CN105098222A - 曲面电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种曲面电池及其制作方法，其包含一弧形保护件以及一电池单元，该电池单元设置于该弧形保护件内且形状对应于该弧形保护件，并包含一第一电极层、一第二电极层、一导电物质、一第一导电柄以及一第二导电柄，该电池单元自远离该第一导电柄与该第二导电柄的一端往该第一导电柄与该第二导电柄的方向卷绕形成，且该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向，并分别自该弧形保护件的二开口延伸至该弧形保护件外。藉由第一导电柄与第二导电柄的方向与轴心方向垂直的设置，使曲面电池具有大曲度而不易造成电池单元损坏。

Description

曲面电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种电池结构，尤其涉及一种弧面造型的曲面电池。
背景技术
电子产品随着科技不断的进步，逐渐从家庭使用的电子产品转变为个人随身的可携式电子产品，而为了使电子产品达到可携带的效果，电池的功用就相形重要；而为了符合消费者的需求，可携式电子产品亦朝着兼具轻薄便利特性的方向研发。同时，考量电子产品的外观与人体各部位的结构设计，电池的需求已不再是传统矩型的结构，逐渐有弧面造型的电池要求。
请参阅图1A以及图1B，其为现有电池的结构，该现有电池包含一具有二开口的保护壳以及一设置于该保护壳内且藉由一阳极板、一第一隔离膜、一阴极板以及一第二隔离膜依序堆叠并卷绕形成的素子1，该素子1于该阳极板与该阴极板垂直卷绕方向的位置分别钉设一导电柄2，使该素子1仅以各该导电柄2自该保护壳的开口连通至该保护壳外。
而为使现有电池具有弧度，现有的方法是采用外部加温度与压力方式，直接将现有电池由平面加工成曲面。但由于现有电池内部的素子1受到非卷绕方向的加压变形，内部的该阳极板以及该阴极板会因受到应力挤压而产生损伤甚至断裂，使电池内部短路失去其作用，其保护壳也会因外力挠曲而产生皱折，进而产生漏液使电池失效。
再者，为了符合可携式电子产品体积日趋缩小的趋势，用于可携式电子产品内的电池亦必须缩减体积；现有用于可携式电子装置的电池形状亦多为矩形，使得现有电池受限于形状仅能应用于矩形的可携式电子产品中，对使用于其他如弯曲形、圆滑形或其他不规则形的可携式电子产品中，如使用现有电池，将使得产品外型设计受限并且内部空间无法有效利用。
发明内容
本发明的目的，在于提供适用于不同形状的电子产品的电池。
为达上述目的，本发明提供一种曲面电池，其包含一弧形保护件、一电池单元以及一导电物质，该弧形保护件包含一上曲壁、一相对于该上曲壁的下曲壁、一连接该上曲壁及该下曲壁的导电柄侧以及二设置于该导电柄侧的开口，该电池单元设置于该弧形保护件内且形状对应于该弧形保护件，并且包含一第一电极层、一第二电极层、一设置于该第一电极层一端的第一导电柄、一设置于该第二电极层对应于该第一导电柄的一端的第二导电柄、一设置于该第一电极层与该第二电极层之间的第一隔离层以及一设置于该第二电极层远离该第一隔离层一侧的第二隔离层，该导电物质则填充于该弧形保护件内且充满该电池单元之间。
该电池单元将该第一电极层、该第一隔离层、该第二电极层以及该第二隔离层依序堆叠，并自该电池单元远离该第一导电柄与该第二导电柄的一端往该第一导电柄与该第二导电柄的方向卷绕，进而形成卷绕状的该电池单元；而该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向，并该第一导电柄及该第二导电柄自该导电柄侧的二该开口延伸至该弧形保护件之外，进而避免该导电物质沿着该第一导电柄与该第二导电柄渗漏至该曲面电池之外。
本发明进一步揭露了一种曲面电池的制作方法，其步骤如下所示：
S1：将一第一导电柄以及一第二导电柄分别设置于一第一电极层与一第二电极层的一端。
S2：依序将该第一电极层、一第一隔离层、该第二电极层以及一第二隔离层进行对位堆叠，形成一层状结构。
S3：自该层状结构远离该第一导电柄与该第二导电柄的一端往该第一导电柄与该第二导电柄的方向卷绕，以形成一电池单元，其中该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向。
