CN103247764A

CN103247764A - 袋型电池

Info

Publication number: CN103247764A
Application number: CN2013100407899A
Authority: CN
Inventors: 宋晓晶; 金大奎
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Tianjin Samsung Vision Co Ltd; Samsung SDI Tianjin Battery Co Ltd; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: US8748022B2; US20130202932A1; KR101877568B1; KR20130090190A; CN103247764B

Abstract

袋型电池，包括电极组件、电解质、容纳所述电极组件和所述电解质的袋、和将所述电极组件的卷绕末端固定的固定部件，所述电极组件具有第一电极、第二电极和在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板，所述第一电极、第二电极和隔板卷绕在一起。所述固定部件包括基础层和位于该基础层的任一侧的粘着层，所述固定部件与所述电极组件的外表面接触，并且所述基础层是在与所述电解质接触时熔化和获得粘着性的材料。基础层的与电解质接触的部分处于熔化状态，并且所述粘着层在与所述基础层的所述部分对应的区域被分隔。

Description

袋型电池

技术领域

实施方案涉及袋型电池(pouch type battery)。

背景技术

在二次电池中，正极板与负极板之间的隔板(在下文中，正极板、负极板和隔板统称为电极组件)可不仅起到锂离子电池中分隔性绝缘体(separatinginsulator)的作用，而且还起到离子传导介质(即电解质)的作用。所述隔板可由，例如，以其中电解质浸渍在聚合物中以改善离子传导性的状态形成的凝胶型聚合物电解质制成。

二次电池以各种形状制造。具体地说，袋型电池可包括电极组件和柔性薄袋(pouch)，所述电极组件具有设置在正极板和负极板之间的作为绝缘体的隔板，所述柔性薄袋容纳所述电极组件。这里，所述袋可具有通过粘附其边缘形成的内部空间。

袋材料可具有多层结构，该多层结构包括金属层和覆盖所述金属层的表面的绝缘层。所述绝缘层可防止介于该绝缘层之间的金属层对袋内部或外部的导电材料的短路。

发明内容

根据实施方案，提供袋型电池，其包括：电极组件，所述电极组件具有第一电极、第二电极和在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板，第一电极、第二电极和隔板卷绕在一起；电解质；容纳所述电极组件和所述电解质的袋；以及固定所述电极组件的卷绕末端的固定部件。所述固定部件包括基础层和位于所述基础层的至少一侧的粘着层(adhesive layer)，所述固定部件接触所述电极组件的外表面。所述基础层的与电解质接触的部分处于熔化状态，并且所述粘着层在与所述基础层的所述部分对应的区域被分隔。

粘着层可包括彼此的分隔距离在0.01毫米至0.3毫米范围内的第一区域和第二区域。

基础层的处于熔化状态的部分可与袋的内表面粘着接触。

基础层可具有10微米至35微米范围内的厚度。

粘着层可具有固定部件总厚度的2-16%的厚度。

粘着层可具有1微米至4微米范围内的厚度。

基础层可包括选自如下的材料：聚苯乙烯、定向(拉伸，oriented)聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、和聚乙烯-乙酸乙烯酯。基础层可为定向聚苯乙烯(OPS)膜。

电解质可包括基于碳酸酯的(碳酸酯类)溶剂。所述电解质可包括选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二丙酯(DPC)的至少一种。

固定部件可围绕电极组件的整个最外表面。

袋可包括容纳所述电极组件的第一袋部分，第二袋部分，通过粘附第一袋部分和第二袋部分的相对边缘形成的粘附部分，和连接相对的粘附部分的平坦部(planar part)。

袋可具有多层薄膜结构，其包括作为薄膜的金属层、覆盖金属层的一个表面的第一绝缘层、和覆盖与所述金属层的所述一个表面相对的所述金属层的另一个表面的第二绝缘层。

根据一个实施方案，袋型电池包括：电极组件，所述电极组件具有第一电极、第二电极和在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板，所述第一电极、第二电极和隔板围绕所述电极组件的中心区域卷绕在一起，并且所述电极组件包括包含所述电极组件的卷绕末端的最外整理部(finishing part)和与所述卷绕末端相邻的外表面，该外表面比所述卷绕末端更接近所述中心区域；容纳所述电极组件的袋；以及固定部件，所述固定部件在所述电极组件和所述袋之间、所述最外整理部上和所述外表面上，所述固定部件包括基础层和粘着层，基础层具有约10-约35微米范围内的厚度和包括选自聚苯乙烯、定向聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、和聚乙烯-乙酸乙烯酯的材料，并且粘着层具有固定部件的总厚度的2-16%的厚度。

