CN102089921A - 扁平二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种扁平二次电池，包括：正电极板；负电极板，所述负电极板与正电极板相对；电解溶液，所述电解溶液存在于电极板之间；隔离体，所述隔离体被插入在电极板之间；以及覆盖材料，所述覆盖材料用于密封电解溶液，其中所述正电极板包括：正电极集流器片，所述正电极集流器片的外围区域具有结合到隔离体的外围区域的结合区域；以及正电极活性材料层，所述正电极活性材料层被层压在正电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上，所述负电极板包括：负电极集流器片，所述负电极集流器片的外围区域具有结合到隔离体的外围区域的结合区域；以及负电极活性材料层，所述负电极活性材料层被层压在负电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上并且具有足以覆盖正电极活性材料层的尺寸，并且所述隔离体的两个表面的外围区域被结合到正电极集流器片和负电极集流器片的结合区域以维持如下状态：负电极活性材料层的区域完全覆盖正电极活性材料层的区域，从而形成电池模块。

Description

扁平二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种扁平二次电池及其制造方法。
背景技术
存在作为传统二次电池的圆柱和扁平二次电池。
在圆柱二次电池中，典型地，堆叠一个带形正电极板和一个带形负电极板，并且在其之间具有带形隔离体，并且堆叠的板被螺旋形地缠绕，从而形成了电极组。在该情况中，在电极组中存在八个尖角(pointed corner)，即正电极板的四个尖角和负电极板的四个尖角。
另一方面，作为四边形类型或者层压密封类型的扁平二次电池，现有技术1是已知的，其中对于袋状隔离体中包含的条形正电极板或负电极板，多个正电极板和多个负电极板交替层压，从而形成了电池组(例如，参见专利文献1)。
在这些二次电池中，正电极板具有正电极活性材料层，负电极板具有负电极活性材料层，并且负电极活性材料层比正电极活性材料层略大，从而正电极活性材料层的整个区域与负电极活性材料层的相对区域重叠。
例如，在其中正电极活性材料层具有未与负电极活性材料层重叠的区域的情况中，在锂离子二次电池中的充电和放电期间，从正电极活性材料层发射的部分Li离子未存放在负电极活性材料层中，以导致负电极集流器上的金属沉积。因此，发生了金属沉积导致的容量减少。为了防止该问题，如上文提到的，正电极活性材料层的整个区域与负电极活性材料层的相对区域重叠。
与圆柱二次电池相比较，现有技术1的扁平二次电池有必要将数目增加的电极存放在其内部。随着存放电极的数目的增加，电极尖角的数目增加。因此，扁平二次电池具有如下问题：当接收到来自外部的振动或冲击时，作为尖角对袋状隔离体的破坏的结果，发生内部短路的风险增加。
例如，在具有10个正电极板和10个负电极板的层压扁平二次电池的情况中，电极的尖角的总数多达80。因此，可以容易地设想，发生对隔离体的破坏的比率以及随之而来的发生内部短路的比率是圆柱二次电池的十倍。
为了防止电极尖角对袋状隔离体的破坏和内部短路，提出了现有技术2的扁平二次电池，其中将两个隔离体的外围部熔合或结合到正电极板的外围部的两个表面(例如，参见专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利公布No.2003-346765
专利文献2：日本未经审查的专利公布No.06-36801
发明内容
本发明将解决的问题
本发明人进行了现有技术1和2的扁平锂离子二次电池的下落测试和充放电循环测试。在一些情况中发生了爆炸和燃烧或者异常的生热。
对这些现象的原因进行了调查。对于现有技术1的扁平二次电池，如上文所述，正电极板的尖角突破隔离体，以使正电极板与负电极板直接接触，并且结果，发生了内部短路。确认该事件就是该现象的原因。
此外，本发明人发现了现有技术1和2的扁平锂离子二次电池所共有的如上文提到的原因是在一些情况中，在电池内部出现了枝晶，并且这些枝晶突破隔离体，引起了内部短路。
在本发明人调查了该原因之后，确认的是，由电池下落导致的冲击和振动引起了正电极活性材料层和负电极活性材料层之间的相对位置移位，并且因此正电极活性材料层具有未与用作锂离子的受主的负电极活性材料层重叠的部分，结果锂金属被沉积在负电极集流器上。
考虑到这些问题制作了本发明，并且本发明的目的在于提供一种即使在电池接收到振动和冲击时由于内部短路引起的故障仍不太可能发生的扁平二次电池以其制造方法。
解决问题的手段
因此，本发明提供一种扁平二次电池，其包括：正电极板；负电极板，所述负电极板与正电极板相对；电解溶液，所述电解溶液存在于电极板之间；隔离体，所述隔离体插入在电极板之间；以及覆盖材料，所述覆盖材料用于密封电解溶液，其中
正电极板，包括：正电极集流器片，所述正电极集流器片的外围区域具有结合到隔离体的外围区域的结合区域；以及正电极活性材料层，所述正电极活性材料层被层压在正电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上，
负电极板，包括：负电极集流器片，所述负电极集流器片的外围区域具有结合到隔离体的外围区域的结合区域；以及负电极活性材料层，所述负电极活性材料层被层压在负电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上，并且具有足以覆盖正电极活性材料层的尺寸，以及
隔离体的两个表面的外围区域被结合到正电极集流器片和负电极集流器片的结合区域以维持如下状态：负电极活性材料层的区域完全地覆盖正电极活性材料层的区域，从而形成电池模块。
根据本发明的另一方面，提供一种制造扁平二次电池的方法，包括步骤：
(A)将正电极活性材料层层压在正电极集流器片的一个表面或两个表面的未结合到隔离体的非结合区域上以形成正电极板，并且将引线板附着到正电极集流器片；
(B)将负电极活性材料层层压在负电极集流器片的一个表面或两个表面的未结合到隔离体的非结合区域上以形成负电极板，并且将引线板附着到负电极集流器片；
(C)将正电极集流器片和负电极集流器片的外围区域中的结合区域均结合到隔离体的两个表面的外围区域以形成电池模块；以及
(D)在使每个引线板的端部暴露到覆盖材料外部的状态下，将电池模块包封在具有电解溶液入口的覆盖材料中，通过电解溶液入口将电解溶液注入到覆盖材料中，并且密封电解溶液入口。
发明效果
根据本发明，可以获得抗冲击性极好的扁平二次电池，使得即使对于分配期间和使用环境中的振动、冲击等，也不存在由于电极层压结构的扰动和电极尖角对隔离体的破坏引起的内部短路。
