TW444420B - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

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electrolyte battery
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Tsuyonobu Hatazawa
Kazuhito Hatta
Tomitaro Hara
Takashi Ono
Kouji Watanabe
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4444 2 0 A7 B7 五、發明說明ο ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明背景 發明範疇 本發明是關於一種具有由疊層薄膜所製成而其內容置 著電池元件之殻體的非水性電解液電池。更詳細地說，本 _發明是有關於凝膠狀電解質電池、固態電解質電池或類似 者之體積能量密度上的改良。 相關技藝的說明 近年來，許多種包括攝錄影機、攜帶型電話和攜帶型 電腦等在內的攜帶型電子裝置出現在市場上。人們一直企 圖縮減這些電子裝置的尺寸和重量《做爲前述這些電子裝 置的攜帶型電源，電池，特別是二次電池，更進一步地說 是非水·性電解液的二次電池（所請的％鋰離子電池"）一 直被積極地硏究及開發，以便能減少此種電池的厚度並製 出可折疊的結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'衣 做爲可變形狀電池的電解質，固化的電解溶液一直被 人們積極的硏發。詳細地說，人們的注意力一直擺在聚合 物狀的固態電解質鋰鹽類溶解在凝膠狀電解質內，這是一 種內含有助塑劑（Plasticizer)的固態電解質。 另一方面，人們也意圖利用前述型式之電池的優點， 即是厚度小和重量輕。因此有多種具有封包狀結構的電池 曾被硏究過，其等係使用塑膠薄膜或是一種藉由將塑膠薄 膜和金屬層互相黏合在一起而構成的疊層薄膜》 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2J0 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印装 44442 Ο A7 B7 五、發明說明（2 ) 例如說，二次電池具有控制電路，用以控制充電/放 電，其係設置在該電池的鄰旁處。因此，如果必須要設置 前述之充電/放電電路的話•其需要有一種結構，以供改 善體積效率》 此外，具有前述結構之電池必須要具有許多的特性， 因爲此電池是要開發成能使電池整體，包括控制電路在內 ，能具有抗撞擊性，且在以由疊層薄膜所構成之電池外部 尺寸而言來定義體積能量密度時能改善其效率，以及改善 其散熱特性|以延長其相對於充電/放電循環的壽命，此 係電池在使用時的性能因素之一。 發明槪沭 針對前述所言，本發明之目的在於提供一種非水性電 解液電池，其即使是在設有控制電路的情形下，仍具有極 佳的體積效率。 本發明的另一目的是要提供一種非水性電解液電池， 具有極佳的抗撞擊性和散熱特性，同時就做爲電池使用時 的性能因子的充電/放電循環而言，具有較長的壽命。 本發明的另一目的是要提供一種非水性電解液電池， 其具有極佳的加工製造性。 爲達到上述之目的，根據本發明之一觀點，其提供一 種非水性電解液電池，具有一個由疊層薄膜所構成的殼體 ，其內容置一電池元件’並藉由焊接而加以包封住，而電 連接至電極上的電極端點導線係暴露於殼體之外側部位上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格<210 X 297公« ) -5- — — (rill· — — I — 1Λ—^ ill — — — — ^ 1111111 1)^. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本賓) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*1^ 4444 2 0 A7 B7 五、發明說明（3 ) ’而使得電極端點導線夾置在一焊接部位內，此非水性電 解液電池包含有：一個供此非水性電解液電池使用的控制 電路，其係裝設在該殼體的焊接部位上。 由於此電池的控制電路係裝設在焊接部位上，電池內 用以設置電池元件用的空間將可被有效地加以利用β因此 之故，其體積效率可以顯著地改善。 本發明的基本槪念是如上所述。此外，本發明的結構 是設置成可將電池中包括其控制電路在內的外部尺寸的體 積能量密度加以提升。因此，可以意圖得到極佳的抗撞擊 性。