CN107946649B - 电池结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池结构，其主要包括一第一集电层；一设置于第一集电层上的第一活性材料层；一位于第一活性材料层上的隔离层，隔离层的水平面表面积小于第一活性材料层的水平面表面积，使第一活性材料层的部份显露于隔离层外；一第一胶框，其覆盖自隔离层显露于外的第一活性材料层顶面，并且于该隔离层顶表面延伸形成一突出部；一设置于隔离层与突出部表面上的第二活性材料层；以及一设置于第二活性材料层上的第二集电层。

Description

电池结构
技术领域
本发明涉及一种电池结构，特别是指一种具有防护隔离结构的电池。
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，其为目前可挠曲式锂电池的结构剖视图。如图所示，此种可挠曲式锂电池10主要包括一上集电层12、一下集电层14、一包装于上集电层12与下集电层14的外部封装16，以形成一封围空间18，此封围空间18内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构成电化学系统层，且第一活性材料层20与上集电层12接触，第二活性材料层24与下集电层14接触。此可挠曲式锂电池10的特性在于整体可动态弯曲。
还有，锂电池在结构设计上，正极活性材料层的水平面表面积必须小于负极活性材料层的水平面表面积，以避免正极释放超过负极能接受的锂离子时，多余的锂沉积形成锂枝晶，穿透隔离层，导致内部短路，但此目前的一防护措施仅依靠制程时对正极与负极的活性材料层的水平面表面积进行把关，并无另一防护措施。
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防护隔离结构的电池，其通过第一胶框于该隔离层顶表面延伸形成一突出部，以遮蔽因胶框与活性材料层的界面材质差异所显露出的集电层，进而避免锂离子于角落显露出的集电层位置沉积。
本发明的另一目的在于提供一种具有防护隔离的电池结构，其第一胶框可有效遮蔽第二活性材料层对应于第一活性材料层的部分表面积，以在制程步骤的活性材料面积设定外，提供另一作为避免内部短路的第二防护措施。
本发明的一目的在于提供一种具有防护隔离的电池结构，其第一活性材料层与第二活性材料层之间的隔离组件由一隔离层与一第一胶框的突出部所组成。
为达到上述的目的，本发明提供一种具有防护隔离结构的电池结构，此电池主要包括一第一集电层；一第一活性材料层，其设置于该第一集电层上；一隔离层，其设置于该第一活性材料层上，该隔离层的水平面表面积小于该第一活性材料层的水平面表面积，使得该第一活性材料层的顶表面部分自该隔离层显露出；一第一胶框，其覆盖该第一活性材料层自该隔离层所显露出的顶面并且该第一胶框的顶端形成有一突出部，该突出部延伸至该隔离层顶表面；一第二活性材料层，其设置于该隔离层与该突出部的表面上，通过该隔离层与该突出部与该第一活性材料层隔离；以及一第二集电层，其设置于该第二活性材料层上。
其中，该第一胶框的底部设置于该第一集电层表面上且该第一胶框封围该第一活性材料层与该隔离层的侧壁周缘。
其中，还包括一第二胶框，该第二胶框封围该第二活性材料层的侧壁周缘，该第二胶框的底端与该第一胶框连接。
其中，该第二胶框的顶端与该第二集电层连接。
其中，还包括一第二胶框与一第三胶框，该第二胶框封围该第二集电层的侧壁周缘，该第二胶框的底端与该第三胶框的顶面连接，该第三胶框的底面与该第一胶框的顶端面连接。
其中，该第一胶框与该第二胶框相较于该第三胶框具有较佳的异质性表面黏着力，该第三胶框相较于该第一胶框与该第二胶框具有较佳的同构型表面黏着力。
其中，该第一集电层或该第二集电层是一电路板的导电表面层。
其中，该第一胶框的材料是聚酰亚胺（PI）。
其中，该第一胶框与该第二胶框的材料是聚酰亚胺（PI）。
其中，该第一胶框、该第二胶框与该第三胶框的材料是聚酰亚胺（PI）。
