袋型二次電池及其制備方法

專利名稱：袋型二次電池及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種二次電池，具體涉及一種袋型二次電池。
技術背景隨著例如攝影機、便攜式電話、便攜式電腦等便攜式電子裝置的增加， 二次電池被用作其驅動電源。尤其是鋰二次電池可快速再充電，并且與常規 鉛電池、鎳-鎘電池、鎳-氫電池和鎳-鋅電池相比其單位重量的能量密度更高。 所以，人們積極地使用鋰二次電池。鋰二次電池用鋰類氧化物作為陰極活性材料，碳材料作為陽極活性材 料。電極組件通過層壓陰才及極板、陽極極板和插入該陰極極板和陽極極板之 間的隔板，并一起巻繞來制備，其中陰極引線連接到由陰極活性材料形成的 陰極集電體，陽極引線連接到由陽極活性材料形成的陽極集電體。電極組件 容納于角型或圓柱型金屬罐中，或容納于袋中。根據電解質的類型，鋰二次電池可分為使用液體電解液的鋰離子電池和 使用聚合物固體電解液的鋰離子聚合物電池。鋰離子聚合物電池可分為不含 電解液的固體型鋰離子聚合物電池，和使用凝膠型聚合物電解液的凝膠型鋰 離子聚合物電池。使用液體電解液的鋰二次電池通常容納于通過焊接密封的圓柱型或角 型金屬罐中。由于使用金屬罐的罐型二次電池具有固定的形狀，限制了電子產品的設 計，并且難以減小電子產品的體積。所以，通過將兩個電極、隔纟反和電解液 放入由膜制備的袋中，并密封該袋而開發了袋型二次電池。常規用于鋰離子聚合物電池的袋包括層壓聚烯烴類樹脂層、中間鋁層(Al)和外部尼龍層的多層結構，其中所述聚烯烴類樹脂層是具有作為密封 材料的熱粘合性質的內部熱粘合層，所述中間鋁層(AL)作為保持機械強 度的基材并作為對于水分和氧氣的阻擋層，所迷外部尼龍層作為基材和保護層。在制備袋型二次電池的方法中，該袋首先分為在該袋的收容部分收容電 極組件的下部和覆蓋下部開口的上部。陰極引線連接到陰極板，以伸出該袋。 陽極引線也連到陽極板以從該袋伸出。絕緣帶纏繞在陰極引線與該袋接觸的 區域，以使該袋與該陰極引線絕緣。絕緣帶也纏繞在陽極引線與該袋接觸的 區域，以將該袋與該陽極引線絕緣。通過彎曲陰極引線和陽極引線的端部將 它們連接到保護電路基板。然而，存在陰極引線和陽極引線沒有被彎到理想角度的問題，因為由于 彎曲陰極引線和陽極引線的端部時產生的絕緣帶的彈力而導致彎曲陰極引 線和陽極引線之后的復位現象。并且，還存在因為陰極引線和陽極引線彎曲 時彎曲區域不一致而導致的在連接保護電路基板時發生的裝配誤差的問題。發明內容本發明的一個目的是提供一種包括陰極引線和陽極引線的袋型二次電 池，所述陰極引線和陽極引線被彎曲以消除當彎曲陰極引線和陽極引線時由 絕緣帶的彈力引起的復位現象。本發明的另 一個目的是提供一種包括陰極引線和陽極引線的袋型二次 電池，所述陰極引線和陽極引線在相同的位置彎曲。本發明部分另外的優點、目的和特征將在下述說明書中提出，部分將在明了。
根據本發明的一個方面，提供了一種袋型二次電池，包括電極組件，
其包括連接有陰極引線的陰極極板、連接有陽極引線的陽極極板和插入所述
陰極極板和陽極極板之間的隔板；袋，其中容納有所述電極組件，所述陰極 引線和陽極引線伸出袋外；陰極絕緣帶，其圍繞所述陰極引線纏繞以絕緣該 陰極引線與所述袋接觸的區域，其中所述陰極絕緣帶在其至少一個側部形成 第一彎曲凹槽；和陽極絕緣帶，其圍繞所述陽極引線纏繞以絕緣該陽極引線 與所述袋接觸的區域，其中所述陽極絕緣帶在其至少一個側部形成第二彎曲 凹槽。
所述陰極引線和陽極引線以相同的方向從所述袋中伸出，以互相平行。 所述陰極和陽極絕緣帶由聚丙烯或聚乙烯形成。 第一和第二彎曲凹槽形成在同一直線上。
第 一彎曲凹槽對稱形成于陰極絕緣帶兩個側部，而第二彎曲凹槽對稱形 成于陽極絕緣帶兩個側部。
