TWI360250B - - Google Patents

Description

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係有關一種圓柱型鋁塑膜包裝電池，尤指一種 應用鋁塑膜包覆鋰電池本體，用以降低電池外殼包裝設 備及製程的複雜度與成本，減輕鋰電池的重量問題。 【先前技術】 由於電子、資訊及通訊等3C產品均朝向無線化、可 攜帶化方向發展，對於產品的各項高性能元件也往「輕、 薄、短、小」的目標邁進，因此對於體積小、重量輕、能 量密度高的二次電池需求相當迫切。小型二次電池包括鎳 - 鎘電池、鎳氫電池及二次鋰電池。由於防止鎘污染的環保 : 訴求下，鎳鎘電池慢慢被取代已成趨勢。鎳氫電池雖無環 - 保問題，但是能量密度低，高溫特性差及少許記憶效應等 缺點，在3C產品應用上，已逐漸被鋰離子電池所取代。 二次鋰電池具有工作電壓高（3.7 Volt)、能量密度大（175 Wh/Kg)、重量輕、壽命長及環保性佳等優點，目前已大量 φ 應用於可攜式電子產品上；包括筆記型電腦、個人數位助 理（PDA)、行動電話、攝錄影機、數位相機、迷你光碟機、 掌上型終端機及游戲機等等應用。未來更可作為電動工 具、電動自行車、電動機車及電動車之動力來源。 一般電池内部主要包括有正極片、負極片、隔離膜和 電解液四大部分。鋰離子二次電池是為了解決鋰電池金屬 負極產生樹枝狀結晶所引起之安全問題，而發展出來的新 型電池系統。目前已商業化成功的鋰離子二次電池，其正 極與負極皆使用層間化合物。而這些層間化合物必須要能 5 1360250 • 夠容許鋰離子進入，且不使材料結構發生不可逆變化，如 '· 此才能讓鋰離子在充放電過程中往返於正、負極之間。在 充電時由外界提供電能使鋰離子從正極離開進入負極，由 低能量轉移到高能量的狀態儲存，在放電時則是自然的從 能量較高的負極材料移往能量低的正極，並對外放出能 量。 鋰二次電池主要產品型態有二，其一為金屬罐裝電 池，如圓柱型，方型（或稱角型）電池，其可緊密迫緊核 # 心素子，有良好的電性性能，另者為鋁箔軟包裝方式之先 進裡電池製程（Advance Lithium Battery, ALB ; or New Concept Battery, NCB ) ° ' 其中圓柱型金屬罐裝鋰電池，如圓柱型18650 (18是 指其直徑為18mm及65是指其長度為65mm的規格），絕 大部分皆使用鈷酸鋰(LiCo02)系統，因生產技術成熟、就 成本與能量比例而論是最經濟型的鋰離子電池，這類鋰電 池依需求組裝後應用於筆記型電腦與電動工具等應用 ^ 上。圓柱型金屬罐裝鋰電池因為是藉圓柱鐵殼為外殼包裝 圓筒鐵殼可耐摔耐大放電氣體壓力，不易爆炸，屬強韌 型，但一旦爆炸，威力可能可以毁掉一個房間但仍存在著 安全性的疑慮，例如近期的SONY電池回收事件。 圓柱型金屬罐裝鋰電池因為是藉圓柱鐵殼為外殼 包裝所以其設備及製程相當複雜且成本高；另每一鋰電 池單體都需要氣壓閥，藉此調控鋰電池内部的壓力，但 也增加每一經電池單體的元件成本；而圓柱金屬殼為外 殼的圓柱型金屬罐裝鋰電池也會因為金屬外殼而有重 6 I的問題， 展驅勢。 將會阻礙電子產品「 奉至、薄、短、小」的發 【發明内容】 爰疋’為解決上述之缺失，本案的主要目的在提供一 膜包裝電池，降低電池外殼包裝設備及製程 的複雜度與成本，同時減輕鐘電池的重量問題，符合電子 產品「輕、薄、短、小」的應用驅勢。 本案的另-目的在於每-㈣池單體都可以不需要 =閥調控内部的壓力’降低每—電池單體的元件成本， 同時可增加鋰電池内部極板空間，增加電容量。 本案係揭露一種圓柱型鋁塑膜包裝電池，其包括：一 正極材料為魏雖(LiFeP〇4)之圓柱型的㈣池本體，且 触電池本體設有—正極端導電片及—負極料電片；以 及一紹_ ’其包覆誠電池讀’且外絲正極端導電 片及該負極端導電片，該正極端導電片及該負極端導電片 外露的長度為2至i〇mm。 其中’該正極端導電片及該負極端導電片分別位於該 =柱型之鋰電池本體的兩端，或該正極端 導電片及該負極 端導電>!位於該圓梭型之㈣池本體的同_端，方便於各 種組裝方式的應用。 本案的優點在於以磷酸鐵鋰（LiFeP〇4)做為鋰離子二 =電池材料，其可展現約120-150 mAh/g之高放電比電 :里（理論比電容量為170 mAh/g)、循環壽命可達數百 -人甚至上千次、製作簡易、高安全性以及成本低廉等優 1360250 > •- 點。而透過本案技術，使用鋁塑膜包裝材作為其外殼，俾 、 藉鋁塑膜具有成形容易、質量輕、且價格較金屬的鋁（鐵) 外殼罐體便宜等優點。所以，鋁塑膜外殼不只降低電池外 殼包裝設備及製程的複雜度與成本，同時也減輕鋰電池的 重量問題’符合電子產品「輕、薄、短、小」的應用驅勢。 而且母鐘電池早體都可以不需要氣Μ閥調控内部的壓 力，因為鋁塑膜本身即可藉由壓合處，調節内部壓力，另 外在此原裝置氣壓閥的空間可增加極板多3mm，可以使單 W 一鋰離子電池的電容量增加。 【實施方式】 茲有關本發明的詳細内容及技術說明，現以實施例 - 來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示 - 說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。 »月參閲圖1與圖2，本案所揭露是一種圓柱型銘塑 膜包裝電池100,其包括一正極材料為碟酸鐵鐘 (LiFePOd之圓柱型的鋰電池本體11〇,以及一鋁塑膜 # I20。該鋰電池本體110設有一正極端導電片11丨及一 負極端導電片112,且該鋁塑膜12〇包覆該鋰電池本體 no,但外露該正極端導電片ln及該負極端導電片112 大約在2至l〇mm。 其中該鋁塑膜120包覆該鋰電池本體11〇可以利用 該鋁塑膜120中成形兩半刮圓柱槽122與123，利用摺 疊的方式包覆該鋰電池本體110,且利用該鋁塑膜12〇 上的接合區121受熱與壓力接合，使該鋰電池本體 被固定包覆於該鋁塑臈12〇的兩半剖圓柱槽122與123。 8 1360250 Λ 請再參閱圖3，為本案實施例另一種該銘塑膜ΐ2〇 包覆該鋰電池本體110的方式。該鋁塑臈12〇也可以由 各包括一半剖圓柱槽122a與123a的銘塑膜！池虫 u〇b所組成，且該鋁塑膜12〇8與12〇b的半刮圓柱槽 122a與123a左右側設有接合區121。組裝時該些接合 區121受熱與壓力接合，使該鋰電池本體ιι〇被固定包 覆於該鋁塑膜120a與120b的半剖圓柱槽122a^ 123a。 又，該正極端導電片1U及該負極端導電片112可

