本发明的优选实施例将在下面参考附图进行描述。
参考图3和4,本发明的电池包括电极板1、长形引线2和金属片3。电极板1包括:基本为矩形的集电体4;活性材料层5,其形成在集电体4上;和引线连接部分6,其构成集电体4的延伸部分,作为活性材料层5不形成其上的暴露的部分。
为了保证引线2与引线连接部分6之间的电连接,引线2的部分与引线连接部分6的部分重叠,并物理地电连接。在相应于引线2与引线连接部分6之间的接合部分大约中心区域的位置,金属片3与引线连接部分6重叠并接合在一起。以这样的方式,根据这个实施例,至少引线2的部分、至少引线连接部分6的部分、与至少金属片3的部分被此叠合并接合在一起。
由于金属片3重叠并接合在一起到引线2与引线连接部分6之间的接合部分上,在使用金属片3的情况下,引线2与引线连接部分6之间的接触状态,与不使用金属片3的情况下,引线2与引线连接部分之间的接触状态相比,可以做得非常满足需要。结果,即使引线2与引线连接部分6之间的接触区域小,引线2抵抗拉力等等的接合强度也可以提高,并且引线2与引线连接部分6之间接合部分的电阻可以减小。
金属片3的尺寸和面积不特别限定。例如,如图5所示,金属片3可以形成带形,并且在引线2的宽度方向上,金属片3的部分从引线2上突起的状态下,金属片3连接到引线连接部分6上。而且,如图6所示,金属片3的一个主平面的面积,可以比引线2与引线连接部分6之间的接触面积大,并且以覆盖引线2与引线连接部分6之间接触区域的方式,金属片3接合到引线连接部分6上。
然而,根据这个实施例,金属片3的一个主平面的面积,最好可以小于引线2与引线连接部分6之间的接触面积,并且金属片3可以接合引线连接部分6的部分上,这部分定位在与引线2的接触部分内。在采用叠合板的电池使用这种电极的情况下,金属片3的这种安排可有效地防止叠合板的接触毛刺,毛刺在金属片3的外围边缘往往会出现。
如果金属片3用与引线2和/或集电体4的相同材料制成。则引线2与引线连接部分6之间的接触状态可以做得更满足需要,导致其间的接合强度可以提高,并且其间接触部分的电阻可以减小。
金属片3的厚度最好为0.03mm或更大。如果金属片3的厚度小于0.03mm,由于金属片3的厚度过薄,金属片3不能充分实现提高接触状态的效果,接触状态是指引线2与引线连接部分6之间的接触状态。
在上述实施例中,在引线连接部分6夹在引线2与金属片3之间的状态下,金属片3接合到引线连接部分6上;然而,本发明不限于此。只要可以通过金属片3的安排,保证引线2与引线连接部分6之间电接触,和其间足够的接合强度,金属片3可以安排在任何位置。例如,可以在引线2夹在引线连接部分6与金属片3之间的状态下,安排金属片3。
在根据本实施例的上述电极中,金属片3接合到引线连接部分6的部分上,这部分上接合有引线2;然而,本发明不限于此,而可以应用到具有叠合的多个电极板1的电极中,其中每个电极板1具有集电体4、活性材料层5和引线连接部分6。
例如,如图7所示,这样的电池包括:多个电极板1;引线连接部分6,其从多个电极板1伸出;引线2;和金属片3。多个引线连接部分被此重叠,并且引线2与最外面的叠合的引线连接部分6(图中最上面的一个)重叠并接合在一起。在相应于引线2与最外面的引线连接部分6(图中最上面的一个)之间的连接部分大约中心区域的位置,金属片3与最外面的叠合的引线连接部分6(图中最下面的一个)重叠并接合在一起,在引线2接合的相反一侧叠合。以这样的方式,在多个引线连接部分6夹在引线2与金属片3状态下,金属片3接合到多个引线连接部分6的最外面的一个上。
如图8所示,多个金属片3可以以这样的方式安排,即每个金属片3,夹在彼此相邻的两个重叠的引线连接部分6之间。进一步,如图9所示,一个金属片3可以以这样的方式安排,而夹在彼此相邻的任意两个重叠的引线连接部分6之间。应该注意,只要通过安排一个或多个金属片3,可以保证引线2与引线连接部分6之间的电接触及其间的足够的接合强度,金属片3的数量可以自由地选择,且一个或多个金属片3可以安排在任意位置。
根据这个实施例中的电极,由于金属片3接合到引线2与引线连接部分6之间的接合部分上,引线2与引线连接部分6之间的接触状态可以做的非常满足需要,来提高引线2与引线连接部分6之间的接合强度,并减小引线2与引线连接部分6之间接合部分的电阻,由此提高使用这样电极的电池的放电负载特性
上述电极可以用作电极的每个正极和负极,特别地,用作不含水的电解质电池,包括叠合的负极和正极,负极和正极包含在防潮膜中,并使用凝胶状电解质或固体电解质。不含水的电解质电池的一个例子,将参考图示在下面描述。
图10示出了不含水的电解质电池,其中具有上述结构的电极,用作每个负极和正极。不含水的电解质电池包括:电池元件7;外壳8,其中密封有电池元件7;负极引线9,其一端伸出到外壳8的外侧;正极引线10,其一端伸出到外壳8的外侧;和密封剂11,用于在外壳8的密封区域S1,覆盖负极引线9和正极引线10,由此增强外壳8的密封特性。
