TWI628828B - 電芯及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明是關於一種電芯及其製造方法。本發明之卷芯具有依序相連的一正極導電部、一正極載體部及一負極導電部。正極導電部經本發明採切割技術產生，具有至少二組整齊之正極極耳。負極導電部經本發明採用切割技術產生，具有至少二組整齊之負極極耳。藉此，以將卷芯正、負極極耳分別直接導出至正極極柱、負極極柱。如此一來，可減少傳統極耳經集流體再經極柄導出至極柱所造成的高電組結構。使用切割方式可產出最多極耳數，極耳直接導出至極柱路徑最短，這將大幅降低電芯內阻，大倍率之充放電性能提高，減少電芯大電流造成的發熱提高電芯安全。

Description

電芯及其製造方法

本申請是屬於電芯的技術領域，特別是一種電芯及其製造方法。

隨著各種能源技術的發展，追求更為穩定的電能儲存裝置已成為目前科技改善的方向。電芯由於具有高穩定性、攜帶方便並且應用層面廣，因而逐漸成為重要的電能儲存裝置。然而目前的電芯已無法滿足大倍率充放電需求，為滿足大倍率充放電的電芯其結構設計必需滿足低內阻、大電流等條件。

一般而言，在捲繞式卷芯的結構中，是透過極耳以將塗有活性物質的極片導出，以達到電性連接的效果。為導出極耳，採用間歇涂布焊接極耳或採用刮片工藝經刮片後焊接極耳，另者採用預先切極耳方式。然而以上工藝之極耳難以對齊，且極耳數量不足進而增加內阻，再者由於極耳數量不足無法承受倍率充放電，因而無法使用在倍率要求的設備設施，更無法滿足電動汽車動力之要求，為滿足快速充電要求必須達到倍率充電將電芯於10-15分鐘內充電至容量90%~95%，所以極耳之數量及其製做方式必須滿足大電流充放電之要求。而為了將極耳對齊，就需要額外的操作來調整各個極耳之間的相對位置，由於極耳無法對齊必須增加集流環和極柄導出至極柱，因而大幅增加了生產成本及時間，內阻增加、無法達到倍率充放電要求，並且浪費內部空間至使容量減少。

另一方面，目前還發展出了揉極耳的製程。具體而言，是透過超音波的方式將極片之導電部揉平成一體。然而，揉化後的極耳又密封了卷芯開口，而導致難以注入電解液，以致無法將適量的電解液注入，這使得極片活性物質無法完全浸潤，造成容量降低，內阻增大。

如上所述，本發明是為了解決目前的問題，並提供一種電芯及其製造方法。

根據本發明一實施例所揭露之電芯，是為了解決極耳對齊及極耳數量不足之問題。詳細而言，本發明採極耳後製作方式，亦即先完成卷芯後再切割以完成極耳之製作。根據本實施例所揭露之電芯，電芯包含一殼體、一正極蓋板、一負極蓋板、一卷芯、一正極極柱以及一負極極柱。殼體具有相對的一第一開口以及一第二開口。正極蓋板設置於殼體之第一開口。負極蓋板設置於殼體之第二開口。卷芯設置於正極蓋板以及負極蓋板之間。卷芯具有依序相關的一正極導電部、一載體部及一負極導電部。正極導電部及負極導電部分別位於卷芯之相對兩側。正極導電部具有至少二正極極耳。正極極耳相對齊。負極導電部具有至少二負極極耳。負極極耳相對齊。正極極柱位於正極極耳之間，正極極柱電性連接正極極耳。負極極柱位於負極極耳之間，負極極柱電性連接負極極耳。

在一實施例中，卷芯由一第一極片、一第一分隔膜、一第二極片及一第二分隔膜依序堆疊並捲繞而成。第一極片之相對兩側分別具有一正極活性物質區，第二極片之相對兩側分別具有一負極活性物質區。

在一實施例中，第一極片、第一分隔膜、第二極片及第二分隔膜是沿一捲繞方向而捲繞成卷芯。第一極片為正極極片，第二極片為負極極片，且第一極片之正極活性物質區於垂直捲繞方向之寬度小於第二極片之負極活性物質區於垂直捲繞方向之寬度。

