CN101176224A - 用于提高极耳与聚合物膜的粘接性的锂二次电池 - Google Patents
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Abstract
一种锂二次电池，所述锂二次电池包括：电极组件、外装饰材料以及聚合物膜，所述电极组件具有至少一个从电极组件的一侧凸出的极耳，所述外装饰材料环绕并密封电极组件以及极耳除其远端部分外的部分，所述聚合物膜设置于外装饰材料和极耳之间，以提高外装饰材料和极耳之间的粘接性。当极耳的厚度不小于预定厚度时，极耳形成为具有保证由极耳的上下表面之一和极耳的邻接侧面所限定的内角为钝角的截面形状，以提高极耳和聚合物膜之间的粘接性。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂二次电池，更具体地，涉及一种锂二次电池，当极耳具有实际的厚度时，该锂二次电池构造为防止极耳周围密封性能的下降。
背景技术
目前，随着高科技产品如数码相机、便携式电话、笔记本电脑、混合动力车等的发展，已经广泛地开展了对二次电池的研究，与不可再充电的一次电池不同，二次电池可以再充电。作为二次电池，可以使用镍-镉电池、镍-金属氢化物电池、镍-氢电池以及锂二次电池。在这些电池中，锂二次电池具有低于3.6V的工作电压，并作为用于便携电子装置的电源，或通过将多个锂二次电池串连连接，作为用于具有高输出水平的混和动力车的电源。锂二次电池的工作电压大于镍-镉电池或镍-金属氢化物电池的工作电压的三倍，且单位重量的锂二次电池的能量密度极佳，所以，锂二次电池已经在全世界广泛应用。
图1是表示典型的锂二次电池的透视图。下面将参照图1说明锂二次电池的总体结构。
图1所示的锂二次电池10为袋型的锂二次电池。锂二次电池10具有又称为电池体的电极组件20。金属极耳30从电极组件20的一侧凸出。电极组件20和部分极耳30由称为封袋的外装饰材料50环绕和密封。外装饰材料50包括下部分52和上部分54，下部分52限定用于容纳电极组件20的空间，而上部分54补充下部分52。极耳30的远端部分暴露到外部，同时外装饰材料50环绕和密封电极组件20以及剩余部分的极耳30。此时，聚合物膜40置于极耳30和外装饰材料50之间以彼此连接，并密封极耳30和外部装饰材料50。
在如上构造的锂二次电池10中，外装饰材料50的密封性能是一个重要的因素。如果外部物质如湿气等从外部进入到锂二次电池10中，则会迅速使电极组件20、极耳30以及外部的装饰材料50发生腐蚀，或可能损害正负活性物质，从而使锂二次电池10的功能特性变差，一般地，极耳30形成为具有50到200μm的厚度，在此情况下，没有发现湿气的进入或电解液的泄漏。
同时，在上述锂二次电池10中，随着电池输出的增加，极耳30的电阻和热的产生也增加。这可以从以下数学表达式确定。
[数学表达式1]
R＝r×l/s
Q＝i2×R
在此，R为极耳30的电阻，r为极耳30的电阻率，l为极耳30的长度，s为极耳30的截面面积，Q为极耳30产生的热，i为电流。
因此，可以增加极耳30的横截面面积，以增加电池的输出，并减少极耳30产生的热。然而，此方法存在的问题是，增加了极耳30的厚度，但外装饰材料50和极耳30之间的密封性能因此变差。
图2是表示极耳30′和聚合物膜40根据传统技术彼此连接的状态的透视图，图3是沿图2的线L1-L1截取的横截面视图。从图2和图3可以很容易看出，在极耳30′的厚度d增加到不小于预定值的情况下，例如200μm，环绕极耳30′的聚合物膜40不能与极耳30′的侧表面紧密接触，因此，在聚合物膜40和极耳30′的侧表面之间产生间隙A。也就是说，由于外装饰材料50和极耳30不能完全密封，外部的湿气可能通过间隙A进入锂二次电池中，或电解液可能通过间隙A而泄漏到外部。
发明内容
因此，本发明致力于在现有技术中出现的上述问题，本发明的目的之一在于提供一种锂二次电池，其中增加极耳的厚度，以减少极耳产生的热。
本发明的另一目的在于提供一种锂二次电池，该锂二次电池构造为即使增加了极耳的厚度，也可以保持极耳周围的密封性能。
为了达到以上目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括电极组件、外装饰材料以及聚合物膜，所述电极组件具有至少一个从电极组件的侧面凸出的极耳，所述外装饰材料环绕并密封所述电极组件以及所述极耳除了其远端部分外的部分，所述聚合物膜置于所述外装饰材料和极耳之间，以提高所述外装饰材料和极耳之间的粘接性，其中，当所述极耳的厚度不小于预定厚度时，所述极耳形成为具有保证由所述极耳的上下表面之一和所述极耳的邻接侧面所限定的内角为钝角的截面形状，从而以提高所述极耳和聚合物膜之间的粘接性。
根据本发明的另一方面，所述预定的厚度不小于大约200μm。
根据本发明的另一方面，所述极耳的横截面形状关于垂直轴线两侧对称，并关于其中心回转对称，或关于水平轴线上下对称。
根据本发明的另一方面，所述极耳的横截面形状具有侧表面，每个侧表面为圆形并与所述极耳的上下表面彼此连接。