如图11所示,电池元件7由叠合的负极14、凝胶状电解质层15和正极18组成。其中负极14具有负极集电体12和负极活性材料层13,而正极18具有正极集电体16和正极活性材料层17。
如图12所示,负极14具有:负极集电体12;负极活材料层13,形成在负极集电体12上;和负极引线连接部分19,构成负极集电体12的延伸部分,其上未形成负极活性材料层13。为了保证负极引线9与负极引线连接部分19之间的电连接,负极引线9的一部分与负极引线连接部分19的一部分重叠,并物理地电连接。在相应于负极引线9与负极引线连接部分19之间的接合部分大约中心区域的位置,负极金属片20与负极引线连接部分19重叠并接合在一起。以这样的方式,至少负极引线9的部分、至少负极引线连接部分19的部分,和至少负极金属片20的部分彼此叠合并接合在一起。
负极金属片20,最好用与负极集电体12和/或负极引线9的相同材料制成。例如,负极金属片20可以由铜、镍或不锈钢制成。
如图13所示,正极18具有:正极集电体16;正极活性材料层17,形成在正极集电体16上;和正极引线连接部分21,构成正极集电体16的延伸部分,其上未形成正极活性材料层17。为了保证正极引线10与正极引线连接部分21之间的电连接,正极引线10的一部分与正极引线连接部分21的一部分重叠,并物理地电连接。在相应于正极引线10与正极引线连接部分21之间的接合部分大约中心区域的位置,正极金属片22与正极引线连接部分21重叠并接合在一起。以这样的方式,至少正极引线10的部分、至少正极引线连接部分21的部分,和至少正极金属片22的部分彼此叠合并接合在一起。
正极金属片22,最好用与正极集电体16和/或正极引线10的相同材料制成。例如,正极金属片22可以由铝、镍或不锈钢制成。
在负极14中,由于负极金属片20接合到负极引线9与负极引线连接部分19之间的接合部分上,在使用负极金属片20的情况下,负极引线9与负极引线连接部分19之间的接触状态,与不使用负极金属片20的情况下,负极引线9与负极引线连接部分19之间的接触状态相比,可以做得非常满足需要。结果,即使负极引线9与负极引线连接部分19之间的接触区域小,负极引线9抵抗拉力等等的接合强度也可以提高,并且负极引线9与负极引线连接部分19之间接合部分的电阻可以减小。
像负极14一样,在正极18中,由于正极金属片22接合到正极引线10与正极引线连接部分21之间的接合部分上,在使用正极金属片22的情况下,正极引线10与正极引线连接部分21之间的接触状态,与不使用正极金属片22的情况下,正极引线10与正极引线连接部分21之间的接触状态相比,可以做得非常满足需要。结果,即使正极引线10与正极引线连接部分21之间的接触区域小,正极引线10的抵抗拉力等等的接合强度也可以提高,并且正极引线10与正极引线连接部分21之间接合部分的电阻可以减小。结果,整个电池的放电负载特性可以提高。
在上述电极中,金属片接合到每个负极14和正极18上;然而,金属片可以连接到或者负极14或者正极18上。
特别地,因为负极引线9的材料(典型地是铜)与负极引线连接部分19的材料(典型地是镍)不同,负极金属片20的设置可使负极引线9与负极引线连接部分19之间的接合特别有效。
负极集电体12可以由铜、镍或不锈钢制成,并且可以形成膜、板、穿孔金属板或网的形状。
通过在负极集电体上涂敷负极混合物,并干燥负极混合物而形成负极活性材料层13,负极混合物包含负极活性材料和粘合剂。在将本发明应用到锂一次电池或锂二次电池的情况下,作为活性材料,最好使用锂,锂合金,如锂铝合金,或锂可以掺入其中或从中释放的材料。作为锂可以掺入其中或从中释放的材料,可以使用碳材料,如难于石墨化的碳基材料或石墨基材料。这些碳材料的特定例子可以包括:热解碳,如沥青焦、针焦和石油焦的焦炭,石墨,玻璃碳纤维,烧结的有机高聚复合物,碳纤维和活性炭。烧结的有机高聚复合物是通过在适当的温度下烧结酚醛树脂或呋喃树脂,使树脂碳化而产生的。
除了上面的碳材料,如聚乙炔或聚吡咯那样的聚合物,或SnO2那样的氧化物,也可以用作锂掺入其中或从中释放的材料。
作为上述负极混合物的粘合剂,可以使用已知的粘合剂,它已经用于普通锂离子电池的负极混合物中。进一步,已知的粘合剂可以加到负极混合物中。
作为负极引线9的材料,可以使用已经用于普通负极引线中的已知的材料。
正极集电体16可以由铝、镍或不锈钢制成,并且可以形成膜、板、穿孔的金属板或网的形状。
作为正极活性材料,可以根据使用电池的种类,使用金属氧化物、金属硫化物或特定的高聚合物。
