具有结构改进的上密封部分的二次电池

摘要

本文公开了一种二次电池，其通过将具有阴极/分隔板/阳极结构的电极组件安装到袋形电池壳内并且将该电极组件热焊接到电池壳上来制造，其中一对绝缘膜在接触袋形电池壳的上热焊接部分(上密封部分)的区域处，附接到与电极组件的电极头电连接的每一电极导片的相对的主表面上，绝缘膜(a，b)中的一个绝缘膜，即绝缘膜(a)，延伸而使得绝缘膜(a)的下端支撑电极头与电极导片联接之处的联接区域，并且绝缘膜(a，b)之间的交叠长度(L)等于或略大于上密封部分的高度(H)。根据本发明的二次电池的效果是：当外力(例如小振动或跌落)施加到二次电池时防止由于电极组件运动而使电极导片断裂，以及优选容易地弯曲电极导片以使得PCM安装在二次电池上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括一结构上加以改进的上密封部分的袋形二次 电池，更具体而言，涉及一种这样的二次电池：其通过将具有阴极/ 分隔板/阳极结构的电极组件安装到袋形电池壳内并且将该电极组件 热焊接到电池壳上来制造，其中一对绝缘膜在接触袋形电池壳的上热 焊接部分(上密封部分)的区域处，附接到与电极组件的电极头电连 接的每一电极导片的相对的主表面上，绝缘膜a和b中的一个绝缘膜， 即绝缘膜a，延伸而使得绝缘膜a的下端支撑电极头与电极导片相联 接之处的联接区域，并且绝缘膜a和b之间的交叠长度L等于或略大 于上密封部分的高度H。

背景技术

随着移动装置的日益发展以及这些移动装置的需求的增加，二次 电池作为移动装置的能量来源其需求也急剧增加。因此，已经对满足 各种需要的电池进行了大量研究。

对于薄到足以应用于诸如移动电话的产品中的棱形二次电池或袋 形二次电池，在电池形状方面要求非常高。对于诸如锂离子电池和锂 离子聚合物电池的二次电池，在电池材料方面要求非常高，要求具有 高能量密度、高放电电压和高输出稳定性。

图1是一个分解视图，典型地示出了常规代表性袋形二次电池的 整体结构。

参照图1，袋形二次电池10包括：电极组件30、从电极组件30 伸出的多个电极头40和50、分别焊接到电极头40和50的电极导片 60和70以及用于容纳电极组件30的电池壳20。

电极组件30是发电元件，包括依次堆叠的阴极和阳极，同时分隔 板相应布置在阴极和阳极之间。具体地，电极组件30构造为如下结构， 在该结构中电极导片60和70例如通过焊接电连接至自阴极和阳极各 自伸出的电极头40和50。电极组件30安装在电池壳20内，同时电 极导片60和70局部暴露于电池壳20外部。绝缘膜80局部附接到电 极导片60和70的上表面和下表面，用于提高电池壳20与电极导片 60和70之间的可密封性并同时用于确保电池壳20与电极导片60和 70之间的电绝缘。

图2是放大的截面视图，示出了图1所示的二次电池的电池壳的 上端，其中在二次电池组装之后，阴极头彼此联接而处于聚集状态并 且连接至阴极导片。为了便于说明，在图2只示出阴极导片。阴极导 片的结构与阳极导片的结构一致。

参照图2，从电极组件30的阴极集电器(未示出)伸出的多个阴 极头40例如通过焊接彼此联接，并且连接到阴极导片60的一端。阴 极导片60连同绝缘膜80一起热焊接到电池壳20的上密封部分21， 同时阴极导片60的与阴极头40相对的另一端61暴露于电池壳20外 部。附接到阴极导片60的两个绝缘膜80在阴极导片60的相对的主表 面处彼此交叠，同时各绝缘膜80具有相同的长度。因此，绝缘膜80 的上端81和下端82在结构上彼此吻合。通常，厚度大约为80-100μm 的PP或PE用作绝缘膜。当进行热焊接处理时，绝缘膜在电池壳20的 上密封部分21处一体固定到电池壳20。