附图说明
图1是示出本发明的扁平二次电池的实施例1的透视图。
图2是示出本发明的实施例1的扁平二次电池中的内部层压结构的示意性截面图。
图3(A)至3(E)是均示出制造本发明的实施例1中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
图4(A)和4(B)是均示出制造本发明的实施例2中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
图5(A)至5(E)是均示出制造本发明的实施例3中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
图6(A)至6(E)是均示出制造本发明的实施例5中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
图7(A)至7(E)是均示出制造本发明的实施例7中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
图8是示出本发明的实施例9的扁平二次电池中的内部层压结构的示意性截面图。
图9(A)至9(C)是均示出制造本发明的实施例9中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
图10(A)至10(C)是均示出测试之后的比较示例1的电池内部的示意图。
具体实施方式
本发明的扁平二次电池，包括：正电极板；负电极板，所述负电极板与正电极板相对；电解溶液，所述电解溶液存在于电极板之间；隔离体，所述隔离体被插入在电极板之间；以及覆盖材料，所述覆盖材料用于密封电解溶液，其中
正电极板，包括：正电极集流器片，所述正电极集流器片的外围区域具有结合到隔离体的外围区域的结合区域；以及正电极活性材料层，所述正电极活性材料层被层压在正电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上，
负电极板，包括：负电极集流器片，所述负电极集流器片的外围区域具有结合到隔离体的外围区域的结合区域；以及负电极活性材料层，所述负电极活性材料层被层压在负电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上并且具有足以覆盖正电极活性材料层的尺寸，以及
隔离体的两个表面的外围区域结合到正电极集流器片和负电极集流器片的结合区域以维持如下状态：负电极活性材料层的区域完全地覆盖正电极活性材料层的区域，从而形成电池模块。
该扁平二次电池被称为四边形二次电池或者层压密封二次电池，并且具有如上文所述的基本结构，其中交替地设置正电极板和负电极板，并且隔离体位于它们之间，并且在两个电极板之间存在电解溶液的状态下，通过覆盖材料来密封电池。因此，该扁平二次电池可应用于均具有上文提到的基本结构的扁平二次电池，诸如锂离子二次电池、镍-金属氢化物可再充电电池和镍-镉可再充电电池。
该扁平二次电池还可应用于如下结构：其中堆叠均包括正电极板和负电极板以及它们之间的隔离体的一个或多个电池模块。
在下文中，描述了本发明的扁平二次电池的结构和元件。
(正电极板和负电极板)
正电极板和负电极板均具有如下结构：其中如上文所述，每个电极的活性材料层被包括在每个电极的集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域(活性材料形成区域)中，并且可以使用适用于每个电极的组成材料。
<集流器片>
对集流器片没有特别的限制，只要其不会引起诸如锂离子二次电池、镍-金属氢化物可再充电电池或镍-镉可再充电电池的、要被形成的扁平二次电池中的化学反应即可。
在下文中，具体地描述了作为本发明的扁平二次电池的代表性示例的锂离子二次电池的集流器片。
作为用于正电极集流器片的材料，提到例如铝、铝合金、不锈钢、镍、钛和碳，并且使用其中铝或不锈钢的表面利用碳、镍、钛或银进行处理的另外的材料。具体地，铝或铝合金是优选的。此外，可以使用其中这些材料的表面被氧化的材料。可替选地，可以使用通过如下方式获得的正电极集流器片：通过包括气相沉积、镀覆和溅射中的任何一个的技术，在由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚酰胺和聚酰亚胺中的至少一种树脂材料制成的膜的表面上形成上文提到的金属膜(例如，Al膜)。
作为用于负电极集流器片的材料，提到例如铜、铜合金、不锈钢、镍、钛、铝和碳，并且使用其中铜或不锈钢的表面利用碳、镍、钛或银、Al-Cu合金等进行处理的另外的材料。具体地，铜或铜合金是优选的。此外，可以使用其中这些材料的表面被氧化的材料。可替选地，可以使用通过如下方式获得的负电极集流器片：通过包括气相沉积、镀覆和溅射中的任何一个的技术，在由聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚酰胺和聚酰亚胺中的至少一种树脂材料制成的膜的表面上形成上文提到的金属膜(例如，Cu膜)。
考虑到电池特性中的电阻，每个电极的集流器片的厚度优选地是从0.5到10μm，并且更优选地是从2到5μm。
<活性材料层>
对于活性材料层，使用适用于诸如锂离子二次电池、镍-金属氢化物可再充电电池或镍-镉可再充电电池的、要被形成的层压类型的扁平二次电池的已知材料。
在下文中，具体地描述作为本发明的扁平二次电池的代表性示例的锂离子二次电池的活性材料层。
在锂离子二次电池的情况中，含锂的氧化物可以被用作正活性材料。例如，复合氧化物、钛的硫化物或硒化物、钼、铜、铌、钒、锰、铬、镍、铁、钴或磷和锂等是优选的。具体地，可以单独地或者以多种材料的组合使用LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2、LiCrO2、LiFeO2、LiVO2和LiMPO4(M是选自Co、Ni、Mn和Fe的一种或多种元素)。
此外，作为负活性材料，可以单独地或者以多种材料的组合使用诸如天然石墨、人造石墨和高结晶石墨的基于石墨的材料、基于无定形碳的材料以及诸如Nb2O5和LiTiO4的金属氧化物中的至少一种或多种。
此外，对于正电极和负电极活性材料层，可以使用后面将描述的导电剂、粘结剂、填充剂、分散剂、离子导电剂和压力增强剂以及各种其他添加剂。
活性材料层可以例如按如下方式形成：活性材料和各种添加剂的混合物被施加在集流器片的一个表面或两个表面的活性材料形成区域中，在不会发生集流器片的变形或熔化的温度(例如，约100℃或更低)下，对集流器片进行干燥，并且通过滚压机使集流器片压缩制模。
正电极和负电极活性材料层的厚度适当地是从约20到150μm，并且优选地是从约50到100μm。