S4：将该电池单元放置于一保护件塑模的一第一弧状凹槽中，将该保护件塑模沿着一折叠线弯折，形成一弧形保护件并使该电池单元容置其中，该弧形保护件包含一折叠侧、一相对于该折叠侧的导电柄侧、一连接该折叠侧以及该导电柄侧的弧形侧以及一相对于该弧形侧的注液侧，后将该导电柄侧以平封头方式封口，而该弧形侧则以弧形方式封口。
S5：自该注液侧将一导电物质注入该弧形保护件中，并使该导电物质充满该电池单元之间。
S6：将该注液侧以弧形方式进行封口，完成该曲面电池制备。
由上述说明可知，本发明具有下列特点：
一、藉由该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向的设置，使电池单元在卷绕及弯折成具有曲度时能轻易变更曲度，防止极板受损。
二、藉由该保护件塑模的该第一弧形凹槽的设置，使该电池单元设置于其中后即可简单于该电池单元外形成该弧形保护件，进而制成该曲面电池。
三、藉由弧形封口的方式对于该弧形保护件的弧形侧以及注液侧进行封口，藉此维持该曲面电池的弧度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A，为现有电池的外观结构示意图；
图1B，为现有电池的素子结构示意图；
图2，为本发明的结构示意图；
图3，为本发明的电池单元结构示意图；
图4A，为第一黏贴部的设置位置示意图；
图4B，为第二黏贴部的设置位置示意图；
图5A，为第一辅助黏贴部的设置位置示意图；
图5B，为第二辅助黏贴部的设置位置示意图；
图6A，为第一电极层的局部剖视结构示意图；
图6B，为第二电极层的局部剖视结构示意图；
图7，为本发明的侧视结构示意图；
图8，为本发明的制备流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：请参阅图2、图3、图4A、图4B、图5A以及图5B所示，本发明为一种弧型非平面的可重复充放电的曲面电池，其包含一弧形保护件10、一电池单元20以及一导电物质(图未示)，该弧形保护件10包含一上曲壁11、一相对于该上曲壁11的下曲壁12、一连接该上曲壁11及该下曲壁12的导电柄侧13以及二设置于该导电柄侧13的开口14，该电池单元20设置于该弧形保护件10内且形状对应于该弧形保护件10，并且包含一第一电极层21、一第二电极层23、一设置于该第一电极层21一端的第一导电柄25、一设置于该第二电极层23对应于该第一导电柄25的一端的第二导电柄26、一设置于该第一电极层21与该第二电极层23之间的第一隔离层22以及一设置于该第二电极层23远离该第一隔离层22一侧的第二隔离层24，该导电物质则填充于该弧形保护件10内且充满该电池单元20之间，其中该第一隔离层22及该第二隔离层24的材料为聚丙烯、聚乙烯或由两者组成的多层膜等，而该导电物质为液态电解液、胶态电解液或是固态电解质。此外，请参阅图6A与图6B，其中该第一电极层21更包含一第一电极基材211以及一包覆于该第一电极基材211外的第一辅助电极层212，该第二电极层23更包含一第二电极基材231以及一包覆于该第二电极基材231外的第二辅助电极层232，该第一电极基材211的材料为金属铝，该第一辅助电极层212的材料可为锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物或锂钴氧化物，亦或是由上述各材料所组成的混合金属氧化物，而该第二电极基材231为金属铜，该第二辅助电极层232的材料可为碳、硅碳合金、锡合金、钛锂氧化物、由上述材料混合而成的碳合金或是其他可供锂离子进出的材料。
更进一步说明，配合参阅图4A、图4B、图5A以及图5B，该电池单元20更包含一连接该第一导电柄25与该第一电极层21的第一黏贴部27，以及一连接该第二导电柄26与该第二电极层23的第二黏贴部28，藉由该第一黏贴部27以及该第二黏贴部28的设置，使该第一导电柄25与该第二导电柄26分别稳固连接于该第一电极层21以及该第二电极层23；而为了进一步防止该第一导电柄25以及该第二导电柄26穿刺该第一隔离层22或是该第二隔离层24；于本发明所述的该曲面电池中，该电池单元20更包含一设置于该第一电极层21远离该第一导电柄25的一侧的第一辅助黏贴部29，以及一设置于该第二电极层23远离该第二导电柄26的一侧的第二辅助黏贴部29a，且该第一辅助黏贴部29及该第二辅助黏贴部29a分别对应于该第一黏贴部27及该第二黏贴部28的位置；藉由该第一黏贴部27与该第二黏贴部28的设置，不仅可使该第一导电柄25与该第二导电柄26分别稳固连接于该第一电极层21与该第二电极层23，更具有避免该第一导电柄25与该第二导电柄26穿刺该第一隔离层22或是该第二隔离层24的功效，而该第一辅助黏贴部29与该第二辅助黏贴部29a则可进一步达到防止该第一导电柄25与该第二导电柄26发生穿刺的现象，进而防止该曲面电池因穿刺现象产生问题。