当电极组件30(见图1)在电池壳内由于各种原因(例如对电池 施加小振动或者电池跌落)频繁移动时，所述多个电极头40附接于其 处的位于阴极导片60下端处的与电极头40的前端相对应的区域A会 断裂。具体地，电极导片60的附接绝缘膜80之处的区域被保护免受 外力，而应力集中在阴极导片60的区域A上，该区域A由于外力而频 繁变形。

此外，绝缘层80从电池壳20的上密封部分21向外局部突出，各 绝缘膜80以对称的方式在突出区域B处附接到阴极导片60的相对的 主表面。因而，当将电池壳20的上密封部分21弯曲以减小二次电池 10(见图1)的总长度或者安装诸如保护电路模块(未示出)的构件 时，由于绝缘膜80附接到阴极导片60的相对的主表面，因而难以将 阴极导片60的区域B弯曲。

在这方面，日本专利申请公布No.2003-257387公开了一种构造为 如下结构的二次电池，在该结构中具有阴极/分隔板/阳极布置的电极 组件安装在电池壳内，从电极组件突出的多个电极头连接到电极导片， 附接到每一电极导片的相对的主表面的至少一个绝缘膜延伸到电极头 被弯曲之处的弯曲区域，以防止电极头与电极组件的各电极之间发生 短路。此外，日本专利申请公布NO.1999-260414公开了一种构造为如 下结构的二次电池，在该结构中在从电池壳向外突出的电极集电器的 表面处形成可热焊接的聚合物膜，并且该聚合物膜热焊接到电池壳， 该电池壳的内表面由可热焊接的聚合物膜制成，从而提高电池壳的可 密封性。

但是，上述技术并没有提出一种结构来防止电极导片在绝缘膜下 交界面处断裂，或者来解决电极导片在绝缘膜的上突出区域处弯曲的 困难。

因此，急需如下技术，该技术能够改进可被热焊接到电池壳的上 密封部分的绝缘膜的结构，由此防止在外力(例如小振动或跌落)施 加到电池时由于电极组件运动而使电极导片断裂，以及优选地，易于 弯曲电极导片以使PCM安装到电池上。

发明内容

技术问题

因此，本发明致力于解决上述问题以及亟待解决的其它技术问题。

本发明的一个目的是提供一种二次电池，该二次电池能够防止当 外力(例如小振动或跌落)施加到该二次电池时由于电极组件运动而 使电极导片断裂。

本发明的另一目的是提供一种二次电池，其能够容易地弯曲电极 导片以使得保护电路模块(PCM)安装到二次电池。

技术方案

根据本发明的一个方面，通过提供一种如下的二次电池可以实现 上述目的和其它目的，该二次电池通过将具有阴极/分隔板/阳极结构 的电极组件安装到袋形电池壳内并且将该电极组件热焊接到电池壳上 来制造，其中一对绝缘膜在接触袋形电池壳的上热焊接部分(上密封 部分)的区域处，附接到与电极组件的电极头电连接的每一电极导片 的相对的主表面，绝缘膜a和b中的一个绝缘膜，即绝缘膜a，延伸 而使得绝缘膜a的下端支撑在电极头与电极导片联接之处的联接区 域，并且绝缘膜a和b之间的交叠长度L等于或略大于上密封部分的 高度H。

因此，在根据本发明的二次电池中，绝缘膜a和b中的一个，即 绝缘膜a，朝向电池壳中的电极头延伸，以支撑在电极头与电极导片 联接之处的联接区域，由此防止当应力由于电极组件频繁移动而被集 中时电极导片的断裂。而且，在电极组件外部的在绝缘膜a和b之间 的交叠长度被最小化，由此可以容易地将电极导片弯曲，以使得保护 电路模块(PCM)安装到电极导片。

