TWI485904B - 電池芯、包含該電池芯的二次電池組、以及行動裝置 - Google Patents

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Description

電池芯、包含該電池芯的二次電池組、以及行動裝置
本發明係相關於嵌式電池芯，尤其是電池芯包括：陰極/隔板/陽極結構的電極總成，電極總成係浸漬有電解液，電極總成係可充電及可放電；電池殼，將電極總成安裝在其中，電池殼由鋁或鋁合金製成；以及氧化鋁覆層，係藉由陽極處理施覆於電池殼之外表面的至少一部分。
隨著行動裝置發展越來越多，及此種行動裝置的需求增加，對作為能量來源的二次電池之需求也明顯增加。
依據使用二次電池之外部裝置的種類，二次電池可用於單一電池的形式及具有彼此電連接的複數個單元芯之電池組的形式。例如，諸如行動電話等小尺寸裝置可以一電池的電力或容量來操作達預定時間週期。另一方面，諸如膝上型電腦、可攜式數位多用途碟(DVD)播放器、小尺寸個人電腦(PC)、電動車、及混合電動車等中等或大尺寸裝置需要使用包括複數個電池之電池組，因為中等或大 尺寸裝置需要高電力和大容量。
在二次電池之中，鋰二次電池被廣泛使用，因為鋰二次電池具有高電力和大容量。
然而，在鋰二次電池中包含各種可燃材料。結果，由於鋰二次電池的過度充電、鋰二次電池中的過量電流、或施加到鋰二次電池的其他外來實體撞擊，導致鋰二次電池會發熱或爆炸。即、鋰二次電池的安全性非常低。結果，有效控制諸如鋰二次電池的過度充電或鋰二次電池中的過量電流等鋰二次電池的不正常狀態之諸如正溫度係數(PTC)元件和保護電路模組(PCM)等安全元件在安全元件連接到電池芯的狀態中被負載於電池芯上。
通常，PCM係藉由熔接或焊接透過導電鎳板電連接到電池芯。即、鎳板係藉由熔接或焊接連接到PCB的電極翼片，及鎳板係藉由熔接或焊接連接到電池芯的電極端子。以此方式，PCM係連接到電池芯，以製造電池組。
包括PCM的安全元件需要與電池芯的電極端子維持在電連接，同時，與電池芯的其他部件電隔離。為此目的，需要複數個部件，如此使電池組的總成處理變複雜。此外，降低接收電池芯所需的空間。
而且，接收部件的電池殼係由展現高導電性之導電金屬所製成，諸如鍍有鋁的金屬、鋁合金、或鎳等。結果，當電池殼接觸電池芯的其他部件時，會在電池芯中產生短路。
結果，對能夠確保電池芯的接收空間及絕緣性，同時在使用習知電池芯和習知組合方法的時防止電池殼的外表 面被腐蝕或磨損之電池芯具有高度需求。
因此，進行本發明來解決上述問題及有待解決之其他技術問題。
由於對解決上述問題進行各種大規模及密集的研究和實驗，所以本申請案的發明人已發展電池芯，其中電池殼被陽極處理以提高電池芯的絕緣性和容量及完成本發明。
因此，本發明的目的在於提供電池芯，其中陽極處理鋁電池殼的外表面，以提高電池殼的抗腐蝕性、防磨損、及絕緣性。
根據本發明的一態樣，上述及其他目的係可完成如下：藉由提供電池芯，其包括：陰極/隔板/陽極結構的電極總成，電極總成係浸漬有電解液，電極總成係可充電及可放電；電池殼，將電極總成安裝在其中，電池殼係由鋁或鋁合金製成；以及氧化鋁覆層，係藉由陽極處理施覆於電池殼之外表面的至少一部分。
因此，在根據本發明的電池芯中，經由陽極處理電池殼可提高電池殼的耐久性及抗腐蝕性。再者，由於電池殼的小多孔及纖維特性所以能夠染色電池殼，藉以提高電池殼的抗磨損性及利用。
電池殼可具有各種形式。例如，電池殼可以是方形金屬容器；然而，電池殼並不侷限於此。
在較佳例子中，在具有預定長度之未覆層邊緣區係從電池殼的上端之外周圍向下設置的狀態中，將氧化鋁覆層施覆於電池殼的外表面。未覆層邊緣區提供容易可焊性，例如，當在將帽蓋板安裝置電池殼的敞開上端之後實施雷射熔接時。
更好的是，未覆層邊緣區從電池殼的上端之外周圍向下延伸長度0.5至5 mm。若未覆層邊緣區的長度太長，則難以依據表面處理來達成想要的電池殼耐久性，如此並不理想。另一方面，若未覆層邊緣區的長度太短，則無法容易實施雷射熔接，如此並不理想。