在一實施例中，第二極片之負極活性物質區於垂直捲繞方向之寬度小於第一分隔膜及第二分隔膜於垂直捲繞方向之寬度。

根據本發明一實施例所揭露之電芯的製造方法，包含以下步驟。依序堆疊一第一極片、一第一分隔膜、一第二極片及一第二分隔膜。捲繞第一極片、第一分隔膜、第二極片及第二分隔膜，使成為一卷芯，且正極導電部與負極導電部分別位於卷芯之兩側。將卷芯兩側之導電部經極耳切割工法，使卷芯兩側分別具有兩組正極極耳及兩組負極極耳之卷芯。將正極極柱置於正極極耳之間，且與正極極耳焊接後與卷芯成為一體直接導出至電芯外側。負極極柱置於負極極耳之間，且與負極極耳焊接後與卷芯成為一體直接導出至電芯外側。如此一來，卷芯之兩端已分別具有正、負極極柱並且成為一體。將此卷芯設置於一殼體內，殼體具有相對的一第一開口以及一第二開口。將一正極蓋板設置於殼體之第一開口，且正極極柱經第一蓋板之極柱孔穿出正極蓋板，並加絕緣密封件後固定於正極蓋板上，再將正極蓋板與殼體第一開口焊接後完全密封第一開口。將一負極蓋板設置於殼體之第二開口，且負極極柱經第二蓋板之極柱孔穿出負極蓋板，並加絕緣密封件後固定於負極蓋板上，再將負極蓋板與殼體第二開口焊接後完全密封第二開口。最後，電芯除了正極極柱留有注液孔外已達到完全密閉。

在一實施例中，還包含經正極極柱之一注液孔注電解液於殼體內，以及將注液孔密封。

根據上述本發明實施例所揭露之電芯及其製造方法，由於本發明的卷芯經極耳切割工法將卷芯載體直接導出至殼体外極柱，而可解決卷芯的極耳不易對齊及極耳數量不足的問題，並且正極極柱具有一注液孔便於使用者注入電解液體。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明的詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明的技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露的內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關的目的及優點。以下的實施例係進一步詳細說明本發明的觀點，但非以任何觀點限制本發明的範疇。

在以下說明中，所使用之第一、第二、第三等字眼是用以區分圖式中之不同元件、組成、區域。這些字眼並非用以限制元件、組成、區域。也就是說，在不脫離本提案的精神和範圍內，所敘述之第一元件、第一組成、第一區域也可以是第二元件、第二組成、第二區域。

在以下說明中，所使用之上、下、左、右等關於方向之字眼僅是針對圖式中各元件之相對關係進行說明。也就是說，在不脫離本提案的精神和範圍內，所敘述甲在乙之上方也可以是乙在甲之上方。

首先，請參閱圖1及圖2，圖1為本發明一實施例所揭露之電芯之組裝示意圖，圖2為圖1之電芯之分解示意圖。如圖所示，本實施例之電芯1是圓柱形電芯。詳細來說，本發明所揭露之電芯1包含一殼體10、一正極蓋板20、一負極蓋板30、一卷芯40、一正極極柱50以及一負極極柱60。

殼體10具有相對的一第一開口11以及一第二開口12。詳細來說，使用者可將電芯1之各組成元件透過第一開口11、第二開口12而裝設於殼體10內。需注意的是，當組裝電芯1以後，第一開口11以及第二開口12即可由正極蓋板20以及負極蓋板30遮蔽、密封。

正極蓋板20設置於殼體10之第一開口11。藉此，正極蓋板20可以遮蔽、密封第一開口11。負極蓋板30設置於殼體10之第二開口12。負極蓋板30設置於殼體10之第二開口12。藉此，負極蓋板30可以遮蔽、密封第二開口12。