袋型电池可进一步包括电解质，其中所述基础层的与所述电解质接触的部分可处于熔化状态，且可与袋的内侧粘着接触，并且所述粘着层包括在所述最外整理部上的第一区域和在所述外表面上的第二区域，所述第一区域和所述第二区域隔开0.01毫米至0.3毫米的分隔距离。

附图说明

通过参考附图详细描述示例性实施方案，对于本领域普通技术人员而言，将使特征变得明晰，在所述附图中：

图1展示了根据实施方案的袋型电池的分解透视图；

图2展示了图1所示的电极组件的透视图；

图3展示了示意性描绘了其中图1中所示的固定部件暴露于电解质之后，该固定部件与袋的内表面接触的状态的横截面图；和

图4展示了示意性描绘了其中图1中所示的固定部件暴露于电解质之后，该固定部件连接被分隔的粘着层的状态的放大平面图。

具体实施方式

2012年2月3日在韩国知识产权局提交的名称为：“袋型电池”的韩国专利申请No.10-2012-0011318通过引用全部并入本文。

现在将在下文中结合附图更完整地描述示例性实施方案；然而，所述示例性实施方案可以不同的形式体现且不应解释为限于本文所给出的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开内容是全面的和完全的，并且将完整地将本发明的范围传递给本领域的技术人员。

在附图中，为了展示的清楚性，层和区域的尺寸可被夸大。还应理解，当一个层或元件被称为“在”另一层或基材“上”时，它可以直接在所述另一层或基材上，或者也可存在中间层。进一步地，应理解，当一层被称为“在”其它层“下”时，它可以直接在其下，且还可存在一个或多个中间层。另外，还应理解，当一层被称为“在”两层“之间”时，它可以是在所述两层之间的唯一的层，或也可存在一个或多个中间层。相同的附图标记始终指代相同的元件。

在下文中，将结合附图详细描述根据优选实施方案的袋型电池及其制造方法。

图1展示了根据实施方案的袋型电池的分解透视图，且图2展示了图1中所示的电极组件的透视图。

参见图1和2，根据一个实施方案的袋型电池100包括电极组件110、固定部件120和袋130。

电极组件110制造成使得第一电极板111、隔板113和第二电极板112顺次堆叠和卷绕。第一电极板111可起到正极的作用和第二电极板112可起到负极的作用，或者反之亦然。此外，电极组件110可容纳在袋130中。

第一电极板111可通过将第一电极活性物质(例如，过渡金属氧化物)施加在第一电极集流体上形成，所述第一电极集流体可由金属箔(例如铝箔)形成。由铝制成的第一电极极耳117a可与第一电极板111的未涂覆部分电连接。第一电极极耳117a可向袋130的一侧突出。第一电极极耳117a可在其上具有在第一电极极耳117a的部分上形成的绝缘胶带。在其它实施方式中，其它材料可用于第一电极板111和第一电极极耳117a。

第二电极板112可通过将第二电极活性物质(例如，石墨或碳)施加在第二电极集流体上形成，所述第二电极集流体可由金属箔(例如，铜或镍箔)形成。由铝制成的第二电极极耳117b可与第二电极板112的未涂覆部分电连接。第二电极极耳117b可向袋130的一侧突出。第二电极极耳117b可在其上具有在第二电极极耳117b的部分上形成的绝缘胶带。在其它实施方式中，其它材料可用于第二电极板112和第二电极极耳117b。

隔板113可设置在第一电极板111和第二电极板112之间，以减少短路的可能性和/或防止短路，并且促进锂离子的移动。隔板113可由例如聚丙烯、聚乙烯、或聚丙烯和聚乙烯的复合膜形成。在其它实施方式中，其它材料可用于隔板113。

电极组件110包括卷绕末端位于其中的最外整理部110a。固定部件120可位于最外整理部110a和电极组件110的外表面110b的一部分上。在这种情况下，即使不提供用于密封电极组件的分隔胶带(separation tape)，固定部件120也可起到胶带的作用。结果，固定部件120可防止电极组件111松开。

固定部件120位于电极组件110与袋130之间。固定部件120包括基础层121，该基础层121具有至少一个当其与电解质接触时熔化的部分。另外，基础层121具有在其背面形成的粘着层122。

参见图3和4，基础层121可由聚合物膜形成，所述聚合物膜具有至少一个通过与电解质接触而熔化的部分。聚合物膜可为当其与电解质接触时以如下方式熔化的膜：所述聚合物膜的至少一部分被渗透进入聚合物分子之间的部分的电解质中的碳酸酯溶剂熔化。例如，聚合物膜可为由选自以下的材料形成的膜：聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯-乙酸乙烯酯和OPS。可使用定向聚苯乙烯(OPS)膜。

