CN112331977B - 电能供应系统与其封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电能供应系统与其封装结构，其中电能供应系统的封装结构的两个基材可直接或间接地供电能供应系统做为集电之用，而封装结构的密封框则由高阻水、具有阻气效果的多层硅胶层所构成。因此，所揭露的电能供应系统的封装结构不但提供一种新型式的导电模式以降低电能供应系统本身的阻抗值，更同时可通过密封框以有效地阻隔外界水气进入至电能供应单元，以提升整体电能供应系统的电性与安全性表现。

Description

电能供应系统与其封装结构
技术领域
本发明涉及一种电能供应系统与其封装结构，特别是指一种具有新型导电模式与高阻水、阻气效果的电能供应系统与其封装结构。
背景技术
由于电子、信息及通讯等3C产品均朝向无线化、可携带化方向发展，应用于各种产品的各项高性能组件除了往轻、薄、短、小的目标迈进外，近年来，可挠式电子产品的技术发展也逐渐受到重视，因此，对于体积小、重量轻、能量密度高的电能供应系统的需求相当地迫切。不过，为了延长电池使用的时间、提升电池的能量密度，过去无法重复使用的一次电池系统已无法满足现今电子产品的需求，而目前应用于电子产品中的电池系统多以可重复充、放电的二次电池系统为主流，例如：锂电池系统、燃料电池系统、太阳能电池系统…等等，以下将以技术开发较为成熟的锂电池系统为例以做为说明。
首先，在图1中为现有技术中的锂电池系统的电池芯结构示意图，主要的结构由一正极极板与一负极极板之间夹设一隔离层所构成，而在正极极板与负极极板的集电层上分别焊接一导电柄结构作为外部电极，使得电池系统可通过此两个外部电极与周边电子组件进行电性连接。如图1所示，锂电池1包括一隔离层11、一第一活性材料层12、一第二活性材料层13、一第一集电层14、一第二集电层15以及一封装单元16。如图1所示，第一活性材料层12设置于隔离层11上，第一集电层14设置于第一活性材料层12上，而第二活性材料层13设置于隔离层11下，第二集电层15设置于第二活性材料层13下，最后，封装单元16将此堆栈结构密封，仅露出导电柄141、151。如上所述，若锂电池1欲提供电能至一电子装置2(图1仅以一电路板为例说明，但电子装置2并不限制为电路板)时，必须将导电柄141、151与电子装置2的电源输入端子21、22电性连接，由此将锂电池1所储存的电能输出至电子装置2，之后，可再通过导线将电能传输至电子装置2的组件区23，其中，组件区23可以包括逻辑电路、主动组件、被动组件等，其可以是电路布局或是表面黏着组件(SMT)。然而，因为隔离层11与第一活性材料层12及第二活性材料层13之间的接触界面是否具有良好的接触对于整体电池系统的电性与安全性表现有相当直接且严重的影响，因此，在现有技术的锂电池技术中为了维持此些界面的良好接触，无论是堆栈式结构或是卷绕式结构的电池芯，在完成电池的组装后其整体结构的挠折性相当地低，甚至是无法挠折，其因即在于为了避免挠折产生的应力导致隔离层11与第一活性材料层12、第二活性材料层13之间界面所受到的破坏，由此维持锂电池系统的电性表现并确保其使用上的安全性。
另外，以现有技术中的电能供应系统的封装结构而论，无论是一次电池系统或是二次电池系统，现有技术中所有的电池系统包装多是以硬金属外壳(包括传统圆柱形与方形)的外观型态呈现，例如：现行大量应用在笔记本电脑中的18650型锂电池(圆柱形锂电池)或大量应用在可携式通讯装置中的383562型锂电池(方形锂电池)均以硬金属外壳为包装材料，如此的包装方式除了可避免电池芯受到外界应力的破坏，也可以降低外界因子(像是水分、氧气…等)对于电池内部化学系统的影响。因此，对于终端电子产品而言，虽然二次锂电池可提供较佳的电性表现与使用寿命，但由于其固定的尺寸设计与坚硬的外壳材质而使得大部分电子产品在进行电路设计时受到相当大的限制；虽然后续的二次电池系统发展出以金属软包装的形式取代现有技术中硬金属外壳的封装技术，因此可降低二次电池系统在电子产品应用中的困难度，然而，相对于现有技术的硬金属外壳来说，金属软包装的封装结构是利用热压封合的方式实现，因此金属软包装在上述的导电柄的封合界面上，因为导电柄的金属与金属软包装的热封聚合物为两个异质材料，所以其间的封合效果不佳，因而在阻气(尤其是氧气)、阻水的效果表现上比现有技术中的以焊接封合的硬金属外壳差，且又当二次电池不断地进行充、放电后会引起电池系统在整体尺寸上产生体积膨胀与收缩的问题，此时，由于金属软包装本身无法提供足够的材料应力，因此无法有效地维持二次电池的尺寸，而导致电子产品在进行电路设计时面临到恼人的困难。
