TW490874B - Li-ion and/or Li-ion polymer battery with shielded leads - Google Patents

Li-ion and/or Li-ion polymer battery with shielded leads Download PDF

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Description

490874 五、發明說明（1) 發明領域 關ί ί:係關於鋰離子及/或鋰離子聚合物電;也，尤農是 關y、具有遮蔽鉛以降低短路可能性。 L，、疋 一 α 極段趣=4言，鋰離子及/或鋰離子聚合物電池通常包括陽 一居〜丢極段及配置在陽極段與陰極段之間之p離展 ^弟—種導電材料配置在陽極段之中或鱼=9 。使 會形成辦吨AA \、怔α A + /、其接觸。該岸 w / W斤明的％極電流收集器/r 。將第二；導兩& W曰 =極段之中或與其接觸，形&、、陰極電；m斗配 =般而ί使用金屬篩網或網目或羯形成前述電流=ί哭、。° 5 ，係使用銅網形成陽極電流收隼哭木。。。 屬網形成陰極電流收集器。電流：隹：：；，且使用链金 具切割，且各電流收集器包含界：係由金屬網模 ”極收集器會包含界定電；===物部分。因 市态會包含界定電池正極鉛之織物。、8且陰極收 使用金屬網當作電流收集器產生 中可能形成金屬刺或碎片。此αΐ碭為核具切割過程 流收集器之平面上。在電池體中，1=鲆片以尖角突起於電 金屬網目層藉由形成電池之^蚪成各電流收集器之 等刺或碎片通常不會造成問題。鈇:使相互間分離時，此 延伸超過陽極段、陰極段及隔離：四月形成電器鉛之織物 問；，尤其是針對具有二或多個；極：電：不：造；短路 ，私極電流收集器之鉛通常相 屯在忒電池中 成一正電池鉛。尤其，上= ' ，且壓著在一起形 包池係密封在遮蓋物或包裝 卿874
五、發明說明（2) 材之中。在製造製程過程中，包裝材通常沿著電池之四周 邊緣包裝，因此使鉛擠在一起。大部分之電池設計中，: 對之雜係相互間互補，因此相互並不接觸。相同之斜，如 —極段一般係擠在一起且結合。在此等位置時針刺或碎 片幾乎會穿過隔離層，且由於與相反極性之層接觸使電池 短路。 曰本發明藉由在電流收集器之鉛上設置保護層而克服此問 題’其中之鉛係由電池延伸，以避免電流收集器上之針刺 或碎片穿透隔離層。 依據本發 與陰極層之 電池。第_ 金屬網目層 物。第二平 目層具有延 層保護層係 保護層之配 第二金屬網 織物延伸超 織物表面上 依據本發 陰極段之經 有與其接觸 明，係提供 間之隔離層 層平坦之金 具有延伸超 坦金屬網目 伸超越隔離 加在第一金 置係使織物 目層之織物 越陰極層， 由陽極層、 組成之鋰離 屬網目層係 越隔離層以 層係與陰極 層形成正極 屬網目層之 延伸超越陽 表面上。第 且係配置在 陰極層及配置在陽極^ 子及/或鐘離子聚合物 與陽極層相鄰。第_ ^ 界定負極絡之共平面讀 層相鄰。該第二金屬雜 錯之共平面織物。第-共平面織物上。第一層 極層，且係配置在面向 一層保護層之配置係使 面向第一金屬網目層之 明之另一目的，係提供包括第一陰極段與第-離子及/或鋰離子聚合物電池。各陰極段均具 之陰極電流收集器。陰極電流收集器包括具习
490874 本發明之下 五、發明說明（3) 由超越陰極段之片向外延伸 之金屬網目片。第一陰極段 陰極段鉛相鄰。陽極段係配 極電流收集器具有由其延伸 織物部分。隔離層係配置在 層係加在各陰極電流收集器 由片延伸。保護層係配置在 織物部分於此處壓著在一起 本發明之目的係提供使用 子及/或鋰離子聚合物電池c 本發明之另一目的係提供 不良之如上述電池。 本發明另一目的係提供具 之電池鉛保護套筒之上述電 本發明又另一目的係提供 池組件隔離之塑膠帶之上述 此等及其他目的及優點由 考附圖將變得更清楚。 ，形成陰極段負載之織物部分 之陰極段鉛係與第二陰極段之 置在陰極段之間。陽極段之陽 超越陽極段，形成陽極段雜之 陽極段與各陰極段之間。保護 之織物部分上，且織物部分係 織物部分之間，以避免短路， 形成單一正極錯。 金屬網當作電流收集器之鋰離 在製造過裎φ鲈尤&日m T車乂不各易因短路 有環繞自蕾^ 池。 池延伸之鉛附近處 具有環繞各权 , 電池。 、Ό，將鉛與其他電 列較佳具體例，參 附圖之教 本發明可以以特定之零件或零件之掷I 、 其較佳具體例會說明書中詳細敘述，足2，為物理形式， 其部分之附圖說明，且其中： 其5兒明係伴隨形成 圖1為說明本發明較佳具體例電池之、 圖2為圖1中所示電池之電流收集器 '見圖。 σ σ面圖，顯示環繞由