基础层121可形成至，例如，10-35微米范围内的厚度。如果基础层121的厚度小于10微米，基础层121在暴露于电解质时可能太容易熔化。如果基础层121的厚度大于35微米，基础层121暴露于电解质时可能不熔化，从而降低了抑制电极组件110变形的效果。

基础层121包括第一基础层121a和第二基础层121b。第一基础层121a在粘着层122的第一区域122a上形成，第二基础层121b在粘着层122的第二区域122b上形成。第一和第二基础层121a和121b通过暴露于电解质可具有粘着性，进而与袋的内侧接触。另外，第一和第二基础层121a和121b可彼此连接。由此，其可有可能防止电极组件100松开。

粘着层122可包括一般的胶粘剂而没有限制。例如，粘着层122可通过将基于丙烯酰基的(丙烯酰基类)胶粘剂施加在基础层121上形成。基于丙烯酰基的胶粘剂可选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)和聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)。

可使用各种合适的方法在基础层121上涂覆粘着层122至各种厚度。粘着层122可通过刮刀涂覆将胶粘剂涂覆至固定部件总厚度的2-16%的厚度来形成。例如，当基础层121具有25微米的厚度时，粘着层122可涂覆至1-4微米的厚度。

粘着层122被分隔成在电极组件110的卷绕末端上的第一区域122a和在电极组件110的外表面110b上的第二区域122b，使得第一区域122a和第二区域122b被彼此隔开。例如，第一区域122a和第二区域122b可彼此分隔分隔距离A。

分隔距离A可在0.01毫米至0.3毫米的范围内。如果距离A小于0.01毫米，可能没有分隔出现，即，如果粘着层122的分隔距离A太小，使得粘着层122几乎未被分隔，抑制电极组件100变形的效果可降低。此外，如果粘着层122的分隔间距A大于0.3毫米，电极组件100可能容易松开。

袋130可容纳电极组件110和电解质。电解质可包括基于碳酸酯的溶剂。基于碳酸酯的溶剂的实例可包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸亚丁酯(BC)。具体地说，示例性的基于碳酸酯的溶剂可包括DMC、DEC和DPC的至少一种。基于碳酸酯的溶剂可容易地渗透进入聚合物如聚苯乙烯的彼此隔开的聚合物分子之间的空间。此外，电解质可为液相、固相或凝胶相。

袋130可具有多层结构。袋130可包括金属薄膜130a和在金属薄膜130a的各侧形成的绝缘层130b和130c。

金属薄膜130a可由选自钢、不锈钢、铝和其等价物的至少一种制成。在其它实施方式中，其它材料可用于金属薄膜130a。

绝缘层130b和130c可包括第一绝缘层130b和第二绝缘层130c。第一绝缘层130b可对应于袋130的外表面。第一绝缘层130b可由选自尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和其等价物的至少一种制成。然而，在其它实施方式中，其它材料可用于第一绝缘层130b。

第二绝缘层130c可对应于袋130的内表面。第二绝缘层130c可由选自流延聚丙烯(CPP)和其等价物的至少一种制成。在其它实施方式中，其它材料可用于第二绝缘层130c。

另外，袋130可通常包括第一袋部分131和第二袋部分132。第一袋部分131可具有容纳电极组件110的空间，第二袋部分132可覆盖具有空间131a的第一袋部分131。另外，空间131a可通过压制工艺(pressing process)形成。

表1汇总了有关抑制电极组件110变形的效果的评价结果。以OPS膜用作基础层，通过改变粘着层的厚度实施实施例1-4。为了评价抑制电极组件110变形的效果，在对比例1和2中使用OPS膜作为基础层，在对比例3中使用PP膜，和在对比例4中使用PET膜。实施方案涉及具有袋的袋型电池中变形的抑制。因此，在展示的实施方案中术语“抑制电极组件110变形”是指抑制袋型电池的变形。另外，在表1中，术语“分隔距离”是指粘着层的被分隔的部分之间的距离。

在实施例和对比例的袋型电池中，其各电极组件变形的抑制是在相同的条件下测量的，除了列在表1中的条件之外。在各情况中，袋型电池100用固定部件120组装，所述固定部件120包括粘着层122和基础层121，所述固定部件120以一块(一片，one piece)的形式设置在电极组件110的外表面110b和电极组件110的最外整理部110a上。在将电解质加入到袋型电池之后，测量最外整理部110a上的粘着层122的部分与外表面110b上的粘着层122的部分之间的分隔距离(如果有的话，其在将电解质加入到袋型电池之后形成)，并且观察袋型电池的变形量(如果有的话)。