卷芯40設置於正極蓋板20以及負極蓋板30之間。以下進一步介紹本發明之卷芯40。請一併參閱圖3A至圖3C，圖3A為圖1之卷芯之剖切示意圖，圖3B為圖1之極柱及極耳之示意圖，圖3C為圖3B之上視圖。如圖所示，卷芯40具有依序相連的一正極導電部41、一載體部42及一負極導電部43。正極導電部41經極耳切割成型工法使具有至少二正極極耳410a、410b。正極極耳410a、410b相對齊。本處所指對齊是代表正極極耳410a、410b的端緣平整。進一步來說，當正極極耳410a、410b之數量為複數個時，複數個正極極耳410a、410b的端緣(端面)之間實質上平行。在本實施例中，正極極耳410a、410b之數目分別為卷繞圈數之倍數，然並不以此為限。另一方面，負極導電部43經極耳切割成型工法使具有至少二負極極耳430a、430b。負極極耳430a、430b相對齊。本處所指對齊是代表負極極耳430a、430b的端緣平整。進一步來說，當負極極耳430a、430b之數量為複數個時，複數個負極極耳430a、430b的端緣(端面)之間實質上平行。在本實施例中，負極極耳430a、430b之數目分別為捲繞圈數之倍數，然並不以此為限。

本發明透過上述切割方式，以分別在正極導電部41形成正極極耳410a、410b以及在負極導電部43形成負極極耳430a、430b。如此一來，相較於習知技術，本發明可形成數量最多的正極極耳410a、410b以及負極極耳430a、430b。進一步而言，由於正極極耳410a、410b以及負極極耳430a、430b採用捲繞後極耳切割工法使極耳整齊畫一，方能進一步採用極耳經極柱直接導出殼體工法，而可減少傳統工法極耳需經集流體、極柄到極柱之導出方式，進而降低電性連接造成的內阻，使得工法簡易結構可靠，提升電性能、電芯容量及安全性。傳統工法需大量焊接工法造成虛焊內阻變大，甚至產生開路、短路之現象，電性能不穩定，致使電芯的一致性變差。

正極極柱50位於正極極耳410a、410b之間。詳細來說，正極極柱50例如是透過焊接的方式以跟卷芯40(正極極耳410a、410b)形成一體的結構，並進而導出致電芯1的外部(如圖3B、圖3C所示)。負極極柱60位於負極極耳430a、430b之間。詳細來說，負極極柱60例如是透過焊接的方式以跟卷芯40(負極極耳430a、430b)形成一體的結構，並進而導出致電芯1的外部。如上所述，由於正極極柱50、負極極柱60分別電性連接於卷芯40兩側，因而當使用者將電性接頭分別連接於正極極柱50、負極極柱60時，即可構成一完整的迴路。

如上所述，由於本發明的卷芯是直接導出至極柱，因而可解決卷芯的極耳不易對齊的問題，並且便於使用者注入電解液。此外，由於本發明可具有最多的極耳數，因而可大幅降低電芯的內電阻(≦0.5毫歐姆)，改善自放電的情形，加大極耳載体截面積，大幅降低大電流工作(大倍率充放電)時產生的溫升，使電芯更安全，提高電芯壽命，及快速充電放電優點。

以下更進一步介紹上述卷芯40的結構，請參閱圖3A至圖4B，圖4A為圖3A之卷芯之展開示意圖，圖4B為4A之側視圖。

如圖所示，卷芯40具有依序相連的一正極導電部41、一載體部42及一負極導電部43。正極導電部41經極耳切割成型工法使具有至少二正極極耳410a、410b。正極極耳410a、410b相對齊。負極導電部43經極耳切割成型工法使具有至少二負極極耳430a、430b。負極極耳430a、430b相對齊。詳細來說，卷芯40是由一第一極片40a、一第一分隔膜40b、一第二極片40c及一第二分隔膜40d依序堆疊並捲繞而成。也就是說，本發明之卷芯40具有捲繞式的結構。還請注意的是，上述載體部42還可進一步區分成正極載體區以及負極載體區，其詳細結構是根基於其捲繞式的結構，亦即載體部42的正極載體區、負極載體區是透過捲繞方式而於製程中所分別形成。

第一極片40a之相對兩側分別具有一正極活性物質區A，第二極片40c之相對兩側分別具有一負極活性物質區B，正極活性物質區A以及負極活性物質區B分別塗佈有活性物質。也就是說，第一極片40a以及第二極片40c之雙面均塗布有有活性物質，而可有效提升活性物質的塗布面積，並進而降低電芯的內電組。

此外，由於第一極片40a以及第二極片40c之雙面均塗布有活性物質，因而比間隙塗布速度快且穩定提高產能。塗布預留之對稱未塗布區(空箔載體)一併在塗布時保留減少極耳製作工序。