並未特別限制未覆層邊緣區的形成方法。例如，藉由在絕緣材料施覆於電池殼或絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於電池殼的狀態中陽極處理電池殼，並去除絕緣材料、絕緣體、或絕緣帶可形成未覆層邊緣區。
在較佳例子中，氧化鋁覆層具有0.01至0.05 mm的厚度。
在製造電池芯期間活化電池芯。電池芯活化處理為在電極總成被浸漬有電解液以形成保護膜在陽極表面上之狀態中最初充電及放電電池芯的處理。可依據充電針腳連接方法來執行兩電池芯活化處理。對應地，可修改根據本發明的電池芯之結構。
在陰極充電針腳和陽極充電針腳係連接到電池芯的上 端，及氧化鋁覆層係施覆遍及電池殼的底部之狀態中，可執行第一電池芯活化處理。
在陽極(或陰極)充電針腳係連接到電池芯的上端及陰極(或陽極)充電針腳係連接到電池芯的下端，以及氧化鋁覆層係施覆於未包括連接陰極(或陽極)充電針腳的連接開口區之電池殼的底部之狀態中，可執行第二電池芯活化處理。
只要連接開口區對應於充電針腳，並不特別限制連接開口區的形狀。例如，連接開口區係可形成平面的圓形、橢圓形、或多邊形。
藉由在絕緣材料施覆於電池殼之底部的一部分或絕緣體，或是絕緣帶係安裝或裝附於電池殼之底部的一部分的狀態中陽極處理電池殼，並去除絕緣材料、絕緣體、或絕緣帶，可形成連接開口區。
在另一較佳實施例中，電池殼可以是圓柱形電池殼。
氧化鋁覆層係可施覆遍及圓柱形電池殼的側邊。
在陰極(或陽極)充電針腳係連接到電池芯的上端及陽極(或陰極)充電針腳係連接到電池芯的下端之狀態中，可執行在電池芯製造期間所實施之電池芯活化處理，且氧化鋁覆層係施覆於未包括連接陽極(或陰極)充電針腳的連接開口區之電池殼的底部。
尤其是，藉由在絕緣材料施覆於電池殼之底部的一部分或絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於電池殼之底部的一部分的狀態中陽極處理電池殼，並去除絕緣材料、絕緣體、 或絕緣帶，可形成連接開口區。
在上述例子中，在電池芯活化處理之後，可使用絕緣構件密封連接開口區。
只要絕緣構件保護連接開口區免於外面的破壞及維持連接開口區的電絕緣，並不特別限制絕緣構件的材料。
並不特別限制電池芯的種類。例如，電池芯可以是鋰二次電池。二次電池可以是包括一電池芯的單一電池或者包括兩或更多個電池芯的組裝式電池。因此，未以特定標題來表示二次電池。
包括鋰二次電池之二次電池的組成、結構、及製造方法對精於本發明相關之部分的人士而言是顯而易見的，因此，將省略其詳細說明。
根據本發明的另一態樣，提供有二次電池組，其包括具有安裝在封裝殼體中之上述結構的電池芯。二次電池組可以是嵌式封裝。
根據本發明的另一態樣，提供有行動裝置，其包括具有嵌入在其內作為電源之上述結構的二次電池組。尤其是，行動裝置可以是薄的膝上型電腦、平板PC、或智慧型平板；然而，行動裝置並不侷限於此。
再者，二次電池組可被使用作為用於電動車(EV)、混合電動車(HEV)、插入式混合電動車(PHEV)、或電力儲存裝置的電源。
上述裝置或設備在本發明有關的部分是眾所皆知的，因此將省略其詳細說明。
如同上述說明可明白一般，在連接開口區係設置在電池殼的底部之狀態中，陽極處理電池殼的整個表面，藉以提高電池殼的抗腐蝕性、抗磨損、及絕緣性。
再者，並不需要將標籤裝附於電池殼的外表面之額外處理，藉以容易製造電池芯，及提供大於具有相同標準的其他電池芯之容量的容量。
h‧‧‧長度
100‧‧‧二次電池組
110‧‧‧電池芯
131‧‧‧上電極端子
150‧‧‧電池殼
151‧‧‧未覆層邊緣區
152‧‧‧帽蓋板
153‧‧‧電解液注入孔
155‧‧‧陽極處理部
159‧‧‧底部
160‧‧‧充電針腳
161‧‧‧充電針腳
162‧‧‧連接開口區
165‧‧‧絕緣構件
210‧‧‧連接構件
212‧‧‧連接構件
220‧‧‧絕緣安裝構件
230‧‧‧保護電路板
240‧‧‧頂帽蓋
253‧‧‧電極端子
254‧‧‧電極端子
300‧‧‧圓柱形電池芯
310‧‧‧頂部
320‧‧‧陰極端子
330‧‧‧陽極端子
350‧‧‧圓柱形電池殼
360‧‧‧連接開口區