请再次参考图1所示，设置于第一活性材料层12及第二活性材料层13之间的隔离层11主要用以避免第一电极基板(包括第一活性材料层12及第一集电层14)与第二电极基板(包括第二活性材料层13及第二集电层15)发生直接的接触而在锂电池1内发生内部短路的问题，但同时却又必须能够提供锂电池1中离子迁移所需的路径，因此，此隔离层11的材料必须兼顾有不导电与多孔性的特征，常见的隔离层11利用聚乙烯、聚丙烯等聚合物材料制成，此外，依据不同聚合物或同一聚合物但不同分子量的玻璃转化与软化温度还可在一定的温度范围内改变局部聚合物的结构，因此，当电池系统因内部短路、外部短路或任何因素而导致其内部的温度上升时，通过隔离层11结构的改变而封闭锂电池1中离子迁移的路径以避免锂电池1在高温下继续进行电化学反应，可降低锂电池1发生爆炸的机率。然而，若锂电池1因故仍旧持续升温，一旦电池内部达到150℃～180℃时，基于现有技术中隔离层11的物理特性，隔离层11的化学结构将会崩溃并整体性地熔化，造成全面短路并进而产生严重起火或爆炸，在锂电池1使用的安全性上造成相当大的威胁。
不过除了上述的种种缺点外，更重要的是由于目前的可挠式电子产品中，其内部多数的电路与组件设计皆已达到可挠曲的设计要求，然而，现有的电池系统仍无法在维持良好电性与安全性表现的前提下同时提供可挠曲的特性，另外，也由于电子产品的体积逐渐微小化，但其所应用的电池系统却未能相对应地缩小其体积的设计并同时兼顾良好的电性表现，因而使得大部分的电子产品必须牺牲部分的结构空间以用来设置所需的电池系统，也因此让电子产品在尺寸的设计上受到相当的限制。
鉴于现有技术的上述缺点，本发明提供一种电能供应系统与其封装结构，以有效克服上述这些问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电能供应系统与其封装结构，其利用能够有效阻挡水分与阻挡气体的材料做为密封框，由此阻隔环境中的水、气进入至电能供应单元内，以使电能供应单元内的电、化学反应不受到外界水、气的影响进而维持电能供应单元内部电、化学反应的效能。
本发明的另一目的在于提供一种电能供应系统与其封装结构，其中密封框可通过印刷或涂布方式快速且准确地形成在第一基板与第二基板上，因此在制程良率与生产速度上，均有相当正面的贡献。
本发明的第三个目的在于提供一种电能供应系统与其封装结构，其中电能供应系统中的封装结构还可同时与外部电子组件耦接，由此减少电子产品中组件的使用，并可有效缩小、薄化电子产品的体积。
本发明的第四个目的在于提供一种电能供应系统与其封装结构，其还可将电能供应系统的封装结构与容置于内部的电能供应单元整合为单一结构，由此能够减少材料的使用以降低电子产品的生产成本。
本发明的第五个目的在于提供一种电能供应系统与其封装结构，其中当电能供应系统受到外力冲击时，电能供应单元会迅速地与封装结构分离而造成保护性的断路结构，由此能够提升电能供应系统在使用上的安全性。
本发明的第六个目的在于提供一种电能供应系统与其封装结构，由于其还可将在电能供应系统的封装结构与电能供应单元整合为单一结构，因此减少结构间的界面数量，故可有效地降低电能供应系统内部的阻抗并提升电能供应系统的电性能力。
为达上述目的，本发明提供一种电能供应系统与其封装结构，其通过一可挠式密封框以密封位于第一基板与第二基板之间的容置空间，以使容置于其中的电能供应单元得与外界的水分、气体完全区隔，由此确保电能供应系统整体的电性表现与安全性表现。另外，所述的第一基板与第二基板中至少有一个可作为电路基板并与外部的电子组件耦接，因此当电能供应系统应用于电子产品时，可有效地减少电子产品内电子组件的使用量、实现电子产品轻薄短小的设计理念。
第一电极具有第一活性材料层以及第一集电层，第一集电层直接接触于第一活性材料层且具有第一密封接合区域，第二电极具有第二活性材料层以及第二集电层，第二集电层直接接触于第二活性材料层且具有第二密封接合区域，可挠式密封框设置于第一集电层的第一密封接合区域与第二集电层的第二密封接合区域之间，可挠式密封框用以将第一集电层黏合至第二集电层来提供容置空间以容置第一活性材料层、第二活性材料层以及隔离层。