再者，将该第一电极层21、该第一隔离层22、该第二电极层23以及该第二隔离层24依序堆叠，并自该电池单元20远离该第一导电柄25与该第二导电柄26的一端往该第一导电柄25与该第二导电柄26的方向卷绕，进而形成卷绕状的该电池单元20；于本发明中，该第一导电柄25与该第二导电柄26以平行该电池单元20的卷绕方向的方式分别设置于该第一电极层21与该第二电极层23，使得该第一导电柄25与该第二导电柄26指向方向垂直于该电池单元20卷绕的轴心方向，且令该第一导电柄25及该第二导电柄26自该导电柄侧13的二该开口14延伸至该弧形保护件10之外。藉由该第一导电柄25与该第二导电柄26以平行该电池单元20的卷绕方向钉接的方式，使得该电池单元20在形成该曲面电池时，其曲度不会因为该第一导电柄25与该第二导电柄26的设置而被限制，且可避免液态电解液或胶态电解液自该电池单元20卷绕后的轴向空隙沿着该第一导电柄25与该第二导电柄26渗漏至该曲面电池之外，进一步防止电解液的渗漏。
进一步说明，请参阅图7，其为该曲面电池的曲度的定义方式，其中A为该曲面电池的上曲壁11的长度，R为以该曲面电池的曲度所做出的圆的半径，藉由确定该长度A以及该半径R，即可定义出该曲面电池的曲度。于本发明中，该长度A的长度为10～200毫米，该半径R的长度为10～1000毫米。
接续上述，请一并参照图8，本发明进一步揭露了一种具有弧面造型的曲面电池的制作方法，其步骤如下所示：
S1：设置导电柄，将一第一导电柄25以及一第二导电柄26分别设置于一第一电极层21与一第二电极层23的一端；进一步说明，其中该第一电极层21更包含一第一电极基材211以及一包覆于该第一电极基材211外的第一辅助电极层212，该第二电极层23更包含一第二电极基材231以及一包覆于该第二电极基材231外的第二辅助电极层232，而该第一电极基材211的材料为金属铝，该第一辅助电极层212的材料选自于锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钴氧化物及其组合所组成的群组，该第二电极基材231为金属铜，该第二辅助电极层232的材料可为碳、硅碳合金、锡合金、钛锂氧化物、由上述材料混合而成的碳合金或是其他可供锂离子进出的材料。
S1A：设置第一黏贴部以及第二黏贴部，将一第一黏贴部27以及一第二黏贴部28分别贴附于该第一导电柄25设置于该第一电极层21之处以及该第二导电柄26设置于该第二电极层23之处，藉此固定该第一导电柄25以及该第二导电柄26。
S1B：设置第一辅助黏贴部以及第二辅助黏贴部，将一第一辅助黏贴部29以及一第二辅助黏贴部29a分别贴附于该第一电极层21以及该第二电极层23远离该第一导电柄25以及该第二导电柄26的一侧，且该第一辅助黏贴部29及该第二辅助黏贴部29a分别对应于该第一黏贴部27及该第二黏贴部28的位置，藉此避免该第一导电柄25与该第二导电柄26穿刺而造成该曲面电池的失效。
S2：对位堆叠形成层状结构，依序将该第一电极层21、一第一隔离层22、该第二电极层23以及一第二隔离层24进行对位堆叠，形成一层状结构，其中该第一隔离层22以及该第二隔离层24为聚丙烯、聚乙烯或由两者组成的多层膜等材料。
S3：卷绕形成电池单元，自该层状结构远离该第一导电柄25与该第二导电柄26的一端往该第一导电柄25与该第二导电柄26的方向卷绕，以形成一电池单元20，其中该第一导电柄25与该第二导电柄26的指向方向垂直于该电池单元20的轴心方向。