其中，该隔离层的材料选自于高分子材料、陶瓷材料或玻璃纤维材料。
其中，该第一活性材料层、该第二活性材料层与该隔离层均沾附有一电解质，该电解质选自于纯液态电解质、胶态电解质或固态电解质。
其中，还包括一铝箔袋，以容设并封装该电池。
本发明还提供另一种具有防护隔离的电池结构，其第一活性材料层与第二活性材料层之间利用第一胶框的突出部与隔离层作为第一活性材料层与第二活性材料层的隔离组件。
附图说明
图1为目前可挠曲式锂电池的结构剖视图。
图2为本发明的一实施例示意图。
图3为本发明的另一实施例的结构示意图。
图4为本发明的另一实施例示意图。
图5为本发明的一实施例示意图。
附图标记说明
10 可挠曲式锂电池
12 上电集层
14 下集电层
16 外部封装
18 封围空间
20 第一活性材料层
22 隔离层
24 第二活性材料层
30 锂电池
32 第一集电层
34 第一活性材料层
36 隔离层
38 第一胶框
381 突出部
40 第二活性材料层
42 第二集电层
44 铝箔袋
46 第二胶框
48 第三胶框。
具体实施方式
请参阅图2，其为本发明的具有防护隔离的可挠曲式锂电池的一实施例示意图。如图所示，此种锂电池30主要包括一第一集电层32；一设置于第一集电层32上的第一活性材料层34，此第一活性材料层34的水平面表面积小于第一集电层32的水平面表面积，因此当第一活性材料层34设置于第一集电层32上时，第一集电层32的部分是显露于第一活性材料层34的外部；一设置于第一活性材料层34上的隔离层36，此隔离层36的水平面表面积小于第一活性材料层34的水平面表面积，使得第一活性材料层34的顶表面部分自隔离层36显露出；一第一胶框38，其覆盖第一活性材料层34自隔离层36所显露出的顶面，并且第一胶框38的顶端形成有一突出部381，此突出部381延伸至隔离层36顶表面；一第二活性材料层40，其设置于隔离层36与突出部381的表面上，通过隔离层36与突出部381与第一活性材料层34隔离；以及一第二集电层42，其设置于第二活性材料40层上。
在上述结构下，可通过第一胶框38于隔离层36顶表面延伸形成的突出部381，以遮蔽角落处因第一胶框38与第一活性材料层34的界面材质差异所显露出的第一集电层32，进而避免角落处因发生锂沉积而刺穿隔离层36至第二活性材料层40所导致的内部短路。
另外，鉴于锂电池在结构设计上，正极活性材料层的水平面表面积必须小于负极活性材料层的水平面表面积，以避免正极释放超过负极能接受的锂离子时，多余的锂沉积形成锂枝晶，穿透隔离层，导致内部短路，第一胶框38可有效遮蔽第二活性材料层40对应于第一活性材料层34的部分表面积，以在除了制程步骤的活性材料涂布或裁切面积大小设定外，提供另一作为避免内部短路的第二防护措施。
并且，在上述结构下，第一活性材料层34与第二活性材料层40之间利用第一胶框38的突出部381与隔离层36作为第一活性材料层34与第二活性材料层40的隔离组件，形成一种崭新的复合式隔离组件结构。此外，第一集电层或第二集电层可以是电路板的导电表面层。
请参阅图3，其为图2所示的锂电池30封装于一铝箔袋44内，以防止电解质的渗漏与蒸气，以及隔绝外在环境的水气等。
请参阅图4，其为本发明的另一实施例示意图。此实施例与图2的实施例差异在于第一胶框38的底部设置于第一集电层32表面上且第一胶框38封围第一活性材料层34与隔离层36的侧壁周缘。
另外，在本实施例中，锂电池30还包括一第二胶框46，第二胶框46封围第二活性材料层40的侧壁周缘，第二胶框46的底端与第一胶框38连接。还有，第二集电层42可延伸至第二胶框46的外侧表面上，形成第二胶框46的顶端与第二集电层42连接。
请参阅图5，其为本发明的一实施例示意图。此实施例与图4的实施例的差异在于还包括一第三胶框48，第二胶框46的底端与第三胶框48的顶面连接，第三胶框48的底面与第一胶框38的顶端面连接。第一胶框38与第二胶框46相较于第三胶框48具有较佳的异质性表面黏着力，以与第一集电层32或第二集电层42产生较紧密的黏结效果，第三胶框48相较于第一胶框38与第二胶框46具有较佳的同构型表面黏着力，以使第一胶框38与第二胶框46能通过第三胶框48的存在产生紧密黏结。