從下面連同附圖的詳細說明可清楚瞭解本發明的上述及其他目的、特徵、與其他有利點，其中：圖1為根據本發明的實施例之電池組的放大立體圖；圖2為根據本發明的實施例之電池芯的上端之局部立體圖；圖3為圖2之局部側視圖；圖4為耦合在充電處理期間用於活化電池芯之連接針腳的電池芯之正面圖；圖5為電池芯、陽極處理部、及絕緣帶的放大立體圖；圖6為電池芯的下端之局部立體圖；圖7為根據本發明的另一實施例之圓柱形電池芯與陽極處理部的放大立體圖；以及圖8為根據本發明的實施例之圓柱形電池芯的底部之 底視圖。
現在，將參考附圖詳細說明本發明的較佳實施例。然而，應注意的是，本發明的範圍並不受圖解實施例的限制。
圖1為根據本發明的實施例之二次電池組的典型爆炸立體圖。
參考圖1，根據本發明的二次電池組100包括電池芯110、絕緣安裝構件220、保護電路板230、一對連接構件210及212，頂帽蓋240、及具有陽極處理部155的電池殼150。絕緣安裝構件220、連接構件210及212、保護電路板230、及頂帽蓋240係連續安裝到電池芯110的頂部。
絕緣安裝構件220係設置有開口(未圖示)，經由開口露出電池芯110的電極端子253及254。絕緣安裝構件220係直接負載於電池芯110的頂部。絕緣安裝構件220係可使用黏著劑來耦合至電池芯110的頂部。
在連接構件210及212與保護電路板230係負載於絕緣頂帽蓋240上之狀態中，絕緣頂帽蓋240在圍著絕緣安裝構件220的同時係耦合至電池芯110的上端。再者，絕緣頂帽蓋240向下延伸預定長度，以圍住電池芯110之上端的外周圍。
圖2為根據本發明的實施例之電池芯的上端之局部立 體圖，圖3為圖2的局部放大側視圖，圖4為耦合在充電處理期間用於活化電池芯之連接針腳的電池芯之前視圖，圖5為電池芯、陽極處理部、及絕緣帶的放大立體圖，以及圖6為電池芯的下端之局部立體圖。為了說明方便，在圖5中以陽極處理部與電池殼分開的狀態來圖示陽極處理部，反之在圖6中以陽極處理部與電池殼未分開的狀態來圖示陽極處理部。
參考這些圖式，在具有預定長度h約3 mm之未覆層邊緣區151係從電池殼150的上端之外周圍向下設置的狀態中，陽極處理電池殼150的整個表面(155)。藉由在絕緣材料(未圖示)暫時施覆於電池殼150之狀態中陽極處理電池殼150，並去除絕緣材料來形成未覆層邊緣區151。
再者，具有以密封狀態連同電解液一起配置在由鋁製成的電池殼150中之陰極/隔板/陽極的電極總成之電池芯110被製造如下。首先，在連接用於活化電池芯110之充電針腳160及161的連接開口區162係形成在電池殼150之底部159的狀態中，陽極處理電池殼150的整個表面(155)。隨後，電極總成係安裝在電池殼150中，沿著帽蓋板152上方之電池芯110的外周圍在電池殼150之敞開上端中實施雷射熔接(見圖2所示之箭頭)，經由帽蓋板152的電解液注入孔153注入電解液，及活化電池芯。隨後，補充電解液，而後密封電解液注入孔153。
連接開口區162被形成平面的四邊形。另一選擇是， 連接開口區162係可形成平面的各種形狀。
再者，在將絕緣材料(未圖示)施覆於電池殼150之底部的一部分以及去除絕緣材料之狀態中，藉由陽極處理(155)電池殼150來形成連接開口區162。
最後，使用諸如絕緣帶等絕緣構件165來密封連接開口區162。
在第一充電針腳160係連接到帽蓋板152的上電極端子131及第二充電針腳161係連接到電池殼150的連接開口區162之狀態中，執行電池芯活化處理。
結果，藉由提供連接開口區162能夠容易達成第二充電針腳161的連接。
圖7為根據本發明的另一實施例之圓柱形電池芯與陽極處理部的爆炸立體圖，及圖8為根據本發明的實施例之圓柱形電池芯的底部之底視圖。為了說明方便，在圖7中以陽極處理部與電池殼分開的狀態來圖示陽極處理部。
參考這些圖式，圓柱形電池芯300具有以密封狀態連同電解液一起配置在圓柱形電池殼350中之電極總成。陽極處理未包括連接用於活化電池芯300之充電針腳(未圖示)的連接開口區360之電池殼350的整個表面(500)。
陰極端子320係形成在圓柱形電池芯300的頂部310，使得在陰極端子320與電池殼350隔離之狀態中，陰極端子320向上突出。陽極端子330係形成在電池芯300的底部。