对导电剂没有特别的限制，只要其是通常用作电池材料并且不会引起包括该传导材料的电池中的化学反应的电子传导材料即可。可以单独地或者作为其混合物使用例如，诸如天然石墨(脉石墨、鳞片石墨、无定形石墨等)和人造石墨的石墨，诸如乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑和热裂炭黑的炭黑，诸如气相生长石墨纤维(VGCF)、碳纤维和金属纤维的传导纤维，铜、镍、铝、银等金属粉末，氧化锌、钛酸钾等传导须晶、诸如氧化钛的传导金属氧化物以及诸如聚亚苯基衍生物的有机传导材料。在这些导电剂中，乙炔黑、VGCF和石墨与乙炔黑的组合使用是特别优选的。
可以使用粘结剂，只要其通常用作电池材料并且用作聚糖、热塑树脂和具有橡胶弹性的聚合物中的一个或者它们的混合物即可。作为其优选示例，可以提到淀粉、聚乙烯醇、羧甲纤维素、羟丙基纤维素、再生纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶、聚丁二烯、氟橡胶和聚环氧乙烷。
填充剂通常用作电池材料，并且没有特别的限制，只要其是不引起包括该纤维材料的锂二次电池中的化学反应的纤维材料即可。可以使用例如，诸如基于石蜡的聚合物、诸如聚丙烯和聚乙烯、玻璃和碳的纤维。
作为离子导电剂，可以使用例如聚氧化乙烯衍生物或者含有这些衍生物的聚合物、聚氧化丙烯衍生物、含有聚氧化丙烯衍生物的聚合物、磷酸酯聚合物等，它们通常被称为无机和有机固体电解质。
压力增强剂是增加电池的内部压力的化合物，并且作为其代表性示例，可以提到碳酸盐。
(引线板)
引线板是使正电极和负电极中的每个的集流器片与电极端子连接的板。其材料没有特别的限制，只要其具有传导性即可，并且可以使用用于形成集流器片的材料。具体地，优选的是，对于正电极引线板，使用用于正电极集流器片的相同材料，并且对于负电极引线板，使用用于负电极集流器片的相同材料。
正电极和负电极中的每个的引线板的厚度适当地是从约50到300μm，并且优选地是从约80到200μm。
(隔离体)
在本发明中，隔离体具有防止正电极板和负电极板之间的物理接触和电接触的功能，以及防止正电极板和负电极板之间的相对位置移位的功能。
如上文所述，隔离体的两个表面(一个表面和另一表面)的外围区域被结合到正电极集流器片和负电极集流器片的外围区域中的结合区域，从而表现防止位置移位的功能。此时，为了增强防止位置移位的效果和强度，优选地提供正电极集流器片和隔离体之间的多个结合位置(结合区域)以及负电极集流器片和隔离体之间的多个结合位置(结合区域)。
这里，在集流器片是四边形的情况中，正电极和负电极中的每个的集流器片的外围区域指的是集流器片的四个边中的每个边附近。此外，在存在一个结合位置的情况中，集流器片的一个边的整体或部分指的是结合区域；在存在多个结合位置的情况中，集流器片的两个或多个边的整体或部分指的是结合区域。
应当注意，后面将详细描述隔离体与正电极和负电极的集流器片之间的结合形式。
作为本发明中使用的隔离体，可以单独地或者组合地使用例如由诸如聚乙烯、聚丙烯或聚酯的基于石蜡的树脂的合成树脂制成的多微孔膜，并且在必要时，还可以使用诸如无纺布的不昂贵的隔离体。此外，使用由例如芳香族聚酰胺树脂制成的抗热性极好的隔离体由于其改进了安全性而是优选的。
隔离体的厚度适当地是从约5到100μm，并且优选地是从约10到30μm。隔离体的空隙的百分比适当地是从约30到90％，并且优选地是从约40到80％。
应当注意，如果隔离体的厚度小于5μm，则隔离体缺乏机械强度，引起电池的内部短路。因此，这不是优选的。如果厚度大于100μm，则正电极和负电极之间的距离长，以使电池的内部电阻高。因此，这不是优选的。
此外，如果隔离体的空隙的百分比低于30％，则电解溶液的含量下降，以使得电池的内部电阻高。因此，这不是优选的。如果该百分比高于90％，则正电极和负电极彼此物理接触，以引起电池的内部短路。因此，这不是优选的。
这里，隔离体的厚度和空隙百分比指的是通过利用测微计测量隔离体的厚度并且利用电子天平测量隔离体的重量，计算隔离体的密度，并且测量相对于树脂的真实密度的比率而获得的值。
(电解溶液)
对于电解溶液，使用了适用于诸如锂离子二次电池、镍-金属氢化物可再充电电池或镍-镉可再充电电池的、要被形成的层压类型的二次电池的已知材料。
在下文中，具体描述作为本发明的层压类型的二次电池的代表性示例的锂离子二次电池的电解溶液。
作为电解溶液，使用含有锂盐的非水电解溶液。
作为用于锂离子二次电池的锂盐，提到诸如氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、三氟醋酸锂(LiCF3COO)和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)，并且它们可以单独地或者作为两种或更多种材料的混合物使用。非水电解质的盐浓度优选地是从0.5到3mol/L。
此外，作为非水电解溶液的替代，可以使用凝胶电解质，其中上文提到的电解溶液保存在聚合物基质中。如下聚合物基质是优选的，即其具有聚环氧乙烷和聚氧化丙烯的共聚物作为其基础结构并且其中在末端处具有多官能丙烯酸酯的化合物被交联。与物理交联凝胶相比较，凝胶电解质的使用提供具有强交联结构的电池，并且因此电池具有较少的诸如非水电解溶液从凝胶渗出的问题，这增加了电池的可靠性。
作为本发明中使用的非水电解质的溶剂，提到诸如碳酸丙烯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丁烯酯的环状碳酸酯，诸如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二丙酯的环状碳酸酯，诸如γ-丁内酯(在下文中有时被称为“GBL”)和γ-戊内酯的内酯，诸如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃的呋喃，诸如二乙醚、1，2-二甲氧基-乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷和二氧杂环乙烷的醚、二甲基亚砜、环丁砜、甲基环丁砜、乙腈、甲酸甲酯、乙酸甲酯等。这些材料可以单独地使用或者作为两种或更多种材料的混合物使用。具体地，含有γ-丁内酯(GBL)的材料是优选的。
此外，出于提高安全性的目的，可以使用离子性液体。此外，为了在电极上形成良好的涂层或者为了提高充放电的安全性，可以添加碳酸亚乙烯酯(VC)和环己基苯(CHB)。
(覆盖材料)
作为本发明中使用的覆盖材料(电池外壳)，可以使用由例如四边形圆柱形形状或者薄的扁平圆柱形形状与树脂层压的铁、不锈钢、铝的膜或铝箔形成的密封袋，或者由金属制成的罐。
