CN1271183A - 密封在树脂膜电池壳内的电池 - Google Patents

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Abstract

一种电池,其引线连接到电能产生元件的电极板,并从电池壳的附着部分暴露于外。跨越膜边缘的引线部分被覆以彼此热附着的两扁平绝缘覆盖树脂。在该部分,覆盖树脂和膜边缘彼此热附着。覆盖树脂由外层和内层两层构成。至少外层是有色的,并借助电子束辐照被交联结合。外层的软化点高于内层的软化点。

Description

密封在树脂膜电池壳内的电池
本发明涉及一种具有密封在树脂膜电池壳内的电能产生元件和向外伸出的引线的结构的电池。
一般说，装在例如便携式电话、便式个人电脑、便携式摄像机等小型电子装置中的例如锂离子电池等电池，具有密封在树脂膜扁平电池壳内的电能产生元件和向外伸出的引线的结构。电池壳的上述树脂膜由金属箔和树脂膜的层叠膜构成。将该层叠的树脂膜形成圆筒，引线从圆筒的一个开口向外伸出。电池壳以一个开口的两边缘彼此附着，且圆筒状层叠膜的另一开口的两边缘也彼此附着的方式被气密地密封。在引线的延伸部分，膜的内面保持与引线接触，在其另一部分，膜的内面彼此接触。以此方式，保持电池的气密性。
按如下方法可以制造具有这种结构的电池。
首先，引线的预定部分被覆以树脂，并将该引线与电能产生元件的电极相连。该引线由用作电池壳材料的膜包封，使其局部露出。这种情况下，电能产生元件和引线必须定位，使所说膜的各边缘和覆盖树脂彼此交叉。在引线的一端，膜的各边缘彼此附着，膜的各边缘和覆盖树脂彼此附着。另一方面，在引线的另一端，当膜的各边缘敞开时，注入电解质，然后使它们彼此附着在一起。
然而，在膜的各边缘和覆盖树脂彼此附着在一起时，如果所进行的加热量不够，那么它们的接触不紧密，所以降低了引线和树脂间的气密性。相反，如果过度加热，则热源侧上的树脂部分会在树脂附着到引线上之前变形。所以电池壳和树脂间的气密性会降低，树脂将附着到热源上。所以造成了生产成品率下降。而且，如果树脂过度熔化，引线会与构成层叠膜的金属箔接触，使正极引线和负极引线会通过金属箔彼此短路。
另外，在电能产生元件和引线都用该膜包封时，不容易精确地定位它们，所以造成它们彼此间对不准。该膜和引线的覆盖树脂彼此不紧密接触，所以会降低两者间的气密性。此外，电能产生元件的端部被电池壳过度挤压，使电能产生元件变形，引线会断开。
本发明的目的是提供一种电池，能够适当地进行膜附着，以提供优异的气密性和在具有正极和负极的各引线间提供优异的绝缘性。
本发明的另一目的是提供一种电池，可以精确地定位引线和膜，以提供优异的气密性。
根据本发明的电池具有以下结构，即，将电能产生元件装在树脂膜电池壳内，引线的预定部分被覆以覆盖树脂，电能产生元件通过构成电池壳的膜的两边缘间及所说覆盖树脂和膜的各边缘间的附着被密封。覆盖树脂附着到层叠膜的部分，即覆盖树脂的外部的软化点高于其内部的软化点。
在根据本发明的电池中，覆盖引线的覆盖树脂与膜边缘的附着部分具有高软化点。因此，树脂的覆盖部分与膜边缘在热附着时的高温下不易变形，因此，可以保证其预定的厚度。可以在覆盖树脂和膜边缘间获得附着部分的优异气密性，由此正极引线和负极引线可借助于覆盖树脂彼此绝缘。
本发明的一个例子是交联结合所说覆盖树脂的外部。
该树脂较好是通过电子束辐照而不用交联剂进行交联结合。其理由如下，在利用交联剂时，树脂必须在高于熔点的温度下交联，还必须由支撑部件支撑。另一方面，在电子束辐照的情况下，该树脂在高低温下都可以交联，也不需要支撑部件。
覆盖树脂可以由在其厚度方向叠置的多层构成，使最外层软化点高于最内层的软化点。这种结构中，为了使覆盖树脂与引线紧密接触，利用与覆盖树脂最外层压接触的热源，向着引线加热加压。那么，在树脂的最外层的温度达到软化点之前，树脂内层的温度达到软化点。结果，最内层附着到引线上。所以热源侧上的树脂未变形，树脂也不会附着到热源上。
使最外层高于最内层的软化点的特定技术包括，用电子束辐照由多个树脂膜构成的层叠覆盖树脂的最外层，层叠包括通过电子束辐照交联的最外层的多个树脂膜。
覆盖树脂较好由变性的聚烯烃形成。更好是酸变性的聚乙烯。在覆盖树脂是酸变性的聚乙烯时，通过检测将其溶于二甲苯时不溶解部分的凝胶百分比，或通过检测热形变，可以知道其是否已交联结合。
就凝胶百分比而言，交联度较好是20-95％(包括端值)，更好是30-80％。理由如下。即，如果覆盖树脂未充分交联，则它会溶解，因而无法保持其形状，并且其厚度会减小。相反，如果覆盖树脂过度交联，则树脂与膜的附着变难。这两种情况下都会降低气密性。
