TW201345024A - 防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法，其係將二隔離膜一邊固定於一芯軸上，再將正、負極片，分別插入隔離膜與芯軸間以及二隔離膜間，並捲繞於芯軸，以形成一電芯，電芯表面並包覆一絕緣膜，且絕緣膜之長度應突出電芯之兩端，最後利用熱融將絕緣膜固定於電芯上。本發明可保護電芯，能完全阻隔電芯與殼體接觸，確保電池殼體為中性電位。

Description

防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法

本發明係有關一種防護結構、儲能裝置，特別是指一種防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法。

按，儲能裝置，以二次電池為例，因其能源轉換效率高、使用壽命長、穩定性高等特性優勢，已成為目前提供各種電力的主要來源。然而若儲放環境惡劣，如工作溫度驟變或碰撞等意外，長期使用下難保電池內部不會因此劣化異變，導致電池內部產生化學反應，使二次電池損壞，因此防護結構之設計上有必要特別注意。

如中華民國專利公告號：M354605，其係一種捲繞裝置，用以將芯軸層層纏繞以極片與隔離膜，首先，夾取一芯軸，將芯軸定位之後，將一段預定長度之膠帶的一端貼附至芯軸並且完成隔離膜起捲，接著，將正負極極片層疊隔離膜，並連同隔離膜送至芯軸處貼附，準備進行捲繞作業。接著，轉動芯軸，使正負極極片連同隔離膜，以芯軸為中心進行捲繞，待捲繞至設定的厚度之後，芯軸轉動速度將逐漸減速，最後，壓住正負極極片，並切斷正負極極片形成一電芯。但前案無法確實將電芯與殼體絕緣，因導電柄兩端並無絕緣保護，可能導致電芯與殼體導電。此外，目前一般導電柄兩端係利用膠帶纏繞，但此方法在二次電池充電時，電芯會產生膨脹現象，使膠帶纏繞範圍內的導電柄與極片受到壓迫，造成極片斷裂或產生撥落的狀況。

有鑑於此，本發明係針對上述之問題，提出一種電芯防護結構、儲能裝置及其製作方法改良，以有效解決習知之問題。

本發明之主要目的在提供一種防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法，其係可保護電池電芯，避免電芯遭壓迫而變形，並能完全阻隔電芯與殼體接觸，防止電芯與殼體產生電解效應，造成殼體腐蝕，並可確保電池殼體為中性電位。

本發明之另一目的在提供一種防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法，當儲能裝置遭穿刺嚴重短路，絕緣膜可迅速融合於電芯外圍，避免過度惡化。

本發明之再一目的在提供一種防護電芯結構、儲能裝置及其製作方法，其零件少、結構簡單，可快速組裝節省時間及人力成本。

為達上述之目的，本發明提供一種防護電芯結構之製作方法，其係包括，將二隔離膜之一邊固定於一芯軸上；將一正極片與一負極片，分別插入隔離膜與芯軸間以及二隔離膜間，並捲繞於芯軸上形成一電芯；於芯軸表面包覆一絕緣膜，其長度應突出於電芯之兩端；以及利用熱融將絕緣膜固定於電芯上。

另外，本發明亦提供一種防護電芯結構，其係包括，一電芯，捲繞於一芯軸上，且正負極延伸出複數導電柄，而電芯表面捲繞有一絕緣膜，絕緣膜包覆電芯並突出於電芯兩端。

此外，本發明提供一種儲能裝置之製作方法，其係包括將二隔離膜之一邊固定至一芯軸上；再將一正極片以及一負極片，分別插入隔離膜與芯軸間以及二隔離膜間，並捲繞於芯軸上，以形成一電芯，且電芯正負極並延伸出複數導電柄；包覆一絕緣膜於電芯表面，且絕緣膜之長度應突出於電芯之兩端；利用熱融將絕緣膜固定於電芯上；將電芯與絕緣膜安裝入一殼體；連接電芯上之複數導電柄與二內端子；以及最後二內端子由一端蓋穿出，並鎖上二導電端子。