S4：于电池单元外形成弧形保护件，将该电池单元20放置于一保护件塑模的一第一弧状凹槽中，将该保护件塑模沿着一折叠线弯折以形成一弧形保护件10并使该电池单元20容置其中，该弧形保护件10包含一折叠侧、一相对于该折叠侧的导电柄侧13、一连接该折叠侧以及该导电柄侧13的弧形侧以及一相对于该弧形侧的注液侧，后将该导电柄侧13以平封头方式，而该弧形侧则以弧形方式，在一封口温度下进行封口，其中该封口温度为150℃～250℃。
S5：注入导电物质，自该注液侧将一导电物质注入该弧形保护件10中，并使该导电物质充满该电池单元20之间，于本发明中，该导电物质为液态电解液、胶态电解液或固态电解质。
P1：进行预充电，自该注液侧的一第一封口段对该注液侧以弧形方式进行封口，并进行预充电，其中该弧形保护件10更包含一气室，藉此容纳预充电时产生的气体，避免该弧形保护件10因气压过大而损坏。
S6：最后封口完成制备，将该注液侧以弧形方式进行封口，完成该曲面电池制备。
为对应步骤P1的预充电步骤，步骤S6中更包含以下步骤：
S6A：排气，自该注液侧的一裁切段将该弧形保护件10裁开形成一透气开口，使预充电时产生的气体透出，其中该裁切段设置于该气室远离该第一封口段的一侧。
S6B：重新封口完成制备，自该注液侧的一第二封口段以弧状方式再次封口，其中该第二封口段设置于该裁切段远离该气室的一侧。
综上所述，本发明具有下列特点：
一、藉由该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向的设置，使电池单元在卷绕及弯折时能轻易变更曲度，有效防止该第一电极层与该第二电极层的受损。
二、藉由该保护件塑模的该第一弧形凹槽的设置，使该电池单元设置于其中后，即可简单于该电池单元外形成该弧形保护件，进而制成该曲面电池。
三、藉由弧形封口的方式对于该弧形保护件的弧形侧以及注液侧进行封口，藉此维持该曲面电池的弧度。
四、藉由该第一黏贴部与该第二黏贴部的设置，并搭配该第一辅助黏贴部与该第二辅助黏贴部，可有效防止该第一导电柄与该第二导电柄穿刺该第一隔离层或是该第二隔离层，进而防止因穿刺所产生该曲面电池短路的问题。
五、藉由该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向的设置，使充满于该电池单元之间的液态电解液或胶态电解液不易沿着该第一导电柄与该第二导电柄自二该开口渗漏。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种曲面电池，其特征在于，包含：
一具有曲度的弧形保护件，该弧形保护件包含一上曲壁、一相对于该上曲壁的下曲壁、一连接该上曲壁及该下曲壁的导电柄侧以及二设置于该导电柄侧的开口；
一设置于该弧形保护件内且形状对应于该弧形保护件的电池单元，该电池单元包含一第一电极层、一第二电极层、一设置于该第一电极层一端的第一导电柄、一设置于该第二电极层对应于该第一导电柄的一端的第二导电柄、一设置于该第一电极层与该第二电极层之间的第一隔离层以及一设置于该第二电极层远离该第一隔离层一侧的第二隔离层；以及
一填充于该弧形保护件内的导电物质；
该电池单元自远离该第一导电柄与该第二导电柄的一端往该第一导电柄与该第二导电柄的方向卷绕形成，且该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向，并该第一导电柄及该第二导电柄自二该开口延伸至该弧形保护件之外。
2.根据权利要求1所述的曲面电池，其特征在于，该电池单元更包含一连接该第一导电柄与该第一电极层的第一黏贴部，以及一连接该第二导电柄与该第二电极层的第二黏贴部。
3.根据权利要求2所述的曲面电池，其特征在于，该电池单元更包含一设置于该第一电极层远离该第一导电柄的一侧的第一辅助黏贴部，以及一设置于该第二电极层远离该第二导电柄的一侧的第二辅助黏贴部，该第一辅助黏贴部及该第二辅助黏贴部分别对应于该第一黏贴部及该第二黏贴部的位置。
4.根据权利要求1所述的曲面电池，其特征在于，该导电物质选自于液态电解液、胶态电解液以及固态电解质所组成的群组。
5.根据权利要求1所述的曲面电池，其特征在于，该第一隔离层及该第二隔离层的材料选自于聚丙烯、聚乙烯及其组合所组成的群组。
6.根据权利要求1所述的曲面电池，其特征在于，该第一电极层更包含一第一电极基材以及一包覆于该第一电极基材外的第一辅助电极层，该第二电极层更包含一第二电极基材以及一包覆于该第二电极基材外的第二辅助电极层。