在利用热形变的情况下，例如，在树脂上加某一负载，其温度升高到200℃。此时测量其厚度。如果其厚度是升温前的50-60％，则可以认为该树脂已交联。
在覆盖树脂仅由两层构成，且每层的厚度为10-200微米时，最内层和最外层软化点间之差较好是5℃-100℃，更好是5℃-30℃(包括端值)。其理由如下。如果该差小于5℃，则不能充分体现上述树脂的作用。相反，如果该差值超过100℃时，则即便最内层与引线紧密接触，其软化点太高的最外层也不会与电池壳接触。即使最外层处于能够与电池壳接触的状态，最内层的粘性下降，会使树脂流到远离引线的点。结果，树脂和引线间的接触强度下降。
覆盖树脂较好是有色的。那么，可以肉眼检查或光学探测树脂的位置。因此，可以精确知道被覆盖覆盖树脂的引线的位置。所以，可以使引线跨越所说膜边缘。此外，在电能产生元件和引线用所说膜包封时，可以精确地确定它们的位置。因此，可以在不加压的条件下，在其边缘在电能产生元件上覆盖以所说膜。
如果树脂是有色的，那么可通过光学探测自动进行定位。
各附图中：
图1是电池正视图；
图2是沿图1中的A-A线剖取的剖面图；
图3A是展示用树脂覆盖引线的第一方法的平面图；
图3B是展示第一方法的剖面图；
图4A是展示用树脂覆盖引线的第二方法的平面图；
图4B是展示第二方法的剖面图。
下面结合各附图介绍本发明的实施例。图1是电池的正视图，图2是沿图1中的A-A线剖取的剖面图。根据该实施例的电池包括电能产生元件2、引线3和电池壳4。
电能产生元件2可以是锂离子型，其中被加有活性材料的带有集电极的正极板、保持电解液的隔板、及被加有基质材料带有集电极的负极板被依次叠置并螺旋式卷绕。
容纳电能产生元件的电池壳4由层叠膜构成，所说层叠膜由从外侧依次叠置的树脂表面保护层、金属膜阻挡层和树脂附着层构成，并通过将膜的各边缘热附着在一起形成。该例中，假设表面保护层由厚12微米的PET构成，阻挡层由厚25微米的铝层构成，附着层由厚60微米的PP构成。
引线3为平面形状的例如铝或铜。引线3连接到电能产生元件2的电极板上，并从电池壳4的附着部分外露。引线3的跨越所说膜的边缘的部分上覆盖以热附着在一起的两扁平绝缘覆盖树脂31。在该部分，覆盖树脂31和膜边缘41热附着在一起。于是保持了电池壳4内的气密性。此外，可以防止引线3和电池壳4的阻挡层彼此接触和彼此短路。
覆盖树脂31由外层31a和内层31b这两层构成。该例中，两层都由酸变性低密度聚乙烯构成，这是变性聚烯烃之一例。外层31a是交联结合的部分，其软化点高于内层31b的软化点。具体说，外层31a和内层31b的软化点分别为137℃和95℃，符合日本工业标准K7206。顺便提及，该树脂可以用电子束辐照的方式交联结合。通过检查其热形变便可知其是否已交联结合。例如，将树脂加热到其熔点或更高(聚乙烯的情况下为200℃)时，在树脂上作用某负载。测量所得树脂厚度。如果其厚度为加热前的50-60％，则可以认为树脂已交联结合。
覆盖树脂31的外层31a是有色的。可以通过干法着色法、有色化合物法将之与着色剂混合给树脂着色。着色剂可以是碳黑、酞青蓝、酞青绿、蒽醌、铝酸钴、陶瓷黑、咔唑、二噁嗪等。着色剂的添加量较好是0.1-5wt％。在添加量低于0.1wt％时，着色度低，所以很难光学检测到颜色。在添加量高于5wt％时，热附着期间的附着强度降低，所以造成气密性下降。
覆盖树脂31可按以下方式制造，即将作为外层31a和内层31b的材料的具有较大宽度的树脂膜彼此叠置，并利用热轧辊层压，并切成预定宽度。
引线3上利用以下两种方法被覆以覆盖树脂31。按第一方法，如图3A和3B所示，将作为具有不同软化点的树脂膜叠层的两片树脂片A和B，传送到两相对的热轧辊R1和R2之间。在树脂传送时，将预定长度的引线3在其通过热滚前插在树脂A和树脂B间。于是，在引线3通过热轧辊时，内层树脂膜附着到引线3上。在引线3未插入的部分，树脂A和B彼此附着在一起。切割树脂，使各引线3彼此独立。完成了用覆盖树脂覆盖引线3的作业。
按第二方法，如图4A和4B所示，利用层叠的条形树脂A和B，从其两侧以预定间距直接夹入单根长引线材料。在该引线从两轧辊之间通过后，将之切成预定长度。
按第一和第二方法，在附着位置，可以使用彼此间可自由接近或离开的扁平热板代替热轧辊。