可挠式密封框包含有两个第一硅胶层以及一个第二硅胶层，第一硅胶层主要包含有下列化学式一：
Figure BDA0002295898970000051
第二硅胶层主要包含有下列化学式二：
Figure BDA0002295898970000052
第一硅胶层与第二硅胶层都具有化学式一与化学式二的成份，来解决气泡与基板容易剥离等问题；而第一硅胶层是进行接口张力与材料极性的调整，来大幅改善对于相异材料的黏着力。此外，密封框为可挠式，因此当容置于封装结构内的电能供应单元为可挠式电能供应单元时，所揭露的密封框亦可在封合后随着可挠式电能供应单元进行挠曲，因此可完全符合于可挠式电子产品的可挠曲特性。
以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为现有技术中的锂电池系统的电池芯结构示意图。
图2(A)为本发明所揭露的电能供应系统的封装结构的外观图。
图2(B)为图2(A)所揭露的电能供应系统的封装结构沿着A-A’线的截面图。
图3为本发明所揭露的封装结构的第一基材为电路板的实施态样。
图4(A)为以基材的导电表面为集电层的封装结构的实施态样。
图4(B)为不以基材的导电表面为集电层的封装结构的实施态样。
图5(A)为以封装结构容置多层极层所构成的电能供应系统的局部截面图。
图5(B)为以封装结构容置卷绕极层所构成的电能供应系统的局部截面图。
图6(A)为电能供应系统的两个端子分别设计在不同基材上的实施态样。
图6(B)为电能供应系统的两个端子设计在同一基材上的实施态样。
图7为本发明封装结构在摄氏60度、相对湿度95％的含水量测试曲线图。
图8为图2(A)所揭露的电能供应系统的封装结构沿着A-A’线的截面图。
图9(A)为本发明所揭露的第一基材的第一导电表面的示意图，绘示其第一密封区域的态样。
图9(B)为本发明所揭露的第二基材的第二导电表面的示意图，绘示其第二密封区域的态样。
附图标记
1 锂电池
11 隔离层
12 第一活性材料层
13 第二活性材料层
14 第一集电层
141 导电柄
15 第二集电层
151 导电柄
16 封装单元
2 电子装置
21 电源输入端子
22 电源输入端子
23 组件区
3 电能供应系统
31 封装结构
311 基材/第一基材
311a 导电表面/第一导电表面
311b 第一密封接合区域
312 基材/第二基材
312a 导电表面/第二导电表面
312b 第二密封接合区域
313 密封框
313a 第一硅胶层
313b 第二硅胶层
32 电能供应单元
32’ 电能供应单元
321 极层/正极极层
322 极层/负极极层
323 隔离层
4 导电胶
5 组件
6 导电组件
A1 活性材料层
A2 活性材料层
C1 集电层
C2 集电层
S 容置空间
T1 端子
T2 端子
A-A’ 截线
具体实施方式
为清楚揭露本发明所揭露的电能供应系统与其封装结构的技术特征，以下将提出多个实施例以详细说明本发明的技术特征，同时佐以附图以使该些技术特征得以彰显。
首先，请同时参照图2(A)与图2(B)，其中图2(A)为本发明所揭露的电能供应系统的封装结构的外观图，而图2(B)则为本发明所揭露的电能供应系统的封装结构沿着A-A’线的截面图。在本发明所揭露的封装结构31用以容置至少一电能供应单元32，且所述的封装结构31包含有一第一基材311、一第二基材312与一密封框313，其中封装结构31可直接曝露于一般环境之中，并且具有抵抗外力以及湿气穿透的功能。第一基材311与第二基材312分别具有至少一第一导电表面311a与至少一第二导电表面312a，而密封框313夹设于第一基材311与第二基材312之间，且密封框313环设于第一基材311与第二基材312的周缘，因此在密封框313与第一基材311、第二基材312之间构成一容置空间S以容置电能供应单元32。
所述的电能供应单元32电性连接于第一基材311的第一导电表面311a及第二基材312的第二导电表面312a，而密封框313则包含两个第一硅胶层313a及一第二硅胶层313b，两个第一硅胶层313a分别黏着于第一基材311与第二基材312，换言之，第一基材311与第二基材312上分别黏着一第一硅胶层313a，第二硅胶层313b则设置于两个第一硅胶层313a之间以黏着两个第一硅胶层313a，即，黏着于第一基材311的第一硅胶层313a与黏着于第二基材312的第一硅胶层313a通过第二硅胶层313b而彼此黏着。