并不具体限制电极组件，只要电极组件被构造为其中多个电极头 彼此连接以构成阴极和阳极的结构。优选地，电极组件构造为堆叠型 结构或堆叠/折叠型结构。堆叠/折叠型电极组件在本申请所属的领域 中众所周知，因此将不给出堆叠/折叠型电极组件的详细描述。

电池壳构造为由包括金属层和树脂层的层压片制成的袋形结构， 该层压片特别为铝层压片。所述电池壳优选地应用于袋形电池。

绝缘膜a和b之间的交叠长度L可以根据电池壳的上密封部分的 高度H变化。电池壳的上密封部分的高度H可以根据电池的形状变化。 因此，绝缘膜a和b之间的交叠长度L和电池壳的上密封部分的高度 H不被具体限制。优选地，所述密封部分形成为在电池壳的上端处具 有2-2.5mm的高度。因此，绝缘膜之间的交叠长度可以是2-2.5mm， 或者大于上密封部分的高度。在此，在电池壳的上密封部分处可以完 全地或部分地实施用于密封电池壳的热焊接处理。因此，上密封部分 并无必要是必须进行热焊接处理之处的区域。

在一个优选实施方案中，二次电池构造为如下结构：其中保护电 路模块(PCM)电连接到电极导片的从电池壳的上密封部分突出的外端， 电极导片朝向上密封部分弯曲，同时PCM连接到电极导片，以使得PCM 安装在上密封部分上。在此情况下，袋形二次电池的由于电池壳的上 密封部分而腾空的空间被最大化利用，因此使二次电池的体积最小化。

在上述结构中，所述弯曲区域可以是位于上密封部分上方的区域。 在此，位于上密封部分上方的区域是如下区域，在该区域处进行弯曲 处理，以使得其上安装PCM的电极导片的突出部分位于上密封部分上 方。所述区域可以是延伸到上密封部分的末端的电极导片的总长度， 或者是电极导片的从上密封部分突出的一部分。具体地，所述区域可 以是在电极导片的突出部分处的邻近上密封部分的末端的一部分电极 导片。

优选地，绝缘膜a和b中只有一个绝缘膜，即绝缘膜a或绝缘膜 b以非对称方式附接到与所述弯曲区域对应的位于上密封部分上方的 区域。具体地，绝缘膜中的其中一个附接到该突出的电极导片的一个 主表面，并且PCM安装到电极导片的另一个主表面。因此，当电极导 片被弯曲以使得PCM安装在上密封部分时，该弯曲处理相比于根据常 规技术的具有附接到其相对的主表面的绝缘膜的电极导片的弯曲，更 容易处理，因为根据本发明绝缘膜只附接到电极导片的仅仅一个主表 面。在此情况下，优选地，朝向附接有绝缘膜的上密封部分执行在位 于上密封部分上方的区域处的电极导片的弯曲。

根据情况，可通过将电极导片的从电池壳的上密封部分突出的另 一端朝向上密封部分弯曲，并且将PCM连接到该电极导片以使得PCM 安装在上密封部分上，来构造二次电池。

在一优选实施方案中，绝缘膜a和b中的至少一个具有多个在其 内形成的通孔，由此减少弯曲电极导片之时的阻力。在电池壳热焊接 期间，绝缘膜被熔化，通孔充满熔融的绝缘膜，并且绝缘膜在通孔中 固化。因而，在热焊接区域处通孔被绝缘膜阻塞，因此，通孔并不影 响绝缘膜的固有功能。

优选地，在被放置在位于与弯曲区域对应的上密封部分上方的区 域内的绝缘膜内形成通孔。例如，电极导片可附接有至少一个绝缘膜 a或b，其具有形成于对应于弯曲部分的位置处的多个通孔。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和 其它目的、特点和优点，在这些附图中：