因此，焊接部位中除了電極端點導線被疊層薄膜夾置 而被焊接起來的部位以外，係被朝向電池之側邊末端彎折 一次或多次，而具有較電池之厚度（電池最短的長度定義 成"電池的厚度〃）爲小的寬度。因此電池在厚度方向上 的尺寸可以減至最小。因此，前述的彎折部位可保護包括 電池在內的電池整體。 爲改善散熱特性，朝向電池側邊末端彎折的部位並未 結合在一起，也就說彎折成能加大其表面積。 爲改善抗撞擊性，朝向電池側邊末端彎折的部位係以 某一種曲率來加以彎折的。 本發明的其它目的、特性和優點可以自下面配合所附 圖式而做之較佳具體實施例的詳細說明中得知。 圖式之簡單說Β目 圖1是一示意外觀圖，顯示出本發明之非水性電解液 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) -6 - — — — — — —* 德變 ί 1 — · — — — — —蒙 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 444 2 0 A7 B7 五、發明説明（4 ) 電池結構的一個例子。 圖2是一示意剖面圖，顯示出本發明之非水性電解液 電池結構的一個例子。 圖3是一示意外觀圖，顯示出彎折焊接部位之步驟。 圖4是—示意外觀圖，顯示出將電極端點導線往回_ 折的步驟。 圖5是一示意外觀圖，顯示出焊接部位彎折後之狀態 的例子。 圖6是一示意外觀圖，顯示出焊接部位彎折後之狀態 的另一例子β 圖7是~示意圖，顯示出本發明之非水性電解液電池 之另一例子。 圖8是一前視圖，顯示出本發明之非水性電解液電池 之另一例子a 圖9是一分解圖，顯示出在控制電路上所形成之端點 的例子。 主要元件對照表 1 電池元件 2 殻體 2 a 焊接部位 2 b 焊接部位 2 c 焊接部位 3 負極端點導線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — — IF---.^---訂 -----線·、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕
4444 2 U A7 B7 五、發明說明（5 ) 4 正極端點導線 5 控制電路 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 端點板片 7 印刷電路板 8 端點 較佳實施例的說明 現在將配合圖式來說明本發明之非水性電解液電池的 結構。 本發明之非水性電解液電池（一種所謂之*鋰離子二 次電池^)是例如一種固態電解質電池或是凝膠狀電解質 電池。如圖1和圖2中所示，一個具有將固態電解質或凝 膠狀電解質設置在正電極活性材料層和負電極活性材料層 之間之結構的電池元件1係容置在一個由疊層薄膜所構成 之殼體2內。此殼體2的周邊部位是焊接起來而將電池元 件1包覆住。本發明的此種非水性電解液電池具有大致上 爲矩形的形狀。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電池元件1上設有負極端點導線3，係電連接至構成 電池元件1的負電極上，以及正極端點導線4，係電連接 至正電極上。負極端點導線3和正極端點導線4係拉引至 殼體2的外側部位。 負極端點導線3和正極端點導線4係接合至正和負電 極的集電器（Collector )上。正極端點導線4必須要由一 種在高電位時不會熔化的材料所製成，例如鋁、鈦或其等 -8 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公堃） 444420 A7 B7 五、發明說明（6 ) 之合金。負極端點導線3可以由銅、鎳或其等之合金所製 成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此鋰離子二次電池是製做成一種其最終產品是本體和 控制電路包覆在一個裝飾用盒體內的電池》 在此，其需要用有效地使用有限的空間來裝置許多的 電池元件，以提供體積效率，而能改善其性能。 結構爲一種扁平狀電池包裝在疊層薄膜內之型態的電 池的體積效率大體上是由製成其密封部位之方法來決定的 。如果電池的容量是固定的，則厚度上的縮減將會是一個 重要的因素。就厚度爲3公釐的電池殼體而言•增加 1 Ο Ομιη之厚度將會使體積效率減少3%。將厚度爲 0 . 5公釐之電池的厚度增加1 0 Ομιη會使得體積效率減 少 2 0 %。 接下來將考量端點導線拉引的方向。在例如說日本專 利早期公開第1 0 — 2 Q 8 7 1 0號中曾揭露一種結構， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其係形成爲利用電池元件之集電器表面來將其端點導線自 一個不是疊層薄膜之焊接部位的部位上拉引出去。在考慮 到控制電路的連接方式時，連接至控制電路上的電路線會 設在電池的厚度方向上。