进一步来说，请参阅图9(A)，第一基材311的第一导电表面311a具有第一密封接合区域311b，其为沿着第一导电表面311a周围的区域，第一基材311的第一导电表面311a的剩余区域(也就是受到第一密封接合区域311b包围的区域)，则主要用来作为第一活性材料层的接触区域，其中的一个第一硅胶层313a黏合于第一密封接合区域311b。请参阅图9(B)，第二基材312的第二导电表面312a具有第二密封接合区域312b，其为沿着第二导电表面312a周围的区域，另一第一硅胶层313a黏合于第二密封接合区域312b，第二基材312的第二导电表面312a的剩余区域(也就是受到第二密封区域312b包围的区域)，则主要用来作为第二活性材料层的接触区域。
为使第一硅胶层313a与第二硅胶层313b可以具有不同的黏着特性，在本发明中是通过不同的配方或添加物进行改质。第一硅胶层313a的界面张力与材料极性是基于第一导电表面313a与第二导电表面313b进行调整，来大幅改善对于相异材料的黏着力，而使得第一硅胶层313a对于相异材料表面的黏着力增加，此处所指的相异材料表面例如金属基材的表面与硅胶表面(第二硅胶层313b)，以使第一硅胶层313a能够紧固地黏着于第一基材311、第二基材312的表面上。相对地，对于第二硅胶层313b而言，由于其功能主要用以黏着两层第一硅胶层313a，因此第二硅胶层313b对于同构型表面(例如：第一硅胶层313a)具有较强的黏着力，由此可通过第一硅胶层313a与第二硅胶层313b以将第一基材311、第二基材312紧密地黏着，并使位于密封框313、第一基材311及第二基材312之间的容置空间S能够有效地与外界的水分、气体隔绝。
第一硅胶层313a主要包含有下列化学式一：
Figure BDA0002295898970000091
第二硅胶层313b主要包含有下列化学式二：
Figure BDA0002295898970000092
第一硅胶层313a与第二硅胶层313b都具有化学式一与化学式二的成份。
第一硅胶层313a中化学式一成份的量大于化学式二成份的量，第二硅胶层313b中化学式二成份的量大于化学式一成份的量。
此外，第二硅胶层313b中化学式二成份的量比第一硅胶层313a中化学式二成份的量大于0.1-60％(重量/体积比)。第一硅胶层313a的改质的方式，可为增加加成型硅胶(addition type silicone)的比例、或是在硅胶内增添压克力树脂(Epoxy)、压克力酸(acrylic acid)或其组合来予以改质。
举例来说，本发明的可挠式密封框形成方式可先于第一基材311的第一导电表面311a与第二基材312的第二导电表面312a上，通过涂布或印刷等制程方式分别形成第一硅胶层313a，来调整第一导电表面311a与第二导电表面312a的表面特性，以增加后续与第二硅胶层313b的黏着力。换句话说，第一硅胶层313a可视为第一基材311与第二基材312的表面改质层。进一步来说，第一硅胶层313a黏着于第一导电表面311a、第二导电表面312a的内侧周围。
然后通过缓慢熟化的方式来予以固化，因第一硅胶层313a为非上/下夹置的开放表面、且配合缓慢熟化，硅胶熟化过程中所产生的气体较容易予以排出，配合第一硅胶层313a依据第一基材311的第一导电表面311a与第二基材312的第二导电表面312a的材料来加以改质，将会使得第一硅胶层313a与第一基材311之间、以及第一硅胶层313a与第二基材312之间的接着状况相当良好。
接续第二硅胶层313b设置于其中一个第一硅胶层313a上，然后将第一基材311与第二基材312连同第一硅胶层313a、第二硅胶层313b一同结合，此熟化过程可采用两阶段进行使其黏着更加紧密，同时熟化过程也可结合加压处理；第一阶段的热处理温度低于第二阶段的热处理温度，而第一阶段的热处理时间大于第二阶段的热处理时间。于较低热处理温度的第一阶段过程中，第二硅胶层313b中的化学式二成份为主导成份，而于第二硅胶层313b中形成具结晶结构(crystalline structure)，由于第二硅胶层313b厚度较薄，因此结晶结构视为是第二硅胶层313b中阻挡湿气的结构，因此结晶结构可以强化于第二硅胶层313b与第一硅胶层313a之间接口阻挡湿气的功能；当作为譬如为锂电池的电能供应系统的封装结构时，此为非常重要的性能。
