，该材料与原电池的电极引线和电极片相应，借此可抑制电解质和电池外壳之间的氧化反应，且在将原电池容纳于电池外壳中时可防止对电池外壳造成损坏。
为了实现所述目的，本发明的袋状锂二次电池包括：配备有电极引线和电极片的原电池；用于密封原电池的电池外壳；设置在电池外壳内表面上的隔绝材料，在电池外壳中安置有电极引线和电极片。
本电池外壳包括用于接收原电池的第一接收部分和用于接收电极引线的第二接收部分。隔绝材料设置在第二接收部分的内表面上。
隔绝材料包括隔绝带或隔绝树脂。可通过采用选自丙烯醛基(acrylbase)、硅基和橡胶基中的任一种粘结剂粘结膜式隔绝带形成这种隔绝带，膜式隔绝带由具有耐热性和抗化学性的聚乙烯、环氧膜、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯(Teflon)、聚氯乙烯、聚酯、醋酸盐薄膜(acetate film)、纤丝薄膜(filament film)、石棉膜、纸膜和聚丙烯组成的组中选取。所述隔绝树脂可以包括选自由硅基、陶瓷、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚酯、醋酸酯和聚丙烯组成组中的任何聚合树脂。
隔绝树脂的厚度范围可以为0.001至5mm。
可将隔绝材料设置在第二接收部分或盖部分的内周边上。
本发明还提供一种制造袋状锂二次电池的方法，该袋状锂二次电池包括配备有电极引线和电极片的原电池和用于密封原电池的电池外壳，其中电池外壳包括用于接收原电池的第一接收部分和用于接收电极引线的第二接收部分，本方法包括对第二接收部分内表面上的隔绝材料进行处理的步骤、将原电池插入电池外壳中的步骤和密封该电池外壳的步骤。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中将能更全面地理解本发明的目的和优点。附图中：
图1是传统的袋状锂二次电池的示意图；
图2是传统的铝电池外壳的截面图；
图3是本发明第一实施例的袋状锂二次电池的截面图；
图4a到4e是本发明一优选实施例的袋状锂二次电池的示意图；
图5示意地图示说明了关于本发明袋状锂二次电池的氧化加速试验。
具体实施方式
现在将参考附图结合具体实施例来详细描述本发明。
图3是本发明第一实施例的袋状锂二次电池的截面图。
参考图3，根据本发明一优选实施例，袋状锂二次电池100具有正极板/隔板/负极板的结构，并包括具有电极引线和电极片的原电池110和电池外壳120，外壳中容纳有原电池110并对其密封。理论上原电池110可以是锂离子二次电池或锂聚合物二次电池。原电池110可以是单体电池(unit cell)本身、双电池本身或几个单体电池或双电池的堆叠体。每块电极板(正极板或负极板)包括板主体和从板主体突出的栅板(grid)。
栅板被分成正极引线和负极引线。可将正极引线和负极引线沿原电池110的长度方向相对地安排。但在本实施例中，假设正极引线和负极引线沿原电池长度方向的相同方向安置，且正极引线和负极引线统称为电极引线111。电极引线111连接到由树脂层113保护的电极片112上。这种结构与常规的原电池相同。
用于接收原电池110的电池外壳120被分成用于接收原电池110的接收部分121和用于覆盖该接收部分的盖部分122。接收部分配备有用于接收原电池110的主体的第一接收部分、即原电池110占据的接收部分；用于接收电极引线111和连接到电极引线111上的电极片112的部分的第二接收部分130；及相应于树脂层113的密封部分123。
同时，本发明涉及使用隔绝材料的电极引线和与电极片相对应的电池外壳的内表面的处理，更具体地说，涉及使用绝缘材料140、140′(insulatingmaterial)的第二接收部分130的内表面(也就是第二接收部分130的内侧表面)的处理。明确地说，如果使用隔绝材料来处理第二接收部分130的全部或部分，可防止由于电极引线和电池外壳的反应而产生的隆起现象。
同时，如图4a至4e所示出的那样，用隔绝材料处理的部分包括第二接收部分的全部或一部分。更具体地说，如图4a所示出的那样，可将第二接收部分130的内周边处理成“
Figure A20081010920700061
”形状，或如图4b所示，仅对与第二接收部分130的内周边的正/负电极引线相对应的部分用隔绝材料进行处理。或者，如图4c所示，可用隔绝材料对整个接收部分进行处理，如图4d所示，可用隔绝材料处理第二接收部分的盖部分，或者如图4e所示用隔绝材料对第二接收部分的内周边和盖部分两者进行处理。
此外，优选与树脂层113接触的密封部分123不用隔绝材料处理。明确地说，若用隔绝带处理密封部分123，很可能使隔绝材料熔融或者不能实现适当的密封。
用于本发明的隔绝材料可以包括能防止电极引线和电池外壳之间接触和反应的任何种类的隔绝材料。优选采用隔绝带或隔绝树脂的隔绝材料。