因此，在電池之本體和控制電路 被包裝在裝飾用盒體內而製成最終產品時，電池的體積效 率將會顯著地減低。 因此，疊層薄膜的焊接部位2 a將可固持住負極端點 導線3和正極端點導線4，如圖1和圖2中所示。因此， 負極端點導線3和正極端點導線4是自焊接部位2 a上拉 -9- 本纸張尺度通用中舀國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 44 4 2 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 引出去。 控制電路5是裝設在一個電池元件1不存在於其內的 空間內。因此，電池元件1和控制電路5是互相電連接在 —起的。此外，控制電路5是固定在殼體2的焊接部位 2 a上，而能牢固地抵抗振動及碰撞。 在殼體2內事先以例如深度抽引（Deep Drawing)的 方式形成一個能容納電池元件1之空間時，其將可以有效 地形成一個能固定住控制電路5的空間。因此，此空間可 以更有效地加以利用。 現在將說明殻體2中除了端點導線拉引出之方向以外 之方向上的焊接部位。焊接部位2 b和2 c相當於與端點 導線自其上抽引出來之焊接部位2 a相垂直的側邊，係被 加以彎折一次或多次，而使其寬度不大於電池之厚度。焊 接部位2 b和2 c係往回朝向電池之側邊末端彎折的。因 此電池在厚度方向上的尺寸可以縮減。這些彎折起來的部 位’亦即焊接部位2 b和2 c，可用以保護此電池，包括 控制電路》 焊接部位2 b和2 c是朝向電池之側邊末端加以彎折 ’以縮短電池在厚度方向上的長度。因此可以顯著地改善 體積效率。在電池元件之厚度爲3.3公釐的情形下，其 體積效率而相差約5%。而在厚度〇·5公釐之電池元件 的情形中，體積效率的差異則會達約2 5% - 彎折的焊接部位2 b和2 c可在側邊表面上保護控制 電路5免於受到外來的碰撞。前述之結構將可使得能得到 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） -10- ---rill·——---. — — — — 訂----•線 /[\. ,.- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 44442 Ο Α7 Β7 五、發明說明（8 ) 就包括控制電路在內之整體電池尺寸而言具有高的體積能 量密度，以及極佳之抗碰撞性的電池。 本發明之非水性電解液電池的基本結構是如上所述般 形成的。爲更詳細解說本發明之非水性電解液電池的結構 ，在圖3和圖4中顯示出安裝控制電路5的步驟。 在安裝控制電路5時，要將焊接部位2 b和2 c朝向 電池之側邊末端彎折，如圖3中所示。接著，如圖4中所 示，將負極端點導線3和正極端點導線4反摺回至焊接部 位2 a上。接著將控制電路5固定至負極端點導線3和正 極端點導線4的上方表面上。因之，控制電路5與正極及 負極端點導線3和4將會互相電連接在一起。因此而能得 到前述之電池結構》 將具有上述結構之電池置入一個盒體內，例如裝飾用 盒體，而形成最終產品。當控制電路5之連接端點經由設 置在容器上的開孔而暴露於外側時，即可進行與外界電路 之連接= 最好，焊接部位2 b和2 c不是由黏著劑或類似者加 以固定住定β另一種方案是|最好以構成殼體2之金屬片 的塑性變形來維持其彎折之狀態。因此之故，其將可以得 到一種具有大表面積、展現出極佳散熱特性及良好使用循 環特性的電池。 當焊接部位2 b和2 c之每一者的寬度大於電池之厚 度時，其可以在焊接部位2 b和2 c彎折之後，再將其等 加以往回摺疊，如圖5中所示。當電池之厚度是非常小時 本纸張尺度適用ΐ國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） 閱 讀 背 意 事 項 再 填ί 本 頁 I 訂 • I I ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 4 4442 0
經濟部智慧財產局負工消費合作社印S A7 B7 五、發明說明（9 ) ，焊接部位2 b和2 c可以往回摺疊許多次，以形成風箱 狀，如圖6中所示。 最好焊接部位2 b和2 c是以某種的曲率加以摺疊的 。和焊接部位2 b和2 c是以大致上沒有曲率的方式來加 以摺疊的結構相比較下，在疊層薄膜所構成之殼體2在電 池掉落而發生受損的情形下，其密封仍可加以維持。 如果曲率半徑是〇 . 02 5公釐或更小，則其將不容 易得到此種的曲率。如果曲率半徑是1公釐或更大，則會 造成過量的體積效率的損失。最好曲率半徑是〇 · 0 5公 釐至0·5公釐。如果曲率半徑是〇·〇5公釐或更大， 則焊接部位2 b和2 c可以機器來加以摺疊。因此有多種 的方法可以使用，包括有在進行摺疊時將一條電線夾在其 間。當焊接部位2b和2c是以〇.5公釐或更大之曲率 半徑來加以摺疊時，來自平面方向上的碰撞將無法被有效 地吸收。 