于较高热处理温度的第二阶段过程中，第二硅胶层313b中的化学式一成份为主导成份，并且具有优于化学式二成份的黏着力，因此，第二硅胶层313b与第一硅胶层313a之间则可紧密相互黏着。较佳者，第一阶段的热处理温度低于第二阶段的热处理温度约30-70度(C°)，而第一阶段的热处理时间大于第二阶段的热处理时间约80-300秒。为了避免第二硅胶层313b于上述过程中变形，第二硅胶层313b可还包含有间隔物(spacer)，间隔物硅包含有二氧化硅、氧化钛颗粒或其组合。
由于第二硅胶层313b与上/下的第一硅胶层313a因属同构型材质(材料相同或概略相同，换句话说为硅)，故黏着力高，一旦产生气体也不容易破坏两者之间的黏着结构。此外，由于硅胶材质相对于致密性高的第一基材311与第二基材312而言，微观其内部结构具有较大于第一基材311与第二基材312内部的孔洞，即便第二硅胶层313b是夹置于第一硅胶层313a之间来进行固化，亦可由第一硅胶层313a将所产生的气体排出，而较不易堆积气体而形成气泡。由于第二硅胶层313b与第一硅胶层313a内分子作用力相当，使气体于其中的流动状态均匀，不会如同第二硅胶层313b与异质性第一基材311与第二基材312(尤其是致密基板，譬如为金属、玻璃、高结晶分子的基板等)般，由于分子作用力的明显差异，导致气体流动性不均匀，产生气泡整合变大使得缺陷变大的问题。因此，通过同构型的材质，使得熟化过程中，所产生的气体不易整合为较大尺寸的气泡。因此，第二硅胶层313b与第一硅胶层313a接口之间的结合状况改善许多。基于上述理由第一硅胶层313a与第一基材311之间、以及第一硅胶层313a与第二基材312之间的接口将会比现有技术中的界面来得稳固接合。
另外，本发明中所述的第一基材311与第二基材312中至少有一个为电路板(例如：印刷电路板、多层电路板、软性电路板、金属层...等)，而不管是第一基材311或第二基材312，第一基材311与第二基材312必须具有至少一导电表面(311a、312a)，以使容置于封装结构31中的电能供应单元32得通过与导电表面(311a、312a)的电性连接关系以收集电能供应单元32所产生出的电能，并依据不同的机构设计而将所收集到的电能传递至电路板上，举例来说，如图3所示，对于同时为电路板且具有导电表面(311a、312a)的基板而言(本实施态样以第一基材311为例表示)，其可直接将收集至导电表面(311a)的电能传递至电路板，而对于仅具有导电表面(312a)的基板而言(本实施态样以第二基材312为例表示)，导电表面(312a)所收集到的电能可通过两基板之间的电性连接关系(例如通过导电胶4以黏着两个基板)，进而将电能供应单元32所产生的电能形成一个完整的回路并可由此将电能传递至电路板上，最终，可通过电路板上的电路布局设计以将电能传送至电路板上的组件5(并不限制为主动组件或被动组件)；当然，在第一基材311与第二基材312同时均为电路板的态样下，电性连接第一基材311与第二基材312的效果不但可用以提供电能，同时也可做为电路板上组件彼此电性连接的通路。而上述的第一基材311与第二基材312除了可为电路板之外，也可为金属基板、玻璃基板、复合基板(例如：金属与聚合物的复合基板)。
另外，上述的电能供应单元32包含有至少两个极层321、322及至少一隔离层323，两个极层321、322皆设置来直接接触于密封框313(见图2(B))；于另一实施例中，其中的一个极层321、322来直接接触于密封框313(见图8)，其通常为阳极极层，在图8中，极层321并不直接接触于密封框313的通常为阴极极层。此外，由于极层321不直接与密封框313接触，至少部份的第一导电表面311a自密封框313以及极层321间显露出；电能供应单元32为锂电池的锂离子导电功能层。