還需注意的是，第一極片40a及第二極片40c預留有切割區域，而切割區域則未塗佈活性物質，並且在後續製程中透過切割程序以形成對應的極耳。詳細來說，第一分隔膜40b、第二分隔膜40d可用來分隔第一極片40a之正極活性物質區A、第二極片40c之負極活性物質區B，以達到絕緣的效果，以避免在電芯內部造成短路的現象。第一極片40a、第一分隔膜40b、第二極片40c及第二分隔膜40d的堆疊方式容後詳述。

在本實施例及部分其他實施例中，第一極片40a、第一分隔膜40b、第二極片40c及第二分隔膜40d是沿一捲繞方向F而捲繞成卷芯40。其中，第一極片40a為正極極片，而第二極片40c為負極極片，且第一極片40a之正極活性物質區A於垂直捲繞方向F之寬度W₁ 小於第二極片40c之負極活性物質區B於垂直捲繞方向F之寬度W₂ 。也就是說，第二極片40c之負極活性物質區B必須完全覆蓋第一極片40a之正極活性物質區A。其中第一極片40a (正極極片)的材質為鋁箔，而第二極片40c(負極極片)的材質為銅箔，然使用者也可以根據其需求來選擇適合的材質。

此外，在本實施例及部分其他實施例中，第二極片40c之負極活性物質區B於垂直捲繞方向F之寬度W₂ 小於第一分隔膜40b及第二分隔膜40d於垂直捲繞方向F之寬度W₃ 。也就是說，第一分隔膜40b、第二分隔膜40d必須完全覆蓋負極活性物質區B。藉此，第一分隔膜40b及第二分隔膜40d可有效達到絕緣的效果。

以下介紹本發明卷芯的製造方法。請參閱圖5及圖6A至圖6F，圖5為本發明一實施例所揭露之卷芯的製造方法之流程圖，圖6A至圖6F為圖5之卷芯之製造過程之結構示意圖。

首先，如圖6A至6D所示，依序堆疊一第一極片40a、一第一分隔膜40b、一第二極片40c及一第二分隔膜40d(步驟S101)。其中，第一分隔膜40b及第二分隔膜40d可用來分隔第一極片40a、第二極片40c，以達到絕緣的效果，進而避免在電芯內部造成短路的現象。

還請留意的是，上述圖6A至6D僅是用以舉例說明，以描述第一極片40a、第一分隔膜40b、第二極片40c及第二分隔膜40d等元件之間在堆疊以後的相對位置關係。亦即，圖6A至6D之順序並非用以限定本方法之步驟。

在本實施例中，(步驟S101)是透過以下步驟來進行。首先，依序將第一分隔膜40b、第二分隔膜40d同時進入卷心預捲2-5圈。接著，令第二極片40c進入卷心預捲1/4圈，並且令第一極片40a進入卷心。還請注意的是，捲繞程序需保留第一極片40a、第二極片40c未塗布活性物質之保留區域。

在上述步驟中，塗布完成之第一極片40a、第二極片40c經壓實，分條即進入捲繞製程，而可大幅減少前製作程序，而可節省設備投入，並且提高直通率。

然後，如圖6E所示，同時預捲第一極片40a、第一分隔膜40b、第二極片40c及第二分隔膜40d以形成卷芯。亦即，捲繞第一極片40a、第一分隔膜40b、第二極片40c及第二分隔膜40d(步驟S102)。其中，第一極片40a之一正極活性物質區A及第二極片40c之一負極活性物質區B分別塗佈有活性物質。藉此，以形成一概略為圓筒狀之結構，以製備具有捲繞式結構的卷芯。

最後，如圖6F所示，切割一正極導電部41及一負極導電部43，分別形成至少二正極極耳410a、410b、至少二負極極耳430a、430b。切割方式例如為機械切割或者雷射切割。如此一來，即完成了卷芯40之製備。

詳細來說，卷芯40之正極極耳410a、410b及負極極耳430a、430b可用來與電芯正、負極柱電性連接，亦即，將是將正極極耳410a、410b、負極極耳430a、430b直接導出成為電芯外部正、負極端子。由於本發明是透過上述製程製備卷芯40，亦即是在將第一極片40a、第一分隔膜40b、第二極片40c及第二分隔膜40d捲繞以後再進行極耳的切割，因而本發明所製成的卷芯的極耳排列相當整齊，而可有效解決先前技術所面臨的問題。