焊接部位2 b和2 c可以朝向底部彎折，如圖7和圖 8中所示。此種結構同樣包括在本發明的範疇內。在前述 的情形中，如前面所述，其體積效率將會稍微差些。 在前述的例子中，控制電路5之基扳的尺寸必須要縮 減至最小，以使得控制電路5能夠置放在端點部位密封區 域內。因此，最好控制電路5是使用雙層的基板，而在基 板反面側上形成有一平台，以供形成其與電池間的連接。 雖然電池的端點可以直接焊接至控制電路5的基板上 ’但是如果做爲電池之密封部位的焊接部位2 a受到加熱 I I —ί ,--- — II 1 in—--I ^--I I i I I (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12* 4 444 2。 A7 B7 五、發明說明（10 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 時，將會有損壞的情形發生°因此’這些端點是事先連接 至控制電路5之基板上的"此外，這些端點是藉由例如電 阻焊接或超音波焊接之類不會造成過度之熱干擾的方法來 加以互相連接在一起的。在前述的例子中，其將可防阻前 述之損壞。因此，控制電路5之端點的結構可以是將各個 端點板片6結合至控制電路5上，而使其等疊合在負極端 點導線3和正極端點導線4上。其另一種替代方案是，控 制電路5可以形成在一片其上形成有端點8的印刷電路板 7上。而印刷電路板7將往回摺疊而使得端點8疊合在負 極端點導線3和正極端點導線4上。 由於如果沒有採用精巧設計的話，前述的端點會造成 電池尺的加大，因此最好是將該等端點加以摺疊。當這些 端點被往回摺疊至底部表面上時，其將可以利用焊接部位 2 b和2 c的台階狀部位。因此，可以減少電池的整體厚 度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*1^ 在製造一個內含有電池元件1之固態電解質電池或是 凝膠狀電解質電池時，用來製成該固態聚合物電解質的聚 合材料可以是下列材料之任一者：矽凝膠、丙烯酸凝膠、 丙烯腈凝膠、聚磷酸肌酸變性聚合物、聚環氧乙烷、聚環 氧丙烷、其等的複合聚合物、其等的交聯聚合物’或是氟 的聚合物，例如聚（氟化乙烯）、聚（二氟乙烯—共-六 氟丙烯）、聚（二氟乙烯—共一四氟乙烯）、聚（二氟乙 烯-共-三氟乙烯）及其等之混合物。當然，此材料並不 僅限於上述的材料。 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） 4 4442 Ο Α7 Β7 五、發明說明（11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 疊覆在正電極之活性材料層或是負電極之活性材料層 上的固態電解質或凝膠狀電解質是藉著將正電極之活性材 料層或是負電極之活性材料層浸飽一種由聚合物複合物、 電解質鹽類和溶劑（在凝膠狀電解質的情形下還含有助塑 劑）等所組成的溶液內而製成的。其後將溶劑去掉，以使 得該溶液固化。正電極活性材料層或負電極活性材料層會 吸收疊覆在正電極活性材料層或負電極活性材料層上之固 態電解質或凝膠狀電解質中的一部份，因之而固化。在使 用交聯材料的情形中，其需要使用光或熱來交聯這些材料 ，使之固化。 凝膠狀電解質是由一種內含有鋰鹽和2 w t %至3 0 w t %基質聚合物之助塑劑所構成的。在此，酯類、醚類 或碳酸鹽等可單獨使用或做爲助塑劑成份之一。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在製備凝膠狀電解質時，用以膠化碳酸鹽的基質聚合 物可以是多種用來構成凝膠狀電解質之聚合物中的一者。 自氧化和還原之穩定性的觀點來看，其最好是使用氟的聚 合物，例如聚（氟化乙烯）或是聚（二氟乙烯一共一六氟 丙烯）。 固態聚合物電解質是由一種鋰鹽和一種用以溶化該鋰 鹽之聚合物複合物所組成的β此聚合物複合物可以是酯類 聚合物’例如聚（環氧乙烷）或是其交聯的材料，聚（異 丁嫌酸）酯、两稀酸酯材料、氟聚合物，例如聚（氣化乙 烯）或是聚（二氟乙烯一共一六氟丙烯）’其等可以單獨 使用’或是使用其等之混合物。自氧化和還原穩定性的觀 -14- 本紙張尺度適用111國國家標準（CNS>A4規格（210x 297公楚） 444420 A7 B7 五、發明說明（12 ) 點來看’其最好是使用氟聚合物，例如聚（氟化乙烯）或 是聚（二氟乙烯一共—六氟丙烯）。 包含在凝膠狀電解質或固態聚合物電解質內的鋰鹽可 以是使用在電池之一般電解液中所用的鋰鹽。此鋰化合物 C鹽類）可以是下列的材料。請注意到，本發明並不僅限 於下列材料》 此鍾化合物（鹽類）的例子是氯化鋰、溴化鋰、碘化 鋰、氯酸鋰、過氯酸鋰、溴酸鋰、碘酸鋰、硝酸鋰、四氟 硼酸鋰、六氟磷酸鋰、乙酸鋰、貳（三氟甲磺醯基）醯亞 胺鋰、11八31^6、：11〇?3303、11(：( S〇2CF3)3、LiAlCI4 和 LiSiFe。 