TWI581486B - 新穎嵌入型結構的電池槽 - Google Patents

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Description

新穎嵌入型結構的電池槽
本發明係關於一種嵌入型電池槽，更明確地說，係關於包括以下者之電池槽：具有陰極/分隔件/陽極結構之電極組合體，該電極組合體係經電解質浸漬，該電極組合體可充電且可放電；電池外殼，該電極組合體係安裝於其中，該電池外殼係由鋁或鋁合金所製成；及施加於該電池外殼之外表面的至少一部分之保護塗層，該保護塗層含有電絕緣聚合物材料。
隨著行動裝置的日益發展，對於此等行動裝置之需求增加，作為能源之二次電池的需求亦大幅增加。
視使用二次電池之外部裝置而言，該等二次電池可以單一電池形式或具有多個彼此電連接之單元電池的電池包裝組形式使用。例如，小型裝置(諸如行動電話)可使用一個電池的功率及電容量操作預定時間期間。另一方面，包括複數個電池的電池包裝組需要用於中型或大型裝置，諸如膝上型電腦、可攜式數位化多功能光碟(DVD)播放 器、小型個人電腦(PC)、電動車及油電混合車，其原因係該等中型或大型裝置需要高功率及大電容量。
在二次電池當中，由於鋰二次電池具有高功率及大電容量，其係廣泛使用。
然而鋰二次電池中包含多種種類之可燃材料。因此，鋰二次電池可因鋰二次電池過度充電、鋰二次電池中之過流、或施加於該鋰二次電池之其他外部物理性衝擊而加熱或爆炸。即，鋰二次電池之安全性非常低。因此，將用以有效控制鋰二次電池之異常狀態(諸如鋰二次電池過度充電或鋰二次電池中之過流)的安全性元件(諸如正溫度係數(PTC)元件及保護電路模組(PCM))以該等安全性元件係連接至電池槽的狀態裝載於該電池槽上。
通常，PCM係藉由熔接或焊接而經由導電鎳板電連接至電池槽。即，鎳板係連接係藉由熔接或焊接連接至PCB之電極突片，並藉由熔接或焊接將該等鎳板連接至電池槽之電極終端。以此方式，將PCM連接至電池槽以製造電池包裝組。
需要該等安全元件(包括PCM)與電池槽之電極終端保持電連接，且同時與該電池槽之其他部分電絕緣。為此，需要複數個部件，此使電池包裝組之組合程序變複雜。此外，縮減容納該電池槽所必要的空間。
另外，用以容納該等部件之電池外殼係由展現高導電率之導電金屬製成，諸如鍍鋁之金屬、鋁合金或鎳。結果，當電池外殼接觸電池槽之其他部件時在該電池槽中造 成短路。
因此，非常需要能確保電池槽之容納空間及絕緣性，且同時防止於使用慣用電池槽及慣用組合方法時電池外殼之外表面被腐蝕或磨損的電池槽。
因此，已完成本發明以解決上述問題及其他尚未解決之技術問題。
由於上述為解決該等問題之各種廣泛且徹底研究及實驗，申請案之發明人已發展出一種電池外殼係塗覆聚合物材料以改善電池槽之絕緣性及電容量的電池槽，並完成本發明。
因此，本發明目的係提供一種鋁電池外殼之外表面係塗覆電絕緣聚合物材料以改善該電池外殼之抗腐蝕性、防水性及絕緣性的電池槽。
根據本發明一實施樣態，上述及其他目的係藉由提供包括以下者之電池槽而達成：具有陰極/分隔件/陽極結構之電極組合體，該電極組合體係經電解質浸漬，該電極組合體可充電且可放電；電池外殼，該電極組合體係安裝於其中，該電池外殼係由鋁或鋁合金所製成；及施加於該電池外殼之外表面的至少一部分之保護塗層，該保護塗層含 有電絕緣聚合物材料。
因此在本發明之電池槽中，藉由提供含有電絕緣聚合物材料之保護塗層而大幅改善電池外殼的耐久性及抗腐蝕性。又，不一定使用額外構件，諸如標籤，從而改善電池槽之製造效率並提供大於具有相同標準之其他電池槽的電容量。
該保護塗層可使用各種不同共聚物組分而不同地形成。
在第一實例中，保護塗層可藉由對該電池外殼施加丙烯酸系樹脂作為底漆及施加胺基甲酸酯樹脂作為塗層基底材料，並乾燥該丙烯酸系樹脂及該胺基甲酸酯樹脂而形成。
在第二實例中，保護塗層可藉由對該電池外殼施加環氧樹脂作為底漆及施加丙烯酸系樹脂作為塗層基底材料，並乾燥該環氧樹脂及該丙烯酸系樹脂而形成。
在第三實例中，保護塗層可藉由將丙烯酸系樹脂及矽樹脂之混合溶液施加於該電池外殼並使用硬化劑硬化該混合溶液而形成。
然而，保護塗層之材料及形成保護塗層之方法不局限於此。
電池外殼可具有各種不同形式。例如，電池外殼可為稜柱形金屬容器；然而，電池外殼不局限於此。
在較佳實例中，保護塗層可在具有預定長度之未經塗覆邊界部分係從該電池外殼上端之外周向下提供的狀態施 加至該電池外殼之外表面。例如當在將蓋板安裝於電池外殼之開放上端之後進行雷射熔接時，該未經塗覆邊界部分提供容易熔接性。
