TW531912B - Electrochemical cells - Google Patents

Description

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五、發明說明（i) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 意化學雷池 路板上J徂月古、包化千電池有關，特別是在-個相連的電 路板上k供有附加的h之電池或該等電池的配置。 近幾年來在電池的設計和生產中已經有大幅的進 展。特別地，經·離子啦 兒池犍供許多優於傳統鎳鎘電池的 炎黑鐘·離子電池可插人電極和電解質而形成"果束 薄㈣狀’因而形成被包覆於例如薄叠合㈣質之 可％衣开y式的電池。其他的類型的電池也可以使用這種 架構技術來製造。近幾年來，在可撓的外殼中密封此種扁 平的果㈣捲餅"％漸普及。這種密封技術可避免泡 漏，亚且已成為-普遍的生產方法，例如使用—個裝有滕 狀的或固態的聚合體電解質之聚合體鋪子電池，。 此種扁平的"果;東薄捲餅"電池的寬度與長度以及厚 度可以自由的選定。此種設計上的彈性與所完成之電池的 彈性，使得聚合體鋰-離子電池特別適合用於手提式的電 話和電腦，以及其他對於空間是一絕對的額外負擔之電子 裝置中。可以充分了解的是，在電池所能提供的能量與電 池所能利用的空間之間經常必須達成妥協。 此種的链-離子電池構造和用於此種電池的可撓包裝 的使用之範例，被更詳細地描述在例如WO-A-97/03475 (Danionics)、EP-A-0845821 (Sanyo)、US 5609974 (Battery Engineering)、US 4997732 (MHB)、US 5478668 (Bell)、WO-A-95/13629 (Valence)、US 5591540 (Motorola)、US 5716421 (Motorola)與 US 5445856 (Gm) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------*------------訂-------------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- 531912 A7 五 發明說明（2) 之中。 電池單元例如基於安全的理由，有一個需包含電化 學電池或該等電池以及一具有控制電路之電子電路板的一 般需求。此電路可以提供充電控制，溫度控制或其他的功 能，並以供相互連接。 通常，此種的附加電路設置在一堆或一列的個別電 池之末端部份接近端子之處。在嘗試著將電池的能量密度 最佳化的時候，包括有控制電路之電池單元的能量密度， 會被控制電路所佔有的空間影響。因此至今仍有對於節省 空間以達到最大的能量密度的需求，特別是在用於行動電 話等等的用途中的電池單元。 如上述的美國專利案第5445856號所描述的，電 化學電池時常被製成相當薄的方形或矩料電池。電池的 生產方法通常藉由捲繞電極和電解質—❿逐健健形成方 形或矩形。 在美國專利案第5637418號中，描述了一個電化學 電池堆以及-個可撓性電路板。在該專利中，電路板在電 化學電池堆附近摺疊。 依據本發明提供—電池單元，其包含至少—個電化 學電池和—個帶有該電池之控制電路的相連接電子電路 板，該電池包含有一置於一個羯外殼中的層狀結構 夕卜殼具有至少-被連接端子通過的密封端，該密封端的厚 電池㈣他部分更少’電路板係連接至電池的密封 知，並具有—個厚度使得電池的密封端與電路板的厚度總 W尺 i適用 x 297 公釐)_ 531912 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4) 製造業者執行。然而，這對於操作安全性與和電池的運送 造成影響。特別地，電路板係較佳地具有短路保護作用。 該連接端子係絕緣的，因此暴露的電池單元端子係僅藉由 例如保險絲的短路保護裝置而連接到電池。 本發明也提供一製造電池單元的方法，其包含： 製造至少一個電化學電池，其包含一設置在一個箔 外殼中之層狀的結構，該外殼具有至少一被連接端子通過 的密封端； 製造一個有該電池之控制電路的相連接電子電路 板，該電路板具有一個大約等於電池密封端兩倍的長度， 該電路板係被沿著一中心線而摺疊，且其中該電路板的厚 度係可使得電池的密封端的厚度與電路板兩倍厚度的總 合，係比電池的其他部分的厚度更少或相等； 電氣地而且機械地在其未摺疊狀態下，連結該電路 板到電池的密封端上。 藉著在電路板之未摺疊狀態中連接到電池，兩側的 速接法都能夠提供通路。這使得連接程序簡單化。較佳地， 電路元件係嵌入在電路板上延伸遠離電池的部分，所以電 池和電路板之間的連結（例如藉由點溶接）較不可能對電 路元件造成損害。 該電池單元係較佳地在未摺疊的狀態中或在一個不 可摺疊的狀態中來與外部的電路連接的，且該電路板在遠 離電池的電路板一端，也提供了與外部電路連接的構件。 這表示與外部電路的連接被簡單化，因為在未摺疊的狀態 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----r----------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) «1912