前述的鋰化合物可以單獨使用，或者也可以將多種的 鋰化合物混合在一起。自氧化的穩定性的觀點來看，其最 好是使用 L i PF“tJL i » 現在將說明必須要溶解之鋰鹽的濃度。在凝膠將電解 質的情形中’在助塑劑中必須要溶解〇 . 1莫耳至3 · 〇 莫耳。最好其濃度是0.5莫耳/公升至2·0莫耳/公 升。 根據本發明的電池可以具有習用鋰離子電池的結構， 除了使用凝膠狀電解質或固態電解質的結構a 也就是說，鋰離子電池的負電極材料可以是一種能夠 做鋰之摻雜/去摻雜（Dedoping )的材料。此構成負電極 的材料可以使用例如非石墨化的碳或石墨。詳細地說，下 面之材料中的任一者均可使用：熱解碳、煤焦（瀝青煤焦 (請先闉讀背面之注意事項再填寫本頁) -·1111111 >1111111 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210* 297公釐） .15- 4 444 2 0 Α7 Β7 五、發明說明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、針狀煤焦、石油煤焦）、石墨、玻化碳、有機聚合物之 燒結材料（酚樹脂或呋喃樹脂在適當溫度燒烤而碳化之材 料）' 碳纖維和活性碳。至於可以進行摻雜/去摻雜鋰的+ 材啤，則可以使用諸如聚乙炔或聚吡咯等聚合物或是諸如 S η 0 2等氧化物。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 正電極可以使用金屬氧化物、金屬硫化物或特殊的聚 合來做爲正電極的活性材料。在製做鋰電池時，正電極的 活性材料可以是不含有鋰的金屬的硫化物或氧化物，例如 T i S2、Mo S2、Nb S2或V2〇s，或是主要是由 L i Mo 2 (其中Μ是一種或多種的過渡金屬，X是依充電 /放電的狀態而變，是0.05或更大及1.10或更小 )的鋰複合氧化物。至於構成鋰複合氧化物的過渡金屬Μ ，其最好是使用Co、Ni或Μη。鋰複合氧化物的例子 是 Li C0O2、L iNi 〇2、L iNiyC〇i-y〇2 ( 其中0 <y < 1 )和L i Mn2〇4。前述的鋰複合氧化物 是極佳的正電極活性材料，其可產生高的電壓，且其具有 極佳的能量密度。正電極可以將多種的前述正電極活性材 料組合而構成。當正電極是使用前述正電極活性材料所構 成時，可以添加已知的導電材料和黏合劑。 電池元件1的結構可以是一種疊層結構，形成爲其正 電極和負電極係以一種將固態電解質夾置在其間之形式而 交錯疊置，或是一種捲繞形式的結構，係形成爲使得其正 電極和負電極是以一種將固態電解質夾置在其間的形式而 疊置起來的，而如此形成的疊層體則被捲繞起來，或是一 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ297公釐） .1Α. A7 B7 4444 2 0 五、發明說明（14 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 種折疊的結構，其係形成爲其正電極和負電極是以一種將 固態電解質夾置在其間的形式而疊置起來的，而如此形成 的疊層體則被交錯地加以折疊起來。其結構係可以任意地 選擇的。 本發明可以應用在一次電池或是二次電池上。當本發 明應用在非水性電解質的二次電池上時，其可得到相當令 人滿意的結果。 範例 下面將根據實驗的結果來說明本發明的例子和對比例 子。 樣品電池是以下列之方法加以製造並評估的。 樣品電池之製造 起先，先如下述般製造負電極。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將粉碎的石墨粉末以重量計爲9 0份和以重量計爲 1 0份的聚（二氟乙烯-共一六氟丙烯）加以混合，以準 備做爲負電極的混合物。接著將前述的混合物混入N -甲 基-2 -吡咯啶酮內而形成漿狀物。將前述漿狀物均勻地 施用在長條之銅箔的任一側表面上，其係用以做爲負電極 的集電器，而具有1 Ομιη的厚度。接著將此濕表面加以乾 燥，接著以一輥壓機將此長條銅箔做壓模加工。如此可製 出負電極。 另一方面，正電極則如下般製造。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) -17- ~ 4444 2 0 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（〗5 ) 在製備活性材料（L i Co02)來做爲正電極上，將 碳酸鋰和碳酸鈷以0.5莫耳：1莫耳之比例加以混合， 然後將此混合材料在空氣中在9 0 OeC下烘烤5個小時。 