第一和第二彎曲凹槽形成為具有相同的深度。 第一和第二彎曲凹槽形成為具有不同的深度。 第一和第二彎曲凹槽形成為'V，形切口 。
形成為'V，形切口的第一和第二彎曲凹槽以使兩個邊緣中鄰近所述袋的 邊緣垂直于陰極引線和陽極引線的縱向的方向形成。 第一和第二彎曲凹槽還可以形成為'U，形切口 。
陰極引線形成為在第一彎曲凹槽處彎曲，且陽極引線形成為在第二彎曲 凹槽處彎曲。
陰極引線和陽極引線的每個的一個端部被電連接到形成有充電/放電端 子的保護電路基板。陰極引線和陽極引線都通過形成多于一個位置的彎曲， 以使包括所述充電/放電端子的保護電路基板的寬表面平行于該袋的寬表面。陰極引線和陽極引線的每個的一個端部被電連接到形成有充電/放電端 子的保護電路基板，并且形成的陰極引線和陽極引線使得包括所述充電/放 電端子的保護電路基板的寬表面垂直于該袋的寬表面。
根據本發明的另一方面，提供了一種制備袋型二次電池的方法，該方法
包括制備容納電極組件的袋型二次電池，并暴露分別用陰極和陽極絕緣帶 絕緣的陰極引線和陽極引線；在陰極和陽極絕緣帶的每一個的至少一個側部 形成凹槽；并在所述凹槽的頂點處彎曲陰極引線和陽極引線。該方法在彎曲 陰極引線和陽極引線的步驟之前進一步包括在連接所述切口頂點的直線上 夾上矩形夾具的步驟


當參考下面結合附圖的詳細說明使本發明變得更易理解時，對本發明的 更完整的理解和許多隨之而來的優點會更明顯，附圖中相同的附圖標記代表 相同或相似的部件，其中
圖1為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的分解透視
圖2為根據本發明的一個示例性實施方式的組合好的袋型二次電池的 透視圖3為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的平面圖； 圖4為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的部分平面
圖5為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的部分平面
圖6為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的側視圖； 圖7為根據本發明的一個示例性實施方式的與保護電路基板結合的袋 型二次電池的側浮見圖8為根據本發明的一個示例性實施方式的與保護電路基板結合的袋型二次電池的側^L圖9為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的制備方法 流程圖；和
圖10a~ 10e為根據本發明的一個示例性實施方式的袋型二次電池的側視圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖詳細說明本發明的示例性實施方式。通過下面結合附圖 對實施方式的詳細描述，本發明的各方面和特點和實現這些方面和特點的方 法會變得明顯。但是，本發明并不限于此處公開的實施方式，也可以不同的 方式實現。本說明書中限定的內容，例如其詳細結構和元件，僅僅是為了幫 助本領域普通技術人員全面理解本發明而提供的具體細節，而本發明僅由所 附的權利要求書的范圍所限定。在本發明的整個說明書中，同樣的附圖標記 用于指代各個圖中的相同元件。
參考圖1,袋型二次電池包括電極組件100、袋200、陰極絕緣帶300 和陽極絕緣帶400。
電極組件100通過層壓并巻繞連接有陰極引線111的陰極極板110、連 接有陽極引線121的陽極極板120和隔板130來形成。
電極組件100包括連接有陰極引線111的陰極極板110、連接有陽極 引線121的陽極極板120和插入陰極極板110和陽極極板120之間的隔板 130。