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下該電路板部分的兩側都有通路。 較佳的本發明之具體例，在下面被僅以範例以及參 照相伴隨的圖示加以更詳細地描述，其中： 弟1圖例不s兒明一已知的具有一個典型外表之電 池；與 ^第2圖把被表示一個被連接一以本發明的電池單元 提供電力之電池單元。 第1圖表示一個包含有一設置於一箔外殼中的一層 狀的結構的扁平電化學電池2，其可以是一個鋰-離子電 池、一個不同類型的電池或一個電容器。該外殼係的一端 或兩端係被密閉的，且封口界定一個厚度比電池6的其 他部分的厚度t更少的區域4。連接端子8被設置穿過 違，池的密封端，或其之—。該端子包含有薄的金屬箱。 該乾例表示每個極性的二個端子，雖然只有一個是必需 的。電池的其他部分具有一個實質上固定的厚度t。電池 的大小疋一個設計上的參數，但是舉例示來說，一個傳統 的電池尺寸是70mm X 32mm X 3 8mm。電池的内部設 十/、本申印案無關，但是它可以是如同美國專利第 445856號中所描述的，也就是一設置於薄的箔包裝中 之沿著電池-母核平面捲繞的電池。 ^如第2圖所示，一個被一電池2與一電路板12(在 第2圖中以陰影表示）所界定之電池單元。第$圖 也表%示一個該電池單元1〇要連結的裝置14。該電路板 12 f有该電池的控制電路彳6，該控制電路係例如用以

本紙張尺錢財目國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐) ^ --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 531912 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明說明（8) 在突出部24的兩側都有通路，因此將電路板突出 部焊接至端子是易於進行的。這是在電路板的未摺疊的狀 態下施行的。電路元件16是位在電路板的遠端部分上， 所以他們被保護免於被焊接法產生的熱所損害。該電路板 可以附著到一個已充電的電池，或是別的可以在連接至電 路板的期間放電之電池，因而可以排除在焊接時造成電池 短路的危險。該電池接著能使用突出部來部分充電（以提 供給客戶），該突出部然後被以絕緣帶覆蓋。電池的安全 電路因而在電池單元的生產初期就被附著在電池上。_曰 突出部被絕緣，操作電池單元的安全性就被改善。 電池單元仍然是在未摺疊的狀態下將電路板連彳妾到 外電路。用於連接裝置14的連接端子被提供在電路板 的遠端部分上，因此焊接或對裝置14進行焊接是容易 施行的，並且在這個步驟的期間有安全電路的作用來保$ 該電池。 本發明可與電池相同地應用於電化學電容器電、、也 此種電化學的電容器電池的設計與鋰-離子電池類似。此 種電容器·有時被稱為••超級電容器的一個範例，被詳細 地描述在美國專利第5646815號（Medtronic)或歐。州 專利第 ΕΡ·Α_0625787 號（Matsushita)中。一般而士 電氣化學的電容器，不論是基於雙層原理或假-電容原理， 其在短時間内提供高放電率的方面係與電池不同的，而電 池係較適合於提供一比較長時間的功率輸出。電化學電# 器的可以再次充電次數也傾向於為數倍於電池的次數。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 ： ------Γ----------------訂---------線 t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -11- 531912 A7 五、發明說明（9 ) 一些情形中，電容器能取代電池，而且在其他的情形中他 們越電池-起使用，例如作為輪入調平裝置。電容器也 7以在電子裝置和在例如需要-個高電流強度脈衝 current rate pulses)的行動電話之行動傳輸設備裡當 作記憶備分元件使用。因此，在這本文中，電容器和高的 密度電池的結合係經常被需要的。在電容器中，是較需要 輸入調平電路而非安全電路。 從上述的描述本發明的優點將會很明顯。然而，本發 明並未侷限於上述之本發明範例的細節。 天 元件標號對照表 —電池 — 連結的裝置 控制電路 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------t--------- -12-

