TWI236175B - Secondary battery - Google Patents

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Description

1236175 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種二次電池，其特別係關於能夠利 用印刷電路板製程來製造的二次電池。 先前技術 習知二次電池的結構，諸如鋰充電電池、鎳氫充電 電池、鋰高分子充電電池，乃皆是採用金屬封裝的密封 殼體，將該些充電池所組成的材料，例如正極、負極、 隔離膜、電解物質等等封存於金屬殼體其内。 本發明的發明人有鑑於習知二次電池的結構，其明 顯地無法採用印刷電路板製程來製造的二次電池，因而 亟思改良發明，乃發明出一種能夠利用印刷電路板製程 來製造的二次電池。 發明内容 本發明係提供一種能夠利用印刷電路板製程來製造 的二次電池。 為達成本發明上述目的，本發明提供一種二次電 池，包括：印刷電路板材質的上容納槽係用以容納電解 物質；印刷電路板材質的下容納槽係用以容納電解物 質；二次電池核心組件係夾置於上容納槽與下容納槽之 間；印刷電路板材質的上殼體係覆蓋密封該上容納槽； 印刷電路板材質的下殼體係覆蓋密封下容納槽；其中上 殼體、上容納槽、電池核心組件、下容納槽、下殼體，
第5頁 1236175 五、發明說明（2) 係分別依序積層堆疊成一密接結構的二次電池。 為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及 功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對 本發明詳加說明如后。 實施方式 本發明的二次電池1 〇所強調者，乃是利用印刷電路 板材質來形成上殼體101、上容納槽105、下容納槽107、 下殼體1 0 3，所採用的印刷電路板材質，例如可以是 FR4、軟性電路板等（Flexible Printed Circuit Board)。第一圖顯示本發明二次電池的立體圖、第二圖 顯示本發明二次電池的分解圖以及第三圖顯示本發明二 次電池的斷面圖。本發明的二次電池10主要包括有上殼 體1 0 1 、上容納槽1 0 5、二次電池核心組件1 0 9、下容納槽 107、下殼體103 ，而這些的主要構件由上而下依序積層 堆疊成一個密接結構。除了二次電池核心組1 0 9以外，本 發明的其它構件皆是採用印刷電路板材質來加以製造而 成，所採用的印刷電路板材質例如可以係F R 4材質。在組 裝本發明的二次電池1 0時，上容納槽1 0 5與下容納槽1 0 7 是用來容納電解物質1 1 1 ，二次電池核心組件1 0 9係夾置 在上容納槽1 0 5與下容納槽1 0 7之間，可以利用壓合、黏 合等疊合手段將二次電池核心組件1 0 9、上容納槽1 0 5與 下容納槽107疊合，然後再將上殼鱧101覆蓋且密封住上 Ι^ΒΠ· 第6頁 1236175 五、發明說明（3) 、 容納槽1 0 5，下殼艘1 0 3覆蓋且密封住不容納槽10 7 ’可以 利用壓合、黏合等疊合手段完成疊合。上述之電上物〇質 11 1的選用係依據本選用何種的二次電池核〇組 = 定，例如採用有機溶劑、或非水系溶劑所構成的 或是電解液，或採用能夠施以喷射、塗佈作業^ 電解材料來取代電解質或是電解液。上述之上谷扃槽ι〇5 與下容納槽107進一步在其周壁設置至少一個以上的透氣 孔105a、107a，乃用來排出反應後的氣體。 進行二次電池核心組件、上容納槽1〇5與下容納 槽107疊合，及上殼體101覆蓋且密封住上容納槽105 ’下 殼體103覆蓋且密封住下容納槽107的要合的具體手段可 以運用環氧（化物）的樹脂（Ep〇xy)為黏著介質’以印刷、 塗佈或膠片疊合方式，將二次電池核心組件10 9、上容納 槽105與下容納槽107疊合，及上殼體101覆蓋且密封住上 容納槽105，下殼體103覆蓋且密封住下容納槽疊合， 再送至溫度約40°C〜120°C 、壓力約2〜50 kg/cm2的熱 壓機中進行壓合。 本發明的二次電池核心組件1 0 9主要包括有正極 109a、負極109c以及隔離件109b 'UOd，其中隔離件 109b、190d是用來分隔開正極109a與負極l〇9c。本發明 的二次電池核心組件109是可以直接採用現有用來製造鋰 充電電池、鎳氫充電電池、裡高分子充電電池的材料來 做為二次電池核心組1 0 9的材料’當然本發明並不以這些 製造鋰充電電池、錄氫充電電池、叙高分子充電電池的