参照附图，下文具体地描述了本发明的扁平二次电池的各种实施例。应当注意，上文已描述了扁平二次电池中包括的元件，并且因此省略了它们的详细描述，并且主要描述电池模块的结构和组件。
(实施例1)
图1是示出本发明的扁平二次电池的实施例1的透视图。图2是实施例1的扁平二次电池中的内部层压结构的示意性截面图。图3(A)至3(E)是均示出制造实施例1的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
该层压类型的二次电池包括一个正电极板10、一个负电极板20、用于防止正电极板10和负电极板20的物理和电接触的袋状隔离体30、电连接到正电极板10的正电极引线板40、结合到正电极引线板40的正电极端子板41、电连接到负电极板20的负电极引线板50、结合到负电极引线板50的负电极端子板51、覆盖材料60以及注入到覆盖材料60中的电解溶液(未示出)。
正电极板10具有矩形正电极集流器片11以及正电极活性材料层12，所述正电极活性材料层12被层压成正电极集流器片11的两个表面的活性材料形成区域中的矩形。
在实施例1的情况中，正电极活性材料层12被形成在除了正电极集流器片11的两个表面的外围部之外的区域中。因此，正电极集流器片11具有外围区域11a(在下文中，有时被称为“正电极未涂覆部11a”)，该外围区域11a具有四边形框架形状，其中未形成正电极活性材料层12。
正电极未涂覆部11a的宽度没有特别的限制。然而，如果该宽度变大，则与电池的外部形状相比较，活性材料量变得相对小，并且单位体积能够存储的能量变小。因此，该宽度将是例如从约2到10mm。
负电极板20具有大于正电极集流器片11的负电极集流器片21以及负电极活性材料层22，所述负电极活性材料层22被层压成负电极集流器片21的两个表面的活性材料形成区域中的矩形。
在实施例1的情况中，负电极活性材料层22被形成在除了负电极集流器片21的两个表面上的彼此相对的两个短边之外的外围区域中，并且具有大于正电极活性材料层12的尺寸。因此，负电极集流器片21具有线形外围区域21a(在下文中，有时被称为“负电极未涂覆部21a”)，其中未形成负电极活性材料层22。
负电极未涂覆部21a的宽度没有特别的限制。然而，如同正电极的情况一样，如果该宽度变大，则与电池的外部形状相比较，活性材料量变得相对小，并且单位体积能够存储的能量变小。因此，该宽度将是例如从约2到10mm。
正电极引线板40是由与正电极集流器11的材料相类似的材料制成的金属带板，并且例如按如下方式结合：折叠的金属带板的两端将正电极集流器片11的一个短边夹在中间(参见图8)。
负电极引线板50是由与负电极集流器21的材料相类似的材料制成的金属带板，并且例如按如下方式结合：折叠的金属带板的两端将负电极集流器片21的一个短边夹在中间(参见图8)。
在实施例1中，正电极引线板40和负电极引线板50被设置在矩形的同一边侧上并且处于不同的位置。然而，它们可以设置在彼此相对的两个边侧上。
正电极端子板41由两个金属板构成，这两个金属板由与正电极引线板40的材料相类似的材料制成，这允许正电极引线板40以正电极引线板40被夹在这两个金属板之间的形式来结合。
负电极端子板51由两个金属板构成，这两个金属板由与负电极引线板50的材料相类似的材料制成，这允许负电极引线板50以负电极引线板50被夹在这两个金属板之间的形式来结合。
应当注意，将引线板40和50结合到各个电极中的集流器片11和21以及将端子板41和51结合到各个电极中的引线板40和50可以通过例如，冷卷(包括填缝)、铆接、超声焊接、电阻焊接、激光束焊接等来执行。
隔离体30具有片状的第一隔离体31以及片状的第二隔离体32，所述片状的第一隔离体31被形成为矩形形状并且尺寸等于或大于负电极集流器片21的尺寸，所述片状的第二隔离体32被形成为矩形形状并且尺寸等于第一隔离体的尺寸。
正电极板10和负电极板20结合到第一隔离体31的两个表面的外围区域。借助于此，第一隔离体31维持正电极活性材料层12的整个区域与负电极活性材料层22的区域重叠的状态，并且具有防止正电极板10和负电极板20之间的物理和电接触的功能。
在其中正电极板10和负电极板20结合到第一隔离体31的两个表面的多个电池模块S1堆叠在覆盖材料60中的情况中，第二隔离体32具有防止一个电池模块的正电极板和与其相邻的另一电池模块的负电极板彼此物理和电接触的功能以及容纳和按压正电极板10的功能。
因此，在如实施例1中的电池模块S1的情况中，第二隔离体32可以被省略(参见图8和9(A)至9(C))。此外，外部正电极活性材料层12和外部负电极活性材料层22对发电没有贡献，并且因此它们也可以被省略。
接下来，描述实施例1的扁平二次电池的制造方法，使得更具体地描述上文提到的结合形式。
该扁平二次电池可以通过包括如下步骤的制造方法来制造：(A)将正电极活性材料层12层压在正电极集流器片11的一个表面或两个表面的未结合到隔离体的非结合区域上以形成正电极板10，并且将正电极引线板40附着到正电极集流器片11，(B)将负电极活性材料层22层压在负电极集流器片21的一个表面或两个表面的未结合到隔离体的非结合区域上以形成负电极板20，并且将负电极引线板50附着到负电极集流器片21，(C)将正电极集流器片11和负电极集流器片21的外围区域中的结合区域均结合到隔离体(第一隔离体31)的两个表面的外围区域以形成电池模块，以及(D)在使引线板40和50的端部暴露到覆盖材料外部的状态下将电池模块包封在具有电解溶液入口的覆盖材料60中，通过电解溶液入口将电解溶液注入到覆盖材料60中，以及密封电解溶液入口。
图3(A)至3(E)均示出上文提到的步骤(C)中的形成电池模块的工艺。
在实施例1的情况中，在上文提到的步骤(C)中，如图3(A)中所示，在其两个表面上均具有正电极活性材料层12的正电极集流器片21的一个表面的正电极未涂覆部11a结合到第一隔离体31的一个表面的外围区域31a。
此时，如上文所述，正电极集流器片11由金属片或者具有树脂膜的表面上的金属膜的导电复合片制成，并且隔离体30由合成树脂制成，并且因此，作为结合这些部件的方法，可以使用超声焊接、热熔或者热压结合。优选地，导电复合片的正电极未涂覆部11a的金属膜被去除，以使树脂膜暴露，或者在形成导电复合片时留下其中未形成金属膜的树脂膜的暴露部，并且结合树脂膜和第一隔离体31以形成结合部，使得树脂彼此结合以提高结合强度。
应当注意，在图2中，符号D1表示正电极集流器片11和第一隔离体31的结合部。
正电极板10小于第一隔离体31，并且因此未与正电极板10重叠的外围区域31a暴露在第一隔离体31的一个表面上。
接着，如图3(B)中所示，按为了覆盖正电极板10的方式，将第二隔离体32的外围区域结合到第一隔离体31的外围区域31a。此时，也可以使用超声焊接、热熔或热压结合。应当注意，在图2中，符号D2表示第一隔离体31和第二隔离体32的结合部。