在上述步驟中，將正極極耳410a、410b、負極極耳430a、430b直接導出成為電芯外部正、負極端子的方式可大量減少電芯製程，大量減少設備投入，且減少大量環境控制(溫濕度)設施費用，相對節省了大量電費，節能環保。

此外，由於是透過上述製程來製備極耳，因而可大幅增加極耳的數量。詳細來說，切割方式會使正極導電部及負極導電部每圈可以分別形成兩個極耳。如此一來，當捲繞的圈數增加至N圈時，即可形成N圈倍數的卷芯極耳數。在本實施例及部分其他實施例中，第一極片40a及第二極片40c分別捲繞N圈，所以正極導電部41及負極導電部43的每一側均有N圈倍數的極耳，因而增大極耳的截面積將電流從電芯內部導出、導入，同時大幅降低了電芯的內電阻，並且改善了大電流工作發熱現象，如此電芯具有大倍率充放電之特性。

還請注意的是，上述流程的順序僅是用以舉例說明，使用者還可以根據其需求來調整適當的順序。

以下介紹如何製備本發明之電芯。請參閱圖7、圖8A至圖8G，圖7為本發明一實施例所揭露之電芯的製造方法之流程圖，圖8A至圖8G為圖7之電芯之製造過程之結構示意圖。

在本實施例中，步驟S201至S203是卷芯的製備程序，與上述步驟S101至S103相同或相似，故不重複描述。

完成卷芯40的製備以後，如圖8A所示，將正極極柱50焊接於正極極耳410a、410 (步驟S204)。詳細來說，是將正極極柱50設置於正極極耳410a、410b之間，並且將正極極柱50電性連接正極極耳410a、410。

接著，如圖8B所示，將負極極柱60焊接於負極極耳430a、430b (步驟S205)。詳細來說，是將負極極柱60設置於負極極耳430a、430b之間，並且將負極極柱60電性連接負極極耳430a、430b。

然後，如圖8C所示，將卷芯40設置於一殼體10內(步驟S206)。其中，殼體10具有相對的一第一開口11以及一第二開口12。

接著，如圖8D所示，將一正極蓋板20設置於殼體10之第一開口11 (步驟S207)，藉此以達到保護內部元件的效果。詳細來說，正極極柱50經正極蓋板20之極柱孔穿出正極蓋板20，並加絕緣密封件後固定於正極蓋板20上，再將正極蓋板20與殼體10之第一開口11焊接，以完全密封第一開口11。

最後，如圖8E所示，將一負極蓋板30設置於殼體10之第二開口12 (步驟S208)，藉此以達到保護內部元件的效果。詳細來說，負極極柱60經負極蓋板30之極柱孔穿出負極蓋板30，並加絕緣密封件後固定於負極蓋板30上，再將負極蓋板30與殼體10之第二開口12焊接，以完全密封第二開口12。

如此一來，即完成了本發明電芯之製備。還請注意的是，上述流程的順序僅是用以舉例說明，使用者也可以根據其需求來調整適當的順序。例如，使用者可先將負極蓋板30設置於殼體10之第二開口12，再將一正極蓋板20設置於殼體10之第一開口11。

此外，在使用者使用本發明之電芯前，還需透過注液孔加入電解液E以活化電芯。電解液例如但不限於為六氟磷酸鋰鹽。如此一來，電芯1經化成後成為電芯成品。電芯經分容分選後配組成電池包，而可使用於設備、電動車、電動大巴、太陽能、風能等…需儲能設施之中。