1236175 五、發明說明（4) 材料為侷限，凡熟悉該項技術者皆可以加以變化，使用 其它材料來做為二次電池核心組件1 0 9的材料，凡此變化 仍屬於本發明的範疇之内。 第四圖顯示本發明設置有上、下止漏層的二次電池 的立體圖、第五A圖顯示本發明的上止漏層的分解圖以及 第五B圖顯示本發明的下止漏層的分解圖。為了進一步防 止電解物質111自上容納槽105或者自下容納槽107外漏至 外界，本發明在二次電池1 0的上、下兩外側再分別設置 上止漏層21與下止漏層23，並且同樣地亦採用積層堆疊 且密接在二次電池10的上、下兩外側。在第五A圖中，上 止漏層21包括有上槽部21b與上蓋板21a，上蓋板21a是用 來覆蓋且密封住上槽部21b。在第五B圖中，下止漏層23 包括有下槽部23b與下蓋板23a，下蓋板23a是用來覆蓋且 密封住下槽部23b。此一實施方式的上槽部21b、下槽部 23b、上蓋板21a與下蓋板23a亦皆是採用印刷電路板材質 來加以製造而成。當若發生電解物質111外漏時，自上容 納槽105所外漏而出的電解物質111可由上槽部21b來承接 容納，而自下容納槽107所外漏而出的電解物質111可由 下槽部2 3 b來承接容納。 第六A圖顯示本發另一實施例的上止漏層的分解圖， 以及第六B圖顯示本發另一實施例的下止漏層的分解圖。 在第六A圖中，上止漏層21包括有上吸收部21c與上蓋板 21a，上蓋板21a是用來覆蓋且密封住上吸收部21c。在第 六B圖中，下止漏層23包括有下吸收部23c與下蓋板23a， 1236175 五、發明說明（5) 下蓋板23a是用來覆蓋且密封住下吸收部23c。此一實施 方式的上蓋板21a與下蓋板23a亦皆是採用印刷電路板材 質來加以製造而成，而上吸收部23c與下吸收部23c是採 用吸收材質。當若發生電解物質111外漏時，自上容納槽 105所外漏而出的電解物質111可由上吸收部21c來吸收且 吸附住，而自下容納槽107所外漏而出的電解物質111可 由下吸收部23c來吸收且吸附住。 本發明上述的上容納槽105、下容納槽107、上槽部 2 1 b與下槽部2 3 b所採用的具體構造，係可採以中空的框 架構造，例如中空的矩形框架，藉由框架所封閉包圍的 内部空間來容納電解物質1 1 1 。 設置有上、下止漏層2 1 、2 3的二次電池1 0經由積層 堆疊且密接一起後，如果發生電解物質111外漏至上、下 止漏層2 1 、2 3的情況時，然而以肉眼從其外觀來看，可 能不易察覺出外漏已然發生，本發明為了能夠進一步偵 測出電解物質1 1 1外漏是否已經發生，在上槽部2 1 b、下 槽部2 3 b、上吸收部2 1 c與下吸收部2 3 c分別設置有感測器 2 5 ，當感測器2 5偵測到電解物質1 11時，即會產生電氣訊 號，來通知電解物質1 1 1的外漏情況已然發生。 第七圖顯示本發明設置有金屬薄板的二次電池的立 體圖，以及第八圖顯示本發明的金屬薄板的構造圖。為 了加強本發明的二次電池1 0的使用安全性與散熱性，本 發明在上、下蓋板21a、23a的外側面密接疊置有金屬薄 板2 7，金屬薄板2 7設置有複數的孔洞2 7 a，以利二次電池
1236175 五、發明說明（6) 10内部所產生熱量的排出，同時亦藉由金屬薄板27的堅 韌強度的物理性質，來強化本發明的二次電池1 0的使用 安全。 第九圖顯示本發明設置有線路控制層的二次電池的 立體圖，以及第十圖顯示本發明的線路控制層的構造 圖。為了讓本發明的二次電池10除了能夠提供電力電源 以外，更加提供有智慧型管理電力電源的能力，本發明 的二次電池10進一步包括線路控制層29 ，其可以採以密 接疊置在金屬薄板2 7的外側面。線路控制層2 9係包括印 刷電路基板29a與至少一個以上的電子元件29b，這些電 子元件29b是直接焊接在印刷電路基板29a上，由這些電 子元件29b所構成的電路態樣可以是充電電路、電力電源 管理電路等等，而印刷電路基板2 9係可以使用以銅箔基 板（CCL)作為基礎的印刷電路板材料。 第十一圖顯示本發明設置有導通孔的二次電池的立 體圖。