例如,在将本发明应用于锂一次电池的情况下,TiS2、MnO2、石墨或FeS2可以用作正极活性材料。在将本发明应用于锂二次电池的情况下,如TiS2、MoS2那样的金属硫化物、NbSe2,或如V2O5那样的金属氧化物可以用作正极活性材料。进一步,包含锂的过渡金属氧化物可以用作正极活性材料,典型地由化学式LiMxO2表达,其中M是一种或多种过渡金属,而x是根据电池充电/放电状态的值,并且通常设置在0.05到1.10的范围内。作为包含锂的过渡金属氧化物中包含的过渡金属M,最好使用Co、Ni和Mn。包含锂的过渡金属氧化物的特定例子,可以包括LiCoO2、LiNiO2、LiNyCo1-yO2(0<y<1)和LiMn2O4。这样的包含锂的过渡金属氧化物,用作能够产生高电压,并保证高能量密度的正极活性材料。从保证大容量的观点来看,具有尖晶石类型晶体结构的锰氧化物或锂锰复合氧化物,最好用作正极活性材料。上述正极活性材料可以单独或联合地用于正极18。
作为正极引线10的材料,可以使用已经用于普通的正极引线中的已知材料。
凝胶状电解质层15包含电解质盐、基体聚合物(matrix polymer)和作为塑化剂的膨胀溶剂。
电解质盐的特定例子包括LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiBF4、LiN(CF3SO3)2、和C4F9SO3Li。这些盐可以单独或联合使用。特别地,从离子传导性的观点来看,最好使用LiPF6。
基体聚合物的化学结构不特别限制,只要基体聚合物本身或使用基体聚合物的凝胶状电解质,在室温下示出1mS/cm或更大的离子传导性就可以。基体聚合物的具体例子包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯氧化物、聚硅氧烷基的复合物、聚磷酸酯复合物、聚丙烯氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯腈和聚醚基的复合物。上述聚合物可以与其它高聚合物共聚从化学稳定性和离子传导性的观点来看,最好使用通过聚偏氟乙烯与聚六氟丙烯以小于8%的共聚比通过共聚反应得到的材料。
作为膨胀溶剂,可以使用不含水的溶剂。不含水的溶剂的特定例子包括碳酸乙酯、碳酸乙酯、γ-丁内酯、乙腈、二乙醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1,2-二甲氧基乙烷、二甲基亚砜、1,3-二氧戊烷、甲基磺酸酯、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃、噻吩烷、2,4-乙基苯酚苯甲醚和碳酸乙烯酯。这些不含水的溶剂可以单独或联合使用。
密封剂11的材料不特别限定,只要对正极引线10和负极引线9有粘合性即可,但最好从聚烯烃树脂中选择,如聚乙烯、聚丙烯、改性的聚乙烯、改性的聚丙烯,及其共聚物。在加热密封前的状态下,密封剂11的厚度最好在20μm到300μm的范围内。如果密封剂11的厚度小于20μm,则密封剂11的处理特性变差,并且如果密封剂11的厚度大于300μm,则水易于渗入密封剂11,由此难于保持电池内部的气密性。
通过用密封剂11覆盖外壳8与正极10之间的接触点,和外壳8与负极引线9之间的接触点,能够防止外壳8由于毛刺等等发生短路,并能够提高外壳8与正极10之间,和外壳8与负极9之间的接触特性。
在具有上述结构的不含水的电解质电池中,在相应于负极引线9与负极引线连接部分19之间的接合部分大约中心区域的位置,负极金属片20接合到负极引线连接部分19上,而在相应于正极引线10与正极引线连接部分21之间的接合部分大约中心区域的位置上,正极金属片22接合到正极引线连接部分21上。由此,能够减小每个引线与相应引线连接部分之间接合部分的电阻,并提高引线与相应引线连接部分之间的接合强度。结果,不含水的电解质电池的内电阻可以减小,由此增强电池的放电负载特性
在上述不含水的电解质电池中,一个负极14和一个正极的层叠体用作电池元件7;然而,本发明不限于此,而可以应用于其它不含水的电解质电池中,其中多个电极板叠合组成的电极结构用作电池元件7。
例如,如图14所示,这样的电池元件7具有四个电极板23,在每个电极板中,负极14通过凝胶状电解质层15叠合到正极18上,其中负极14具有负极集电体12和负极活性材料层13,而正极18具有正极集电体16和正极活性材料层17。在这个电池元件7中,四个电极板23还可以翻转,使一个电极扳23的负极14,接触相应翻转的电极扳23的负极14,并且一个电极扳23的正极18,接触相应翻转的电极板23的正极18时,四个电极板23叠合。如图15所示,在这个电池元件7中,从负极14伸出的负极引线连接部分19彼此重叠,并且负极引线9接合到重叠的负极引线连接部分19最外面(图中最上面的一个)的一个上。在相应于负极引线9,与重叠的负极引线连接部分19最外面(图中最上面的一个)的一个之间连接部分的大约中心区域的位置,负极金属片20与重叠的负极引线连接部分19的最外面(图中最下面的一个)的一个重叠并接合在一起,最外面的这个负极引线连接部分19,定位在负极引线9接合的一侧。通过该方法,以这样的方式,即多个负极引线连接部分19夹在负极引线9与负极金属片20之间,负极金属片20接合到多个负极引线连接部分19最外面的一个上。
像负极14一样,以这样的方式,即多个正极引线连接部分21夹在正极引线10与正极金属片22之间,正极金属片22可以接合到多个正极引线连接部分21上。