这样，利用第一和第二隔离体31和32来形成袋状隔离体30，并且导致其中正电极板10容纳在袋状隔离体30中以便于防止正电极板10的移动的状态。
接着，如图3(C)至3(E)中所示，在其两个表面上均具有负电极活性材料层22的负电极集流器片21的一个表面的两个未涂覆部21a结合到第一隔离体31的另一表面的外围区域，从而完成电池模块S1。
此时，如上文所述，负电极集流器片21由金属片或者具有在树脂膜的表面上的金属膜的复合片制成，并且隔离体30由合成树脂制成，并且因此，作为结合这些部件的方法，可以使用超声焊接、热熔或者热压结合。优选地，复合片的负电极未涂覆部21a的金属膜被去除以使树脂膜暴露，并且彼此结合树脂膜和第一隔离体31，这是树脂之间的结合并且因此可以提高结合强度。应当注意，在图2中，符号D3表示负电极集流器片21和第一隔离体31的结合部。
随后，在上文提到的步骤(D)中，将具有暴露于外部的正和负引线板40和50的前端的所形成的电池模块S1包封到覆盖材料60的内部，将正电极端子板41和负电极端子板51附着到正电极引线板40和负电极引线板50，将电解溶液注入到内部中，并且进行密封，从而完成扁平二次电池。
以该方式制造的扁平二次电池被维持在如下状态：正电极集流器片11的外围部11a和负电极集流器片21的外围区域的两个边结合到第一隔离体31，并且正电极活性材料层12的整个区域与负电极活性材料层22的区域重叠，并且第一隔离体31位于它们之间。
因此，即使扁平二次电池接收到来自外部的振动和冲击，当正电极集流器片11的尖角引起对袋状隔离体30的破坏以使正电极板10和负电极板20彼此接触时，仍防止该扁平二次电池发生内部短路。此外，彼此相对的正电极活性材料层12和负电极活性材料层22不能相对于第一隔离体31移动，并且因此没有正电极活性材料层12的一部分区域突出到负电极活性材料层22的区域外部。因此，防止由于负电极集流器片中的金属沉积而形成枝晶以及由其导致的容量下降，并且进一步防止由枝晶引起的对隔离体的破坏所导致的内部短路。
应当注意，形成电池模块S1的工艺不限于图3(A)至3(E)中示出的顺序。例如，在结合第一隔离体31和负电极板20之后，可以结合第一隔离体31和正电极板10。此外，在将第二隔离体32结合到第一隔离体31之前，可以将负电极板20结合到第一隔离体31。
(实施例2)
图4(A)和4(B)是均示出制造本发明的实施例2中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
实施例2是其中包括图2和3中示出的实施例1的多个(例如，五个)电池模块S1的扁平二次电池。应当注意，在图4中，与图2和3中示出的实施例1的元件相同的元件由相同的符号表示。在下文中，主要描述实施例2中的与实施例1中的配置不同的配置。
在实施例2的情况中，在上文提到的步骤(C)中，如图4(A)中所示，形成用于一个扁平二次电池的多个电池模块S1。如图4(B)中所示，在多个电池模块S1相互堆叠的状态下，多个正电极的引线板相互堆叠，夹在正电极端子板之间，并且结合，并且使负电极的多个引线板相互堆叠，夹在负电极端子板之间，并且结合。
此时，多个电池模块S1堆叠，使得一个电池模块S1的第二隔离体32与同其相邻的另一电池模块S1的外部负电极活性材料层22接触。
在上文提到的步骤(D)中，将堆叠的多个电池模块S1包封在覆盖材料60(参见图1)的内部中，将电解溶液注入到内部中，并且进行密封，从而完成扁平二次电池(堆叠的二次电池)。
在以这种方式形成的扁平二次电池中，如实施例1中的那样，每个电池模块S1被维持在如下状态：正电极板10的正电极集流器片11的外围部11a和负电极板20的负电极集流器片21的外围区域的两个边结合到第一隔离体31，并且正电极板10的正电极活性材料层12的整个区域与负电极板20的负电极活性材料层22的区域重叠，并且第一隔离体31位于它们之间。
多个电池模块S1被组合为具有正电极端子板和负电极端子板的单个单元。
因此，在每个电池模块S1中，如实施例1中的那样，即使扁平二次电池接收到来自外部的振动和冲击，当正电极集流器片11的尖角引起对袋状隔离体30的破坏以使正电极板10和负电极板20彼此接触时，仍防止该扁平二次电池发生内部短路。此外，彼此相对的正电极活性材料层12和负电极活性材料层22不能相对于第一隔离体31移动，并且因此没有正电极活性材料层12的一部分区域突出到负电极活性材料层22的区域外部。因此，防止由于负电极集流器片中的金属沉积而形成枝晶以及由其导致的容量下降，并且进一步防止由枝晶引起的对隔离体的破坏所导致的内部短路。
此外，多个电池模块S1被组合为单个单元，并且因此防止彼此相邻的电池模块S1的相对移动和位置移位。还防止由于彼此相邻的两个电池模块S1之间的位置移位引起的枝晶的析出，以及连同其发生的内部短路。
(实施例3)
图5(A)至5(E)是均示出制造本发明的实施例3中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
实施例3具有与实施例1相类似的配置，与实施例1的不同之处在于电池模块S2中的正电极板110和负电极板120的结合部的形式。应当注意，在图5中，与图2和3中示出的实施例1的元件相同的元件由相同的符号表示。在下文中，主要描述实施例3中的与实施例1中的配置不同的点的配置。
在实施例3的电池模块S2的情况中，如图5(A)中所示，正电极板110具有正电极集流器片11的一个短边侧的两个表面上的正电极未涂覆部111a，并且正电极活性材料层12被形成在正电极集流器片11的两个表面上的、除了正电极未涂覆部111a之外的所有区域中。图5(A)中图示了如下情况：在正电极集流器片11中，正电极未涂覆部111a被布置在附着到正电极引线板40的短边侧。然而，正电极未涂覆部111a可以布置在不具有正电极引线板40的短边侧，或者布置在长边侧。
此外，如图5(C)中所示，被形成为尺寸大于正电极活性材料层12的尺寸的负电极板120具有负电极集流器片21的外围区域的两个表面上的负电极未涂覆部121a。负电极活性材料层22被形成在大于正电极活性材料层12的区域处的、在负电极集流器片21的两个表面上的、除了负电极未涂覆部121a之外的所有区域中。
在该情况中，正电极未涂覆部111a的宽度适当地是从5到10mm，并且负电极未涂覆部121a的宽度适当地是从1到8mm。
可以如下形成实施例3的电池模块S2。
在最初时，如图5(A)中所示，将正电极集流器片11的一个表面侧上的正电极未涂覆部111a结合到第一隔离体31。此时，未与正电极板110重叠的第一隔离体31的外围区域31a被暴露。