按如下工艺可制造根据本例的电池。首先，制备仅外层31a着色和交联结合的两片覆盖树脂31。利用在其预定部分夹入了引线3的覆盖树脂，将覆盖树脂31彼此热附着在一起，并将引线3固定于覆盖树脂上。此时，用作交联结合部分的外层31a具有高软化点，所以在高温下不变形。因此，可以保持其形状。另一方面，内层31a未交联结合，具有低软化点。因此，甚至在保持外层形状的同时，也可以使内层与引线紧密接触。
然后，将引极3连接到电能产生元件2的电极板上。所得组合件由作为电池壳材料的膜包封，使覆盖树脂31跨越所说膜的边缘41。此时，覆盖树脂31是有色的，并保持其形状。因此，可以利用光传感器精确地探测覆盖树脂31的位置。
包封电能产生元件2的膜的边缘彼此热附着在一起，并与覆盖树脂31附着在一起。于是，该膜形成对应于具有扁平袋状的电池壳4的形状。这种情况下，与引线3相对的膜的另一边缘42是敞开的，从该敞开的边缘注入电解液，使之透到隔板内。此后，使另一边缘42彼此热附着。于是形成了电池1。
该例中，电池的各部件可以是通常使用的材料。另外，该例中，尽管覆盖引线3的覆盖树脂31是着色树脂，但也可用非有色的树脂。
对利用热板由覆盖树脂31夹住引线3，并且引线3和覆盖树脂31在以下条件下彼此附着的情况进行附着评价，结果示于表1中。
引线材料：铝(Al 99.9wt％)，宽4mm，厚0.1mm.
附着时间：3秒
                                           表1
样品号   热板温度℃   树脂(内层)  树脂(外层)  附着特性g/cm
  材料  软化点℃  材料     软化点℃
  1   180   变性LDPE  96  P-LDPE     112  780
  2   220   变性PP  121  CPP     200  880
  3   180   变性P-LDPE  100  交联P-LDPE     131  920
  4   220   变性HDPE  105  交联HDPE     138  770
  5   220   变性MDPE  121  交联MDPE     130  900
注意，通过测量作为引线材料的铝和树脂间的抗拉强度评价附着情况。如果抗拉强度是500g/cm，则满足引线材料和树脂膜间需要的气密性。
另外，对利用热板由覆盖树脂31夹住引线3，并且引线3和覆盖树脂31彼此附着的情况进行附着评价，结果示于表2中。
引线材料：铝(Al 99.9wt％)，宽4mm，厚0.1mm。
热板温度：170℃
附着时间：3秒
                                   表2
 样品号  树脂(内层)   树脂(外层)     附着特性g/cm
 材料   软化点℃   材料   软化点℃
  1  变性LDPE   96   P-LDPE   112     680
  2  变性PP   121   CPP   200     740
  3  变性P-LDPE   100   交联P-LDPE   131     880
  4  变性HDPE   105   交联HDPE   138     700
  5  变性MDPE   121   交联MDPE   130     820
注意，通过测量作为引线材料的铝和树脂间的抗拉强度评价附着情况。如果抗拉强度是500g/cm，则满足引线材料和树脂膜间需要的气密性。
顺便提及，表1和2中样品的内层和外层厚分别为50微米。
另外，为了检测覆盖树脂和电池壳间的气密性，进行以下测试并评价。宽为4毫米、厚为100微米的两根Al引线分别覆盖以树脂31，该树脂31由外层31a和内层31b构成，外层31a为利用电子束交联结合的酸变性低密度聚乙烯，以使凝胶百分比为35％，内层31b为相同的酸变性低密度聚乙烯，只是不交联结合。这两根被覆以覆盖树脂、彼此间隔15mm的引线与由厚12微米的PET表面保护层、厚25微米的Al阻挡层及厚60微米的PP附着层构成的膜结合。此后，在230℃利用热轧辊附着覆盖树脂和所说膜。在用He探测仪测试时，附着部分没有泄漏。各引线彼此绝缘。
作为比较，在该膜上附着具有未交联的和内层31b相同的酸变性低密度聚乙烯外层31a的覆盖树脂。在用He探测仪测试时，附着部分有泄漏。然而，各引线仍彼此绝缘。
根据该实施例，覆盖引线3的覆盖树脂31由多个层31a和31b构成，最外层31a用作交联结合部分。因此，最外层31a具有高于最内层31b的软化点。所以可以得到引线3、覆盖树脂31和电池壳间具有优异接触性和气密性的薄外形电池。顺便提及，该实施例中，尽管覆盖引线3的树脂31由两层构成，但它可以是在所说膜侧具有交联结合表面的单层。此外，在需要时，可以进行着色。