如上所述,在相应于引线与重叠的引线连接部分之间接合部分的位置上,由于引线连接到多个彼此重叠引线连接部分最外面的一个上,并且金属片接合到多个引线连接部分相反的最外面一个上,引线与多个引线连接部分之间的接合可以通过金属片增强,来显著地增强其间的接触状态。结果,能够提高引线与多个引线连接部分之间的接合强度,并减小引线与多个引线连接部分之间接合部分的电阻,由此提高电池的放电负载特性。
在上面的实施例中,以这样的方式,即多个引线连接部分夹在引线与金属片之间,金属片接合到多个引线连接部分上;然而,本发明不限于此。如图8所示,例如多个金属片可以以这样的方式安排,即每个金属片夹在彼此相邻的两个重叠的引线连接部分之间。进一步,如图9所示,一个金属片可以以这样的方式安排,来夹在彼此相邻的任意两个重叠的引线连接部分之间。应该注意,金属片的数量可以自由地选择,并且一个或多个金属片可以安排在任何位置,只要能保证引线与引线连接部分之间的电接触和其间的足够的接合强度,就可以通过安排一个或多个金属片。
下面说明使用具有上述结构的电极的不含水的电解质电池的制造方法。
通过涂敷金属膜与负极混合物,并且干燥负极混合物,在负极集电体12上形成负极活性材料层13,来制作原始的负极,其中金属膜如铜膜作为负极集电体12,而负极混合物包含负极活性材料和粘合剂。原始的负极切割成需要的形状,来形成负极14。作为负极混合物的粘合剂,可以使用已知的粘合剂,进一步将已知的添加剂加入负极混合物。而且负极活性材料层13还可以通过使用热辊层压法(cast coating)和烧结而形成。
通过涂敷金属膜与正极混合物,并且干燥正极混合物,在正极集电体16上形成正极活性材料层17,制作原始的正极,其中金属膜如铜膜作为正极集电体16,而正极混合物包含正极活性材料和粘合剂。原始的正极切割成需要的形状,来形成正极18。作为正极混合物的粘合剂,可以使用已知的粘合剂,进一步将已知的添加剂加入正极混合物。另外,正极活性材料层17还可以通过热辊层压和烧结而形成。
负极14具有负极引线部分19,构成负极集电体12的延伸部分,其上未形成活性材料层,而正极18具有正极引线连接部分21,构成正极集电体16的延伸部分,其上未形成活性材料层。通过在集电体的延伸部分上去除形成的活性材料层,或通过在集电体及其延伸部分上形成活性材料层,并去除形成在集电体的延伸部分上的活性材料层,可以形成引线连接部分。
以下述方式,凝胶状电解质层15在正极18上的正极活性材料层17上形成。首先,通过将电解质盐溶解到不含水的溶剂中,来制备不含水的电解质溶液。将基体聚合物加到不含水的电解质溶液中,并通过搅拌而溶解,得到凝胶状电解质溶液。
向正极活性材料层17涂敷特定量的电解质溶液,并保留在室温下,使基体聚合物形成凝胶。以这样的方式,凝胶状电解质层15形成在正极活性材料层17上。
正极18和负极14通过凝胶状电解质层15,以使正极引线连接部分21与负极引线连接部分19不重叠的方式被叠合和挤压。
负极引线9连接到负极引线连接部分19上,而正极引线10连接到正极引线连接部分21上,制成电池元件7。
典型地由镍制成的负极引线9,和典型地由镍制成的负极金属片20,与负极引线连接部分19重叠并接合在一起,负极引线连接部分19构成负极集电体12的延伸部分,其上未形成负极活性材料层13。典型地由铝制成的正极引线10,和典型地由铝制成的正极金属片22,与正极引线连接部分21重叠并接合在一起,正极引线连接部分21构成正极集电体16的延伸部分,其上未形成正极活性材料层17。
特别地,最好使用超声波焊接,将负极引线9和负极金属片20,接合到负极引线连接部分19上,并将正极引线10和正极金属片22,接合到正极引线连接部分21上。这对于使引线与引线连接部分之间的接触状态做得非常满足需要,而其间的接合部分不发生切断或断裂是有效的。
最后,将电池元件7放置在绝缘材料制成的叠合板上,并将密封剂11放置在正极引线10与叠合板重叠的部分上,并放置在负极引线9与叠合板重叠的部分上。然后,将叠合板折叠成两个然后将叠合板的三侧S1、S2和S3热密封,以把正极引线10和负极引线9装在叠合板的密封部分,并在叠合板组成的外壳8中密封地包含电池元件7。在电池元件7包含在外壳8中的状态下,将电池元件7热处理。以这样的方式,得到不含水的电解质电池。
在根据本实施例的上述不含水的电解质电池中,电池元件7的结构包括一个负极14和一个正极18的叠合体;然而,本发明不限于此,而可以应用到图14和15中所示的不含水的电解质电池中,其电池元件7的结构包括多个叠合的电极板,在每一个电极板中,负极14和正极18彼此叠合。
在这样制作的不含水的电解质电池中,由于金属片重叠并接合在一起引线与引线连接部分之间的接合部分,引线与引线连接部分之间的接触状态可以做得非常满足需要,来提高其间的接合强度,并减小其间的电阻。特别地,即使每个集电体,即引线连接部分和引线,由薄金属膜形成,引线和金属片也可以通过超声波焊接,适当地接合到引线连接部分上,而不发生切断、断裂和缺少膜。
