CN107946635B - 具有避免外部短路的电池结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有避免外部短路的电池结构，其主要包括一第一集电层、一第二集电层、一夹设于第一集电层与第二集电层之间的胶框，以形成一封围区域，此封围区域内容设一电化学系统层，此电化学系统层包括一第一活性材料层、一第二活性材料层与一设置于第一活性材料与第二活性材料层之间的隔离层，第一活性材料与第一集电层接触，第二活性材料层与第二集电层接触，该第一集电层在正投影方向上大于第二集电层，以避免弯折后第一集电层与第二集电层因接触导致外部短路。

Description

具有避免外部短路的电池结构
技术领域
本发明涉及一种电池结构，特别是指一种具有避免外部短路的电池结构。
背景技术
在人性科技需求下，各种穿戴式电子装置相应而生，为使各种穿戴式电子装置更符合轻薄的趋势，电子装置内的空间分配成为一重要课题，而可设置在非平面的可挠曲式电池为此课题带来解决策略之一。请参阅图1，其为目前可挠曲式固态锂电池的结构剖视图。如图所示，此种可挠曲式固态锂电池10主要包括一第一集电层12、一第二集电层14、一夹设于第一集电层12与第二集电层14之间的胶框16，以形成一封围区域18，此封围区域18内容依序设有一第一活性材料层20、隔离层22与一第二活性材料层24，第一活性材料层20、隔离层22与第二活性材料层24，以此构成电化学系统层26，且第一活性材料层20与第一集电层12接触，第二活性材料层24与第二集电层14接触。此可挠曲式固态锂电池10的特性在于整体可动态弯曲，但在弯曲过程中，却因为第一集电层12与第二集电层14的接触而发生外部短路。
有鉴于上述的问题，本发明针对上述现有技术的缺陷，提出一种具有避免外部短路的电池结构，以有效克服上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有避免外部短路的电池结构，其通过上集电层与下集电层在长度上有差异，以避免电池弯折时，第一集电层、第二集电层因接触而产生外部短路。
为达上述的目的，本发明提供一种具有避免外部短路的电池结构，此电池主要包括一第一集电层、一第二集电层、一夹设于第一集电层与第二集电层之间的胶框，并在正投影方向上至少部分的胶框与第一集电层、第二集电层重叠，使胶框、第一集电层及第二集电层共同形成一封围区域，此封围区域内容设一电化学系统层，其包括一第一活性材料层、一第二活性材料层与一设置于第一活性材料层与第二活性材料层之间的隔离层，第一活性材料层与第一集电层接触，第二活性材料层与第二集电层接触，该第一集电层在正投影方向上是大于第二集电层，以避免弯折后第一集电层与第二集电层因接触产生外部短路。
其中该电化学系统层在正投影方向上位于该第二集电层之内。
其中该第一活性材料层的正投影面积小于该第一集电层的正投影面积。
其中该第二活性材料层的正投影面积小于该第二集电层的正投影面积。
其中在正投影方向上该第一集电层与该第二集电层的尺寸相差值为D，且该胶框的平均厚度为T，则D不大于T。
其中该第一集电层或该第二集电层的至少其一的一周缘为电性绝缘。
其中该周缘包括一侧表面及/或自该侧表面向上方及/或下方延伸的表面。
其中该第一集电层或该第二集电层的至少其一的一周缘设置有一绝缘层。
其中该绝缘层为单独结构及/或为该胶框的一部分及/或通过表面处理为电性绝缘的结构。
其中该具有避免外部短路的电池结构为可挠电池。
附图说明
图1为目前可挠曲式固态锂电池的结构剖视图。
图2为本发明的一实施例的结构示意图。
图3为本发明的另一种实施例的结构示意图。
图4为本发明的一种实施例的结构示意图。
附图标记说明
10可挠曲式固态锂电池
12第一电集层
14第二集电层
16胶框
18封围区域
20第一活性材料层
22隔离层
24第二活性材料层
26电化学系统层
28绝缘保护层
T 平均厚度
D 尺寸相差值。
具体实施方式
本发明是针对可挠曲式固态锂电池于弯折后第一集电层、第二集电层因为相互接触而产生外部短路的问题提出解决方法。
解决方法:第一集电层在正投影方向上大于第二集电层，以避免弯折后第一集电层与第二集电层因接触产生外部短路。请参阅图2，其为此方法的实施例的示意图。如图所示，此种可挠曲式固态锂电池10主要包括一第一集电层12、一第二集电层14、一夹设于第一集电层12与第二集电层14之间的胶框16，其中胶框16在正投影方向上至少部分与第一集电层12、第二集电层14重叠，以通过第一集电层12、第二集电层14及胶框16共同形成一封围区域18，此封围区域18内容设一电化学系统层26，此电化学系统层26包括一第一活性材料层20、一第二活性材料层24与一设置于第一活性材料层20与第二活性材料层24之间的隔离层22，第一活性材料层20与第一集电层12接触，第二活性材料层24与第二集电层14接触，并且在此实施例中第二集电层14的长度小于第一集电层12，以避免第一电集层12与第二集电层14在弯折时接触而产生外部短路。
上述的可挠曲式固态锂电池10，因胶框16的上端面与第一集电层12黏着，胶框16的下端面与第二集电层14黏着，因此完全容设于封围区域18内的电化学系统层26在正投影方向上将呈现完全位于第一集电层12与/或第二集电层14的区域内，也就是说，第一活性材料层20的正投影面积小于第一集电层12的正投影面积，第二活性材料层24的正投影面积小于第二集电层14的正投影面积。