上述的第一胶框38、第二胶框46与第三胶框48的材料是聚酰亚胺（PI）。隔离层36的材料选自于高分子材料、陶瓷材料或玻璃纤维材料。第一活性材料层34、第二活性材料层40与隔离层36均沾附有一电解质，电解质选自于纯液态电解质、胶态电解质或固态电解质。
综上所述，本发明通过第一胶框于隔离层顶表面延伸形成一突出部，而将因为胶框与活性材料层的界面材质差异所显露出的集电层遮蔽起来，避免角落处发生锂沉积穿刺隔离区域，直接与另一活性材料层接触，导致内部短路。此外，第一胶框可有效遮蔽第二活性材料层对应于第一活性材料层的部分表面积，以在制程步骤的活性材料层面积设定外，提供另一作为避免内部短路的第二防护措施。
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 (13)

1.一种电池结构，其特征在于，包括：
一第一集电层；
一第一活性材料层，其设置于该第一集电层上；
一隔离层，其设置于该第一活性材料层上，该隔离层的水平面表面积小于该第一活性材料层的水平面表面积，使得该第一活性材料层的顶表面部分自该隔离层显露出；
一第一胶框，其覆盖该第一活性材料层自该隔离层所显露出的顶面，并且该第一胶框的顶端形成有一突出部，该突出部延伸至该隔离层顶表面；
一第二活性材料层，其设置于该隔离层与该突出部的表面上，通过该隔离层与该突出部与该第一活性材料层隔离；以及
一第二集电层，其设置于该第二活性材料层上。
2.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，该第一胶框的底部设置于该第一集电层表面上且该第一胶框封围该第一活性材料层与该隔离层的侧壁周缘。
3.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，还包括一第二胶框，该第二胶框封围该第二活性材料层的侧壁周缘，该第二胶框的底端与该第一胶框连接。
4.如权利要求3所述的电池结构，其特征在于，该第二胶框的顶端与该第二集电层连接。
5.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，还包括一第二胶框与一第三胶框，该第二胶框封围该第二集电层的侧壁周缘，该第二胶框的底端与该第三胶框的顶面连接，该第三胶框的底面与该第一胶框的顶端面连接。
6.如权利要求5所述的电池结构，其特征在于，该第一胶框与该第二胶框相较于该第三胶框具有较佳的异质性表面黏着力，该第三胶框相较于该第一胶框与该第二胶框具有较佳的同构型表面黏着力。
7.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，该第一集电层或该第二集电层是一电路板的导电表面层。
8.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，该第一胶框的材料是聚酰亚胺。
9.如权利要求3所述的电池结构，其特征在于，该第一胶框与该第二胶框的材料是聚酰亚胺。
10.如权利要求5所述的电池结构，其特征在于，该第一胶框、该第二胶框与该第三胶框的材料是聚酰亚胺。
11.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，该隔离层的材料选自于高分子材料、陶瓷材料或玻璃纤维材料。
12.如权利要求1所述的电池结构，其特征在于，该第一活性材料层、该第二活性材料层与该隔离层均沾附有一电解质，该电解质选自于纯液态电解质、胶态电解质或固态电解质。
13.如权利要求1所示的电池结构，其特征在于，还包括一铝箔袋，以容设并封装该电池结构。
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