在这个实施例的不含水的电解质电池中,使用了凝胶状的电解质;然而,本发明不限于此。例如,可以使用电解质溶液和固体电解质,其中电解质溶液通过将电解质盐溶解到不含水的溶剂中而得到。进一步,可以把隔片夹在负极14与正极18之间,来防止其间的物理接触。作为隔片,可以使用已知的材料,用作这种类型的不含水的电解质电池的隔片。
根据这个实施例的不含水的电解质电池的形状不特别限制,而可以从圆柱形、正方形、钮扣形等等中适当地选择,并且其尺寸可以从薄型、大型等等中适当地选择。而且本发明可应用于一次电池和二次电池。
借助于下面的例子,可更清楚地理解本发明;[例1]
以下面的方式制作负极板。
通过混合90份重量的粉碎的作为负极活性材料的石墨粉,和10份重量的作为粘合剂的聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯),而制备负极混合物。负极混合物分散成N-甲基-2-吡咯烷酮制成浆料。10μm厚度的带状铜膜作为负极集电体,其一个表面上涂有负极混合物的浆料,并将负极混合物干燥,并通过辊压压到负极集电体上,由此在负极集电体上形成负极活性材料层。这样制作负极板。而且,其上未形成负极活性材料的负极集电体的延伸部分,用作负极引线连接部分。
以下面的方式制作正极板。
为了得到作为正极活性材料的LiCoO2,碳酸锂和碳酸钴以0.5mol∶1mol的混合比混合,并在900℃的空气中烧结5小时。通过混合90份重量的LiCoO2,作为这样得到的正极活性材料,6份重量的作为导电剂的石墨,和4份重量的作为粘合剂的聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯),而制备正极混合物。正极混合物分散在N-甲基2-吡咯烷酮中制成浆料浆料。20μm厚的铝膜作为正极集电体,其一个表面上涂有正极混合物的浆料,并将正极混合物干燥,并通过辊压压到正极集电体上,由此在正极集电体上形成正极活性材料层。这样制作正极板。而且,其上未形成正极活性材料的正极集电体的延伸部分,用作正极引线连接部分。
以下面的方式制作凝胶状电解质。
在负极板和正极板上涂敷下述溶液,该溶液这样得到,即,通过溶解并混合30份重量的增塑剂,10份重量的聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯),和60份重量的碳酸乙酯,而使之饱和,并在室温下保留8小时,来通过蒸发去除碳酸乙酯,其中增塑剂包含42.5份重量的碳酸乙酯,42.5份重量的碳酸丙酯,15份重量的LiPF6。负极板和正极板这样涂有凝胶状电解质。
把负极板和正极板的这样涂有凝胶状电解质的一侧彼此叠合并挤压。以这样的方式,制作具有5cm×8cm面积和0.3mm厚度的平板型电极板。
电极和金属片以下面的方式接合到每个引线连接部分上。
由镍制成的负极引线,与电极板的负极连接部分重叠,并且如图3所示,由镍制成的金属片以下面的方式,重叠到负极连接部分的表面上,与负极引线接合其上的表面相对,即金属片的中心,位于相应于负极引线与负极引线连接部分之间接合部分中心的位置上;并且重叠到负极引线连接部分上的负极引线和金属片,通过超声波焊接合其上。负极引线具有20mm的长度,5mm的宽度和0.05mm的厚度。金属片具有4mm的长度,4mm的宽度和0.05mm的厚度。负极引线与负极引线连接部分之间的接触区域设置为5mm×5mm。
由铝制成的正极引线,与电极板的正极连接部分重叠,并且如图3所示,由铝制成的金属片以下面的方式,重叠到正极连部分的表面上,与正极引线接合其上的表面相对,即金属片的中心,位于相应于正极引线与正极引线连接部分之间接合部分中心的位置上;并且重叠到正极引线连接部分上的正极引线和金属片,通过超声波焊接连接其上。正极引线具有20mm的长度,5mm的宽度和0.05mm的厚度,金属片具有4mm的长度,4mm的宽度和0.05mm的厚度,正极引线与正极引线连接部分之间的接触区域设置为5mm×5mm。
最后,把一个叠合板折叠成两个,并且通过热密封折叠的叠合板三侧,把电池元件密封在外壳中,并且负极引线和正极引线伸出到外壳的外侧,在电池元件中,引线接合到引线连接部分上。这样制作电池。[例2]
以与例1描述的相同过程来制作电池,不同之处在于例2中每个负极金属片和正极金属片的形状与例1中的不同。
由镍制成的负极引线和负极金属片,以这样的方式重叠到负极引线连接部分上,即如图5所示,金属片的部分,从负极引线与负极引线连接部分之间的接合部分上突起,然后负极引线和负极金属片通过超声波焊接接合其上。相似地,由铝制成的正极引线和正极金属片,以这样的方式重叠到正极引线连接部分上,即如图5所示,金属片的部分,从正极引线与正极引线连接部分之间的接合部分上突起,然后正极引线和正极金属片通过超声波焊接接合其上。
每个负极金属片和正极金属片具有2mm的长度,8mm的宽度和0.05mm的厚度。