接著將以重量計爲9 1份的如此得到之L i C 〇 0 2、以重 量計爲6份之做爲導電材料的石墨和以重量計爲1〇份之 做爲黏合劑的聚（二氟乙烯一共一六氟丙烯）加以互相混 合。如此即可製出供做爲正電極用的混合物。接著將此混 合物混合在N -甲基-.2 -吡咯啶酮內而形成漿狀物。將 前述漿狀物均勻地施用在長條之鋁箔的任一側表面上，其 係用以做爲正電極的集電器，而具有2 Ομπι的厚度。接著 將此濕表面加以乾燥，接著以一輥壓機將此長條鋁箔做壓 模加工。如此可製出正電極》 此外，凝膠狀電解質是如下般製做的。 負電極和正電極之每一者的表面均均勻地塗覆以將重 量爲1 0份而平均分子量爲6 0 0，0 0 0之聚（二氟乙 烯-共-六氟丙烯）和重量爲6 0份之碳酸二乙酯混合並 溶解於重量爲3 0份之助塑劑內，該助塑劑係由重量爲 42 · 5份之碳酸乙烯酯（EC)、重量爲42 . 5份的 碳酸丙烯酯（PC)和重量爲15份的Li PFdif組成的 。因此，負電極和正電極係浸透以該溶液，然後將負電極 和正電極豎立在室溫中8小時。因此•碳酸二甲酯會蒸發 掉而被去除掉，如此可得到凝膠狀電解質。 負電極和正電的凝膠狀電解質側係互相接合而接觸黏 合在一起的。因此可以製做出厚度爲〇.3公釐而容量爲 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） -18- ---Γ--J----------I--訂·!---1·線 ί)^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*'^ 44442 0 A7 B7 五、發明說明（16 ) 5 0毫安培小時的3 . 3公分x5 . 2公分扁平凝膠狀電解 質電池和厚度爲3 . 3公釐而容量爲5 5 0毫安培小時的 3 . 3公分x5 . 2公分扁平凝膠狀電解質電池。 將由鋁所製成之正極端點導線和由鎳所製成之負極端 點導線焊接至電極板上未施用活性材料的部位上。接著， 將所製成的結構包封在由疊層薄膜所構成的封裝體內。此 封裝體在2 0 0°C下以密封機器加以焊接1 〇秒，而製成 測試用的電池。 每一個樣品的結構如下。 樣品1 :焊接部位2 b和2 c是在波浪狀的形狀下朝 向電池的側邊末端彎折。因此，其在3.3公分之方向上 的長度是3.4公分。厚度是3·5公釐。 樣品2 :焊接部位2 b和2 c向內捲繞而朝向電池的 側邊末端彎折。因此，其在3.3公分之方向上的長度是 3.4公分。厚度是3.5公釐。 樣品3 :焊接部位2 b和2 c被加以捲繞並彎折。因 此’其在3 . 3公分之方向上的長度是3 . 8 2公分。厚 度是0 . 5公釐。 樣品4 :焊接部位2 b和2 c是在風箱狀的形狀下加 以彎折。因此，其在3 . 3公分之方向上的長度是 3 . 72公分。厚度是0 . 5公釐。 樣品5:此電池的結構類似於樣品1的結構β而其焊 接部位2 b和2 c則是在沒有任何曲率的情形下彎折的。 樣品6 :此電池的結構類似於樣品1的結構。彎折的 ----- —r —---—11—^* — — — — — — ! ^ ίι^. <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -19- 4 44420 A7 B7 五、發明說明（17 ) 焊接部位2 b和2 c是互相結合在一起。 樣品7:焊接部位2b和2c朝向底部彎折。因此’ 其在3.3公分之方向上的長度是3.32公分。厚度是 0 . 7公釐。 樣品8:焊接部位2b和2c朝向底部彎折β因此， 其在3.3公分之方向上的長度是3.32公分。厚度是 3 . 7公釐。 樣品9 :其殼體不是深度抽引的。其它的結構則類似 於樣品1。其在3.3公分之方向上的長度是3.4公分 。厚度是3 5公釐。在加入控制電路時，相關的部位會突 伸出。因此其厚度是5公釐。 樣品1 0 :控制電路並未裝設在焊接部位2 a上。其 另一種變化是其控制裝置是接合成向外突伸出於端點導線 上。 每一樣品之控制電路的尺寸是3 2公釐χ5公釐x3公 釐。 這些樣品的結構特性列於表1內。 ----rill·----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • ·1 ----訂---------線1)^— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0>：297公釐） -20- 4444 2 Ο Α7 ________ _____ Β7 五、發明說明) 表1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 是否安裝 是否進行 焊接部位彎 控制電路 深度抽引 折的方向 安裝 未安裝 進行 不進行 側邊末端 底部 樣品1 〇 〇 〇 樣品2 〇 〇 〇 樣品3 〇 〇 〇 樣品4 