接着，如图5(B)中所示，如实施例1中的那样，将第二隔离体32的外围区域结合到第一隔离体31的外围区域31a，从而形成袋状隔离体30。
接着，如图5(C)至5(E)中所示，将在其内部包含的正电极板110的隔离体30的第一隔离体31的外围区域结合到负电极板120的负电极未涂覆部121a，并且因此完成实施例3的电池模块S2。
在实施例3的扁平二次电池中，正电极板110具有一个结合部。然而，整个正电极板110被包含在袋状隔离体30中并且夹在第一和第二隔离体31和32之间，并且因此，在袋状隔离体30中正电极板110不会相对于负电极板120移位。
应当注意，在实施例3中，如实施例1中的那样，提供一个电池模块S2，并且因此可以省略第二隔离体32(参见图8和9)。此外，外部正电极活性材料层12和外部负电极活性材料层22对发电没有贡献，并且因此它们也可以被省略。
(实施例4)
实施例4的扁平二次电池(未示出)包括以它们堆叠方式的、实施例3的多个电池S2，参照图5描述了每个电池S2。应当注意，在实施例4中，在形成电池模块之后的步骤可以根据实施例3来执行。
(实施例5)
图6(A)至6(E)是均示出制造本发明的实施例5中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
在实施例5的电池模块S3中，正电极板110的结合部的形式与实施例3中的相同，并且负电极板220的结合部的形式与实施例1中的相同，隔离体30的袋状形状与实施例1和3中的相同。应当注意，在图6中，与图3和5中示出的实施例1和3的元件相同的元件由相同的符号表示。
在形成实施例5的电池模块S3时，图6(A)和6(B)中示出的步骤与实施例3中的步骤(图5(A)和5(B))相类似，并且图6(C)至6(E)中示出的步骤与实施例1中的步骤(图3(C)至3(E))相类似。
在实施例5中，如实施例1中的那样，提供一个电池模块S3，并且因此第二隔离体32可以被省略(参见图8和9)。此外，外部正电极活性材料层12和外部负电极活性材料层22对发电没有贡献，并且因此它们也可以被省略。
(实施例6)
实施例6的扁平二次电池(未示出)包括以它们堆叠方式的、实施例5的多个电池S3，参照图6描述了每个电池S3。应当注意，在实施例6中，在形成电池模块之后的步骤可以根据实施例3来执行。
(实施例7)
图7(A)至7(E)是均示出制造本发明的实施例7中的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。应当注意，在图7中，与图3、5和6中示出的实施例1、3和5的元件相同的元件由相同的符号表示。
在实施例7的电池模块S4中，正电极板110的结合部的形式与实施例3和5中的相同，并且正电极板110具有一个短边侧(正电极引线板40侧)上的两个表面上的正电极未涂覆部110a，并且具有在除了正电极未涂覆部110a之外的所有区域中的正活性材料12。
另一方面，如同正电极板110，负电极板220具有一个短边侧(负电极引线板50侧)上的两个表面上的负电极未涂覆部221a，并且具有在除了负电极未涂覆部221a之外的所有区域中的负活性材料22。
在该情况中，负电极活性材料层22也被形成为尺寸大于正电极活性材料层12，并且负电极未涂覆部221a的宽度适当地是约2到8mm。
应当注意，实施例7中的隔离体30的袋状形状与实施例1、3和5中的相同。
在形成实施例7的电池模块S4时，图7(A)和7(B)中示出的步骤与实施例3中的步骤(图5(A)和5(B))相类似。在图7(C)至7(E)中示出的步骤中，将负电极板220的负电极未涂覆部221a结合到第一隔离体31的短边侧。
在实施例7中，如实施例1中的那样，提供一个电池模块S4，并且因此第二隔离体32可以被省略(参见图8和9)。此外，外部正电极活性材料层12和外部负电极活性材料层22对发电没有贡献，并且因此它们也可以被省略。
(实施例8)
实施例8的扁平二次电池(未示出)包括以它们堆叠方式的、实施例7的多个电池S4，参照图7描述了每个电池S4。应当注意，在实施例8中，形成电池模块之后的步骤可以根据实施例3来执行。
(实施例9)
图8是示出实施例9的扁平二次电池中的内部层压结构的示意性截面图。图9(A)至9(C)是均示出制造实施例9的扁平二次电池的部分工艺的工艺说明图。
该层压的二次电池被配置成与实施例1的配置相类似，不同之处在于实施例1至8中的第二隔离体32被省略，使得隔离体中仅包括第一隔离体31。应当注意，在图8和9中，与图2和3中示出的元件相同的元件由相同的符号表示。
在形成该扁平二次电池的电池模块S5时，如图9(A)中所示，将正电极板10的四边形框架形正电极未涂覆部11a结合到隔离体130的一个表面的外围区域131a，并且如图9(B)和9(C)中所示，将负电极板20的两个短边侧上的负电极未涂覆部21a结合到与正电极板10结合的隔离体130的另一表面的外围区域131a，从而完成电池模块S5。
应当注意，图8示出如下状态：正电极引线板40结合到正电极集流器片11的一个边侧的正电极未涂覆部11a，并且负电极引线板56结合到负电极集流器片21的一个边侧上的正电极未涂覆部21a；然而，如图8的左侧部分所示，与引线板40和50结合的正电极未涂覆部11a和负电极未涂覆部21a中的未结合到引线板40和50的部分被结合到隔离体130的外围部130a。
在实施例9的扁平二次电池的情况中，隔离体130不具有如实施例1中的该袋状形状。然而，效果等同于实施例1的效果。
在实施例9中，如实施例1中的那样，外部正电极活性材料层12和外部负电极活性材料层22对发电没有贡献，并且因此它们也可以被省略。
(实施例10)
实施例10的扁平二次电池(未示出)包括以它们堆叠方式的、实施例9的多个电池S5，参照图8和9描述了每个电池S5。
在实施例10中，在形成电池模块S5并且将正电极和负电极端子板附着到正电极和负电极引线板40和50之后的步骤是利用与用于形成电池模块S5的隔离体130相同的隔离体来堆叠多个电池模块S5，将电池模块S5包封在覆盖材料的内部中，将电解溶液注入到覆盖材料的内部中，并且进行密封。
在以这种方式形成的实施例10的扁平(堆叠类型)二次电池中，在电池模块S5之间设置的隔离体未结合到相邻电池模块S5的隔离体130，并且处于自由状态。然而，如果电池模块S5之间的隔离体被形成为尺寸足够大到避免一个电池模块S5的正电极板10和与其相邻的另一电池模块S5的负电极板20之间的接触，则不会出现问题。
(其他实施例)
在实施例1至10中，例示了其中正电极板与隔离体的结合部基本上是外围区域的整个外围的情况，以及其中该结合部是外围区域的一个短边侧的部分的情况，以及例示了其中负电极板与隔离体的结合部是外围区域的两个短边的部分的情况，其中该结合部基本上是整个外围的情况，以及其中该结合部是一个短边的情况。然而，正电极板和负电极板与隔离体的结合部可以不同于这些情况中的结合部。例如，可以使用一个长边的部分、一个长边的部分和一个短边的部分、两个长边的部分、彼此相邻的两个角的附近、彼此相对的两个角的附近、三个角的附近或者四个角的附近。