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例3]
以与例1中描述的相同过程来制作电池,不同之处在于例3中每个负极金属片和正极金属片的形状与例1中的不同。
由镍制成的负极引线和负极金属片,以这样的方式重叠到负极引线连接部分上,即如图6所示,金属片覆盖负极引线与负极引线连接部分之间的接合部分,然后负极引线和负极金属片通过超声波焊接接合其上。相似地,由铝制成的正极引线和正极金属片,以这样的方式重叠到正极引线连接部分上,即如图6所示,金属片覆盖正极引线与正极引线连接部分之间的接合部分,然后正极引线和正极金属片通过超声波焊接接合其上。
每个负极金属片和正极金属片具有6mm的长度、6mm的宽度和0.05mm的厚度。
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例4]
以与例1中描述的相同方式制备电极板,在每个电极板中,叠合有负极板、凝胶状电解质和正极板。
当电极板可选地翻转,使一个电极板的负极接触相应翻转的电极板的负极,并且一个电极板的正极接触相应翻转的电极板的正极时,这些电极板的四片叠合。
通过以下面的方式,将引线接合到叠合的电极板的引线连接部分上,来制作电池元件。
从负极板上伸出的负极引线连接部分彼此重叠。由镍制成的负极引线,重叠到最外面的一个负极引线连接部分上。然后,如图7所示,在相应于负极引线与负极引线连接部分之间的重叠部分大约中心区域的位置上,负极金属片重叠到重叠的负极引线连接部分最外面的一个上,与负极引线重叠的一侧相对。重叠的负极引线连接部分、负极引线和负极金属片,通过超声波焊接而彼此接合。负极引线具有20mm的长度,5mm的宽度和0.05mm的厚度,金属片具有4mm的长度,4mm的宽度和0.05mm的厚度。负极引线连接部分与负极引线之间的接触区域设置为5mm×5mm。
从正极板上伸出的正极引线连接部分彼此重叠。由铝制成的正极引线,重叠到最外面的一个正极引线连接部分上。然后,如图7所示,在相应于正极引线与正极引线连接部分之间的重叠部分大约中心区域的位置上,正极金属片重叠到重叠的正极引线连接部分最外面的一个上,与正极引线重叠的一侧相对。重叠的正极引线连接部分、正极引线和正极金属片,通过超声波焊接而彼此接合。正极引线具有20mm的长度,5mm的宽度和0.05mm的厚度。金属片具有4mm的长度,4mm的宽度和0.05mm的厚度。正极引线连接部分与正极引线之间的接触区域设置为5mm×5mm。
最后,将一个叠合板折叠成两个通过热密封叠合板的三侧把电池元件密封在外壳中,并且负极引线和正极引线伸出到外壳的外侧,在电池元件中,引线接合到引线连接部分上。这样制作电池。[例5]
以与例4中描述的相同过程来制作电池,除了使用多个负极金属片和多个正极金属片。
叠合的四个电极板以与例4中描述的相同方式制备。
通过以下面的方式,将引线接合到叠合的电极板的引线连接部分上,来制作电池元件。
从负极板伸出的负极引线连接部分被此重叠。由镍制成的负极引线,重叠到最外面的一个重叠的负极引线连接部分上。然后,如图8所示,在相应于负极引线与负极引线连接部分之间的重叠部分大约中心区域的位置上,四个负极金属片的每个,夹在彼此相邻的两个负极引线连接部分之间。重叠的负极引线连接部分、负极引线和负极金属片,通过超声波焊接而彼此接合。
从正极板伸出的正极引线连接部分彼此重叠。由铝制成的正板引线,重叠到最外面的一个重叠的正极引线连接部分上。然后,如图8所示,在相应于正极引线与正极引线连接部分之间的重叠部分大约中心区域的位置上,四个正极金属片的每个,夹在彼比相邻的两个正极引线连接部分之间。重叠的正极引线连接部分、正极引线和正极金属片,通过超声波焊接而彼此接合。
过程中的其它步骤与例4中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例6]
以与例4中描述的相同过程来制作电池,除了每个负极金属片与正极金属片,在不同于例4中描述的位置接合。
叠合的四个电极板以与例4中描述的相同方式制备。
通过以下面的方式,将引线接合到叠合的电极板的引线连接部分上,来制作电池元件。
从负极板伸出的负极引线连接部分彼此重叠。由镍制成的负极引线,重叠到最外面的一个重叠的负极引线连接部分上。如图9所示,在相应于负极引线与负极引线连接部分之间的重叠部分大约中心区域的位置上,负极金属片夹在彼此相邻的任意两个负极引线连接部分之间。重叠的负极引线连接部分、负极引线和负极金属片,通过超声波焊接而彼此接合。
从正极板伸出的正极引线连接部分彼此重叠。由铝制成的正极引线,重叠到最外面的一个重叠的正极引线连接部分上。如图9所示,在相应于正极引线与正极引线连接部分之间的重叠部分大约中心区域的位置上,正极金属片夹在彼比相邻的任意两个正极引线连接部分之间。重叠的正极引线连接部分、正极引线和正极金属片,通过超声波焊接而彼此接合。