更佳地，未經塗覆邊界部分從該電池外殼上端之外周向下延伸0.5至5mm之長度。若未經塗覆邊界部分之長度過長，可能難以獲致所希望之基於該保護塗層的電池外殼耐久性，此較不宜。另一方面，若未經塗覆邊界部分之長度過短，可能無法輕易進行雷射熔接，此較不宜。
形成未經塗覆邊界部分之方法無特別限制。例如，未經塗覆邊界部分可藉由在絕緣材料係施加於該電池外殼或在絕緣體或絕緣帶係安裝或附著於該電池外殼的狀態塗覆該電池外殼並移除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶而形成。
在較佳實例中，保護塗層可具有0.01至0.05mm之厚度。
通常，電池槽係在該電池槽之製造期間活化。電池槽活化程序係在以電解質浸漬電極組合體以在陽極表面上形成保護膜的狀態下初始充電及放電該電池槽的程序。視充電銷連接方法而定，可進行兩種電池槽活化程序。因此，本發明之電池槽的構造可經修改。
第一電池槽活化程序可以陰極充電銷與陽極充電銷係連接至該電池槽之上端的狀態進行，且該保護塗層可施加在整個電池外殼底部。
第二電池槽活化程序可在陽極(或陰極)充電銷連接至該電池槽之上端且陰極(或陽極)充電銷連接至該電池 槽之下端的狀態進行，且該保護塗層可施加至該電池外殼底部排除連接該陰極(或陽極)充電銷的連接開口部分之處。
連接開口部分之形狀無特別限制，只要該連接開口部分對應於充電銷即可。例如，連接開口部分可形成平面呈圓形、橢圓形或多邊形。
連接開口部分可藉由在絕緣材料係施加於該電池外殼底部之一部分或在絕緣體或絕緣帶係安裝或附著於該電池外殼底部之一部分的狀態塗覆該電池外殼並移除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶而形成。
在其他較佳實例中，電池外殼可為圓柱形電池外殼。
保護塗層可施加至該圓柱形電池外殼一側整體上。
在電池槽製造期間進行之電池槽活化程序可在陰極(或陽極)充電銷連接至該電池槽之上端且陽極(或陰極)充電銷連接至該電池槽之下端的狀態進行，且該保護塗層可施加至該電池外殼底部排除連接該陽極(或陰極)充電銷的連接開口部分之處。
特別是，連接開口部分可藉由在絕緣材料係施加於該電池外殼底部之一部分或在絕緣體或絕緣帶係安裝或附著於該電池外殼底部之一部分的狀態塗覆該電池外殼並移除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶而形成。
上述實例中，連接開口部分可在該電池槽活化程序之後使用絕緣件予以密封。
絕緣件之材料無特別限制，只要該絕緣件從外部保護 該連接開口部分並維持該連接開口部分之電絕緣即可。
電池槽之種類無特別限制。例如，電池槽可為鋰二次電池槽。二次電池可為包括一個電池槽之單一二次電池或包括二或多個電池槽之組合電池。因此，該二次電池不以特定標題表示。
對於本發明相關技術具有一般技能的人士明暸二次電池之組成物、結構及製造方法，因此省略其詳細說明。
根據本發明其他實施樣態，提供包括上述構造安裝在包裝組外殼中之電池槽的二次電池包裝組。該二次電池包裝組可為嵌入型包裝組。
根據本發明另一實施樣態，提供包括嵌有上述構造作為電源之二次電池包裝組的行動裝置。尤其是，行動裝置可為薄型膝上型電腦、平板PC或智慧型小型平板電腦(smart pad)；然而行動裝置不局限於此。
又，二次電池包裝組可用作電動車(EV)、油電混合車(HEV)、插電式油電混合車(PHEV)或電力儲存裝置的電源。
上述裝置或設備在本發明相關技術中為人詳知，因此茲省略其詳細描述。
從上述描述明顯看出，含有電絕緣聚合物材料之保護塗層係在連接開口部分視需要提供在電池外殼之特定區域的狀態下形成於該電池外殼的整體表面，從而改善該電池 外殼之抗腐蝕性、耐磨性及絕緣性。
又，將標籤附著於電池外殼之外表面的額外程序並非必要，從而容易製造電池槽並提供大於具有相同標準之其他電池槽的電容量。
100‧‧‧二次電池包裝組
110‧‧‧電池槽
150/350‧‧‧電池外殼
151‧‧‧未經塗覆邊界部分
152‧‧‧蓋板
153‧‧‧電解質注入口
155/500‧‧‧保護塗層
159‧‧‧底部
160/161‧‧‧充電銷
162/360‧‧‧連接開口部分
165‧‧‧絕緣件
210/212‧‧‧連接構件
220‧‧‧絕緣安裝構件
230‧‧‧保護電路板
240‧‧‧頂蓋
250‧‧‧噴霧器