第一硅胶层313a用以支撑电能供应单元32，以维持极层321、322的应力平衡，因此，第一硅胶层313a的厚度接近于极层321、322的厚度，每一第一硅胶层313a的厚度为隔离层323与第一活性材料层(极层321)的厚度总和、或是隔离层323与第二活性材料层(极层322)的厚度总和的70-90％，较佳的，第一硅胶层313a的厚度为隔离层323与第一活性材料层(极层321)的厚度总和、或是隔离层323与第二活性材料层(极层322)的厚度总和的80-85％
第二硅胶层313b作为本发明的黏着层，其厚度为设定值(setting value)，并不会随着第一硅胶层313a的厚度来变化，因此，第二硅胶层313b的厚度为0.5-2.5微米。当第二硅胶层313b的厚度太薄时，换句话说小于0.5微米，则其黏着力会太弱；而当第二硅胶层313b的厚度太厚时，换句话说大于2.5微米，则会使得阻水性变差。较佳的，第二硅胶层313b的厚度为1-2微米
其中每一隔离层323设置于相邻的两个极层321、322之间，其用途在于隔离两个极层321、322以避免电能供应单元32发生内部短路的问题，且两个极层321、322与隔离层323均沾附有电解液，当然，所述的电解液包含纯液态电解液、胶态电解液与固态电解液。另外，所述的隔离层323的材料可选自于高分子材料、陶瓷材料或玻璃纤维材料。
更详细来说，每一极层321、322包含一活性材料层A1、A2，而在图4(A)中所示的实施例是以基材(311、312)的导电表面(311a、312a)为集电层的态样，在此态样中的活性材料层A1、A2与基材(311、312)的导电表面(311a、312a)直接接触而构成电性连接的关系，换言之，活性材料层A1、A2与基材(311、312)的导电表面(311a、312a)之间并未夹设其他结构体。其中，所谓的直接接触包含将活性材料层A1、A2直接形成于基材(311、312)的导电表面(311a、312a)上，亦或是通过机构设计的方式(例如：真空密封)以将活性材料层A1、A2顶抵在基材(311、312)的导电表面(311a、312a)，因此，在此种态样下，活性材料层A1、A2所产生的电能可直接通过基材(311、312)的导电表面(311a、312a)而传递至电路板。另外，在图4(B)中所示的实施例则不以基材(311、312)的导电表面(311a、312a)为集电层，而是以独立的集电层(C1、C2)为例加以说明，换言之，在此实施态样中的极层(321、322)包含有活性材料层(A1、A2)与集电层(C1、C2)，且活性材料层(A1、A2)形成于集电层(C1、C2)上，而电能供应单元32的极层与封装结构31之间的电性连接关系则通过集电层(C1、C2)与基材(311、312)的导电表面(311a、312a)的直接接触(如图4(B)所示的结构)或间接接触以实现，其中所谓的间接接触态样可例如利用额外的导线、导电柄或其他导电结构(图中未显示，所述的导电结构可例如为金属薄片、金属条...等)以电性连接集电层(C1、C2)与基材(311、312)的导电表面(311a、312a)。
因此，据上所述可知，本发明所揭露的封装结构31本身与容置于其中的电能供应单元32具有电性连接的关系，然而，电性连接的关系可能为直接的电性连接模式或是间接的电性连接模式，如此的设计不但可通过增大电性连接面积而降低整体电能供应系统3的阻抗，更可在电能供应系统3发生被撞击、落摔或被穿刺等情况下，通过瞬间的破坏(因而会产生局部高温或结构破裂等问题)而导致极层(321、322)的活性材料层(A1、A2)或极层(321、322)的集电层(C1、C2)立即与基材(311、312)的导电表面(311a、312a)发生分离的情形，也因此电能供应单元32与封装结构31之间的电性连接关系完全被破坏，，整体电能供应系统3会立即发生断路而可立即终止电能供应单元32内部化学反应的进行，进而避免电能供应系统3因为一连串的化学反应而发生爆炸、起火的情形，故可大幅提高电能供应系统3的安全性。
而以上所述的电能供应单元32除了可由单一片的正极极层321、单一隔离层323与单一片的负极极层322彼此堆栈以构成之外，还可由多片正极极层321、多片隔离层323与多片负极极层322彼此堆栈以构成，例如图5(A)所示的截面结构示意图，当然也可以是卷绕成型的电能供应单元32’结构，例如图5(B)所示的截面结构示意图，亦或是其他现有技术中的电能供应单元结构，然而，不同于现有技术的电能供应系统的是，本发明的电能供应单元32与封装结构31之间具有电性连接关系，但在现有技术的电能供应系统中，电能供应单元与封装结构之间并不具备有电性连接关系。