过程中的其它步骤与例4中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例7]
以与例1中描述的相同过程来制作电池,除了负极金属片由铜制成。
负极引线连接部分、负极引线和由铜制成的负极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。正极引线连接部分、正极引线和由铝制成的正极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例8]
以与例1中描述的相同过程来制作电池,除了不使用例1中的正极金属片。负极引线连接部分、负极引线和由镍制成的负极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。正极引线连接部分、正极引线和正极金属片,如图15所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例9]
以与例1中描述的相同过程来制作电池,除了每个负极金属片与正极金属片的厚度与例1中的不同。
负极引线连接部分、负极引线和由镍制成的负极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。正极引线连接部分、正极引线和由铝制成的正极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。
每个负极金属片与正极金属片具有4mm的长度,4mm的宽度和0.03mm的厚度。
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,因此,重复的描述被省略。[例10]
以与例1中描述的相同过程来制作电池,除了每个负极金属片与正极金属片的厚度与例1中的不同。
负极引线连接部分、负极引线和由镍制成的负极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。正极引线连接部分、正极引线和由铝制成的正极金属片,如图3所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。
每个负极金属片与正极金属片具有4mm的长度,4mm的宽度和0.015mm的厚度。
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,由此,其重复的描述被省略。[比较例子1]
以与例1中描述的相同过程来制作电池,除了不使用例1中的负极金属片与正极金属片。
负极引线连接部分和负极引线,如图1所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。正极引线连接部分和正极引线,如图1所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合
过程中的其它步骤与例1中的那些相同,由此,其重复的描述被省略。[比较例子2]
以与例4中描述的相同过程来制作电池,除了不使用例4中的负极金属片与正极金属片。
负极引线和多个负极引线连接部分,如图2所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。正极引线和多个正极引线连接部分,如图2所示彼此重叠,并通过超声波焊接而彼此接合。
过程中的其它步骤与例4中的那些相同,由此,其重复的描述被省略。
对在例1到10和比较例子1与2中制作的电池,测量引线与负极引线连接部分之间的接合部分的直流电阻和接合强度,引线与正极引线连接部分之间接合部分的直流电阻和接合强度,和电池负载特性。
(1)直流电阻
在单电极的情况下,引线与引线连接部分之间接合部分的直流电阻,通过将不包括引线连接部分的电极的电阻与引线的电阻相减而得到,其中引线的电阻通过测量从电极的从引线末端,到与该引线相对的端子之间的部分的直流电阻测量值得到。在多电极的情况下,选择与引线离得最远的电极,并且引线与引线连接部分之间接合部分的直流电阻,通过将不包括引线连接部分的电极的电阻,与引线的电阻相减而得到,其中引线的电阻通过测量从电极的从引线末端,到与该引线相对的端子之间的部分的直流电阻测量值中得到。以将比较例子1中引线连接部分的直流电阻的相对比的形式来表达结果,比较例子1中引线连接部分的直流电阻作为1。
(2)接合强度
引线与引线连接部分之间的接合部分的接合强度,通过在相反的方向上拉所述引线与电极来测量。以将比较例子1中接合强度的相对比的形式来表达结果,比较例子1中的接合强度作为1。
(3)电池负载特性
在23℃下,以10小时理论容量到达4.2V上限的速度下,对每个电池以恒定电流和恒定电压充电30小时,并且在每个10小时速度(1/10C)与1/3小时速度(3C)下,以恒定电流放电到3V的终止电压。这样确定电池的放电容量,并且在每小时速度下的放电时间的输出,根据电池放电容量计算的平均电压来确定。以关于在3C小时速度下的放电时间的输出,与在1/10C放电速度下的放电时间的输出的比来表达结果,在1/10C放电速度下的放电时间的输出作为100。