請一併參閱圖9A至圖10B，圖9A為圖1之正極蓋板之結構示意圖，圖9B為圖9A沿A-A'線之剖切示意圖，圖10A為圖1之負極蓋板之結構示意圖，圖10B為圖10A沿B-B'線之剖切示意圖。如圖所示，正極蓋板20包含一第一本體21以及一第一防爆膜22。詳細來說，第一本體21具有一第一上表面211以及一第一下表面212，其中，第一上表面211是代表第一本體21面向電芯外側的一面，而第一下表面212則是代表第一本體21面向電芯內部的一面，並且第一下表面212面對正極極柱52。第一本體21的第一下表面212用以裝設於殼體10之第一開口11。第一本體21具有一第一排氣口210。第一排氣口210自第一上表面211貫穿至第一下表面212。第一防爆膜22貼附於第一本體21之第一下表面212。在本實施例及部分其他實施例中，第一防爆膜22之材質為鋁箔，然並不以此為限，在其他實施例中，第一防爆膜22也可以使用其他適合的材質。進一步而言，第一防爆膜22是透過聚鄰苯二甲醯胺(polyphthalamide，PPA)來黏合。另一方面，負極蓋板30包含一第二本體31以及一第二防爆膜32。詳細來說，第二本體31具有一第二上表面311以及一第二下表面312，其中，第二上表面311是代表第二本體31面向電芯外側的一面，而第二下表面312則是代表第二本體31面向電芯內部的一面，並且第二下表面312面對負極極柱62。第二本體31的第二下表面312用以裝設於殼體10之第二開口12。第二本體31具有一第二排氣口310。第二排氣口310自第二上表面311貫穿至第二下表面312。第二防爆膜32貼附於第二本體31之第二下表面312。在本實施例及部分其他實施例中，第二防爆膜32之材質為鋁箔，然並不以此為限，在其他實施例中，第二防爆膜32也可以使用其他適合的材質。進一步而言，第二防爆膜32是透過聚鄰苯二甲醯胺(polyphthalamide，PPA)來黏合。

如上所述，當電芯內部的壓力大於臨界壓力時，氣體即可衝破第一防爆膜22及/或第二防爆膜32而可達到釋放氣體的效果，而可成功避免電芯內部的壓力過高而爆炸。在本實施例及部分其他實施例中，第一防爆膜22及/或第二防爆膜32之臨界排氣壓力如設為2MPa±0.15MPa，也就是說，當電芯內部的壓力大於或等於2MPa時，氣體即可衝破第一防爆膜22及/或第二防爆膜32而釋放氣體，進而避免電芯1爆炸的現象。防爆膜之破裂壓力可由實際之需求調整之。本電芯具有雙防爆閥增加電芯之安全性。

在本實施例及部分其他實施例中，第一本體21之第一下表面212還設有一第一凸台23。第一凸台23的形狀例如但不限於為三角柱形、四角柱形、五角柱形、六角柱形或圓柱形。第一凸台23面對第一防爆膜22。藉此，在電芯內部的壓力升高而造成第一防爆膜22隆起的過程中，一旦第一防爆膜22觸碰到第一凸台23，第一防爆膜22即會破裂而可釋放氣體。如此一來，可進一步確保第一防爆膜22在低於臨界壓力時破裂，而可更進一步提升電芯的安全性。另一方面，第二本體31之第二下表面32還設有一第二凸台33。第二凸台33的形狀例如但不限於為三角柱形、四角柱形、五角柱形、六角柱形或圓柱形。第二凸台33面對第二防爆膜32。藉此，在電芯內部的壓力升高而造成第二防爆膜32隆起的過程中，一旦第二防爆膜32觸碰到第二凸台33，第二防爆膜32即會破裂而可釋放氣體。如此一來，可進一步確保第二防爆膜32在低於臨界壓力時破裂，而可更進一步提升電芯的安全性。

請再參閱圖8至圖10，正極極柱50具有一螺母槽24之螺牙做為電芯外部電性連接。詳細而言，螺母槽24具有相對的一注液孔241以及一連接孔242，並且螺母槽24自正極極柱50的一側貫通至另一側。進一步地，連接孔242與第一開口11相連通。藉此，使用者可由連接孔242注入電解液(未繪示)，而所注入的電解液則可依序通過連接孔242、流入電芯結構內部。

正極極柱50更包含一塑性密封件25以及一剛性密封件26。塑性密封件25設置於注液孔241以及連接孔242之間。在本實施例中，塑性密封件25之材質為橡膠，然並不以此為限。更進一步而言，所述之橡膠例如但不限於為丁基類橡膠，例如：丁基橡膠（Isobutylene-isoprene Rubber，IIR）。剛性密封件26設置於注液孔241以及塑性密封件25之外側。詳細來說，剛性密封件26是緊配於注液孔241，藉以達到較佳的密封效果。在本實施例中，剛性密封件26為一剛性球體，然並不以此為限。更進一步而言，所述之剛性球體如但不限於為一鋼珠。藉此，在使用者透過注液孔241注入電解液之後，使用者可將塑性密封件25置於注液孔241內，接著再將剛性密封件26打入注液孔241，以完成塑性密封件25、剛性密封件26的組裝，而達到雙重密封的效果。

