CN103262289B - 电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种可以从收容了发电元件的壳体内迅速地进行散热、从而可以有效地防止正极活性物质、电解质的急速热分解等发生的电池。在具有正极构件、负极构件、壳体、传热板的电池中，传热板(30)的结构包括与壳体(20)的外表面接触的区域(30a)和配置了用于使传热板与壳体的外表面相接合的接合材料(双面胶带(50a))的区域(30b)，从而使壳体(外装体)的热量有效地从与壳体的外表面直接接触的区域(30a)释放。将传热板的配置有接合材料的区域(30b)作为高度与传热板的壳体接触的区域相比较低的阶梯部。此外，将传热板的配置有接合材料的区域作为通孔(32a、32b)，并利用填充在通孔中的接合材料，来使传热板与壳体的外表面相结合。

Description

电池
技术领域
本发明涉及电池，详细而言涉及例如锂离子充电电池这样的，将由多个正极构件和负极构件通过隔膜物层叠而成的层叠体收容在壳体内所形成的电池。
背景技术
近年来，广泛使用以锂离子充电电池等为代表的充电电池来作为移动电话、便携式个人计算机等便携式电子设备的电源。
然而，在将由多个正极构件和负极构件通过隔膜物层叠而成的层叠体收容在壳体内所形成的充电电池(以下，也简称为“电池”)中，存在由于过充电、过多的外部压力等从而引起内部短路的情况。而且，如果局部产生的热量累积(滞留)于这样的短路部位内的话，有可能使整个电池变为过热状态从而发生正极活性物质、电解质的急速热分解等。
这里，为了解决这样的问题，提出了一种在将具有正极及负极的电极单元收容于扁平形状的外装体(薄片外装体)内而成的锂电池中、配置有与外装体的外表面(扁平面)相接触的散热板的薄片外装型锂电池。(参照专利文献1)。
并且，此专利文献1中，揭示了散热板是通过粘接剂(热熔胶型粘接剂、湿气固化型粘接剂、压敏粘接剂)等来与外装体相接合配置的(段落0018)，此外，实施例(段落0033)中也公开了在散热板面向锂电池元件(外装体)侧的中央部使用粘接剂(这里使用EVA类的热熔胶型粘接剂)来与外装体的表面相接合的结构(参照专利文献1的图2)。
然而，专利文献1的结构中，因为外装体和散热板之间夹有粘接层，电池元件的发热是通过粘接层传到传热板来进行散热的，会有传热效率低下、不一定能充分地进行散热的情况发生。即，由于粘接剂通常是以树脂为主体的(例如，专利文献1的段落0033中使用EVA类热熔胶粘接剂)，因此，与金属相比热传导较差，很容易导致难以充分散热。
另外，为了提高热传导率(传热效率)，考虑到在粘接剂中添加金属粉末，然而会存在以下问题：使用混合了金属粉末的粘接剂不仅会导致成本的增加，也会使粘接剂的粘接强度降低，因此并不理想。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2007-18746号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的，能够实现让容纳了发电元件的壳体(外装体)迅速地进行散热。其结果是为了提供一种能够有效地防止由于过热状态而引起的正极活性物质、电解质的急速热分解等发生的可靠性高的电池。
为解决问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，本发明的电池的结构如下，
正极构件和负极构件通过隔离物构件以相互相对的方式层叠，并与电解质一起收容在壳体内，且配置有传热板，该传热板与所述壳体的外表面相接合，其中，该正极构件具有正极活性物质和集电体，该负极构件具有负极活性物质和集电体，其特征在于，
所述传热板具有与所述壳体的外表面直接接触的区域、和配置了用于使所述传热板与所述壳体的外表面接合的接合材料的区域。
在本发明的电池中，优选为所述传热板的配置所述接合材料的区域作为高度与所述传热板的和所述壳体接触的区域相比较低的阶梯部，通过配置在所述阶梯部的接合材料，来使所述传热板与所述壳体的外表面相接合。
此外，优选为所述传热板的配置所述接合材料的区域是通孔，通过填充在所述通孔中的所述接合材料，来使所述传热板与所述壳体的外表面相接合。
发明效果