在第十一圖中，本發明的各層10 、21 、23 、27 、 2 9皆分別設置導通孔（V i a Η ο 1 e ) 3 1，且各層的導通孔3 1 彼此間能夠連通一起，例如連通成一直線的導通孔。第 十一圖所顯示的各層10、21 、23、27、29經壓合後，在 各層的導通孔31施以電鍍導電材料、灌注銀膠、卯合導 電金屬鉚釘、填入焊錫等導電材料來充填，藉此能夠讓 各層1 0、2 1 、2 3、2 7 ' 2 9電氣性連接。設置在最外層的 導通孔3 1 ，例如線路控制層2 9的導通孔3 1 ，其再與導電 墊（PAD)(圖未顯示）連接，透過導電墊連接至外部，如此
第10頁 1236175 五、發明說明（7) 使得位於夾層中的二次電池核心組件1 0 9能夠與外部呈電 氣性連接，並且同時兼顧安全性，來避免使用者直接接 觸二次電池核心組件1 0 9。 本發明的二次電池10提供了一種截然不同於習知二 次電池的結構，同時由於本發明除了二次電池核心組件 1 0 9外，其它構件皆是利用印刷電路板的材質而加以製造 形成，因此積層堆疊各構件成一密接結構的二次電池1 0 所採行的手段，亦可以直接利用印刷電路板的相關製程 手段。 本發明的製造方法以及二次電池核心組件1 0 9 具備 有下列的優點： 1.整合性生產製造成本與材料成本低，符合經濟效應。 可適用於量產製程，具標準化。 對於週邊系統的配合要求度低。 具較低之線路阻抗。 輕薄小的空間特性。 符合各種不同供應電壓與供應電流的規格需求。 雖然本發明已以具體實施例揭露如上，然其所揭露 的具體實施例並非用以限定本發明，任何熟悉此技藝 者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之更 動與潤飾，其所作之更動與潤飾皆屬於本發明之範疇， 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準〇
1^1 1236175 圖式簡單說明 第一圖顯示本發明二次電池的立體圖。 第二圖顯示本發明二次電池的分解圖。 第三圖顯示本發明二次電池的斷面圖。 第四圖顯示本發明設置有上、下止漏層的二次電池的立 體圖 第五A圖顯示本發明的上止漏層的分解圖。 第五B圖顯示本發明的下止漏層的分解圖。 第六A圖顯示本發另一實施例的上止漏層的分解圖。 第六B圖顯示本發另一實施例的下止漏層的分解圖。 第七圖顯示本發明設置有金屬薄板的二次電池的立體 圖。 第八圖顯示本發明的金屬薄板的構造圖。 第九圖顯示本發明設置有線路控制層的二次電池的立體 圖。 第十圖顯示本發明的線路控制層的構造圖。 第十一圖顯示本發明設置有導通孔的二次電池的立體 圖0 圖號編號說明 10 二次電池 Φ 2 1 上止漏層 2 1a 上蓋板 21b 上槽部 21c 上吸收部 Η 第12頁 1236175 圖式簡單說明 23 23a 23b 23c 25 27 27a 29 29a 29b 31 101 103 105 105a 107 107a 109 109a 109b 109c 1 09d 111 下止漏層 下蓋板 下槽部 下吸收部 感測器 金屬薄板 孔洞 ❿ 線路控制層 印刷電路基板 電子元件 導通孔 上殼體 下殼體 上容納槽 透氣孔 下容納槽 透氣孔 二次電池核心組件 正極 隔離件 負極 隔離件 電解物質
第13頁

Claims (1)

1236175 六、申請專利範圍 1 , 一種二次電池，包括： 一印刷電路板材質的上容納槽，係用以容納一電解 物質； 物質 容納 槽； 槽； 其中 納槽 二次 2. 如 質， 3. 申 質， 4. 中 質， 5 ·如 槽的 6.如 槽進 印刷電路板材質的下容納槽，係用以容納該電解 一二次電 槽之間； 一印刷電 池核心組件，係夾置於該上容納槽與該下 路板材質的上殼體，係覆蓋密封該上容納 一印刷電路板材質的下殼體，係覆蓋密封該下容納 該上殼體、該上容納槽、該電池核心組件、該下容 、該下殼體，係分別依序積層堆疊成一密接結構的 電池。 申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該電解物 係為有機溶劑或非水系溶劑所構成的電解質。 請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該電解物 係為有機溶劑或非水系溶劑所構成的電解液。 請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該電解物 係為能夠施以喷射、塗佈作業方式之類電解材料。 申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該上容納 結構，係一矩形中空框架。 申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該上容納 一步包含一透氣孔。