陰極極板110可包括陰極集電體和陰極活性材料。陰極活性材料包括含 有鋰的層狀化合物、增加結合力的粘合劑和增加導電性的導電材料。陰極集 電體通常由鋁制成，用作陰極活性材料層產生的電荷的傳導通路，并支撐陰 極活性材料層。陰極活性材料層粘附到陰極集電體的寬表面上。在陰極極板 110的一側末端形成其上沒有陰極活性材料層的未涂覆的陰極部分(未示
出)。陰極引線111附著到該未涂覆的陰極部分。陽極極板120包括陽極集電體和陽極活性材料層。陽極活性材料層通常 包括硬碳或石墨，和增進活性材料顆粒結合力的粘合劑。陽極集電體通常由 銅制成，用作陽極活性材料層產生的電荷的傳導通路，并支撐陽極活性材料
層。在陽極極板120的一側末端形成其上沒有陽極活性材料層的未涂覆的陽 極部分(未示出)。陽極引線121附著到該未涂覆的陽極部分。
隔板130插入到陰極極板IIO和陽極極板120之間，以使陰極極板110 和陽極極板120絕緣，并使陰極極板110和P日極極板120的電荷通過。隔板 130通常由聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成。然而，本發明并不限于此。隔板 130包括可以為液相或是凝膠型的電解液。
陰極引線111和陽極引線121可以由鋁，或含鋁的合金，或鎳，或含鎳 的合金形成。但是本發明不限于此。
袋200容納電極組件IOO，并將陰極引線lll和陽極引線121暴露在外。 袋200可包括其中層壓了若干層的多層膜。多層膜的內層，即，熱粘合層可 以由CPP (鑄塑聚丙烯)形成，中間阻擋層可以由鋁層形成，外部保護膜 可以由尼龍層形成。袋200可包括其中形成容納凹槽211以容納電極組件 100的下部膜210，和封閉下部膜210的開口的上部膜220。下部膜210和 上部膜220可通過加熱下部膜210和上部膜220的接觸處的粘合層來粘結在 一起。插入到下部膜210和上部膜220之間的陰極和陽極絕緣帶300和400 可以通過加熱粘附到袋200上。然而，本發明不限于此。
參考圖2，陰極絕緣帶300纏繞暴露的陰極引線111以使其與袋200接 觸的區域絕緣，第一彎曲凹槽310可在陰極絕緣帶300的側部形成。
陽極絕緣帶400纏繞暴露的陽極引線121以使其與袋200接觸的區域絕 緣，第二彎曲凹槽410可在陽極絕緣帶400的側部形成。
在陰極和陽才及絕緣帶300和400上形成的第一和第二彎曲凹槽310和 410指示陰極引線111和陽極引線121彎曲的點，從而改進了制造產品時的 產量。如果在陰極和陽極絕緣帶300和400上形成第一和第二彎曲凹槽310和410,在靠近第一和第二彎曲凹槽310和410的地方，陰極和陽極絕緣帶 300和400的彈性減小。如果在第一和第二彎曲凹槽310和410處彎曲，陰 極引線111和陽極引線121會易于彎曲。
陰極引線111和陽極引線121可以相同的方向一起暴露于袋200上。一 起暴露的陰極引線111和陽極引線121可同時在第一和第二彎曲凹槽310和 410處彎曲，從而陰極引線111和陽極引線121的彎曲過程可一次完成。
陰極和陽極絕緣帶300和400可由聚丙烯或聚乙烯制成。因為陰極和陽 極絕緣帶300和400具有強彈性，所以陰極引線111和陽極引線121彎曲時 會難以彎曲。但是，聚丙烯和聚乙烯是熱塑性樹脂，并且它們很好地粘附到 袋200上使得袋200密封良好，并且粘附之后具有良好的絕緣性能和耐熱性。 通過在陰極和陽極絕緣帶300和400上形成第 一和第二彎曲凹槽310和410， 在利用聚丙烯或聚乙烯的優點的同時，陰極引線111和陽極引線121會易于 彎曲。
參考圖3,第一和第二彎曲凹槽310和410可以形成在一條直線上。如 果陰極引線111和陽極引線121在形成于一條直線上的第一和第二彎曲凹槽 310和410處彎曲，則只需一次彎曲過程，/人而筒化了該過程。通過^v陰扭^ 引線111和陽極引線121暴露于袋200外處到彎曲區域形成相同的長度，可 簡化袋型二次電池的外部尺寸。