对于本发明的电池，由于将用于促进壳体内的热量向外部释放的传热板分为与壳体的外表面直接接触的区域、和配置了用于使传热板与壳体的外表面相接合的接合材料的区域，因此，利用配置在应该配置所述接合材料的区域的接合材料，能够使传热板可靠地与壳体的外表面相接合，并且在传热板的与壳体的外表面直接接触的区域中，能够使来自壳体的热量有效地释放到外部。
其结果是，能够提供一种可以从收容了发电元件的壳体(外装体)内迅速地进行散热、从而可以有效率地抑制、防止由于整个电池的过热状态而导致的正极活性物质、电解质的急速热分解等发生的可靠性高的电池。
另外，在将传热板的配置了接合材料的区域作为高度与传热板的和壳体接触的区域相比较低的阶梯部时，既能确保与壳体的外表面直接接触区域，又能通过配置在所述阶梯部的接合材料使传热板与壳体的外表面可靠地相接合，从而能使本发明更有实用效果。
此外，在采用将传热板的配置接合材料的区域作为通孔、并利用填充在通孔内的接合材料来使传热板与壳体的外表面相接合的结构的情况下，也能确保与壳体的外表面直接接触的区域，并能通过填充在通孔内的接合材料使传热板与壳体的外表面可靠地相接合，从而能使本发明更有实用效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施例(实施例1)所涉及的电池的结构的分解立体图。
图2是示意性地表示本发明的一实施例(实施例1)所涉及的电池的结构的主视剖视图。
图3是本发明的一实施例(实施例1)所涉及的电池(电池主体)在未安装传热板状态下的俯视图。
图4是图3的A-A线剖视图。
图5是图3的B-B线剖视图。
图6是示意性地表示本发明的另一实施例(实施例2)所涉及的电池的结构的分解立体图。
图7是示意性地表示本发明的另一实施例(实施例2)所涉及的电池的结构的正视剖视图。
图8是示意性地表示本发明的实施例(实施例2)所涉及的电池的变形例的正视剖视图。
具体实施方式
下面，示出本发明的实施例，对本发明的特征进行更详细的说明。
实施例1
图1是示意性地表示本发明的一实施例(实施例1)所涉及的电池(锂离子充电电池)的结构的分解立体图，图2是该电池的正视剖视图。
如图1、图2所示，本发明的一实施例所涉及的电池100具有发电元件10(参照图3～图5)、容纳并密封发电元件10的壳体(外装体)20、以及通过多个集电元件41(参照图5)与发电元件10相连接、并从壳体(外装体)20的外边缘导出的正极端子40a及负极端子40b。
然后，如图3～图5所示，发电元件10包括，具有正极活性物质和集电体的多个正极构件11、具有负极活性物质和集电体的多个负极构件12、隔离物构件13、以及作为电解质的非水电解液14，多个正极构件11和多个负极构件12通过隔离物构件13交替进行层叠。另外，虽然这里以发电元件10采用层叠结构为例进行说明，但发电元件也可以是由正极构件和负极构件通过隔离物层叠后进行卷绕的卷绕结构。
在此实施例1中，例如，将含有作为正极活性物质的LiCoO2、作为粘接剂的聚偏氟乙烯(PVDF)、以及作为导电助剂的乙炔黑的正极合剂涂在由铝箔所形成的集电体的表面上，并进行干燥，从而在集电体的表面上形成正极活性物质，使用由此形成的板状正极构件作为正极构件(正极板)11。另外，在作为集电体的铝箔的端部，设置有未涂布正极合剂、而露出铝箔表面的部分。
此外，例如，将含有作为负极活性物质的石墨类材料、以及作为粘接剂的聚偏氟乙烯(PVDF)的负极合剂涂布在由铜箔所形成的集电体的表面上，并进行干燥，从而在集电体的表面上形成负极活性物质，使用由此形成的板状负极构件作为负极构件(负极板)12。另外，在作为集电体的铜箔的端部，设置有未涂布负极合剂、并露出铜箔表面的部分。
此外，使用由微孔性聚乙烯薄膜所形成的片状的隔离物构件来作为隔离物构件13。
并且，对由树脂所形成的外侧的保护层、由铝所形成的中间的阻气层和由树脂所形成的内侧的粘接层进行层叠形成一体化的铝层合膜，使用由此铝层合膜所构成的壳体作为壳体20。另外，除了铝层合膜之外，也同样可以使用金属壳体等作为壳体20。
此外，使用将支持盐溶解在非水溶剂中进行调制而成的非水电解液用于作为电解质的非水电解液14。本实施例1中，将LiPF6溶解到以5：25：70的比例对碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯进行混合后得到的非水溶剂中，以使其成为浓度为1.0mol/L的溶液，使用该溶液作为非水电解液。另外，非水溶剂、支持盐并不限于此，也可以没有限定地使用现有电池中所使用的材料。此外，电解质也可以是凝胶状或者固体状的电解质。