图1是示出了常规袋形二次电池的整体结构的分解立体图；

图2是放大截面图，示出了图1所示的二次电池的电池壳的上端， 其中在二次电池装配之后，阴极头彼此联接而呈现聚集状态并且连接 到阴极导片；

图3是局部放大的竖直截面图，示出了根据本发明的优选实施方 案的二次电池的电池壳的上密封部分；

图4是一典型视图，示出了构成图3的二次电池的电极导片，该 电极导片具有附接到其上的绝缘膜；

图5是一典型视图，示出了一种具有附接于其上的绝缘膜的电极 导片，所述绝缘膜与图4中的绝缘膜相比存在改动；以及

图6和7是竖直截面图，示出了图3的二次电池的电池壳的上密 封部分，其中保护电路模块(PCM)安装到该二次电池。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。然而，应注 意，本发明的范围并不限于所示出的实施方案。

图3是局部放大的竖直截面图，典型地示出了根据本发明的优选 实施方案的二次电池的电池壳的上密封部分。图3的袋形二次电池非 常类似于通常所使用的常规袋形电池，因此，除了本发明的特征项之 外，将不给出根据本发明的二次电池的描述。为了便于描述，该上密 封部分将简称为“密封部分”。

参照图3，第一绝缘膜400和第二绝缘膜500附接到电极导片300 的相对的主表面，以增强在电池壳200的上密封部分210处铝层压片 和电极导片300之间的密封性，并确保电池壳200的上密封部分210 处铝层压片和电极导片300之间的电绝缘。

第一绝缘膜400附接到电极导片300的一个主表面，以使得第一 绝缘膜400的上端410位于与密封部分210的上端大致对应的位置。 在电极头联接到电极导片的联接区域A，第一绝缘膜400的下端420 延伸到电极头600，以使得第一绝缘膜400的下端420覆盖与电极头 600的前端610对应的电极导片300的下端。

如上文所述，联接区域A为当外力施加到电池时由于电极导片300 频繁变形而使电极导片300容易发生断裂的区域。但是，第一绝缘膜 400附接到电极导片300的一个主表面，以使得第一绝缘膜400覆盖 电极导片300，从而防止电极导片300断裂。

另一方面，第二绝缘膜500附接到电极导片300的另一主表面， 以使得第二绝缘膜500的上端510从密封部分210到电极导片300的 突出部分310延伸出预定高度。第二绝缘膜500的下端520位于与密 封部分210的下端大致对应的位置。

这种结构可以容易地从图4确认，图4典型地以俯视图和竖直截 面图示出了具有附接到其上的绝缘膜的电极导片。

参照图4，第一绝缘膜400和第二绝缘膜500以一种非对称结构 附接到电极导片300的相对的主表面，在该非对称结构中第一绝缘膜 400和第二绝缘膜500的上端410和510在它们的位置处并不相互吻 合，并且第一绝缘膜400和第二绝缘膜500的下端420和520在它们 的位置处也并不相互吻合。第一绝缘膜400和第二绝缘膜500仅在电 池壳200的密封部分210(见图3)处相互交叠。具体地，第一绝缘膜 400和第二绝缘膜500之间的交叠长度L大致等于密封部分210的高 度。在此结构的改型中，如图5所示，具有不同高度的第一绝缘膜401 和第二绝缘膜501附接到电极导片300的相对的主表面，以保持第一 绝缘膜400和第二绝缘膜500的非对称结构并且确保在第一绝缘膜 400和第二绝缘膜500之间的交叠长度L。

图6和7是竖直截面图，示出了图3的二次电池的电池壳的上密 封部分，在该处保护电路模块(PCM)安装到该二次电池。

参照这些视图，通过将PCM 700电连接到电极导片300的突出部 分310，并沿箭头所示方向弯曲电极导片300以使得PCM 700位于密 封部分210，来构造二次电池。此时，由于只有第一绝缘膜500附接 到电极导片300的弯曲区域B，所以电极导片300的弯曲比图2更易 于实现。

此外，在图2的结构中，由于绝缘膜80以对称方式附接到电极导 片60的相对的主表面，所以电极导片60的弯曲部分被制造得基本围 绕绝缘膜80的上端81。另一方面，在图3的结构中，电极导片300 可以围绕第一绝缘膜400的上端410弯曲，并且电极导片300的弯曲 区域B被第二绝缘膜500支撑，从而减小应力集中以增强弯曲稳定性。