另外，本发明所揭露的封装结构31包含至少两个端子(T1、T2)，此两个端子(T1、T2)的一端分别电性连接至电能供应单元32的正极极层321与负极极层322，而两个端子(T1、T2)的另一端则设置于封装结构31的基材(311、312)上以作为与其他组件(图中未显示)电性连接的接点，当然，依据不同的设计两个端子(T1、T2)设计的位置可在同一基材(311、312)上，也可设计在不同基材(311、312)上，举例来说，如图6(A)所示，当两个端子(T1、T2)分别设计在不同基材(311、312)上时，由于两个基材(311、312)的导电表面(311a、312a)即直接与电能供应单元32的两个极层321、322电性连接，因此，与两个极层321、322对应地电性连接的两个端子(T1、T2)可直接通过电路布局的设计或其他导电组件的链接即可将电能自极层321、322导通至端子(T1、T2)，而当两个端子(T1、T2)设计在相同的基材(311、312)上时，如图6(B)所示，由于两个基材(311、312)的导电表面(311a、312a)仍是直接与电能供应单元32的两个极层321、322电性连接，因此，与两个极层321、322对应地电性连接的两个端子(T1、T2)则必须间接地通过两个基材(311、312)之间的导电组件6(例如：导电胶...等导电物质)以将其中一基材(311、312)所电性连接的极层321、322导通至位于另一基材(311、312)上的端子(T1、T2)。
而上述该封装结构主要具有四项功能，第一个功能即在于使容置于其中的电能供应单元能够完全地密封在封装结构之内，而正如一般所熟知的，为使电能供应单元能够正常地进行电化学反应(可导致电能与化学能转换的反应机制)，电能供应单元内势必含吸有一定量的电解液，不过由于密封框与电解液的极性并不相同，因此当第一硅胶层与第二硅胶层形成于第一基材与第二基材后，纵使电能供应单元中的电解液沾附于第一硅胶层与第二硅胶层，也会因为材料本身极性不相同的特性而彼此排斥，换言之，第一硅胶层、第二硅胶层与第一基材、第二基材之间的黏着力并不会因为电解液的沾附而导致下降的问题，另外，在第一硅胶层与第二硅胶层进行黏着时，也可通过第一硅胶层与第二硅胶层对于电解液的排斥能力而将大部分的电解液保留于电能供应单元内，而不会在黏着的过程中将大量的电解液排挤出密封框之外；而且，由于密封框并非为金属材质(例如：铜、镍等电位接近于锂金属的金属材质)所构成，因此可降低锂金属于边框析出的可能性；第三，由于密封框的材质主要为硅胶所构成者，因此在高温熟化反应后仍可具有一定的柔软性，故可提供良好的可挠性；最后，硅胶对于水气具有一定的排斥力，换言之，水气在封装结构中的传递方式仅能通过速度较慢的扩散(diffusion)方式以将第一硅胶层及第二硅胶层内部的水分逐渐充斥为饱和的状态，然后才能逐渐地进入至封装结构的内部，因此可有效地延长水气进入至封装结构内部所需的时间，如图7所示，与现有技术的电能供应系统中的封装材料相比，本发明所揭露的封装结构在加速的环境测试下(环境温度升温至摄氏60度、湿度为相对湿度95％的测试条件)，最初的七天(大约等于电能供应系统在常温常湿环境下操作一年的时间)测试时间内虽然含有较高的含水量，不过在接续的十四天(大约等于电能供应系统在常温常湿环境下操作两年的时间)与二十一天(大约等于电能供应系统在常温常湿环境下操作三年的时间)的测试时间内，与现有技术的封装结构相比，本发明所揭露的封装结构明显地能够阻挡水气的进入。
综上所述可知，电能供应系统采用电路基板来分隔第一活性材料层及第二活性材料层，亦即可以将电池单元直接整合于电路板中，所以能够将电能供应系统与电路板进行有效地整合，甚至可以应用电路板的制程条件来制造本发明的电能供应系统。与现有技术相比，依据本发明的电能供应系统可以与电路板的制程整合，电能供应系统可以视为一种表面黏着组件(SMT)，因此，可以有效降低产品的制造成本，而且还可以使得产品更加的小型化、薄型化；此外，在封装结构的基材外侧表面上可以更可直接设置有其他电路基板或电子组件，因此可以有效利用电能供应系统的区域进行电路布局上，由此使得产品更加小型化。