第一彎曲凹槽310可對稱地形成于陰極絕緣帶300的兩側部分，第二彎 曲凹槽410可對稱地形成于陽極絕緣帶400的兩側部分。當陰極引線111和 陽極引線121在第一和第二彎曲凹槽310和410處彎曲時，陰極引線111和 陽極引線121不會向左或向右扭轉地彎曲。
當陰極引線111和陽極引線121的材料和尺寸相同時，第一和第二彎曲 凹槽310和410可形成相同的深度(d)。當陰極引線111和陽極引線121的材 料和尺寸相同，并且陰極引線111和陽極引線121在第一和第二彎曲凹槽 310和410處彎曲時，因為陰極引線111和陽極引線121的彈性也相同，所以在彎曲區域形成的第一和第二彎曲凹槽310和410可形成為具有相同的深 度(d)和彎曲量。
可以形成彼此不同的第一和第二彎曲凹槽310和410的深度(d)。當 陰極引線111和陽極引線121的材料和尺寸彼此不同從而具有不同的彈性 時，可以通過形成具有不同深度的第 一和第二彎曲凹槽310和410使陰極引 線111和陽極引線121易于彎曲。這是為了防止由于彎曲陰極引線111和陽 極引線121引起的陰極和陽極絕緣帶的不同彈性而導致陰極引線lll和陽極 引線121形成不同的彎曲角度。所以，陰極引線111和陽極引線121的彎曲 角度可通過形成具有不同深度(d)的第一和第二彎曲凹槽310和410來調 節。即使陰極引線111和陽極引線121的厚度和寬度不同，陰極引線lll和 陽極引線121的彎曲角度也可通過形成具有不同深度(d)的第一和第二彎曲 凹槽310和410來調節。
第一彎曲凹槽310可以通過'V，形切口形成，第二彎曲凹槽410也可以 通過'V，形切口形成。如果第一和第二彎曲凹槽310和410通過'V，形切口形 成，則第一和第二彎曲凹槽310和410具有頂點(v)。這樣，如果在將頂點(v) 布置于一條直線上之后在頂點(v)處一起彎曲陰極引線111和陽極引線121, 彎曲過程會變得很容易。
參考圖4,形成'V，形切口的第一彎曲凹槽310的兩個邊緣中鄰近袋 200的一個邊緣可形成為與陰極引線111的縱向方向相垂直。形成'V，形 切口的第二彎曲凹槽410的兩個邊緣中的鄰近袋200的一個邊緣可形成為與 陽極引線121的縱向方向相垂直。換句話說，鄰近袋200的區域的一個邊緣 形成為垂直于陽極引線121的縱向方向。那么，在夾具(未示出)(其在垂直 區域上形成直線型的突出的脊)與'V，形鄰近袋200的邊緣相吻合之后，彎 曲陰極引線111和陽極引線121。陰極引線111和陽極引線121具有很容易 用該夾具彎曲的結構。
參考圖5,第一彎曲凹槽310可形成為'U，形切口，第二彎曲凹槽410也可以形成為'U，形切口。當該包括圓角部分的'U，形被彎曲時，因為在該
圓角部分上有更大的誤差范圍，其裝配誤差會比'v，形更大。所以，當與其
他部件(未示出)結合的陰極引線111和陽極引線121沒有到達正確位置時， 可對應于裝配誤差的產生，將陰極引線111和陽極引線121在圓角的彎曲范 圍內進一步折疊或打開。所述圓角可以形成為直線型。
參考圖6，陰極引線111可在第一彎曲凹槽310處彎曲，陽極引線(未示 出)可在第二彎曲凹槽(未示出)處彎曲。如果陰極引線111和陽極引線(未示 出)彎曲為不同的角度，其他部件可容易地與陰極引線111和陽極引線(未示 出)連4妻。