7.根据权利要求6所述的曲面电池，其特征在于，该第一电极基材的材料为金属铝，该第一辅助电极层的材料选自于锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钴氧化物及其组合所组成的群组，该第二电极基材为金属铜，该第二辅助电极层的材料选自于碳、硅碳合金、锡合金、钛锂氧化物及其组合所组成的群组。
8.一种曲面电池的制作方法，其特征在于，包含下列步骤：
S1：将一第一导电柄以及一第二导电柄分别设置于一第一电极层与一第二电极层的一端；
S2：依序将该第一电极层、一第一隔离层、该第二电极层以及一第二隔离层进行对位堆叠，形成一层状结构；
S3：自该层状结构远离该第一导电柄与该第二导电柄的一端往该第一导电柄与该第二导电柄的方向卷绕，以形成一电池单元，其中该第一导电柄与该第二导电柄的指向方向垂直于该电池单元的轴心方向；
S4：将该电池单元放置于一保护件塑模的一第一弧状凹槽中，将该保护件塑模沿着一折叠线弯折，形成一弧形保护件并使该电池单元容置其中，该弧形保护件包含一折叠侧、一相对于该折叠侧的导电柄侧、一连接该折叠侧以及该导电柄侧的弧形侧以及一相对于该弧形侧的注液侧，后将该导电柄侧以平封头方式封口，而该弧形侧则以弧形方式封口；
S5：自该注液侧将一导电物质注入该弧形保护件中，并使该导电物质充满该电池单元之间；以及
S6：将该注液侧以弧形方式进行封口，完成该曲面电池制备。
9.根据权利要求8所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，步骤S1与步骤S2之间更包含以下步骤：
S1A：将一第一黏贴部以及一第二黏贴部分别贴附于该第一导电柄设置于该第一电极层之处以及该第二导电柄设置于该第二电极层之处，藉此固定该第一导电柄以及该第二导电柄；以及
S1B：将一第一辅助黏贴部以及一第二辅助黏贴部分别贴附于该第一电极层以及该第二电极层远离该第一导电柄以及该第二导电柄的一侧，且该第一辅助黏贴部及该第二辅助黏贴部分别对应于该第一黏贴部及该第二黏贴部的位置。
10.根据权利要求8所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，步骤S5与步骤S6之间更包含一步骤：
P1：自该注液侧的一第一封口段对该注液侧以弧形方式进行封口，并进行预充电，其中该弧形保护件更包含一气室，藉此容纳预充电时产生的气体，避免该弧形保护件因气压过大而损坏。
11.根据权利要求10所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，步骤S6更包含以下步骤：
S6A：自该注液侧的一裁切段将该弧形保护件裁开形成一透气开口，使预充电时产生的气体透出，其中该裁切段设置于该气室远离该第一封口段的一侧；以及
S6B：自该注液侧的一第二封口段以弧状方式再次封口，其中该第二封口段设置于该裁切段远离该气室的一侧。
12.根据权利要求8所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，该导电物质选自于液态电解液、胶态电解液以及固态电解质所组成的群组。
13.根据权利要求8所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，该第一隔离层以及该第二隔离层的材料选自于聚丙烯、聚乙烯以及其组合所组成的群组。
14.根据权利要求8所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，该第一电极层更包含一第一电极基材以及一包覆于该第一电极基材外的第一辅助电极层，该第二电极层更包含一第二电极基材以及一包覆于该第二电极基材外的第二辅助电极层。
15.根据权利要求14所述的曲面电池的制作方法，其特征在于，该第一电极基材的材料为金属铝，该第一辅助电极层的材料选自于锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂铁氧化物、锂钴氧化物及其组合所组成的群组，该第二电极基材为金属铜，该第二辅助电极层的材料选自于碳、硅碳合金、锡合金、钛锂氧化物及其组合所组成的群组。
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