第14頁 1236175 六、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該下容納 槽的結構，係一矩形中空框架。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該下容納 槽進一步包含一透氣孔。 9.如申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該二次電 池核心組件，係選自於用來製造鋰充電電池、鎳氫充電 電池、鋰高分子充電電池的電池核心組件。 1 0 .如申請專利範圍第1項所述之二次電池，其中該二次 電池核心組件，包括：一正極、一隔離件、一負極。 11. 如申請專利範圍第1項所述之二次電池，進一步包括 上止漏層，係覆蓋密封該上殼體，以及係用以防止容納 於該上容納槽的電解物質外漏至外部。 12. 如申請專利範圍第1項所述之二次電池，進一步包括 下止漏層，係覆蓋密封該下殼體，以及係用以防止容納 於該下容納槽的電解物質外漏至外部。 13. 如申請專利範圍第11項所述之二次電池，其中該上止 漏層包括： 一印刷電路板材質的上槽部，係用以容納自該上容納槽 外漏的電解物質； 一印刷電路板材質的上蓋板，係覆蓋密封該上槽部。 14. 如申請專利範圍第11項所述之二次電池，其中該上止 漏層包括： 一吸收材質的的上吸收部，係用以吸附自該上容納槽外 漏的電解物質； 第15頁 1236175 六、申請專利範圍 一印刷電路板材質的上蓋板，係覆蓋密封該上吸收部。 15·如申請專利範圍第12項所述之二次電池，其中該下止 漏層包括： 一印刷電路板材質的下槽部，係用以容納自該下容納槽 外漏的電解物質； 一印刷電路板材質的下蓋板，係覆蓋密封該下槽部。 16. 如申請專利範圍第12項所述之二次電池，其中該下止 漏層包括： 一吸收材質的的下吸收部，係用以吸附自該下容納槽外 漏的電解物質； 一印刷電路板材質的下蓋板，係覆蓋密封該下吸收部。 17. 如申請專利範圍第11項所述之二次電池，進一步包 括：一感測器，係設置該上止漏層中，以及係用以偵測 該上止漏層是否已經容納有外漏的電解物質。 18. 如申請專利範圍第12項所述之二次電池，進一步包 括··一感測器，係設置該下止漏層中，以及係用以偵測 該下止漏層是否已經容納有外漏的電解物質。 19. 如申請專利範圍第11項所述之二次電池，進一步包 括：一金屬薄板，係覆蓋密封該上止漏層。 20. 如申請專利範圍第12項所述之二次電池，進一步包 括：一金屬薄板，係覆蓋密封該下止漏層。 21. 如申請專利範圍第1項所述之二次電池，進一步包 括·· 一線路控制層，係包括一印刷電路基板，以及設置 在該印刷電路基板的至少一個以上的電子元件，其中該
第16頁 1236175 六、申請專利範圍 線路控制層係與該二次電池積層堆疊呈密接結構。 22. 如申請專利範圍第1項所述之二次電池，進一步包括 一導通孔，係分別設置在該上容納槽、該上容納槽、該 二次電池核心組件、該上殼體、該下殼體。 23. 如申請專利範圍第11項所述之二次電池，進一步包括 一導通孔，係設置在該上止漏層。 24. 如申請專利範圍第12項所述之二次電池，進一步包括 一導通孔，係設置在該下止漏層。 25. 如申請專利範圍第21項所述之二次電池，進一步包括 一導通孔，係設置在該線路控制層。 2 6 ·如申請專利範圍第2 1項所述之二次電池，其中該印刷 _ 電路板材質，係選自於FR4、軟性電路板（Flexible Printed Circuit Board) 〇
第17頁
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