除此之外，本發明還提供一種儲能裝置，包括一芯軸，芯軸上捲繞有一電芯，且電芯正負極並延伸出複數導電柄，一絕緣膜捲繞於電芯表面，並突出於電芯兩端，且電芯上之導電柄並連接二內端子，一殼體，殼體上設有至少一開口，以使電芯與絕緣膜可由開口放入殼體中，開口上並設有一端蓋以密封殼體，以及二導電端子分別鎖固於由端蓋上所穿出的二內端子。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

請參照第一圖，如圖所示，本發明之防護電芯結構10，包括一芯軸12，芯軸12上捲繞有一電芯14，電芯14係由一正極片、一負極片以及至少二隔離膜層疊組合而成，且電芯14正負極並延伸出複數導電柄142，並利用一絕緣膜16包覆捲繞於電芯14表面，且絕緣膜16之長度係大於電芯14長度，使絕緣膜16兩端突出於電芯14兩端外，較佳實施例係為至少2-4公釐，其中絕緣膜16之材質可為聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或聚乙烯等塑膠薄膜。此外，本發明之絕緣膜16包含使用熱融使絕緣膜16固定於電芯14上之熱融部位，其中熱融部位之形狀範圍個數不一取決於所使用的熱融方式。此外，在一較佳實施例中，除了產生熱融作用外，同時會直接融切斷包覆電芯14之絕緣膜16與供給絕緣膜的絕緣膜供應帶，因此熱融部位之邊緣具有融切線。

接下來請配合參照第二圖以及第三圖，如圖所示，防護電芯結構10，可容置於一殼體18內，且殼體18上設有至少一開口182，使防護電芯結構10可由開口182進入殼體18，容置於殼體18內，電芯14兩端並設置二內端子20，以連接導電柄142，且殼體18上二開口182兩端各設有一端蓋22，其上設有一穿孔222，可使二內端子20突伸於端蓋22外，並接設導電端子24，導電端子24與端蓋22間更設有一墊片26，以密閉端蓋22上之穿孔222與導電端子24間的縫隙，以密閉殼體18。

除了防護電芯結構10外，本發明還提供具有防護電芯的一種儲能裝置，裝置包括，一芯軸12，芯軸12上捲繞有一電芯14，且電芯14正負極並延伸出複數導電柄142，電芯14表面捲繞有一絕緣膜16，絕緣膜16並突出於電芯14兩端，並利用二內端子20，連接電芯14上之導電柄142，以及一殼體18，殼體18上設有至少一開口182，使電芯14與絕緣膜16可由開口182放入殼體18中，且開口182上設有一端蓋22以密封殼體18，以及二導電端子24，二導電端子24可分別鎖固於由端蓋22穿出之二內端子20。所述儲能裝置可為二次電池。