在例1到10和比较例子1与2中,每个电池的金属片尺寸、厚度和材料,电极板的数量,和参考图在表1中示出。表1
|
负极金属片 |
正极金属片 | |
|
尺寸(mm) |
厚度(mm) | 材料 |
参考图示 |
尺寸(mm) |
厚度(mm) | 材料 |
参考图示 |
电极板的数量 |
例1 |
4×4 |
0.05 |
Ni |
图3 |
4×4 |
0.05 |
Al |
图3 |
1 |
例2 |
8×2 |
0.05 |
Ni |
图5 |
8×2 |
0.05 |
Al |
图5 |
1 |
例3 |
6×6 |
0.05 |
Ni |
图6 |
6×6 |
0.05 |
Al |
图6 |
1 |
例4 |
4×4 |
0.05 |
Ni |
图7 |
4×4 |
0.05 |
Al |
图7 |
4 |
例5 |
4×4 |
0.05 |
Ni |
图8 |
4×4 |
0.05 |
Al |
图8 |
4 |
例6 |
4×4 |
0.05 |
Ni |
图9 |
4×4 |
0.05 |
Al |
图9 |
4 |
例7 |
4×4 |
0.05 |
Cu |
图3 |
4×4 |
0.05 |
Al |
图3 |
1 |
例8 |
4×4 |
0.05 |
Ni |
图3 |
- |
- |
- |
图15 |
1 |
例9 |
4×4 |
0.03 |
Ni |
图3 |
4×4 |
0.03 |
Al |
图3 |
1 |
例10 |
4×4 |
0.015 |
Ni |
图3 |
4×4 |
0.015 |
Al |
图3 |
1 |
比较例子1 |
- |
- |
- |
图1 |
- |
- |
- |
图1 |
1 |
比较例子2 |
- |
- |
- |
图2 |
- |
- |
- |
图2 |
4 |
在例1到10和比较例子1与2中,评价每个电池的直流电阻、接合强度和电池负载特性,结果在表2中示出。表2
|
负极 |
正极 | |
| 参考图示 | 强度 | 直流电阻 | 参考图示 | 强度 | 直流电阻 |
电池负载特性 |
例1 |
图3 |
2.1 |
0.7 |
图3 |
1.9 |
0.85 |
90 |
例2 |
图5 |
1.6 |
0.8 |
图5 |
1.5 |
0.9 |
88 |
例3 |
图6 |
2.2 |
0.65 |
图6 |
2.1 |
0.8 |
90 |
例4 |
图7 |
2.5 |
0.65 |
图7 |
2.2 |
0.85 |
93 |
例5 |
图8 |
1.9 |
0.7 |
图8 |
2.7 |
0.85 |
92 |
例6 |
图9 |
2.4 |
0.7 |
图9 |
2.6 |
0.8 |
91 |
例7 |
图3 |
2.3 |
0.6 |
图3 |
1.9 |
0.85 |
93 |
例8 |
图3 |
2.1 |
0.7 |
图15 |
1 |
1 |
90 |
例9 |
图3 |
1.5 |
0.8 |
图3 |
1.5 |
0.85 |
90 |
例10 |
图3 |
1.2 |
0.9 |
图3 |
1.2 |
0.9 |
85 |
比较例子1 |
图1 |
1 |
1 |
图1 |
1 |
1 |
70 |
比较例子2 |
图2 |
1.2 |
1.3 |
图2 |
1.2 |
1.1 |
75 |
从表2中示出的结果很明显地看出,与比较例子1中的电池相比,其中金属片不接合到引线与引线连接部分之间的接合部分上,在接合强度、直流电阻和电池负载特性上,例1到3的每个电池是占优势的,其中金属片接合到引线与引线连接部分之间的接合部分上。
在例1到3的每个电池与比较例子1中的电池的比较中,金属片的使用有效地提高了接合强度和电池负载特性,并且有效地减小了直流电阻,而与金属片的形状无关,这变得明显。
在例7的电池中,其中负极金属片由铜制成,负极一侧的接合强度和电池负载特性进一步提高,并且直流电阻进一步减小。结果,使用与集电体相同的材料制成的金属片,进一步有效地增强特性,这变得明显。
在例8的电池中,其中不使用正极金属片,电池负载特性没有降低。结果,使用金属片连接负引线与负极引线部分,特别有效地提高了电池的性能,这变得明显。
与例9中的电池相比,其中金属片的厚度为0.03mm,在例10的电池中,其中金属片的厚度为0.015mm,接合强度和电池负载特性降低。并且直流电阻增加。结果,很明显,金属片的厚度需要在0.03mm或更大的范围。
在例4到6的每个电池与比较例子2中的电池的比较中,很明显,在多个电极板彼此叠合的情况下,使用金属片有效地提高了接合强度和电池负载特性,并且减小了直流电阻,而与金属片的数量和金属片的接合位置无关。
尽管使用特定方式描述了本发明的优选实施例,这样的描述只用于说明的目的,并且应该明白,在不脱离下面权利要求书的思想和范围的前提下,可以进行变化和改变。