分別位於該圓柱型之鋰電池本體11〇的兩端，該鋁塑膜 120包覆該鋰電池本體ι10後，兩端外露該正極端導電 片111及該負極端導電片112(如圖i所示）；或該正極 端導電片及該負極端導電片也可以位於該圓柱型之鋰 電池本體的同一端，該鋁塑膜120包覆該鋰電池本體 110後，於同一端外露該正極端導電片lu及該負極端 導電片112(如圖4所示）。藉由此兩種外露方式，將可 方便該圓柱型鋁塑膜包裝電池100應用於各種組裝應 用。 一般電池内部主要包括正極片、負極片、隔離膜和 電解液四大部分，以圓柱型18650的鐘離子二次電池 為例，當正極材料為LiFeP〇4，負極材料為人造石墨， 電解液使用EC/PC/DMC/EMC 1M LiPF6 ，製成的鋰電 池本體110在以該鋁塑膜120包覆成形後，其ι·5(：充 電/2C放電500次後’仍保有原電容量之％%以上，且 在經過壓碎（Crush)、穿刺（Nail)與撞擊（Impact)的安全測 試結果只會造成破損落扭曲變形、斷裂，不會有爆炸的 危險，顯示正極材料採取LiFeP〇4，具有高安全性及熱 9 1360250 .

V -· 定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做 ·· 的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

11 1360250 【圖式簡單說明】 圖1為本案實施例之圓柱型鋁塑膜包裝電池之外觀示意 圖。 圖2為本案實施例之圓柱型鋁塑膜包裝電池之分解示意 圖0 圖3為本案實施例之圓柱型鋁塑膜包裝電池之另一分解示 意圖。

圖4為本案實施例之圓柱型鋁塑膜包裝電池另一實施方式 之外觀示意圖。 【主要元件符號說明】 100:圓柱型鋁塑臈包裝電池 Π0 :鋰電池本體 112 :負極端導電片 120、120a、120b :銘塑膜 121 =接合區 122、123、122a、123a :

半剖圓柱槽 12

Claims (1)

1. 飞U25〇

   、申請專利範 種圓柱型鋁塑膜包裝電池，1包括. 體m她驗(LIFe_之圓__電 體，且㈣電池本體設有一正極端導電片及— 電片=及-”膜’其包覆該㈣池本體，且外露該 端導電片’並該紹塑膜成形兩半 =槽使一本體被固定包―膜的兩 1申請專利範圍第！項所述之圓柱㈣塑膜包裝電池， 广亥二半剖圓柱槽以摺疊的方式包覆該鐘電池本 立且利用戎鋁塑膜上的一接合區受熱與壓力接合。 —人申：月U Ιϋ㊄第—1項1述之圓柱笔努塑膜包裝電池， 其中兩半剖圓柱槽左右側各設有一接合區，且該二接合-區党熱與壓力接合。 ° 4. 如申請專利範圍第！項所述之圓柱独塑膜包裝電池， ,其中，該正極端導電片及該負極端導電片分別位於該圓 柱型之鋰電池本體的兩端。 5. 如申請專利範圍第1項所述之圓柱型銘塑膜包裝電池， 其中，該正極端導電片及該負極端導電片位於該圓柱型 之鐘電池本體的同一端。 6’如申凊專利範圍第1項所述之圓柱型鋁塑膜包裝電 池其中，該正極端導電片及該負極端導電片外露的長 度為2至10mm。 13