表1

“X”表示分隔距离小于0.01mm或大于0.3mm；和

“O”表示分隔距离在0.01mm-0.3mm的范围内。

如实施例1-4证实的，粘着层的分隔距离随着粘着层的厚度增加而减小，这归因于固定部件粘着性的增加。因此，证实在实施例1-4中(特别是在实施例4中)，抑制变形的效果是高的。

此外，如其中OPS膜用作基础层的对比例1和2证实的，当OPS膜的厚度为40微米时，粘着层未被分隔成彼此隔开的第一区域和第二区域。也就是说，如果基础层的OPS膜形成为35微米或更大的厚度，未抑制电极组件110的变形。

在对比例3和4中，PP膜和PET膜分别用作基础层。证实即使PP膜和PET膜与电解质接触，也没有发生收缩或熔化，表明在对比例3和4中未抑制电极组件的变形。

作为总结和评述，在根据实施方案的袋型电池中，当粘附于电极组件的卷绕末端的固定部件的基础层与电解质接触时，一部分基础层熔化，使粘着层分隔成在电极组件的卷绕末端上的第一区域和在电极组件的外表面上的第二区域，使得第一区域和第二区域被彼此隔开，从而抑制电极组件的变形。

本文已经公开了示例性实施方式，虽然采用了特定术语，但它们仅以总体和说明性的意义被解释，并非出于限制的目的。因此，本领域技术人员将理解可在形式和细节上做出各种改变，而不偏离以下权利要求给出的精神和范围。

Claims

1.袋型电池，其包括：

电极组件，其具有第一电极、第二电极和在所述第一电极与所述第二电极之间的隔板，所述第一电极、第二电极和隔板卷绕在一起；

电解质；

容纳所述电极组件和所述电解质的袋；以及

固定所述电极组件的卷绕末端的固定部件，

其中：

所述固定部件包括基础层和位于所述基础层的至少一侧的粘着层，所述固定部件接触所述电极组件的外表面，和

所述基础层的与所述电解质接触的部分处于熔化状态，并且所述粘着层在与所述基础层的所述部分对应的区域被分隔。

2.根据权利要求1所述的袋型电池，其中被分隔的所述粘着层包括彼此的分隔距离在0.01毫米至0.3毫米范围内的第一区域和第二区域。

3.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述基础层的处于熔化状态的所述部分附着接触所述袋的内表面。

4.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述基础层具有在10微米至35微米范围内的厚度。

5.根据权利要求4所述的袋型电池，其中所述粘着层具有所述固定部件的总厚度的2-16%的厚度。

6.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述粘着层具有1微米至4微米范围内的厚度。

7.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述基础层包括选自聚苯乙烯、定向聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、和聚乙烯-乙酸乙烯酯的材料。

8.根据权利要求7所述的袋型电池，其中所述基础层是定向聚苯乙烯(OPS)膜。

9.根据权利要求8所述的袋型电池，其中所述电解质包括基于碳酸酯的溶剂。

10.根据权利要求9所述的袋型电池，其中所述基于碳酸酯的溶剂是选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二丙酯(DPC)中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述固定部件围绕所述电极组件的整个最外表面。

12.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述袋包括容纳所述电极组件的第一袋部分、第二袋部分、通过粘附所述第一袋部分和所述第二袋部分的相对边缘形成的粘附部分、和连接所述粘附部分的平坦部。

13.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述袋具有多层薄膜结构，所述多层薄膜结构包括作为薄膜的金属层、覆盖所述金属层的一个表面的第一绝缘层、和覆盖与所述金属层的所述一个表面相对的所述金属层的另一个表面的第二绝缘层。

14.袋型电池，包括：

电极组件，所述电极组件具有第一电极、第二电极和在所述第一电极和所述第二电极两者之间的隔板，所述第一电极、第二电极和隔板围绕所述电极组件的中心区域卷绕在一起，并且所述电极组件包括：

包括所述电极组件的卷绕末端的最外整理部，和

与所述卷绕末端相邻的外表面，该外表面比所述卷绕末端更接近所述中心区域；

容纳所述电极组件的袋；以及

固定部件，所述固定部件在所述电极组件和所述袋之间、所述最外整理部和所述外表面上，所述固定部件包括基础层和粘着层，所述基础层具有在约10-约35微米范围内的厚度和包括选自聚苯乙烯、定向聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、和聚乙烯-乙酸乙烯酯的材料，并且所述粘着层具有所述固定部件的总厚度的2-16%的厚度。

15.根据权利要求14所述的袋型电池，进一步包括电解质，其中：

所述基础层的与所述电解质接触的部分处于熔化状态和粘着接触所述袋的内侧，和

所述粘着层包括在所述最外整理部上的第一区域和在所述外表面上的第二区域，所述粘着层的所述第一区域和所述第二区域隔开0.01毫米至0.3毫米范围内的分隔距离。