示例
(示例1)
如下形成了具有图6中示出的结构的电池模块。
将作为正活性材料的主要成分的钴酸锂、作为碳基传导材料和粘结剂的聚偏二氟乙烯以及N-甲基吡咯烷酮混合并且揉捏成膏状物，从而获得揉捏混合物。该揉捏混合物被施加到短边长度为15cm、长边长度为20cm并且厚度为20μm的铝箔的两个表面上，并且通过在140℃下加热20分钟来进行干燥，随后通过滚压机来压缩制模，从而形成总厚度为100μm的正电极板。此时，在正电极板的一个短边侧上形成宽度为1cm的正电极未涂覆部。
将作为负活性材料的天然石墨、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合并且揉捏成膏状物，从而获得揉捏混合物。该揉捏混合物被施加到短边长度为17cm、长边长度为22cm并且厚度为20μm的铜箔的两个表面上，并且通过在130℃下加热20分钟来进行干燥，随后通过滚压机来压缩制模，从而形成总厚度为60μm的负电极板。此时，在负电极板的两个短边侧上形成均具有0.5cm的宽度的负电极未涂覆部。
使用热技术将正电极板的正电极未涂覆部焊接到短边长度为17cm、长边长度为22cm并且厚度为20μm的、由聚乙烯多微孔膜制成的第一隔离体的一个表面的短边侧，并且使用热技术将第二隔离体的外围区域焊接到宽度为1cm的第一隔离体的外围区域，以便覆盖正电极板，从而形成袋状隔离体。使用热技术将负电极板的两个负电极未涂覆部焊接到第一隔离体的另一表面的两个短边，从而形成电池模块。
形成五组电池模块。将处于堆叠状态的电池模块组包封在电池容器(覆盖材料)中。将正电极端子板附着到每个电池模块的正电极引线板，并且将负电极端子板附着到每个电池模块的负电极引线板。将电解溶液注入到电池容器的内部中，并且进行密封，从而形成示例1的密封测试电池。
形成了示例1的二十个电池，并且进行基于“美国锂离子电池运输规范”的振动测试。在测试之前和之后，测量电池的内部电阻，并且检查存在或不存在由突破隔离体引起的内部短路。此时，未进行使用已被充电的电池的测试。这是用于防止发生由内部短路事件中流动的大电流所引起的诸如生热和点燃的现象的行动。
因此，在测试之前和之后的电池内部电阻是1mΩ或更小的情况中，电池被评估为“差的”，作为其中发生内部短路的产品。在表1中呈现了该结果。
应当注意，上文提到的基于“美国锂离子电池运输规范”的振动测试是在如下特定条件下进行的：
(1)在x轴、y轴和z轴方向中的每个方向上施加3小时的振动(总共9小时)
(2)扫过从5Hz到100Hz的正弦波
(3)对于每个组设定从1G到8G的振动宽度中的15分钟的加速度。
(示例2)
除此之外，在具有图5中示出的结构的电池模块中，使负电极板成形为具有其外围部中的宽度为0.5cm的负电极未涂覆部，并且将整个负电极未涂覆部结合到第一隔离体，按与示例1中的方式相类似的方式形成示例2的二十个电池，并且进行与示例1中的测试相类似的振动测试。表1中呈现了测试结果。
(示例3)
除此之外，在具有图5中示出的结构的电池模块中，将负电极板中的外围区域的负电极未涂覆部的四个角结合到第一隔离体，按与示例1中的方式相类似的方式形成示例3的二十个电池，并且进行与示例1中的测试相类似的振动测试。表1中呈现了测试结果。
(示例4)
按与示例1中的电池相类似的过程形成作为示例4的实施例10的扁平二次电池。
将作为正活性材料的主要成分的钴酸锂、作为碳基传导材料和粘结剂的聚偏二氟乙烯以及N-甲基吡咯烷酮混合并且揉捏成膏状物，从而获得揉捏混合物。该揉捏混合物被施加到短边长度为15cm、长边长度为20cm并且厚度为20μm的铝箔的两个表面上，并且通过在140℃下加热20分钟来进行干燥，随后通过滚压机来压缩制模，从而形成总厚度为100μm的正电极板。此时，在正电极板的一个短边侧上形成宽度为1cm的正电极未涂覆部。
将作为负活性材料的天然石墨、聚偏二氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮混合并且揉捏成膏状物，从而获得揉捏混合物。该揉捏混合物被施加到短边长度为17cm、长边长度为22cm并且厚度为20μm的铜箔的两个表面上，并且通过在130℃下加热20分钟来进行干燥，随后通过滚压机来压缩制模，从而形成总厚度为60μm的负电极板。此时，在负电极板的两个短边侧上形成均具有0.5cm的宽度的负电极未涂覆部。
使用热技术将正电极板的正电极未涂覆部焊接到短边长度为17cm、长边长度为22cm并且厚度为20μm的、由聚乙烯多微孔膜制成的第一隔离体的一个表面的短边，并且使用热技术将负电极板的两个负电极未涂覆部焊接到第一隔离体的另一表面的两个短边，从而形成电池模块(图8)。
形成五组电池模块。将电池模块组包封在电池容器(覆盖材料)中，所述电池模块组处于堆叠状态使得具有大于第一隔离体的外部形状的第二隔离体被设置在正电极和负电极之间。将正电极端子板附着到每个电池模块的正电极引线板，并且将负电极端子板附着到每个电池模块的负电极引线板。将电解溶液注入到电池容器的内部，并且进行密封，从而形成示例4的密封测试电池。形成了示例4的二十个密封测试电池，并且如同示例1，进行基于“美国锂离子电池运输规范”的振动测试。在测试之前和之后，测量电池的内部电阻，并且检查存在或不存在内部短路。因此，在测试之前和之后的电池内部电阻是1mΩ或更小的情况中，电池被评估为“差的”，作为其中发生内部短路的产品。在表1中呈现了该结果。
(比较示例1)
此时，在具有图5中示出的结构的电池模块中，负电极板未结合到其中封装正电极板的隔离体，按与示例1中的方式相类似的方式形成比例示例1的二十个电池，并且进行与示例1中的测试相类似的振动测试。表1中呈现了测试结果。
解析比较示例1的电池内部的电极位置在测试之后如何改变，并且将其示意图示出为图10(A)的透视图、图10(B)的顶部透视图以及图10(C)的侧视图。
表1
 示例1  示例2  示例3  示例4  比较示例1
  发生短路的数目  0  0  0  0  9
  短路发生率  0  0  0  0  45
根据表1，确认的是，与比较示例1相比较，示例1至3没有短路，并且消除了该问题。此外，在示例4的情况中，第二隔离体的外部形状比第一隔离体的外部形状足够大，并且因此，与电池的外部形状相比较，活性材料量变得相对小，并且单位体积能够存储的能量的量变小。然而，确认的是，电池模块在电池容器中移动，并且没有发生短路。另一方面，在比较示例1的情况中，如图10中所示，发现正电极板10与袋状隔离体30一起在电池容器内部移动，隔离体30沿着容器的内壁上升，以移位到使正电极板10的角与容器和负电极板20相摩擦的程度，从而正电极板10破坏隔离体30，这是短路的原因。