并且，如图5所示，多个负极构件12通过多个集电构件41与负极端子40b相连接。另外，虽然图5中未示出，但多个正极构件11也同样通过集电构件与正极端子40a(图3)相连接。
并且，在本实施例的电池100中，在壳体20的外表面、在本实施例1中即为壳体20的下表面上接合了用于使壳体20内部(即发电元件10)所产生的热量扩散到外部的传热板30。
作为传热板30，采用如下结构：该结构具有占据中央部分、并与壳体20的外表面直接接触的区域(中央区域)30a、和占据边缘部分、例如配置有双面胶带50a来作为用于使传热板30与壳体20的外表面接合的接合材料的区域、即用于将接合材料夹在传热板30与壳体20的下表面之间的区域(边缘区域)30b。
具体而言，传热板30的边缘区域30b、即配置了接合材料(本实施例1中是双面胶带50a)的区域30b作为高度比传热板30的和壳体20接触的区域(中央区域)30a相比要低的阶梯部，并使得配置在此边缘区域(阶梯部)30b上的接合材料(双面胶带50a)的表面在接合后的高度与传热板30的和壳体20接合的区域(中央区域)30a的表面的高度相同。另外，作为使中央区域30a比边缘区域30b高的方法，可举出在传热板30中、使中央区域30a部分的板厚比边缘区域30b的板厚要厚，或通过进行冲压加工等对平板进行加工、以使成为中央区域30a的部分为凸形状的方法。
另外，本实施例中，使用铝板作为传热板30。作为传热板30所使用的材料，可举出热传导效率高、且经济性也较好的铝、铜等合适的材料，但构成传热板30的材料并不仅限于此，也可以使用其他的材料。
此外，传热板30可以是传热专用的构件，也可以将收容多个电池100的壳体的一部分兼用为传热板30。
另外，本实施例中，使用双面胶带50a作为接合材料。
另外，双面胶带50a的种类并没有特别的制约，只要具有能够使传热板30固接于壳体20的外表面的粘着力即可。
本实施例1的电池100通过在传热板30的边缘区域(阶梯部)30b粘贴双面胶带50a，并在其上重叠粘贴电池主体100a而形成。
上述结构的电池100中，因为接合后的接合材料(双面胶带50a)的厚度等于传热板30的中央区域30a与边缘区域30b之间的差，因此，传热板30的中央区域30a与壳体20的主面直接接触，并且边缘部分30b通过接合材料(双面胶带50a)与壳体20的下表面进行可靠的接合。另外，只要能够确保传热板30的中央区域30a与壳体20的主面之间的接触，那么接合后的接合材料的厚度与阶差不同也可以。
因此，中央区域30a能够经由与壳体20的外表面(壳体20的下表面中央区域)直接接触的传热板30，将壳体20的内部所产生的热量有效地释放到外部。
其结果是，能够提供一种可以从收容了发电元件10的壳体20内迅速地进行散热，从而能可靠地抑制、防止由于整个电池的过热状态而导致的正极活性物质、电解质的急速热分解等发生的、可靠性高的电池100。
另外，例如可以以下面的步骤来制作具有如上所述结构的电池100。
(1)首先，将多个正极构件11和多个负极构件12通过隔离物构件13交替层叠而成的层叠体收容在由铝层合膜所构成的外装构件(壳体20)的内部。
(2)之后，使外装构件的外周部的一部分保持开放状态作为用于注入非水电解液的电解液注入口，并对除此以外的外装构件(壳体20)的外周部进行热熔接。
(3)之后，从上述电解液注入口插入喷嘴，在外装构件的内部注入非水电解液14后，对用作为电解液注入口的外周部的一部分进行临时密封，在规定的条件下实施了初次充电后，再次将临时密封打开，边减压，边进行热熔接，从而进行密封。由此，可以得到如图3～图5所示的电池主体100a(配置传热板之前的电池)。
(4)然后，在此电池主体100a中，在具有如上所述结构的传热板30的阶梯部(边缘区域30b)上粘贴作为接合材料的双面胶带50a，并在其上重叠粘贴壳体20。
由此，可以得到具有图1、图2所示的结构、且具有传热板30的电池100。
实施例2