在說明完本發明之結構後，接續說明本發明之製作與入罐之各步驟結構示意圖，第四A圖至第四G圖為本發明之儲能裝置製造方法示意圖；其中，第四A圖至第四D圖係為製作防護電芯結構之方法，如第四A圖所示，本發明係先將二隔離膜144之一邊固定於芯軸12上，固定隔離膜144時，可利用一壓輪將隔離膜144固定住，不需再使用人工將隔離膜144與芯軸12用膠帶黏貼，即可進行捲繞作業，從而減少製作過程繁複的缺點，更可使用機台將此步驟自動化完成，從而縮減了製程時間，並且不需要使用膠帶等材料，從而降低了製作的成本；接下來請參照第四B圖，將具有複數導電柄142之一正極片146以及一負極片148，分別插入隔離膜144與芯軸12間以及二隔離膜144間，並捲繞於芯軸12上，以形成一電芯14，並進入第四C圖之步驟，將捲取好的電芯14表面包覆上一絕緣膜16，且絕緣膜16之長度係應大於電芯14長度，使絕緣膜16兩端突出於電芯14兩端外，較佳實施例之絕緣膜16係應突出於電芯14兩端2-4公釐，以使電芯14與殼體18絕緣，取代使用膠帶纏繞電芯14兩端。上述利用絕緣膜16突出於電芯14兩端的結構設計，可防止纏繞膠帶造成導電柄142與極片受壓迫，形成斷裂及剝落等情形；接下來請參照第四D圖，利用熱融將絕緣膜16固定於電芯14上，其中熱融可利用加熱器28將絕緣膜16固定於電芯14上，因利用熱融將絕緣膜16固定於電芯14上的方式，可有效防止電芯14腐蝕，隔離電芯與殼體，此外，可使用機台儀器自動化完成熱融固定的這個步驟，也不需要額外使用膠帶等材料，非常的容易簡便；更進一步，在一較佳實施例中，本案在將絕緣膜16包覆電芯14後，使絕緣膜16因熱融在熱融部位融接的步驟中，加熱器28除了產生熱融作用外，同時會直接融切斷包覆電芯14之絕緣膜16與供給絕緣膜的絕緣膜供應帶，因此熱融部位之邊緣具有融切線；也就是說，在一自動化流程中，絕緣膜供應帶供給絕緣膜16，自動捲覆電芯14後，加熱器28在包覆電芯14之絕緣膜16上熱融，產生之熱融部位使絕緣膜16不脫落且同時在熱融部位融斷絕緣膜16與供給絕緣膜的絕緣膜供應帶，自動化完成製作防護電芯結構10之製作方法。其中，在固定兩隔離膜的步驟中，除了可利用壓輪固定外，也可利用任何可產生壓持固定隔離膜的效果之方式，所述之壓輪為本案之一較佳實施例；在熱融的步驟中，所使用的儀器可為任何可產生熱融效果的加熱裝置，不限於加熱器28。

接下來第四E圖至第四G圖係將防護電芯結構10安裝入儲能裝置之殼體18之各步驟，如第四E圖所示，首先，先將電芯14與絕緣膜16裝入殼體18中，因絕緣膜16的關係，也就是藉由絕緣膜16的長度超出電芯14的長度的設計，從而避免電芯14兩端之邊緣與殼體18直接相接觸，使電芯14可與殼體18絕緣，防止電芯14與殼體18產生電解效應，造成殼體18腐蝕，並可確保電池殼體18為中性電位，因此也不會因為電池內部生鏽就短路而失效；並進入第四F圖之步驟，將導電柄142往內折入，固定住二內端子20，最後請參照第四G圖，如圖所示，利用端蓋22將殼體18蓋住，且使內端子20由端蓋22穿出後，套上二墊片26，再分別鎖上二導電端子24於穿出於端蓋22外之內端子20上。

綜上所述，本發明可保護電池電芯，因電芯外層隔有一層絕緣膜，能避免電芯遭壓迫而變形，完全阻隔電芯與殼體接觸，防止電芯與殼體產生電解效應，造成殼體腐蝕，並可確保電池殼體為中性電位，且當儲能裝置遭穿刺嚴重短路，絕緣膜可迅速融合於電芯外圍，避免過度惡化，再者，本發明之結構零件少、結構簡單，可快速組裝，可相當節省時間及人力成本。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10．．．防護電芯結構

12．．．芯軸

14．．．電芯

16．．．絕緣膜

18．．．殼體

20．．．內端子

22．．．端蓋

24．．．導電端子

26．．．墊片

28．．．加熱器

142．．．導電柄

144．．．隔離膜

146．．．正極片

148．．．負極片

182．．．開口

222．．．穿孔

第一圖係為本發明之立體示意圖

第二圖係為容置設有本發明電芯之儲能裝置外觀示意圖。

第三圖係為容置設有本發明電芯之儲能裝置剖面示意圖。

第四A圖至第四G圖係為本發明之製作與入罐各步驟結構示意圖。

10．．．防護電芯結構

12．．．芯軸

14．．．電芯

16．．．絕緣膜

142．．．導電柄

Claims (18)