根據上述本發明實施例所揭露之電芯及其製造方法，由於本發明可解決卷芯的極耳不易對齊及極耳數量不足的問題，並由卷芯極耳直接導出至極柱，且便於使用者注入電解液體。

此外，由於本發明可大幅增加極耳的數量，使得離子交換的速率較快，因而電流僅需較短的距離即可從卷芯內部導出，而大幅降低了卷芯的內電阻，並且改善了自放電的現象，同時具有大倍率充放電之能力。

此外，在本發明部分實施例中，由於電芯其蓋板設有防爆閥孔其孔外還進一步設有凸台，因而可進一步確保防爆膜在於達到臨界壓力時即破裂，而可更進一步提升電芯的安全性。

此外，在本發明部分實施例中，由於注液孔洞可同時透過塑性密封件以及剛性密封件密封，因而具有較佳的密封效果，而可確實防止電解液自電芯漏液。進一步而言，由於剛性密封件設置於注液孔外側，因而剛性密封件可有效隔絕外界氣體造成塑性密封件老化的問題，而可有效延長塑性密封件的使用壽命，進而可提升電芯的使用年限。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧電芯

10‧‧‧殼體

11‧‧‧第一開口

12‧‧‧第二開口

20‧‧‧正極蓋板

21‧‧‧第一本體

210‧‧‧第一排氣口

211‧‧‧第一上表面

212‧‧‧第一下表面

22‧‧‧第一防爆膜

23‧‧‧第一凸台

24‧‧‧螺母槽

241‧‧‧注液孔

242‧‧‧連接孔

25‧‧‧塑性密封件

26‧‧‧剛性密封件

30‧‧‧負極蓋板

31‧‧‧第二本體

310‧‧‧第二排氣口

311‧‧‧第二上表面

312‧‧‧第二下表面

32‧‧‧第二防爆膜

33‧‧‧第二凸台

40‧‧‧卷芯

40a‧‧‧第一極片

40b‧‧‧第一分隔膜

40c‧‧‧第二極片

40d‧‧‧第二分隔膜

41‧‧‧正極導電部

410a、410b‧‧‧正極極耳

42‧‧‧載體部

43‧‧‧負極導電部

430a、430b‧‧‧負極極耳

50‧‧‧正極極柱

60‧‧‧負極極柱

A‧‧‧正極活性物質區

B‧‧‧負極活性物質區

E‧‧‧電解液

圖1為本發明一實施例所揭露之電芯之組裝示意圖； 圖2為圖1之電芯之分解示意圖； 圖3A為圖1之卷芯之剖切示意圖； 圖3B為圖1之極柱及極耳之示意圖； 圖3C為圖3B之上視圖； 圖4A為圖3A之卷芯之展開示意圖； 圖4B為4A之側視圖； 圖5為本發明一實施例所揭露之卷芯的製造方法之流程圖； 圖6A至圖6F為圖5之卷芯之製造過程之結構示意圖； 圖7為本發明一實施例所揭露之電芯的製造方法之流程圖； 圖8A至圖8E為圖7之電芯之製造過程之結構示意圖； 圖9A為圖1之正極蓋板之結構示意圖； 圖9B為圖9A沿A-A'線之剖切示意圖； 圖10A為圖1之負極蓋板之結構示意圖； 圖10B為圖10A沿B-B'線之剖切示意圖。

Claims (8)