Claims (13)

1.一种密封在树脂膜电池壳内的电池，包括：
电能产生元件；
与电能产生元件连接的引线；
覆盖所说引线的预定部分的覆盖树脂，该树脂具有外部和内部，外部的软化点高于内部的软化点；
包括金属箔和树脂膜的层叠膜的电池壳，其中通过附着层叠膜的各边缘，并附着所说覆盖树脂及层叠膜的各边缘，将所说电能产生元件装在所说电池壳内。
2.根据权利要求1的电池，其中所说覆盖树脂由变性聚烯烃构成，所说外部借助于电子束辐照被交联结合。
3.根据权利要求2的电池，其中所说覆盖树脂包括在其厚度方向叠置的多层，至少其最外层借助于电子束辐照被交联结合。
4.根据权利要求3的电池，其中所说覆盖树脂的最外层的凝胶百分比为20-90wt％。
5.根据权利要求1的电池，其中所说覆盖树脂包括在其厚度方向叠置的多层，其最外层的软化点高于最内层的软化点。
6.根据权利要求5的电池，其中所说覆盖树脂包括每层厚为10-200微米的两层，两层间的软化点之差为5℃-100℃。
7.根据权利要求1的电池，其中所说覆盖树脂是有色的。
8.根据权利要求6的电池，其中所说覆盖树脂由变性聚烯烃构成，并且其中掺有0.1-5wt％的着色剂。
9.根据权利要求2的电池，其中所说覆盖树脂是有色的。
10.根据权利要求3的电池，其中所说覆盖树脂是有色的。
11.根据权利要求4的电池，其中所说覆盖树脂是有色的。
12.根据权利要求5的电池，其中所说覆盖树脂是有色的。
13.根据权利要求6的电池，其中所说覆盖树脂是有色的。
CNB001060686A 1999-04-19 2000-04-19 密封在树脂膜非水电解质电池壳内的非水电解质电池 Expired - Lifetime CN1167148C (zh)

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