图6、图7是表示本发明的其他实施例(实施例2)所涉及的电池的图，图6是分解立体图，图7是正视剖视图。此外，图8是表示图6、图7中所示的电池的变形例的正视剖视图。
如图6、图7中所示，与上述实施例1的电池100(参照图1及图2)的情况相同，本实施例2的电池200具有如下结构：在壳体20的外表面，即壳体20的下表面上接合了用于使壳体20内部(发电元件)所产生的热量释放到外部的传热板30。
然后，在本实施例2的电池200中，使用呈平板状、并具有大致长方形的平面形状、且在长边方向的两端侧设置有通孔32a、32b的板作为传热板30，如图6、图7中所示，通过从传热板30的下表面侧将粘接胶带50b粘贴到包含通孔32a、32b的区域中，来使传热板30粘贴在壳体20的下表面侧。
即，在本实施例2的电池200中，从传热板30的下表面侧粘贴在包括通孔32a、32b在内的区域中的粘接胶带50b的一部分经过通孔32a、32b到达壳体20的下表面，通过粘接胶带50b的粘着力，使传热板30与壳体20相接合，传热板30的与壳体20的下表面相对的区域中、没有形成通孔32a、32b的区域30c与壳体20的下表面直接接触。
另外，如上所述，本实施例2的电池200，除了使用在长边方向的两端侧设置有通孔32a、32b的平板状的传热板来作为传热板30以外，具有与上述实施例1的电池100相同的结构。
在本实施例2的电池200的情况下，利用粘接胶带50b来使传热板30可靠地固接在壳体20上，并通过使传热板30的未形成通孔32a、32b的区域30c和壳体20的外表面直接接触，从而能够将壳体20的内部(发电元件10)所产生的热量经由传热板30有效地释放到外部。
其结果是，能够提供一种能从容纳了发电元件10的壳体20中迅速地进行散热、并能可靠地抑制、防止由整个电池的过热状态而导致的正极活性物质、电解质的急速热分解等发生的、可靠性高的电池200。
另外，虽然在图6、图7中，表示了使用粘接胶带50b将传热板30与壳体20的下表面相接合的电池200，但也可以如图8所示，使用其他种类的作为接合材料的粘接剂(在图8的例子中是EVA类热熔胶粘接剂)50c对传热板30的通孔32a、32b进行灌封，从而利用粘接剂50c使传热板30与壳体20相接合。
另外，如上所述，采用利用粘接剂来使传热板与壳体相接合的结构时的粘接剂的种类并不仅限于上述内容，也可以使用其它种类的粘接剂。并且，在此情况下，也能得到同样的效果。
另外，本发明并不局限于上述的实施例，关于构成正极构件及负极构件的活性物质、集电体的种类、隔离物构件的构成材料、壳体的构成材料及形状、传热板的构成材料及粘贴方法、传热板的与壳体的外表面直接接触的区域和配置用于使传热板与壳体的外表面接合的接合材料的区域之间的关系等，在发明的范围内，能够加入各种应用、变形。
标号说明
10  发电元件
11  正极构件
12  负极构件
13  隔离物构件
14  非水电解液
20  壳体(外装体)
30  传热板
30a 传热板的中央区域
30b 传热板的边缘区域(阶梯部)
30c 未形成传热板的通孔的区域
32a、32b  通孔
40a 正极端子
40b 负极端子
41  集电构件
50a 接合材料(双面胶带)
50b 接合材料(粘接胶带)
50c 接合材料(粘接剂)
100、200  电池
100a 电池主体

Claims (3)

1.一种电池，该电池具有以下结构：正极构件和负极构件通过隔离物构件以相互相对的方式层叠，并与电解质一起收容在壳体内，且配置有传热板，该传热板与所述壳体的外表面相接合，其中，该正极构件具有正极活性物质和集电体，该负极构件具有负极活性物质和集电体，其特征在于，
所述传热板具有与所述壳体的外表面直接接触的区域和配置了用于使所述传热板与所述壳体的外表面接合的接合材料的区域。
2.如权利要求1中所述的电池，其特征在于，
所述传热板的配置有所述接合材料的区域的高度比所述传热板的和所述壳体接触的区域的高度要低，通过在配置有所述接合材料的区域所设置的接合材料，来使所述传热板与所述壳体的外表面相接合。
3.如权利要求1中所述的电池，其特征在于，
所述传热板的配置所述接合材料的区域是通孔，通过填充在所述通孔中的所述接合材料，使所述传热板与所述壳体的外表面相接合。
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