參考圖7，陰極引線111和陽極引線(未示出)的一個端部可電連接到保 護電路基板500的充電/放電端子510形成處。保護電路基板500包括充電/ 放電端子510和保護電路(未示出)。充電/放電端子510被電連接到印刷電路 圖案和場效應晶體管(FET)或晶體管上，即，作為充電/放電開關的有源元件。 充電/放電端子510提供了電通路，其中二次電池可以通過具有充電/放電管 理功能的保護電路來充電或放電。該保護電路單元可包括焊接到形成于絕緣 基板的上表面的印刷電路圖案上的無源元件、有源元件和保護電路。保護電 路可電連接到無源元件和有源元件上以管理二次電池的所有狀態，檢查二次 電池的剩余容量，根據二次電池的充放電狀態選擇所需的充電方法來充電， 并控制放電。保護電路記憶電池的電壓、電流、溫度和剩余容量的信息以通 過與外部裝置的通信來發送這些信息。保護電路可通過集成電路形成，其中 集成多個邏輯元件和有源/無源元件。
沖企測端子(未示出)可進一 步在保護電路基板500的充電/放電端子510形 成處的寬表面上形成。檢測端子可電連接到印刷電路圖案，以提供可檢測保 護電流的充放電功能是否正常或該保護電路是否運行正常的電通路。
保護電路基板500可與陰極引線111和陽極引線(未示出)電連接。陰 極引線111和陽極引線(未示出)可在第一彎曲凹槽310和第二彎曲凹槽(未示出)處彎曲，然后在第一和第二彎曲凹槽以外的位置再次彎曲。這樣，保
護電路基板500的寬表面可形成為平行于袋200的寬表面。如果以這種結構 形成的袋型二次電池被承接在便攜式電子裝置(未示出)的電池連接部上， 那么充電/放電端子510可連接到便攜式電子裝置的電池連接部，而所述充 電/方文電端子510垂直于袋200的寬表面。
參考圖8，陰極引線111和陽極引線(未示出)的一個端部可連接到保護 電^各基板500的充電/放電端子510形成處。所以，形成充電/》文電端子510 的保護電路基板500的寬表面可以形成為垂直于袋200的寬表面。陰極引線 lll和陽極引線(未示出)可以在第一彎曲凹槽310和第二彎曲凹槽(未示出) 處彎曲，以使保護電路基板500的寬表面形成為垂直于袋200的寬表面。如 果以這種結構形成的袋型二次電池被承接在便攜式電子裝置(未示出)的電 池連接部上，那么充電/放電端子510可連接到便攜式電子裝置的電池連接 部，以垂直于袋200的窄側表面。
參考圖9，制備袋型二次電池的方法包括制備電池(S1)、形成切口(S2)、 加上夾具(S3)和彎曲陰極引線111和陽極引線121(S4)。
參考圖10a，在步驟(S1)中，袋型二次電池(PB)容納電極組件(未示出) 并暴露通過陰極和陽極絕緣帶300和400絕緣的陰極引線111和陽極引線 121。
參考圖10b,在步驟(S2)中，在陰極絕緣帶300和陽極絕緣帶(未示出) 的兩側部分形成切口。可以用穿孔器610形成切口 。所述切口可^皮形成為不 靠近陰極引線111和陽極引線(未示出)，從而可保持陰極300和陽極(未示出) 的絕緣性質。
參考圖10c和10d，在步驟(S3)中，矩形夾具620可夾在連接所述切口 的頂點的直線上。
參考圖10e,在步驟(S4)中，陰極引線111和陽極引線(未示出)可在所述 切口的頂點處彎曲。彎曲角度可以不同，這取決于與陰極引線111和陽極引
13線(未示出)所連接的保護電路基板(未示出)的位置。
如上所述，根據本發明的袋型二次電池產生如下效果。
首先，通過在陰極和陽極絕緣帶上形成凹槽，可以消除陰極引線和陽極 引線彎曲時由絕緣帶的彈力引起的復位現象，從而能夠保持陰極引線和陽極 引線的彎曲狀態。
其次，因為陰極引線和陽極引線總是通過所述彎曲凹槽在相同的位點彎 曲，從而改進了生產率。
本領域普通技術人員應理解，可在形式和細節上進行各種替換、修飾和 改變而不背離如所附權利要求書中所述的本發明的范圍和精神。所以，應了 解上述實施方式僅僅為說明的目的，而不應解釋為對本發明的限制。
權利要求
1、一種袋型二次電池，包括電極組件，包括連接有陰極引線的陰極極板、連接有陽極引線的陽極極板和插入所述陰極極板和陽極極板之間的隔板；袋，其中容納有所述電極組件，所述陰極引線和所述陽極引線伸出袋外；陰極絕緣帶，其圍繞所述陰極引線纏繞以使陰極引線和其與袋接觸的區域電絕緣，其中所述陰極絕緣帶包括布置在其至少一個側部的第一彎曲凹槽；和陽極絕緣帶，其圍繞所述陽極引線纏繞以使陽極引線和其與袋接觸的區域電絕緣，其中所述陽極絕緣帶包括布置在其至少一個側部的第二彎曲凹槽。