490874 五、發明說明（4) 電流收集器延伸之鉛之保護層； 圖3為圖1中所示電池之上視平面圖； 圖4為圖1中所不電池之前視圖， 圖5為沿著圖4之直線5 - 5之部分分段圖； 圖6為圖5中所不區域之放大圖， 圖7為沿著圖6之直線7 - 7之放大段圖； 圖8為形成電池段所用積層材之剖面圖，該積層材包括 具有塗佈在其反面之電極膜之收集器材料片； 圖9為圖8中所示具有與電極膜相鄰之保護材料條之積層 材透視圖； 圖1 0為切割電池段之透視圖，亦即由圖9中所示之積層 材戳記； 圖1 1為依據8 -1 0中所示之步驟形成之電池段織物所示電 且 段 分 部 之 圖 式 正 之 池 電 示 ; 所 圖中 面11 平圖 視為 上0 之圖 池 之 段 池 電 之 層 護 保 明· 說 中 例 體 具 明 發 本。Μ 有圖 具面 示平 顯視 為上 13池 圖電 雙
述 敘 細 詳 之 例I 體 具I 體 具 佳 較 之 明 發 本 明 說 於 用 僅 者 示 所 中 其 但 圖 附 照 參 體 具 佳 較 Jav 明 發 本 明 說 示 顯 裝 包 之 成 形 材 層 積 撓 可 由 含 圖中 。其 明由 發係 本10 制池 限電 於。 用10 非池 而電 ，之 例例 成。段 形池極 12電陰 池:)二 電 電 括 >充Λ 之包 可 } 為 Ff一一池 j或電 色也， 戔> 電中 之 }例 圖電纟」 付充體 於法Ϊ 一不Λ ( U <級所 為 可 2 1X 池 電 段 極 陽 一 及
第8頁 五、發明說明（5) 32之 又電池。各陰極段22均包括二陰極膜層24。成膜 之陰極層24較好包括金層之金屬氧化物材料、導電材料以 及結合劑材料。由金屬網或網目形成之電流收集器26包 向外延伸之織物或條狀物2 8。 陽極段32包括二層具有其間配置電流收集器36之陽極膜 。成膜陽極層34較好包括碳活性材料、導電材料及結合刳 材料。電流收集器36包含界定電池1〇之負極& 物或條狀物38。 π η狎、我 丄陽極段32與各陰極段22之間配置隔離膜42。隔離膜層u 較好由含離子性導電電極之聚合物基質形成。 曰 各陰極層24之厚度較好約為5〇微米至約3〇〇微米，且較 =100微米至2 0 0德：米。各陽極層34之厚度約為5〇微米至 =〇〇广卡，且較好約100微米至約2〇〇微来。各隔離層42 ΪίΪ為1〇ϋ米至約75微米，且較好約15微米至約35微 :二有收集器26、36較好係由厚度約25微米至約5〇微米 你屬網目化筛網形成。電池12之總厚度約㈣Q微 更低’且較好約50 0微米或更低。 連示一電極電流收集器26之條狀物28係以相互 攄：ί 起，以界定電池ι〇之單-正極鉛。依 28上。'女月係將保護套50纏繞在陰極電流收集器26之織物 伸之織Λ說:月’保護套50係以由電流收集器26延 與_部八=二％繞配置。因此，一部分之保護套50會 以由加所不。保護套50可 刀離材科條形成，但較好係由捲
繞織物2 8之單一材 發明，保護套5 〇係 層5 2車父好由具有高 之堅韌、薄聚合物 形成外層5 2。該塑 外層5 2之厚度較好 層52之寬度係依電 層52會覆蓋在隔離 黏著劑層5 4較好 黏者劑材料如聚石夕 在鐘離子聚合物電 用其他黏著劑材如 0.001 英吋至0.002 英吋至約0.0030英 依據本發明，保 塗佈，因此，保護 器2 6上。 料條組成，如圖 包括外聚合物層 介電性質、且與 材形成。各種塑 料材可包含聚醯 約為0 · 0 0 0 5英忖 池之設計為準。 層42之上。 係由不導電之熱 氧烷經發現可有 池之環境中安定 橡膠或樹脂。黏 英吋。保護層5 0 護層5 0可以以手 層5 0在電池1 2組 2及7中之說明 5 2及内黏者劑 形成組件之電 膠帶發現可有 亞胺、聚酯等 至約0 · 0 0 1 5英 如上述，至少 固性聚合物密 利的用作其中 之黏著劑層5 4 著劑層5 4之厚 之總厚度較好 動或自動或半 裝之前塗佈於 。依據本 層54。外 池1 2相連 利的用於 。聚合物 吋。保護 部分保護 封材形成 之该材料 。亦可使 度約為 約 0 · 0 0 1 5 自動操作 電流收集