更具体地说，可采用通过使用选自丙烯醛基、硅基和橡胶基中的任一种粘结剂粘结膜式隔绝带的所述隔绝带，该膜式隔绝带选自由具有耐热性和抗化学性的聚乙烯、环氧膜、聚酰亚胺膜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚酯、醋酸盐薄膜、纤丝薄膜、石棉膜、纸膜和聚丙烯组成的组中。
隔绝树脂可使用选自由硅基、陶瓷、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚酯、醋酸酯和聚丙烯组成组中的任何聚合树脂。所述隔绝树脂的稀释浓度、溶剂类型等等与常规的隔绝树脂相同。隔绝树脂的厚度与隔绝带厚度相同，优选在0.001至5mm的范围内。此外，可使用常规的覆敷方法来覆敷隔绝树脂。在完成充分的干燥处理之后密封和使用所述隔绝树脂。
下文将结合一些实施例详细描述本发明。本发明下列实施例仅是说明性的，本发明的范围不局限于这些实施例。
例1
如图4a所示，电池外壳中容纳有常规的原电池(Saehan Enertech股份有限公司生产)，其中由聚酯制造的隔绝带粘合在第二接收部分的内周边上，随后对其进行密封，制造成袋状锂二次电池。
例2
除用硅基树脂覆敷替代隔绝带外，采用与实例1相同的方式制造袋状锂二次电池。
比较例1
除没有粘合隔绝带外，采用与实例1相同的方式制造袋状锂二次电池。
实验例
制造实施例1和2以及比较例1中的每种袋状锂二次电池三十个，对这些袋状锂二次电池进行氧化加速实验。在表1、2中列出了试验结果。更具体地说，在微针孔处产生气体且由于袋状锂二次电池的铝基电池外壳和用于锂二次电池的电解质的氧化反应导致电池内部电池外壳的一些部分受损，以致出现隆起现象，在此现象中电池发生膨胀。因此很难利用其它测量装置等在电池膨胀之前通过肉眼测量这种氧化。此外，需要花费很长的时间来关注这种氧化。若使流过电池外壳的电子数增加，可加速这种氧化，可迅速检验到其结果。如图5所示，为了在向连接到电池外壳铝层的袋状锂二次电池负极引线充电到4.2V的状态下加速氧化，可通过给电池外壳加高电势来进行试验。制造出的全部三十个电池和随着时间的推移与是否发生隆起有关的结果列于表1中。
表1
Figure A20081010920700081
从表1可看出，在本发明实例1和2的电池中，很少出现隆起现象，但是在比较例1中，从第三天开始出现隆起现象，并且在第十天约有一半电池出现隆起现象。
如上所述，根据本发明，能够防止由于铝基电池外壳和用于锂二次电池的电解质之间反应所引起的隆起现象，并能避免容纳原电池时可能发生的对电池外壳的损坏。因此，在很长一段时间内能够稳定地使用这种锂二次电池。此外，在使用锂二次电池时，能够避免由于诸如掉落、挤压和震动之类的外界因素引起电极片运动而导致电池外壳的损坏。因此，能够增加锂二次电池的稳定性。
虽然上面参考具体示出的实施例对本发明进行了描述，但本发明不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附权利要求限制。可以理解的是，在不超出本发明范围和构思的前提下本领域技术人员能够改变或变换这些实施例。

Claims (8)

1.一种袋状锂二次电池，包括：
配备有电极引线和电极片的原电池；
用于密封所述原电池的电池外壳；及
设置在所述电池外壳的内表面上的隔绝材料，所述电极引线和电极片安置在所述外壳内。
2.根据权利要求1所述的袋状锂二次电池，其中，所述电池外壳包括用于接收所述原电池的第一接收部分和用于接收所述电极引线的第二接收部分，所述隔绝材料设置在所述第二接收部分的内表面上。
3.根据权利要求1或2所述的袋状锂二次电池，其中，所述隔绝材料包括隔绝带或隔绝树脂。
4.根据权利要求3所述的袋状锂二次电池，其中，所述隔绝带由使用选自丙烯醛基、硅基和橡胶基中的任一种粘结剂粘结膜式隔绝带形成，该膜式隔绝带选自由具有耐热性和抗化学性的聚乙烯、环氧膜、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚酯、醋酸盐薄膜、纤丝薄膜、石棉膜、纸膜和聚丙烯组成的组。
5.根据权利要求3所述的袋状锂二次电池，其中，所述隔绝树脂包括选自由硅基、陶瓷、氧化铝、环氧树脂、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚酯、醋酸酯和聚丙烯组成组中的任何聚合树脂。
6.根据权利要求3所述的袋状锂二次电池，其中，所述隔绝树脂具有从0.001mm至5mm的厚度范围。
7.根据权利要求2所述的袋状锂二次电池，其中，所述隔绝材料设置在所述第二接收部分或盖部分的内周边上。
8.一种制造袋状锂二次电池的方法，该袋状锂二次电池包括配备有电极引线和电极片的原电池、和用于密封该原电池的电池外壳，其中该电池外壳包括用于接收所述原电池的第一接收部分和用于接收所述电极引线的第二接收部分，该方法包括步骤：
对处于所述第二接收部分的内表面上的隔绝材料进行处理；
将所述原电池插入所述电池外壳；及
密封所述电池外壳。
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