2、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述陰極引線和陽極引線以 相同的方向從所述袋中伸出并互相平行。
3、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述陰極和陽極絕緣帶中的 每個都包含聚丙烯或聚乙烯。
4、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述第一和第二彎曲凹槽的 頂點布置在同一直線上。
5、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述第一彎曲凹槽對稱布置 于陰極絕緣帶的兩個側部，且第二彎曲凹槽對稱布置于陽極絕緣帶的兩個側部。
6、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述第一和第二彎曲凹槽深 度相等。
7、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述第一和第二彎曲凹槽深 度不同。
8、 根據權利要求1所迷的袋型二次電池，其中所述第一和第二彎曲凹槽每 個都包括'V，形切口。
9、 根據權利要求8所述的袋型二次電池，其中所述'V，形切口鄰近所述袋 的邊緣分別垂直于陰極引線和陽極引線的縱向的方向。
10、 根據權利要求1所述的袋型二次電池，其中所述第一和第二彎曲凹槽每個都包括'U，形切口 。
11、 根據權利要求1 ~ 10中的任意一項所述的袋型二次電池，其中所述陰 極引線在第一彎曲凹槽處彎曲，而陽極引線在第二彎曲凹槽處彎曲。
12、 根據權利要求11所述的袋型二次電池，其中陰極引線和陽極引線的每個的一個端部被電連接到具有充電/放電端子的保護電路基板上，并且其中所述 保護電路基板的寬表面平行于或垂直于所述袋的寬表面。
13、 根據權利要求12所述的袋型二次電池，進一步包括檢測端子，其布置 在布置有所述充電/放電端子的保護電路基板的寬表面上。
14、 一種制備袋型二次電池的方法，所述方法包括在二次電池的袋內放置電極組件，并暴露分別用陰極和陽極絕緣帶絕緣的 陰極引線和陽極引線；在每個陰極和陽極絕緣帶的至少一個側部形成凹槽；和 在所述凹槽的頂點處彎曲陰極引線和陽極引線。
15、 根據權利要求14所述的制備袋型二次電池的方法，在彎曲陰極引線 和陽極引線的步驟之前進一步包括在連接所述凹槽頂點的直線上加上矩形夾具 的步驟。
全文摘要
本發明提供了一種袋型二次電池，其中通過在陰極和陽極絕緣帶上形成凹槽，可消除陰極引線和陽極引線彎曲時由絕緣帶的彈力引起的復位現象，從而保持陰極引線和陽極引線的彎曲狀態。所述袋型二次電池包括電極組件，包括連接有陰極引線的陰極極板、連接有陽極引線的陽極極板和插入所述陰極極板和陽極極板之間的隔板；袋，其中容納有所述電極組件，所述陰極引線和所述陽極引線伸出袋外；陰極絕緣帶，其圍繞所述陰極引線纏繞，以電絕緣該陰極引線與所述袋接觸的區域，其中所述陰極絕緣帶包括在其至少一個側部設置的第一彎曲凹槽；和陽極絕緣帶，其圍繞所述陽極引線纏繞，以電絕緣該陽極引線與所述袋接觸的區域，其中所述陽極絕緣帶包括在其至少一個側部設置的第二彎曲凹槽。
文檔編號H01M2/30GK101295779SQ200810089189
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月17日 優先權日2007年4月27日
發明者李成峻, 金正學 申請人:三星Sdi株式會社