应当注意，除了在具有图7中示出的结构的电池模块中，负电极板中的一个短边侧上的负电极未涂覆部被结合到第一隔离体之外，按与示例2中的方式相类似的方式形成二十个电池，并且进行与示例1中的测试相类似的振动测试。确认的是，尽管发生了短路，但是短路被减少到比比较示例1更少。
附图标记
10、110：正电极板
11：正电极集流器片
11a、111a：正电极未涂覆部
12：正电极活性材料层
20、120、220：负电极板
21：负电极集流器片
21a、121a、221a：负电极未涂覆部
22：负电极活性材料层
30、130：隔离体
31a、131a：外围区域
31：第一隔离体
32：第二隔离体
40：正电极引线板
41：正电极端子板
50：负电极引线板
51：负电极端子板
60：覆盖材料(电池容器)
D1、D2、D3：结合部
S1、S2、S3、S4、S5：电池模块

Claims (12)

1.一种扁平二次电池，包括：
正电极板；
负电极板，所述负电极板与所述正电极板相对；
电解溶液，所述电解溶液存在于所述电极板之间；
隔离体，所述隔离体被插入在所述电极板之间；以及
覆盖材料，所述覆盖材料用于密封所述电解溶液，
其中，所述正电极板包括：正电极集流器片，所述正电极集流器片的外围区域具有结合到所述隔离体的外围区域的结合区域；以及正电极活性材料层，所述正电极活性材料层被层压在所述正电极集流器片的一个表面或两个表面上的非结合区域上，
所述负电极板包括：负电极集流器片，所述负电极集流器片的外围区域具有结合到所述隔离体的外围区域的结合区域；以及负电极活性材料层，所述负电极活性材料层被层压在所述负电极集流器片的一个表面或两个表面的非结合区域上并且具有足以覆盖所述正电极活性材料层的尺寸，并且
所述隔离体的两个表面的外围区域被结合到所述正电极集流器片和所述负电极集流器片的结合区域以维持如下状态：所述负电极活性材料层的区域完全地覆盖所述正电极活性材料层的区域，从而形成电池模块。
2.根据权利要求1所述的扁平二次电池，其中，
所述正电极集流器片和所述负电极集流器片均具有多个结合区域。
3.根据权利要求1所述的扁平二次电池，其中
所述正电极集流器片，所述负电极集流器片和所述隔离体均是四边形的，
所述正电极集流器片的外围区域和所述隔离体的外围区域在其的一侧处、在其彼此相对的两侧处、在其彼此相邻的两侧或更多侧处、在其彼此相对的两个角的附近处或者在其三个或更多个角的附近处彼此结合，以及
所述负电极集流器片的外围区域和所述隔离体的外围区域在其的一侧处、在其彼此相对的两侧处、在其彼此相邻的两侧或更多侧处、在其彼此相对的两个角的附近处或者在其三个或更多个角的附近处彼此结合。
4.根据权利要求3所述的扁平二次电池，其中
所述负电极集流器片被形成为尺寸大于所述正电极集流器片，以及
所述隔离体被形成为尺寸等于所述负电极集流器片。
5.根据权利要求1所述的扁平二次电池，其中
所述正电极集流器片和所述负电极集流器片均由导电片制成，其中至少其表面是金属，
所述隔离体由树脂材料制成，以及
所述隔离体通过超声焊接、热熔或热压结合而结合到所述正电极集流器片和所述负电极集流器片。
6.根据权利要求5所述的扁平二次电池，其中
所述正电极集流器片和所述负电极集流器片均包括：由选自聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚酰胺和聚酰亚胺中的至少一种树脂材料制成的树脂膜；以及在所述树脂膜的表面上层压的金属膜，以及
所述正电极集流器片和所述负电极集流器片的树脂膜均结合到所述隔离体。
7.根据权利要求4所述的扁平二次电池，其中
所述隔离体被形成为袋的形式并且包含：第一隔离体，所述第一隔离体被结合到所述正电极集流器片和所述负电极集流器片；以及第二隔离体，所述第二隔离体被结合到所述第一隔离体的一个表面的外围区域，
所述正电极集流器片被结合到所述袋状隔离体中的所述第一隔离体的一个表面，以及
所述负电极集流器片被结合到所述第一隔离体的另一表面。
8.根据权利要求7所述的扁平二次电池，其中
所述正电极板具有所述正电极集流器片的两个表面上的所述正电极活性材料层，并且所述负电极板具有所述负电极集流器片的两个表面上的所述负电极活性材料层，
通过将所述正电极板的所述正电极集流器片结合到所述袋状隔离体中的所述第一隔离体的一个表面，并且将所述负电极板的所述负电极集流器片结合到所述第一隔离体的另一表面，来形成所述电池模块，以及
多个这样的电池模块在所述覆盖材料中彼此堆叠。
9.根据权利要求1所述的扁平二次电池，其中，
多个电池模块在所述覆盖材料中彼此堆叠。
10.一种制造扁平二次电池的方法，包括步骤：
(A)将正电极活性材料层层压在正电极集流器片的一个表面或两个表面的未结合到隔离体的非结合区域上以形成正电极板，并且将引线板附着到所述正电极集流器片；
(B)将负电极活性材料层层压在负电极集流器片的一个表面或两个表面的未结合到所述隔离体的非结合区域上以形成负电极板，并且将引线板附着到所述负电极集流器片；
(C)将所述正电极集流器片和所述负电极集流器片的外围区域中的结合区域均结合到所述隔离体的两个表面的外围区域以形成电池模块；以及
(D)在使每个引线板的端部暴露到覆盖材料外部的状态下，将所述电池模块包封在具有电解溶液入口的所述覆盖材料中，通过所述电解溶液入口将电解溶液注入到所述覆盖材料中，并且密封所述电解溶液入口。
11.根据权利要求10所述的方法，其中
在步骤(A)中，所述正电极活性材料层被层压在所述正电极集流器片的两个表面中的每个表面的所述非结合区域上以形成所述正电极板，
在步骤(B)中，所述负电极活性材料层被层压在所述负电极集流器片的两个表面中的每个表面的所述非结合区域上以形成所述负电极板，
步骤(C)包括如下步骤：将正电极集流器片结合到第一隔离体的一个表面的外围区域并且将第二隔离体结合到所述第一隔离体的外围区域以覆盖所述正电极板；以及将所述负电极集流器片结合到所述第一隔离体的另一表面的外围区域，以便形成多个电池模块，以及
在步骤(D)中，将彼此堆叠的所述多个电池模块包封在所述覆盖材料中。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤(C)中，通过超声焊接、热熔或热压结合，将所述隔离体结合到所述正电极集流器片和所述负电极集流器片。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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