TWI612710B - 電池結構 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種具有避免外部短路之電池結構，其主要包含有一第一集電層、一第二集電層、一夾設於第一集電層與第二集電層間之膠框，以形成一封圍區域，此封圍區域內容設一電化學系統層，此電化學系統層包含有一第一活性材料層、一第二活性材料層與一設置於第一活性材料與第二活性材料層間之隔離層，第一活性材料與第一集電層接觸，第二活性材料層與第二集電層接觸，其特徵在於該第一集電層在正投影方向上大於第二集電層，以避免彎折後第一集電層與第二集電層因接觸導致外部短路。

Description

電池結構
本發明係有關一種電池結構，特別是指一種具有避免外部短路之電池結構。
在人性科技需求下，各種穿戴式電子裝置相應而生，為使各種穿戴式電子裝置更符合輕薄的趨勢，電子裝置內的空間分配成為一重要課題，而可設置在非平面之可撓曲式電池為此課題帶來解決策略之一。請參閱第1圖，其係目前可撓曲式固態鋰電池之結構剖視圖。如圖所示，此種可撓曲式固態鋰電池10主要包含有一第一集電層12、一第二集電層14、一夾設於第一集電層12與第二集電層14間之膠框16，以形成一封圍區域18，此封圍區域18內容依序設有一第一活性材料層20、隔離層22與一第二活性材料層24，第一活性材料層20、隔離層22與第二活性材料層24構成電化學系統層26，且第一活性材料層20與第一集電層12接觸，第二活性材料層24與第二集電層14接觸。此可撓曲式固態鋰電池10的特性在於整體可動態彎曲，但在彎曲過程中，卻因為第一集電層12與第二集電層14的接觸而發生外部短路。
有鑑於上述，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種具有避免外部短路之電池結構，以有效克服上述之該等問題。
本發明之目的在提供一種具有避免外部短路之電池結構，其藉由上集電層與下集電層在長度上有差異，以避免電池彎折時，第一、第二集電層因接觸而產生外部短路。
為達上述之目的，本發明係提供一種具有避免外部短路之電池結構，此電池主要包含有一第一集電層、一第二集電層、一夾設於第一集電層與第二集電層間之膠框，並在正投影方向上至少部分的膠框與第一 集電層、第二集電層重疊，使膠框、第一集電層及第二集電層共同形成一封圍區域，此封圍區域內容設一電化學系統層，其包含有一第一活性材料層、一第二活性材料層與一設置於第一活性材料層與第二活性材料層間之隔離層，第一活性材料層與第一集電層接觸，第二活性材料層與第二集電層接觸，其特徵在於該第一集電層在正投影方向上是大於第二集電層，以避免彎折後第一集電層與第二集電層因接觸產生外部短路。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
10‧‧‧可撓曲式固態鋰電池
12‧‧‧第一電集層
14‧‧‧第二集電層
16‧‧‧膠框
18‧‧‧封圍區域
20‧‧‧第一活性材料層
22‧‧‧隔離層
24‧‧‧第二活性材料層
26‧‧‧電化學系統層
28‧‧‧絕緣保護層
T‧‧‧高度
D‧‧‧尺寸相差值
第1圖係為目前可撓曲式固態鋰電池之結構剖視圖。
第2圖係為本發明之一實施態樣之結構示意圖。
第3圖係為本發明之另一種實施態樣之結構示意圖。
第4圖係為本發明之又一種實施態樣之結構示意圖。
本發明係針對可撓曲式固態鋰電池於彎折後第一、第二集電層因為相互接觸而產生外部短路之問題提出解決方法。
解決方法：第一集電層在正投影方向上大於第二集電層，以避免彎折後第一集電層與第二集電層因接觸產生外部短路。請參閱第2圖，其係此方法的實施例示意圖。如圖所示，此種可撓曲式固態鋰電池10主要包含有一第一集電層12、一第二集電層14、一夾設於第一集電層12與第二集電層14間之膠框16，其中膠框16在正投影方向上係至少部分與第一集電層12、第二集電層14重疊，俾以藉由第一集電層12、第二集電層14及膠框16共同形成一封圍區域18，此封圍區域18內容設一電化學系統層26，此電化學系統層26包含有一第一活性材料層20、一第二活性材料層24與一設置於第一活性材料層20與第二活性材料層24間之隔離層22，第一活性材料層20與第一集電層12接觸，第二活性材料層24與第二集電層14接觸，並且在此實施例中第二集電層14之長度小於第一集電層12，以避免第一電集層12與第二集電層14在彎折時接觸而產生外部短路。
上述之可撓曲式固態鋰電池10，因膠框16之上端面與第一集電層12黏著，膠框16之下端面與第二集電層14黏著，因此完全容設於封圍區域18內之電化學系統層26在正投影方向上將呈現完全位於第一集電層12與/或第二集電層14之區域內，也就是說，第一活性材料層20的正投影面積小於第一集電層12的正投影面積，第二活性材料層24的正投影面積小於第二集電層14的正投影面積。
另外，在正投影方向上觀之，所述的膠框16可以完全或局部地位於第一集電層12與第二集電層14的正投影區域內，亦即，當膠框16完全位於第一集電層12與第二集電層14的正投影區域內時，若第一集電層12與第二集電層14在截面上具有相同長度時，則膠框16係完全不會突出於第一集電層12與第二集電層14之外，若第一集電層12與第二集電層14在截面上呈現不同長度時，則膠框16係位於第一集電層12與第二集電層14交集的正投影區域內，若當膠框16局部地位於第一集電層12與第二集電層14的正投影區域內時，則表示無論第一集電層12與第二集電層14是否在截面上具有相同的長度與否，局部的膠框16都是呈現出突出於第一集電層12與第二集電層14之外。
在正投影方向上該第一集電層與該第二集電層的尺寸相差值為D，且該膠框的高度為T，則D不大於T。D必須不大於T的原因在於，彎折後的D因為還有集電層本身的厚度，故在D=T的狀況下，縱使彎折90度也不會接觸到另一片集電層。
請參閱第3圖，其係本發明之另一實施態樣示意圖。此實施例在第一集電層12或第二集電層14之外表面周緣設置一絕緣保護層28，也就是第二集電層14之長度小於第一集電層12且第二集電層14之外表面周緣塗佈固化形成有一絕緣保護層28，以避免彎折後第一集電層與第二集電層因接觸產生外部短路，當然第二集電層可以與第一集電層互換。此處所定義之周緣是包含一側表面及/或自該側表面向上方及/或下方延伸的表面。其中該絕緣層係為單獨結構者及/或為該膠框的一部分，及/或藉由表面處理為電性絕緣之結構者。
請參閱第4圖，其係本發明之又一實施態樣示意圖。如圖所示，數個可撓曲式固態鋰電池10共用一第一集電層12，而在此實施例中數 個可撓曲式固態鋰電池10之第二集電層14的周緣為電性絕緣，例如如先前所述之形成有一絕緣保護層28。此處所定義之周緣是包含一側表面及/或自該側表面向上方及/或下方延伸的表面，以避免第一集電層12彎折時所導致的第二集電層12間或者與第一集電層12間的接觸。
基於一般鋰電池中，活性材料層塗佈於集電層上後再經過切割、乾燥製程後形成所謂之正極或負極，因此正極或負極之活性材料層之大小與集電層相同，基於安全因素之考量下，正極活性材料層必須小於負極活性材料層的設計，也就是正極必須小於負極，所謂安全因素是因為鋰離子嵌人至負極時若負極的空間不足會導致鋰晶枝大量地生成，則導致鋰晶枝穿刺隔離層而發生內部正、負極接觸的短路問題。在本案中的鋰電池架構下，集電層大小與上述正、負極面積大小無關聯，換言之，本案先前所述之較小的集電層也可以是負極的集電層，較大的集電層也可以是正極的集電層，本案的集電層有大小之分是為了避免外部集電層接觸的短路問題。鑑此，請在參閱第2圖，在此圖中之第一集電層12可以是正極集電層或者負極集電層，第二集電層14則相對應為負極集電層或正極集電層。也就是說，當第一集電層12為負極集電層時，第二集電層14為正極集電層，此實施態樣是與現有的一般鋰電池架構截然不同的。
綜上所述，本發明係藉由在正投影方向上非等長度設計之第一、第二電集層來使可撓曲式固態鋰電池於彎折後第一、第二集電層能免於接觸，進而避免因第一、第二集電層碰觸所產生的外部短路問題。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧可撓曲式固態鋰電池
12‧‧‧第一電集層
14‧‧‧第二集電層
16‧‧‧膠框
18‧‧‧封圍區域
20‧‧‧第一活性材料層
22‧‧‧隔離層
24‧‧‧第二活性材料層
26‧‧‧電化學系統層
T‧‧‧高度
D‧‧‧尺寸相差值