〇 〇 〇 樣品5 〇 〇 〇 樣品6 〇 〇 〇 樣品7 〇 〇 〇 樣品8 〇 〇 〇 樣品9 〇 〇 〇 樣品1 0 〇 〇 〇 --1 I Γ I ί K-----1.1^ im^»lllllll« ^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 釐 公 97 2 X 10 2 /|\ 格 規 4Μs) N (c 準 標 r 國 國 用 適 度 尺 張 紙 本 2 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4444 2 〇 a? B7 五、發明說明（19 ) J-—--- 焊獅位是否黏合 焊接部位彎折時是否有曲率 黏合 未黏合 具有曲率 不具有曲率 樣品1 〇 〇（0 . lr) 样品2 〇 〇（0 . lr) 禅品3 〇 Ο (0 . lr) 樣品4 〇 〇（0 . lr) 欉品5 〇 〇 樣品β 〇 O (0 . It) 樣品7 .. 〇 〇（0 · lr) 様品8 〇 O (0 . lr) 樣品9 〇 〇（0 . lr) 樣品1 〇 〇 〇（0 . lr) 評估一 .這些樣品評估如下。 1 .每一個樣品最初先以理論容量的5 —小時比率（ 1/5 C )放電。接著將電池以理論容量的2 —小時比率 (1 /2 C )加以充電。根據包封在疊層薄膜和其內裝設 著控制裝置的平行六面體結構，以放電後所得知的容量和 平均的放電電壓來計算出體積容量密度。 2 .每一樣品均是在5 0°C下，以理論容量的二小時 放電（1/2 C )來加以進行5 0 0次的充電/放電循環 。因此可以測量出放電容量的保留率（Retention Ratio )。 (請先閱讀背面之注意事項再填K'本頁) 訂---------_ 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 22- 44442 Ο Α7 五、發明說明（2〇 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 .每一個樣品均是受2公尺高度掉落測試5 0次。 接著將該樣品放置在定溫度及定濕度之筒內，其溫度是 7 〇eC，而相對濕度爲9 0%。在7 2 0小時之後，以 Karl Fischer法進行水份的測童。 結果顯示在表2中。 表2 體積容量密度 (W h / " 放電容量保 留率（％ ) 水份濃度 (ppm) 樣品1 2 8 0 9 2 3 樣品2 2 8 0 9 0 3 樣品3 15 9 9 3 2 樣品4 16 3 9 0 5 樣品5 2 8 0 9 0 12 樣品6 2 8 0 8 0 5 樣品7 13 0 9 0 3 樣品8 2 7 1 8 9 2 樣品9 2 0 8 9 1 3 樣品1 0 2 6 3 9 2 2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 自表2中可以瞭解到|樣品1至4每一者均具有以某一曲 率朝向電池側邊末端彎折的焊接部位，而具有良好的體積 能量密度。同時也具有良好的抗撞擊性。此外，亦可有效 地防阻水份滲入。因此，可以確認前述的樣品具有良好的 使用循環特性。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公爱） -23- 444420 Α7 五、發明說明（21 ) 3—方面’樣品5的焊接部位是以不具有曲率的情形 加以彎折’不具有良好的抗撞擊性。由疊層薄膜所構成之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 角落的損毀會造成水份的滲入。因此，可以確認有顯著的 差異β 樣品6具有結合在一起的焊接部位，會遭遇到熱輻射 特性上的干擾，這會在其使用循環特性上造成影響。 在將樣品1和2與樣品7相比較下，且在將樣品3和 4與樣品6相比較下，可以確認到將焊接部位上除了電極 端點導線被疊層薄膜夾置住以供焊接的部位以外者朝向電 池側邊末端彎折成使其寬度較電池之厚度爲小者，其在體 積能量密度上的作用。 在將樣品1和2與樣品9和1 0相比較下，可以確認 到’使用疊層薄膜而在其間形成容納電池之空間，而控制 電路則是裝設在形成於端點部位處的空間內者的效用》 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印*1衣 自上述的說明中可以瞭解到|根據本發明，其可提供 非水性電解液電池•其具有良好的體積能量密度，其包含 控制電路在內的整體可具有抗撞擊性，具有較佳的散熱特 性，及針對充電/放電循環而言較長的使用壽命，且具有 較佳的製造性》 雖然本發明是藉由以某種程度的細節來說明其較佳形 式和結構而加以解說的，但是可以瞭解到’此較佳形式的 此一說明內容可以在結構細節和零件的組合和配置上做改 變，而不會脫離本發明定義於下面申請專利範圍內的精神 及範疇。 本紙張尺度ϋ用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -24-