陽極處理(500)未包括圓柱形電池芯300的連接開口區360之電池殼350的整個表面係同於上面參考圖1至6所說明者，除了形成未覆層邊緣區151(見圖3)之外，因此，將省略其說明。
雖然已揭示本發明的較佳實施例作為圖解說明用，但是精於本技藝之人士將明白，在不違背附錄申請專利範圍所揭示之本發明的範疇及精神下，可有各種修改、添加、及取代。
151‧‧‧未覆層邊緣區
152‧‧‧帽蓋板
155‧‧‧陽極處理部

Claims (16)

  1. 一種電池芯，包含：陰極/隔板/陽極結構的電極總成，該電極總成係浸漬有電解液，該電極總成係可充電及可放電；電池殼，將該電極總成安裝在其中，該電池殼係由鋁或鋁合金製成；以及氧化鋁覆層，係藉由陽極處理施覆於該電池殼之外表面的至少一部分，其中，在具有預定長度之未覆層邊緣區係從該電池殼的上端之外周圍向下設置的狀態中，將該氧化鋁覆層施覆於該電池殼的該外表面，且其中，藉由在絕緣材料施覆於該電池殼或者是絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於該電池殼的狀態中陽極處理該電池殼，並藉由除該絕緣材料、該絕緣體、或該絕緣帶，來形成該未覆層邊緣區。
  2. 根據申請專利範圍第1項之電池芯，其中，該電池殼為方形電池殼。
  3. 根據申請專利範圍第1項之電池芯，其中，該未覆層邊緣區從該電池殼的該上端之該外周圍向下延伸長度0.5至5mm。
  4. 根據申請專利範圍第1項之電池芯，其中，氧化鋁覆層具有0.01至0.05mm的厚度。
  5. 根據申請專利範圍第2項之電池芯，其中，在陰極充電針腳和陽極充電針腳係連接到該電池芯的上端，及 該氧化鋁覆層係施覆遍及該電池殼的底部之狀態中，執行在該電池芯製造期間所實施之電池芯活化處理。
  6. 根據申請專利範圍第2項之電池芯，其中，在陽極(或陰極)充電針腳係連接到該電池芯的上端及陰極(或陽極)充電針腳係連接到該電池芯的下端，以及該氧化鋁覆層係施覆於未包括連接陰極(或陽極)充電針腳的連接開口區之該電池殼的底部之狀態中，執行在該電池芯製造期間所實施之電池芯活化處理。
  7. 根據申請專利範圍第6項之電池芯，其中，在絕緣材料施覆於該電池殼之該底部的一部分，或是絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於該電池殼之該底部的一部分的狀態中藉由陽極處理該電池殼，並去除該絕緣材料、該絕緣體、或該絕緣帶，而形成該連接開口區。
  8. 根據申請專利範圍第1項之電池芯，其中，該電池殼為圓柱形電池殼。
  9. 根據申請專利範圍第1項之電池芯，其中，該氧化鋁覆層係施覆遍及該電池殼的側邊。
  10. 根據申請專利範圍第8項之電池芯，其中，在陰極(或陽極)充電針腳係連接到該電池芯的上端及陽極(或陰極)充電針腳係連接到該電池芯的下端，以及該氧化鋁覆層係施覆於未包括連接陽極(或陰極)充電針腳的連接開口區之該電池殼的底部之狀態中，執行在該電池芯製造期間所實施之電池芯活化處理。
  11. 根據申請專利範圍第6項或第10項之電池芯， 其中，在絕緣材料施覆於該電池殼之該底部的一部分，或是絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於該電池殼之該底部的一部分的狀態中藉由陽極處理該電池殼，並去除該絕緣材料、該絕緣體、或該絕緣帶，而形成該連接開口區。
  12. 根據申請專利範圍第6項或第10項之電池芯，其中，在該電池芯活化處理之後，使用絕緣構件密封該連接開口區。
  13. 根據申請專利範圍第1項之電池芯，其中，該電池芯為鋰二次電池芯。
  14. 一種二次電池組，包含安裝在封裝殼體中之根據申請專利範圍第1項的電池芯。
  15. 根據申請專利範圍第14項之二次電池組，其中，該二次電池組為嵌式封裝。
  16. 一種行動裝置，包含根據申請專利範圍第14項的二次電池組，該二次電池組嵌入在該行動裝置的電池安裝部中作為電源。
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