Claims (10)

  1. 一種具有避免外部短路之電池結構，其包含有：一第一集電層；一第二集電層；一膠框，其係夾設於該第一集電層與該第二集電層間，並在正投影方向上至少部分與該第一集電層、該第二集電層重疊，該膠框、該第一集電層及該第二集電層係形成一封圍空間；以及一電化學系統層，其設置於該封圍區域內，該電化學系統層包含有一第一活性材料層、一第二活性材料層與設置於該第一活性材料層與該第二活性材料層間之一隔離層，該第一活性材料與該第一集電層接觸，該第二活性材料層與該第二集電層接觸；其特徵在於該第一集電層在正投影方向上係大於該第二集電層。
  2. 如請求項1所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該電化學系統層在正投影方向上係位於該第二集電層之內。
  3. 如請求項2所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該第一活性材料層的正投影面積係小於該第一集電層的正投影面積。
  4. 如請求項2所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該第二活性材料層的正投影面積係小於該第二集電層的正投影面積。
  5. 如請求項1所述之具有避免外部短路之電池結構，其中在正投影方向上該第一集電層與該第二集電層的尺寸相差值為D，且該膠框的高度為T，則D不大於T。
  6. 如請求項1所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該第一集電層或該第二集電層的至少其一之一周緣為電性絕緣。
  7. 如請求項6所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該周緣係包含一側表面及/或自該側表面向上方及/或下方延伸的 表面。
  8. 如請求項1所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該第一集電層或該第二集電層的至少其一之一周緣係設置有一絕緣層。
  9. 如請求項8所述之具有避免外部短路之電池結構，其中該絕緣層係為單獨結構者及/或為該膠框的一部分及/或藉由表面處理為電性絕緣之結構者。
  10. 如請求項1所述之具有避免外部短路之電池結構，其係為可撓電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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