Claims (1)

  1. Α8 Β8 C8 08 4 44 4 2 〇 六、申請專利範圍 1 · 一種非水性電解液電池，結合有一個由疊層薄膜 所構成的殼體，其內藉由焊接而容置並包封一電池元件， 以及電連接至電極上的電極端點導線，係暴露至該殼體之 外部，而使得該等電極端點導線係由一焊接部位所夾置住 ，該非水性電解液電池包含有： 一個供該非水性電解液電池用的控制電路，係裝設在 該殼體的該焊接部位上。 2 .根據申請專利範圍第1項之非水性電解液電池， 其中該殼體是經深度抽引處理而形成一個用以容置該電池 元件的空間。 3. 根據申請專利範圍第1項之非水性電解液電池， 其中其外側形狀是矩形，該控制電路係裝設在對應於四個 側邊中該等電極端點導線自其上拉引出之一者的該焊接部 位上》 4. 根據申請專利範圍第3項之非水性電解液電池， 其中對應於其它側邊的焊接部位係彎折成具有小於該電池 之厚度的寬度，因之而係沿著該殼體之側邊表面往回折疊 〇 5 .根據申請專利範圍第4項之非水性電解液電池， 其中該等其它的側邊係二個垂直於該等電極端點導線自其 上拉引出之側邊的側邊。 6 .根據申請專利範圍第5項之非水性電解液電池， 其中供控制電路以彎折方式裝設在其上的該焊接部位的二 個末端部位是被拉高的，以形成一個可以容納該控制電路 -------------- (請先閱讀背面之迮意事項再^鸾本頁) « ^1 1 I ί n *1 4 訂---------線Q 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張疋度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -2b 7 8888 ABCD 444420 六、申請寻利範圍 的空間》 7 ,根據申請專利範圍第4項之非水性電解液電池， 其中對應於該等其它側邊的焊接部位是以該殻體的塑性變 形來保持其彎折狀態。 8 .根據申請專利範圍第4項之非水性電解液電池， 其中對應於該等其它側邊的焊接部位是以某一曲率來加以 彎折的。 9 .根據申請專利範圍第8項之非水性電解液電池， 其中對應於該等其它側邊之焊接部位的曲率是0 . 05公 釐至0 . 5公釐。 1 0 .根據申請專利範圍第8項之非水性電解液電池 ，其中對應於該其它側邊的焊接部位是經由一條線來加以 彎折的。 1 1，根據申請專利範圍第3項之非水性電解液電池 ，其中該電極端點導線係朝向該焊接部位彎折回來的，而 連接至該控制電路上。 1 2 .根據申請專利範圍第3項之非水性電解液電池 ，其中該控制電路是形成在一片軟性印刷電路板上，供該 軟性印刷電路板用的端點部位是連接至該電極端點導線上 1 3 .根據申請專利範圍第1項之非水性電解液電池 ，其中構成該電池元件之電解質是一種凝膠狀電解質或是 固態電解質，含有一基質聚合物及一鋰鹽。 曹^ 4 .根據申.請專利範圍第1項之非水性電_^^池 '11 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------- L\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- 訂*_ — ！丨---線 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 ^26- 4444 2 0 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 ，其中構成該電池元件之負電極是一種含有能夠摻雜/去 摻雜鋰之材料的負電極。 1 5 .根據申請專利範圍第1 3項之非水性電解液電 池，其中該能夠摻雜/去摻雜鋰的材料是一種碳材料。 1 6 .根據申請專利範圍第1項之非水性電解液電池 ，其中構成該電池元件的正電極是一種含有的鋰複合氧化 物和過渡金屬的正電極。 1 7 .根據申請專利範圍第1項之非水性電解液電池 ，其中該非水性電解液電池是一種二次電池。 1 8 .根據申請專利範圍第1項之非水性電解液電池 ，其中該電池元件是與該控制電路一起包容在—個容器內 的，該控制電路的端點是經由形成在該容器上的開孔而暴 露於外界的。 lull---I ---. — — — II 訂 —---* 線^ <請先閲讀背面之注意事項再41寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS>A4規格<210 X 297公爱）
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