1. 一種電芯，包含：一殼體，具有相對的一第一開口以及一第二開口；一正極蓋板，設置於該殼體之該第一開口；一負極蓋板，設置於該殼體之該第二開口；一卷芯，設置於該第一蓋板以及該第二蓋板之間，該卷芯具有依序相關的一正極導電部、一正極載體部及一負極導電部，該正極導電部及該負極導電部分別位於該卷芯之相對兩側，該正極導電部具有至少二正極極耳，該至少二正極極耳相對齊，該負極導電部具有至少二負極極耳，該至少二負極極耳相對齊；一正極極柱，位於該至少二正極極耳之間，該正極極柱電性連接該至少二正極極耳；以及一負極極柱，位於該至少二負極極耳之間，該負極極柱電性連接該至少二負極極耳；其中，該正極蓋板包含一第一本體以及一第一防爆膜，該第一本體具有一第一上表面以及一第一下表面，該第一本體的該第一下表面用以裝設於該殼體之該第一開口，該第一本體具有一第一排氣口，該第一排氣口自該第一上表面貫穿至該第一下表面，該第一防爆膜貼附於該第一本體之該第一下表面；該負極蓋板包含一第二本體以及一第二防爆膜，該第二本體具有一第二上表面以及一第二下表面，該第二本體的該第二下表面用以裝設於該殼體之該第二開口，該第二本體具有一第二排氣 口，該第二排氣口自該第二上表面貫穿至該第二下表面，該第二防爆膜貼附於該第二本體之該第二下表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電芯，其中該卷芯由一第一極片、一第一分隔膜、一第二極片及一第二分隔膜依序堆疊並捲繞而成，其中該第一極片之相對兩側分別具有一正極活性物質區，該第二極片之相對兩側分別具有一負極活性物質區。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電芯，其中該第一極片、該第一分隔膜、該第二極片及該第二分隔膜是沿一捲繞方向而捲繞成該卷芯，該第一極片為正極極片，該第二極片為負極極片，且該第一極片之該正極活性物質區於垂直該捲繞方向之寬度小於該第二極片之該負極活性物質區於垂直該捲繞方向之寬度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電芯，其中該第二極片之該負極活性物質區於垂直該捲繞方向之寬度小於該第一分隔膜及該第二分隔膜於垂直該捲繞方向之寬度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電芯，其中該正極蓋板具有一螺母槽，該螺母槽具有相對的一注液孔以及一連接孔，該正極蓋板更包含一塑性密封件以及一剛性密封件，該塑性密封件設置於該注液孔以及該連接孔之間，該剛性密封件設置於該注液孔以及該塑性密封件之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電芯，其中該第一本體之該第一下表面還設有一第一凸台，該第一凸台位於該第一排氣口之中，該第二本體之該第二下表面還設有一第二凸台，該第二凸台位於該第二排氣口之中。
7. 一種電芯的製造方法，包含： 依序堆疊一第一極片、一第一分隔膜、一第二極片及一第二分隔膜；捲繞該第一極片、該第一分隔膜、該第二極片及該第二分隔膜；切割該第一極片、該第一分隔膜、該第二極片及該第二分隔膜之兩側而分別形成一第一導電部及一第二導電部，以將該第一極片、該第一分隔膜、該第二極片及該第二分隔膜組成一卷芯；切割該第一導電部以形成至少二正極極耳；切割該第二導電部以形成至少二負極極耳；將一正極極柱置於該至少二正極極耳之間，且該正極極柱與該至少二正極極耳電性連接；將一負極極柱置於該至少二負極極耳之間，且該負極極柱與該至少二負極極耳電性連接；將具有正、負極極柱之該卷芯設置於一殼體內，該殼體具有相對的一第一開口以及一第二開口；將一正極極柱設置於該殼體之該第一開口；將一負極極柱極設置於該殼體之該第二開口；將一正極蓋板設置於該殼體之該第一開口，其中該正極蓋板包含一第一本體以及一第一防爆膜，該第一本體具有一第一上表面以及一第一下表面，該第一本體的該第一下表面用以裝設於該殼體之該第一開口，該第一本體具有一第一排氣口，該第一排氣口自該第一上表面貫穿至該第一下表面，該第一防爆膜貼附於該第一本體之該第一下表面；以及 將一負極蓋板設置於該殼體之該第二開口，其中該負極蓋板包含一第二本體以及一第二防爆膜，該第二本體具有一第二上表面以及一第二下表面，該第二本體的該第二下表面用以裝設於該殼體之該第二開口，該第二本體具有一第二排氣口，該第二排氣口自該第二上表面貫穿至該第二下表面，該第二防爆膜貼附於該第二本體之該第二下表面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電芯的製造方法，還包含：經該正極極柱之一注液孔注入電解液於該殼體內；以及將該注液孔密封。