Claims (1)

1. 、申請專利範圍 1· -種電池單元，包含至少一電化學電池與一帶有該 =控制電路之相連結的電子電路板，該電池具有 一：置於箔外殼中的層合結構，該箔外殼具有至少 f封端，連接端子係經經過該密封端突出，該密 封端之厚度比電池的其他部分的厚度更小，該電路 板係5連接到電池的密封端，且具有-厚度以致於 電池进封端和電路板的組合厚度少於或等於電池的 其他部分之厚度。 2·如^專利範㈣1項之電池單元，其t該電路板 之見度實質上對應於電池密封端的寬度。 3·如申請專利範圍第i或2項之電池單元，其中該 電路板之長度大約等於電池密封端長度的兩倍，該 電路板係可沿著一中心線而摺疊的，且其中該電路 板的厚度係係使得電池密封端和電路板的組合厚度 少於或等於電池的其他部分的厚度。 4·如申請專利範圍第3項之電池單元，其中在中心線 一側的該電路板係被連接到密封端的一側，且在中 心線另-側的電路板係可㈣⑽度的摺叠以鄰 接至密封端之另一側。 5. 如申請專利_ 3項之電池單元，其中在中心線 一側的S亥電路板係電氣地連接到該電池，且包含有 用於電氣連接至該端子的構件，而在中心線另一侧 的該電路板帶有該控制電路。 6. 如申請專利範圍第5項之電池單元，其中在中心 申口目專利範圍 7侧的該電路板也包含有用於連接至外電路之構 厂如申請專利範圍帛1項之電池單元，其中至少一電 池是方形或矩形的及該電路板是矩形的。 8·如申請專利範圍中第]項之電池單元，其中該控制 電路包含有電流超載的保護電路。 9.如申請專利範圍中第]項之電池單元，其中該控制 電路包含電M調平元件及/或溫度測知元件及/或 充電控制電路。 1〇_如申請專利範圍中第彳項之電池單元，其中該電路 板係為一可撓性電路板。 11.如申請專利範圍中第i項之電池單元，包含複數個 電池和-個連制該等電池中之—的單—相連結電 路板。 12·如申請專利範圍中第彳項之電池單元，其中該電池 和該電路板之間的連結具有一絕緣包覆層。 13·如申請專利範㈣12項之電池單元，其中該電池 係被部分充電的。 14·如申請專利範圍中第彳項之電池單元，其中該電化 學電池包含有一個鋰-離子電池。 15· —種用於製造電池單元的方法，其包含： 製造至少-個電化學電池，其包含有一個設置於 箱外殼中的層合結構，該箱外殼具有至少一密封 端，連接端子經過該密封端突出； 531912 ABCD 六、申請專利範圍 製造一個帶有電池的控制電路之相連結電子電 路板，該電路板之長度大約相等於電池密封端兩 倍，該電路板係可沿著一個中心線而摺疊的，且其 中該電路板的厚度係使得電池密封端和電路板的組 σ厚度少於或荨於電池的其他部分之厚度；以及 機械地且電氣地將該電路板在未摺疊狀態連接 至電池的密封端。 16_如申請專利範圍第彳5項之方法，其中該電池單元 係在在未摺疊或不可摺疊的狀態下以電路板連接至 外電路，且其中該電路板在遠離電池的電路板一端 提供用於連接至外電路的構件。 17_如申請專利範圍第15或16項之方法，其中該電 路板係在電池未充電狀態下連接至電池的密封端， 該電池然後被部份地充電，且電池和電路板之間的 連結然後被覆蓋以一絕緣包覆層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -15-