在下文中，将更详细地描述本发明的实施例。但是，应注意，本 发明的范围并不限于所示出的实施例。

[实施例1]

电极组件的电极头通过焊接连接到电极导片，绝缘膜(由聚丙烯 制成)以如图4所示的非对称结构附接到每一电极导片的相对的主表 面，该电极组件安装在电池壳内，电极组件被浸渍以电解液，并且将 电池壳密封，以制造电池。

[比较实施例1]

除了绝缘膜以如图2所示的对称结构附接到每一电极导片的相对 的主表面之外，电池以与实施例1相同的方法来制造。

[实验性实施例1]

对于分别包含根据实施例1和比较实施例1制得的电池的移动电 话进行小振动实验。在实验中，不断地将小振动施加到每十(10)个 移动电话，直到进行了12,000次循环，并且检查电池电压。在以下表 1中示出了检查到过电压的电池的数量。小振动实验在以下条件下进 行：将那些使用充满电的电池的移动电话放置在以八边棱柱形状成形 的鼓中，并且该鼓以280rpm旋转。

<表1>

 

循环06,0009,00012,000实施例110/1010/1010/1010/10比较实施例110/108/107/106/10

从以上表1可见，在所有根据实施例1制得的电池中检查到了电 压，尽管在小振动实验中的循环次数是12,000，而根据比较实施例1 制得的其中的四个电池中没有检测到电压。对于根据实施例1制得的 电池，电极头与电极导片联接之处的联接区域被绝缘膜支撑，由此防 止了当由于小振动施加到电极上而使电极组件移动时电极导片断裂。 另一方面，对于根据比较实施例1制得的电池，由于集中在电极头与 电极导片联接之处的联接区域的应力，电极导片发生断裂。

[实验性实施例2]

为了确认当电极导片如图7所示出于安装PCM的意图而弯曲时的 弯曲稳定性，对绝缘膜以图3方式(‘实施例2’)附接到其上的十 (10)个电极导片以及绝缘膜以图2方式(‘比较实施例2’)附接 到其上的十(10)个电极导片，以ASTM D2176-97a的方法进行弯曲实 验。该实验在以下的条件下进行：将每一电极导片安装在转子机器处， 同时施加到电极导片上的拉力是400g，以175rpm从左(-90度)到 右(+90度)重复转子机器的正交运动，然后测量弯曲循环的次数， 直至电极导片发生断裂。以下的表2示出了结果。

<表2>

 

弯曲循环的最少 次数弯曲循环的最多 次数弯曲循环的平均次 数实施例2182319.5比较实施例2111412.3

从以上的表2可见，根据实施例2的电极导片的弯曲循环的平均 次数是19.5，而根据比较实施例2的电极导片的弯曲循环的平均次数 是12.3。也就是说，在断裂之前的实施例2的电极导片的弯曲循环比 比较实施例2的弯曲循环多7.2次。在实施例2的电极导片中，绝缘 膜附接到电极导片的一个主表面上除交叠部分之外的部分；因此，根 据实施例2的电极导片比根据比较实施例2的电极导片更容易弯曲。 根据比较实施例2的电极导片基本在绝缘膜没有附接到其上的部分弯 曲，因为在其它部分难于弯曲。因而，根据比较实施例2的电极导片 2的弯曲稳定性不如根据实施例2的其中弯曲部分由附接到一个主表 面的绝缘膜支撑的电极导片的弯曲稳定性。

工业实用性

如从以上描述明显可见，根据本发明的二次电池的效果是：防止 当诸如小振动或跌落等的外力施加到二次电池时由于电极组件运动而 使电极导片断裂，以及优选地，容易弯曲电极导片以使得PCM安装到 电池上。

虽然为了示例性目的已经公开了本发明的优选实施方案，但是本 领域普通技术人员应理解，在不偏离在所附的权利要求所公开的本发 明的范围和主旨的情况下，能够进行各种改型、添附和替换。