圖8-10說明具有保護鉛之電池段之形成方法。該方法可 形成與陰極段22及陽極段32相似之陰極段或陽極段，如前 述二該方法將針對陰極段丨22之形成敘述。然而，進一步 =靖本5兒明書將會了解，本方法亦發現可有利的用於形成 陽極段132。依據本發明，積層材1〇2係藉由將一片cd_封 端之收集器材料126與陰極膜層124積層在一起形成。收集 器材料層1 26較好為厚度約25微米至約50微米之金屬篩網
第10頁 490874
性材、^片。層m較好為包括積層之金屬氧化物活 :才及結合劑材（若形成陽極電池段，則層i 24較 如圖s匕所-杈活性材料、導電材料以及結合劑材料之膜）。 1不，薄膜層124之規格為使得層1 24塗佈在層126之 ^ τ，會使網目126之部分12以延伸超過薄膜層124之邊緣 溥膜層124積層在收集器材料126上 條150塗佈於層12fi之邱八19R々々 便丹竹保σ又材科 3之各面上，如圖9中所示。 保之配置為使其各條15〇之一邊緣與陰極膜層丨24 之邊緣相#。如附圖中所示，保護條15Q之規格為僅覆蓄 ^露部分126a或層126。保護條15〇較好包括聚合物材外^ 152及黏著劑材内層154。黏著劑層154係與前述相似。因曰 此’黏著劑層1 54較好由不導電、熱固性聚合物密封材形 ，三聚矽氧烷材料經發現由於該材料在鋰離子電池環境中 安定，因此可有利的用作黏著劑層丨54。亦可使用橡膠或 樹脂。外=154較好由具有高介電性質且對電池11〇組件不 作用之堅韌、薄聚合物材料形成。膠帶如聚醯胺及聚酯經 發現可有利的用於形成外層。 各層1 5 2、1 5 4均與前述相似，且厚度亦如前述。以保護 條1 5 0加在電池積層材丨〇 2之上，形成最好如圖g中所見之& 複合構造。由積層材丨02，電池段丨22係由膜切割，亦即使 積層材1 0 2加戳記，因而製備最好如圖1 〇之電池錯1 2 $。斜 128包含以保護條15〇覆蓋且向外之第一中間物部分η。及 由暴露層1 2 6組成之終端部分1 2 8 b。
第11頁 ^0874 五、發明說明（8) ' - 如上述，亦可使用可樹脂方法形成陽極電池段1 3 2。陰 極段122及陽極段132可再與隔離層142積層在一起，形& 最好如圖1 1及1 2之電池1 1 〇。電池丨丨〇 一般稱之為* 池/'，且具有遮蔽陰極鉛128與遮蔽陽極鉛138。電池 適於置於圖12中之淺色區所示之包裝114中。包裝li4適於 以包裝1 1 4之邊緣延伸超過鉛1 2 8、1 3 8上之保護條1 5 〇之方 式密封電池110之四周。藉由防止金屬網目層126上之碎片 或針刺刺穿’與導體表面接觸，因此在包裝丨14加壓及1 熱時，可避免鉛128、138上之保護條15〇短路或電池放電 〇 圖1 3顯示與圖1中所示相似之、、雙電池"2 1 〇，其中其_ 1 2 8上之具有保護條丨5 〇之陰極段丨2 2係由前述之加戳記法 形成。如圖1中所示之具體例，將保護條丨5〇加在陰極扈鈴 128上’減低雙電池21〇插在包裝214中及加熱與加壓士封 包裝2 1 4邊緣時，陰極鉛丨2 8可能之短路。 1圖8-10因而說明除圖卜7中說明之纏繞法以外之電池保 °蔓錯用之另一方法。圖8 _ 1 0尚說明以由收集器材1 2 6與陰 極膜1 2 4之單片積層材1 〇 2之保護鉛1 2 8形成電池段1 2 2之方 去。热習本技蟄者將清楚，圖8 — 1 〇中所述之方法可使其本 ^進行一般之連續製程，其中收集器材料丨2 6之一般連續 &或織物係沿著預定路徑移動，接著積層至與收集器材料 σ 6之反面上之路徑交叉之陰極薄膜層1 2 4 —般連續條上。 Ζ對移動層加熱及加壓使其積層在一起。保護條1 5 0可以 般連續方式自滾筒塗佈，因而製備圖9中所示積層材
第12頁 結構可再飼入貼標摩 切剔電池段，各電池段之上 具體例。庳7 υ 、 應了 了解該具體例 可進行δ午多的改變與改質， 。例如’如前述之電池1 2揭 由一般之固態材料層形成。 可由具有埋在其令之陰極電 同樣的’陽極段3 2可由具有 之单層各種金屬形成。而且 之申請專利範圍或其對等之 490874 五、發明說明（g) f造之一般連續條。一般連續 著中，以重複貼標，亦及模具 均具有電場鉛。 ’、 可面之敘述為本發明之特定 僅針對說明用，熟習本技藝者 但均不離本發明之精神與範圍 ^之陰極段22及陽極段32均可 熟習本技藝者應了解陰極段22 流收集器之單層各金屬形成。 埋在其中之陽極電流收集器3 6 此改質與改變均包含在本發明 範圍中。 490874 圖式簡單說明