253/254‧‧‧電極終端
300‧‧‧圓柱形電池槽
310‧‧‧頂部
320‧‧‧陰極終端
330‧‧‧陽極終端
從以下詳給描述與並結合附圖將更清楚暸解本發明之上述及其他目的、特徵以及其他優點；該等圖式中：圖1係顯示根據本發明具體實例之電池包裝組的放大透視圖；圖2係顯示根據本發明具體實例在電池槽形成保護塗層之方法的典型視圖；圖3係顯示根據本發明具體實例之電池槽上端的部分透視圖；圖4係圖3之部分側視圖；圖5係耦合有在用以活化電池槽之充電程序期間所使用之連接銷的電池槽之前視圖；圖6係顯示電池槽、保護塗層及絕緣帶之放大透視圖；圖7係顯示電池槽下端之部分透視圖；圖8係顯示根據本發明另一具體實例之圓柱形電池槽及保護塗層的放大透視圖；及圖9係顯示根據本發明具體實例之圓柱形電池槽底部的仰視圖。
現茲參考圖圖詳細描述本發明之較佳具體實例。然而應暸解，本發明範圍不受所列舉說明之具體實例限制。
圖1係顯示根據本發明具體實例之電池包裝組的放大透視圖，而圖2係顯示根據本發明具體實例在電池槽形成保護塗層之方法的典型視圖。
參考該等圖式，根據本發明之二次電池包裝組100包括電池槽110、絕緣安裝構件220、保護電路板230、一對連接構件210及212、頂蓋240及施加有保護塗層155之電池外殼150。該絕緣安裝構件220、連接構件210及212、保護電路板230以及頂蓋240係依序安裝在電池槽110頂部。
該絕緣安裝構件220係設有開口(未圖示)，電池槽110之電極終端253及254經由該等開口曝露出。該絕緣安裝構件220係直接載於該電池槽110頂部。該絕緣安裝構件220可使用接合劑耦合至該電池槽110頂部。
該絕緣頂蓋240係以該連接構件210及212以及保護電路板230載於該絕緣頂蓋240上之狀態耦合至該電池槽110之上端同時環繞該絕緣安裝構件220。再者，該絕緣頂蓋240向下延伸預定長度以環繞該電池槽110之上端的外周。
例如，如圖2所示，該保護塗層155可藉由使用噴霧器250將含有絕緣聚合物材料之塗覆溶液噴在該電池槽 110之外表面上並乾燥該塗覆溶液而形成。
圖3係顯示根據本發明具體實例之電池槽上端的部分透視圖，圖4係圖3之部分放大側視圖，圖5係耦合有在用以活化電池槽之充電程序期間所使用之連接銷的電池槽之前視圖，圖6顯示電池槽、保護塗層及絕緣帶之放大透視圖，而圖7係顯示電池槽下端之部分透視圖。
參考該等圖式，保護塗層155(見圖2)係以從該電池外殼上端之外周向下延伸提供長度h為約3mm的未經塗覆邊界部分151之狀態形成於該電池外殼150之整體表面。藉由以絕緣材料(未圖示)以暫時施加於電池外殼150之狀態塗覆電池外殼150並移除該絕緣材料而形成未經塗覆邊界部分151。
再者，具有與電解質一起呈密封狀態之配置在由鋁所製成之電池外殼150中的具有陰極/分隔件/陽極結構之電極組合體的電池槽110係如下製造。首先，保護塗層155係在連接有用於活化電池槽110之充電銷160及161的連接開口部分162係形成於電池外殼150之底部159的狀態下形成於電池外殼150之整體表面。隨後，將該電極組合體安裝在電池外殼150中，在電池外殼150開放式上端沿著在蓋板152上方之電池槽110的外周進行雷射熔接(見圖3所示之箭頭)，電解質係經由蓋板152之電解質注入口153注入，並活化該電池槽。隨後，補充電解質，然後密封該電解質注入口153。
連接開口部分162係形成平面呈四邊形。或者，該連 接開口部分162可形成平面呈各種形狀。
該連接開口部分162係藉由以絕緣材料(未圖示)係施加於電池外殼150底部之一部分之狀態在電池外殼150形成保護塗層155並移除該絕緣材料而形成。
最後，使用絕緣件165(諸如絕緣帶)密封連接開口部分162。
電池槽活化程序係在第一充電銷160係連接至蓋板152之上電極終端131且第二充電銷161係連接至電池外殼150之連接開口部分162的狀態下進行。
因此，第二充電銷161之連接容易藉由提供連接開口部分162而獲致。
圖8係顯示根據本發明另一具體實例之圓柱形電池槽及保護塗層的放大透視圖，而圖9顯示根據本發明具體實例之圓柱形電池槽底部的仰視圖。
參考該等圖式，圓柱形電池槽300具有與電解質一起呈密封狀態之配置在圓柱形電池外殼350中的電極組合體。保護塗層500係形成在排除連接有用以活化該電池槽300之充電銷(未圖示)的連接開口部分360之電池外殼350的整體表面。