另外，在正投影方向上观之，所述的胶框16可以完全或局部地位于第一集电层12与第二集电层14的正投影区域内，也即，当胶框16完全位于第一集电层12与第二集电层14的正投影区域内时，若第一集电层12与第二集电层14在截面上具有相同长度时，则胶框16完全不会突出于第一集电层12与第二集电层14之外，若第一集电层12与第二集电层14在截面上呈现不同长度时，则胶框16位于第一集电层12与第二集电层14交集的正投影区域内，若当胶框16局部地位于第一集电层12与第二集电层14的正投影区域内时，则表示无论第一集电层12与第二集电层14是否在截面上具有相同的长度，局部的胶框16都是呈现出突出于第一集电层12与第二集电层14之外。
在正投影方向上该第一集电层与该第二集电层的尺寸相差值为D，且该胶框的平均厚度为T，则D不大于T。D必须不大于T的原因在于，弯折后的D因为还有集电层本身的厚度，故在D=T的状况下，纵使弯折90度也不会接触到另一片集电层。
请参阅图3，其为本发明的另一实施例的示意图。此实施例在第一集电层12或第二集电层14的外表面周缘设置一绝缘保护层28，也就是第二集电层14的长度小于第一集电层12且第二集电层14的外表面周缘涂布固化形成有一绝缘保护层28，以避免弯折后第一集电层与第二集电层因接触产生外部短路，当然第二集电层可以与第一集电层互换。此处所定义的周缘是包括一侧表面及/或自该侧表面向上方及/或下方延伸的表面。其中该绝缘层为单独结构及/或为该胶框的一部分，及/或通过表面处理为电性绝缘的结构。
请参阅图4，其为本发明的一实施例的示意图。如图所示，多个可挠曲式固态锂电池10共享一第一集电层12，而在此实施例中多个可挠曲式固态锂电池10的第二集电层14的周缘为电性绝缘，例如先前所述的形成有一绝缘保护层28。此处所定义的周缘是包括一侧表面及/或自该侧表面向上方及/或下方延伸的表面，以避免第一集电层12弯折时所导致的第二集电层12之间或者与第一集电层12之间的接触。
基于一般锂电池中，活性材料层涂布于集电层上后再经过切割、干燥制程后形成所谓的正极或负极，因此正极或负极的活性材料层的大小与集电层相同，基于安全因素的考虑下，正极活性材料层必须小于负极活性材料层的设计，也就是正极必须小于负极，所谓安全因素是因为锂离子嵌入至负极时若负极的空间不足会导致锂晶枝大量地生成，则导致锂晶枝穿刺隔离层而发生内部正、负极接触的短路问题。在本发明中的锂电池架构下，集电层大小与上述正、负极面积大小无关联，换言之，本发明先前所述的较小的集电层也可以是负极的集电层，较大的集电层也可以是正极的集电层，本发明的集电层有大小之分是为了避免外部集电层接触的短路问题。有鉴于此，请在参阅图2，在此图中的第一集电层12可以是正极集电层或者负极集电层，第二集电层14则相对应为负极集电层或正极集电层。也就是说，当第一集电层12为负极集电层时，第二集电层14为正极集电层，此实施例是与现有的一般锂电池架构截然不同的。
综上所述，本发明通过在正投影方向上非等长度设计的第一集电层、第二集电层来使可挠曲式固态锂电池于弯折后第一集电层、第二集电层能免于接触，进而避免因第一集电层、第二集电层碰触所产生的外部短路问题。
但是以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。因此，即凡根据本发明权利要求所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，包括:
一第一集电层；
一第二集电层；
一胶框，其夹设于该第一集电层与该第二集电层之间，该胶框上端面与该第一集电层黏着，该胶框的下端面与该第二集电层黏着，并在正投影方向上至少部分与该第一集电层、该第二集电层重叠，该胶框、该第一集电层及该第二集电层形成一封围空间；以及
一电化学系统层，其设置于该封围区域内，该电化学系统层包括一第一活性材料层、一第二活性材料层与设置于该第一活性材料层与该第二活性材料层之间的一隔离层，该第一活性材料与该第一集电层接触，该第二活性材料层与该第二集电层接触；其特征在于，该第一集电层在正投影方向上大于该第二集电层，在正投影方向上该第一集电层与该第二集电层的尺寸相差值为D，且该胶框的平均厚度为T，则D不大于T，以避免弯折后该第一集电层与该第二集电层因为相互碰触而产生外部短路。
2.如权利要求1所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该电化学系统层在正投影方向上位于该第二集电层之内。
3.如权利要求2所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该第一活性材料层的正投影面积小于该第一集电层的正投影面积。
4.如权利要求2所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该第二活性材料层的正投影面积小于该第二集电层的正投影面积。
5.如权利要求1所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该第一集电层或该第二集电层的至少其一的一周缘为电性绝缘。
6.如权利要求5所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该周缘包括一侧表面及/或自该侧表面向上方及/或下方延伸的表面。
7.如权利要求1所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该第一集电层或该第二集电层的至少其一的一周缘设置有一绝缘层。
8.如权利要求7所述的具有避免外部短路的可挠曲式电池结构，其特征在于，该绝缘层为单独结构及/或为该胶框的一部分及/或通过表面处理为电性绝缘的结构。
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