第14頁

Claims (1)

  1. 年月曰 修正丨 裀 Μ 號 90102909 修正 六、申請專利範圍 1. 一種鋰離子及/或鋰離子聚合物電池，包含 層具 層具 層， 且配 護層 ，且 2. 池， 基本 護層3. 池， 劑層4. 池， 吋之 二陰極 配置在 配置在 該陽極 有延伸 該陰極 有延伸 段； 該陰極 該陽極 段中之 超過該 段中之 超過該 加在該第一金 該第一 置在面 加在該 ，該第 配置在 如申請 其中該 上與該 相同。 如申請 其中該 〇 如申請 其中該 間。 保護層 向該第 第二金 二保護 面向該 專利範 金屬網 第二金 段之間之陽極段； 段與各該陰極段之間 第一平坦金屬網目層 隔離層，以界定負極 第二平坦金屬網目層 隔離層，以界定正極 屬網目層之該共平面 之配置係使該織物延 二金屬網目層之該織 屬網目層之該共平面 層之配置係使該織物 第一金屬網目層之該 圍第1項之鋰離子及/ 目層之該共平面織物 屬網目層之該共平面 之隔離層 ，該第一 鉛之共平 ，該第二 鉛之共平 織物上之 伸超越該 物表面上 織物之上 延伸超越 織物表面 或鋰離子 上之該第 織物上之 金屬網目 面織物； 金屬網目 面織物； 第一保護 陽極段， :及 之第二保 該陰極段 上。 聚合物電 一保護層 該第二保 專利範圍第1項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 第一及第二保護層各包含外聚合物層與内黏著 專利範圍第3項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 聚合物層之厚度在約0 . 0 0 0 5英吋至約0 . 0 0 1 5英
    O:\69\69267-910502.ptc 第15頁 490874 案號 90102909 f/年夕月二曰 修正 六、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第4項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 池，其中該外聚合物層係由聚驢胺組成。 6. 如申請專利範圍第4項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 池，其中該外聚合物層係由聚S旨組成。 7. 如申請專利範圍第3項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 池，其中該黏著劑層係由聚矽氧烷組成。 8 .如申請專利範圍第7項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 池，其中該黏著劑層之厚度在約0 . 0 0 1英吋至約0 . 0 0 3英吋 之間。 9. 如申請專利範圍第4項之鋰離子及/或鋰離子聚合物電 池，其中各該保護層之厚度在約0 . 0 0 1 5英吋至約0 . 0 0 3英 口寸之間。 10. —種經離子及/或鐘離子聚合物電池，包含： 第一陰極段與第二陰極段，各陰極段均具有與其接 觸之陰極電流收集器，該陰極電流收集器包括具有由該片. 向外延伸超過該陰極段，形成陰極段鉛之織物之金屬網目 片，該第一陰極段之該陰極段鉛配置係與該第二陰極段之 -該陰極段鉛相鄰； 陽極段配置在該陰極段之間，該陽極段聚之陽極電 流收集器具有自其延伸超過該陽極段，形成陽極段鉛之織 物部分； 配置在該陽極段與各該陰極段之間之隔離層；及 β 加在各該陰極電流收集器之該織物部分之保護層， 其中該織物部分自該片延伸，該保護層配置在該織物部分