陰極終端320係以該陰極終端320與電池外殼350絕緣之狀態在圓柱形電池槽300的頂部310形成，以使該陰極終端320向上突出。陽極終端330係在電池槽300底部形成。
在電池外殼350之排除圓柱形電池槽300的連接開口 部分360之整體表面形成保護塗層500的方法係與參考圖1至7之上述內容相同，但形成未經塗覆邊界部分151(見圖4)，因此省略其描述。
雖然已基於說明目的揭示本發明之較佳具體實例，但熟悉本技術之人士將理解在不違背附錄申請專利範圍所揭示之本發明範圍及精神的情況下可能進行各種修改、添加及替代。
110‧‧‧電池槽
151‧‧‧未經塗覆邊界部分
152‧‧‧蓋板
153‧‧‧電解質注入口
155‧‧‧保護塗層

Claims (15)

  1. 一種電池槽，其包含：具有陰極/分隔件/陽極結構之電極組合體，該電極組合體係經電解質浸漬，該電極組合體可充電且可放電；電池外殼，該電極組合體係安裝於其中，該電池外殼係由鋁或鋁合金所製成；及施加於該電池外殼之外表面的至少一部分之保護塗層，該保護塗層含有電絕緣聚合物材料，其中該保護塗層係在具有預定長度之未經塗覆邊界部分係從該電池外殼上端之外周向下提供的狀態施加至該電池外殼之外表面，其中在該電池槽製造期間進行之電池槽活化程序係在陽極(或陰極)充電銷連接至該電池槽之上端且陰極(或陽極)充電銷連接至該電池槽之下端的狀態進行，且該保護塗層係施加至該電池外殼底部排除連接該陰極(或陽極)充電銷的連接開口部分之處，其中該連接開口部分係藉由在絕緣材料係施加於該電池外殼底部之一部分的狀態或在絕緣體或絕緣帶係安裝或附著於該電池外殼底部之一部分的狀態在該電池外殼形成該保護塗層並移除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該保護塗層係藉由對該電池外殼施加丙烯酸系樹脂作為底漆及施加胺基甲酸酯樹脂作為塗層基底材料，並乾燥該丙烯酸系樹脂及該胺基甲酸酯樹脂而形成。
  3. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該保護塗層係藉由對該電池外殼施加環氧樹脂作為底漆及施加丙烯酸系樹脂作為塗層基底材料，並乾燥該環氧樹脂及該丙烯酸系樹脂而形成。
  4. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該保護塗層係藉由將丙烯酸系樹脂及矽樹脂之混合溶液施加於該電池外殼並使用硬化劑硬化該混合溶液而形成。
  5. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該電池外殼為稜柱形電池外殼。
  6. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該未經塗覆邊界部分從該電池外殼上端之外周向下延伸0.5至5mm之長度。
  7. 如申請專利範圍第1或6項之電池槽，其中該未經塗覆邊界部分係藉由在絕緣材料係施加於該電池外殼的狀態或在絕緣體或絕緣帶係安裝或附著於該電池外殼的狀態在該電池外殼形成該保護塗層並移除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶而形成。
  8. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該保護塗層之厚度為0.01至0.05mm。
  9. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該電池外殼為圓柱形電池外殼。
  10. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該保護塗層係施加至該電池外殼一側整體上。
  11. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該連接開 口部分係在該電池槽活化程序之後使用絕緣件予以密封。
  12. 如申請專利範圍第1項之電池槽，其中該電池槽為鋰二次電池槽。
  13. 一種二次電池包裝組，其包含安裝於包裝組外殼中之如申請專利範圍第1項的電池槽。
  14. 如申請專利範圍第13項之二次電池包裝組，其中該二次電池包裝組為嵌入型包裝組。
  15. 一種行動裝置，其包含嵌入於其中作為電源的如申請專利範圍第14項之二次電池包裝組。
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