以上所述，仅为本发明的较佳的实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。因此，凡依据本发明申请的权利要求范围所述的技术特征所做的均等变化或修饰，均应落入本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种电能供应系统，包含有：
一第一极层，具有一第一活性材料层以及直接接触于该第一活性材料层的一第一集电层，该第一集电层具有一第一密封接合区域；
一第二极层，具有一第二活性材料层以及直接接触于该第二活性材料层的一第二集电层，该第二集电层具有一第二密封接合区域；
一隔离层，位于该第一极层与该第二极层之间；以及
一可挠式密封框，设置于该第一集电层的该第一密封接合区域与该第二集电层的该第二密封接合区域之间，且该可挠式密封框将该第一集电层黏合至该第二集电层来提供一容置空间以容置该第一活性材料层、该第二活性材料层以及该隔离层，其中该可挠式密封框包含有：
两个第一硅胶层，其中的一个该第一硅胶层黏合于该第一集电层的该第一密封接合区域、另一该第一硅胶层黏合于该第二集电层的该第二密封接合区域，其中每一第一硅胶层皆主要包含有下列化学式一：
Figure FDA0004047163860000011
；
以及
一第二硅胶层，位于该两个第一硅胶层之间并加以黏合于其间，其中该第二硅胶层主要包含有下列化学式二：
Figure FDA0004047163860000012
其中该些第一硅胶层与该第二硅胶层都具有该化学式一与该化学式二的成份；
其中每一该第一硅胶层的厚度为该隔离层与该第一活性材料层的厚度总和、或是该隔离层与该第二活性材料层的厚度总和的70-90％；
其中该第二硅胶层的厚度为一设定值，该设定值不随着该第一硅胶层的厚度而变化；其中该第二硅胶层的厚度为0.5-2.5微米。
2.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该第一集电层的该第一密封接合区域为沿着该第一集电层周围的区域、该第二集电层的该第二密封接合区域为沿着该第二集电层周围的区域。
3.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中至少其中一该第一集电层与该第二集电层为一印刷电路板的一金属层。
4.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该第一活性材料层直接接触于该可挠式密封框，而该第二活性材料层不与该可挠式密封框接触。
5.根据权利要求4所述的电能供应系统，其中该第一活性材料层为一阳极活性材料层、该第二活性材料层为一阴极活性材料层。
6.根据权利要求4所述的电能供应系统，其中部份该第二集电层自该可挠式密封框以及该第二活性材料层间显露。
7.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该些第一硅胶层通过增加加成型硅胶的组成比例来予以改质。
8.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该些第一硅胶层于硅胶内增添环氧树脂、压克力酸或其组合来予以改质。
9.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该第二硅胶层还包含有一间隔物，该间隔物硅包含有二氧化硅、氧化钛颗粒或其组合。
10.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中于该第二硅胶层中该化学式二成份的量比每一该第一硅胶层中该化学式二成份的量大于0.1-60％。
11.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该第二硅胶层的厚度为1-2微米。
12.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该第一硅胶层的厚度为该隔离层与该第一活性材料层的厚度总和、或是该隔离层与该第二活性材料层的厚度总和的75-80％。
13.根据权利要求1所述的电能供应系统，其中该第二硅胶层具有湿气阻隔的结晶结构。
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