    O:\69\69267-91Q502.ptc 第16頁 490874 _案號 90102909_年公月二曰__丨 六、申請專利範圍 之間，以避免將該織物部分壓著在一起形成單一正極鉛時 短路。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中該保護層包含外聚合物層與内黏著劑層。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中該聚合物層之厚度在約0 . 0 0 0 5英吋至約0 . 0 0 1 5 英忖之間。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中該外聚合物層係由聚醯胺組成。 14.如申請專利範圍第12項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中該外聚合物係由聚酯組成。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中該黏著劑層之厚度在約0 . 0 0 1英吋至約0 . 0 0 3英 叶之間。 16. 如申請專利範圍第15項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中該黏著劑層係由聚矽氧烷組成。 17. 如申請專利範圍第10項之鋰離子及/或鋰離子聚合物 電池，其中各該保護層之厚度在約〇. 〇〇 1 5英吋至約0. 003 英吋之間。 18. —種鋰離子及/或鋰離子聚合物電池之形成方法，包 括之步驟為： a)藉由經電極膜塗佈在收集器材料之收集器片各面 上積層形成電池，其中該收集器片係配置在具有由該電極 膜之邊緣延伸之一部份該收集器片之該電極膜間；
    O:\69\69267-910502.ptc 第17頁 490874 案號 90102909 fV年亡月上曰 修正 々、申請專利範圍 b) 將一條保護積層材加在該收集器片之該延伸部分 各面上，該條狀物係沿著該電極膜之邊緣配置，使該收集 器片自該電極膜延伸，該保護積層材包括外層聚合物膜及 使該電極膜黏著在該收集器片上之内層黏著劑材料；及 c) 自該收集器片之該延伸部分戳記電流收集器織物 ，其中該織物具有與具有在其各面上該保護積層材層之該 電極膜相鄰之中間部分，及包括露出之收集器片之終端部 分。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之形成方法，其中該保護層 之該外層係由聚驢胺或聚酯組成。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之形成方法，其中該保護積 層材之該内層包括選自聚矽氧烷、橡膠或樹脂之材料。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之形成方法，其中該收集器 片一般為連續條狀物，且該收集器膜一般為藉由一般之連 續積層法加在該收集器片之連續條狀物。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之形成方法，其中該保護積 層材條係以一般連續方法加在該收集器片上。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項之形成方法，其中該電極積 層材為陰極。 24. 如申請專利範圍第18項之形成方法，其中其中該電 池積層材為陽極。 25. —種鋰離子及/或鋰離子聚合物電池用之電池段，包 含： 具有主體部分之平坦金屬網目層，以及界定由該網
    O:\69\69267-910502.ptc 第18頁 490874 修正 案號 90102909 六、申請專利範圍 目層之一邊緣延伸之電池鉛之共平面織物； 積層在該金屬網目層之該主體部分反面上之電極膜 :及 在該織物之至少一面上之保護層，該保護層具有一 部份與該電極膜相鄰之該織物，且該保護層包括外聚合物 層以及使該外聚合物層黏著在該織物之部分上之内黏著劑 層 0 2 6 .如申請專利範圍第2 5項之電池段，其中該保護層係 在該織物之兩面上。 2 7.如申請專利範圍第2 6項之電池段，其中該外聚合物 層之厚度約為0 . 0 0 0 5英吋至約0 . 0 0 1 5英吋。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之電池段，其中該外聚合物 層係由聚酸胺組成。 2 9 .如申請專利範圍第2 7項之電池段，其中該外聚合物 層係由聚S旨組成。 3 0 .如申請專利範圍第2 8項之電池段，其中該内黏著劑 層係由聚石夕氧烧組成。
    O:\69\69267-910502.ptc 第19頁
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