1. 一種防護電芯結構之製作方法，包括：將二隔離膜之一邊固定至一芯軸上；將一正極片以及一負極片，分別插入該隔離膜與該芯軸間以及該二隔離膜間，並捲繞於該芯軸上，形成一電芯；包覆一絕緣膜於該電芯表面，且該絕緣膜之長度突出於該電芯之兩端；以及利用熱融將該絕緣膜固定於該電芯上。
2. 如請求項1所述之防護電芯結構之製作方法，其中固定該二隔離膜可利用壓輪固定。
3. 如請求項1所述之防護電芯結構之製作方法，其中熱融該絕緣膜可利用加熱器熱融。
4. 一種儲能裝置之製作方法，包括：將二隔離膜之一邊固定至一芯軸上；將一正極片以及一負極片，分別插入該隔離膜與該芯軸間以及該二隔離膜間，並捲繞於該芯軸上，形成一電芯，且該電芯正負極並延伸出複數導電柄；包覆一絕緣膜於該電芯表面，且該絕緣膜之長度突出於該電芯之兩端；利用熱融將該絕緣膜固定於該電芯上；將該電芯與該絕緣膜安裝入一殼體；連接該電芯上之該複數導電柄與二內端子；以及該二內端子由一端蓋穿出，並鎖上二導電端子。
5. 如請求項4所述之儲能裝置之製作方法，其中固定該二隔離膜可利用壓輪固定。
6. 如請求項4所述之儲能裝置之製作方法，其中熱融該絕緣膜可利用加熱器熱融。
7. 如請求項4所述之儲能裝置之製作方法，其中該電芯與該絕緣膜安裝入殼體之步驟後包括：將導電柄往內折入，以固定二內端子；以及利用至少一端蓋將該殼體蓋住，並於二該內端子套上二墊片後，鎖上二導電端子。
8. 一種防護電芯結構，包括：一芯軸；一電芯，其係捲繞於該芯軸上，且該電芯正負極並延伸出複數導電柄；以及一絕緣膜，其係捲繞於該電芯表面，並突出於該電芯兩端。
9. 如請求項8所述之防護電芯結構，其中該絕緣膜之材質可為聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或聚乙烯。
10. 如請求項8所述之防護電芯結構，其中該絕緣膜之長度應分別突出於該電芯兩端2-4公釐。
11. 如請求項8所述之防護電芯結構，其中該電芯係由一正極片、一負極片以及至少二隔離膜，層疊組合而成。
12. 如請求項8所述之防護電芯結構，其中該絕緣膜上包含一熱融部位。
13. 一種儲能裝置，包括：一芯軸；一電芯，其係捲繞於該芯軸上，且該電芯正負極並延伸出複數導電柄；一絕緣膜，其係捲繞於該電芯表面，並突出於該電芯兩端；二內端子，以連接該電芯上之該複數導電柄；一殼體，其上設有至少一開口，使該電芯與該絕緣膜可由該開口放入該殼體中，該開口係設有一端蓋以密封該殼體；以及二導電端子，該二導電端子分別鎖固於由該端蓋穿出之該二內端子。
14. 如請求項13所述之儲能裝置，其中該絕緣膜之材質可為聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或聚乙烯。
15. 如請求項13所述之儲能裝置，其中該絕緣膜之長度應分別突出於該電芯兩端2-4公釐。
16. 如請求項13所述之儲能裝置，其中該端蓋設有一穿孔，以供該內端子凸伸於外，以各自接該導電端子。
17. 如請求項13所述之儲能裝置，其中每一該導電端子以及該端蓋間更設有一墊片，以密閉該殼體。
18. 如請求項13所述之儲能裝置，其中該絕緣膜上包含一熱融部位。