根据本发明的又一方面，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括电极组件、外装饰材料以及一对聚合物膜，所述电极组件具有至少一个从电极组件的侧面凸出的极耳，所述外装饰材料环绕并密封所述电极组件除了其远端部分外的部分，所述一对聚合物膜置于所述外装饰材料和极耳之间，以提高所述外装饰材料和极耳之间的粘接性，并覆盖所述极耳的上下表面，其中，当所述极耳的厚度不小于预定厚度时，凸出部分形成于所述一对聚合物膜的相对地面对的表面上，因而，靠近所述极耳的两端的凸出部分之间测量的距离大于所述极耳的宽度，从而提高所述极耳和聚合物膜之间的粘接性。
根据本发明的又一方面，所述预定厚度不小于200μm。
附图说明
图1是表示锂二次电池的透视图；
图2是表示极耳和聚合物膜根据传统技术彼此连接的状态的透视图；
图3是沿图2的线L1-L1截取的截面图；
图4是表示根据本发明第一实施方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图；
图5是表示沿图4的线L2-L2截取的截面图；
图6是表示根据本发明第一实施方式的第一变化方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图；
图7是沿图6的线L3-L3截取的截面图；
图8是表示根据本发明第一实施方式的第二变化方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图；
图9是沿图8的线L4-L4截取的截面图；
图10是表示根据本发明第一实施方式的第三变化方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图；
图11是表示沿图10的线L5-L5截取的截面图；
图12是表示根据本发明第二实施方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图；以及
图13和图14是沿图12的线L6-L6截取的截面图。
具体实施方式
下面将更加具体地说明本发明的优选实施方式，该实施方式的实施例表示在附图中。无论在什么情况下，在全部图中和说明中，同样的参考数字用于表示同样或相似的部件。
图4是表示根据本发明第一实施方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图，图5是表示沿图4的线L2-L2截取的截面图。
参照图4和图5，根据本发明第一实施方式的锂二次电池的特征在于，极耳32具有大约不小于200μm的实际厚度d，以减少极耳32所产生的热，其特征还在于，极耳32具有平行四边形的截面形状。因此，极耳32和聚合物膜40可以彼此紧密结合，因而，外装饰材料50和极耳32彼此紧密接触，从而提高密封性能。当观测极耳32的横截面形状时，极耳32的一对对角面对的角中的任一个具有为钝角的内角。极耳32的横截面形状关于极耳32的中心回转对称。
更具体地说明，在根据本发明的锂二次电池中，为了减少极耳32产生的热，极耳32具有约为200～500μm的厚度。在这点上，由于极耳32形成为具有平行四边形的横截面形状，极耳32和聚合物膜40可以彼此紧密接触。因此，可以提高连接到聚合物膜40的外装饰材料50和极耳32之间的粘接性。此时，由于根据所述一对聚合物膜40之间测量的厚度的位置差，因具有厚度为d的极耳的存在而改变的情况，在进行热挤压过程或结合过程中，锂二次电池可能出现变形和泄漏。但是，在根据本发明的锂二次电池中，由于极耳32和聚合物膜40彼此紧密接触，从而可以防止出现如在传统技术中产生的间隙A(参见图2)。
作为参考，外装饰材料50包括堆叠的热密封层、阻挡层和基极层。具体地说，热密封层由聚烯烃树脂组成，标准是：使用能够通过热进行粘合的聚合物膜，以保证该热密封层便于粘接到金属的极耳。聚合物膜可以包括堆叠的聚烯烃层，可粘接的TPX层，以及酸降解型聚烯烃层组成。聚烯烃层设置为面对外装饰材料的热密封层，而酸降解型聚烯烃层设置为面对金属的极耳，以方便外装饰材料50和极耳32之间的粘接。
在实施本发明的锂二次电池10中(参见图1)，当说明外装饰材料50环绕具有直角平行六面体形结构的电的该结构作为本发明的实施方式而给出。因此，在本领域普通技术人员将很容易理解，本发明的特征可以应用于具有金属极耳从外装饰材料凸出的结构的所有锂二次电池中，而与锂二次电池的形状和尺寸无关。
其次，图6是表示根据本发明第一实施方式的第一变化方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图，图7是表示沿图6的线L3-L3截取的截面图。
参照图6和图7，根据本发明第一实施方式的第一变化方式的锂二次电池的特征在于，极耳34具有不小于约200μm的实际厚度，以减少极耳34产生的热，其特征还在于，极耳34具有梯形的截面形状。因此，极耳34和聚合物膜40可以彼此紧密粘接在一起，因而，外装饰材料50和极耳34彼此紧密接触，从而提高密封性能。当观测极耳34的截面形状时，极耳34的一对相对面对的上角中的每一个都具有为钝角的内角。极耳34的横截面形状关于极耳34的垂直轴线两侧对称。虽然图4中所示的梯形截面形状具有比下表面长的上表面，但容易理解的是，梯形截面形状可以具有比上表面长的下表面。
更具体地说明，在根据本发明的该变化方式的锂二次电池中，由于极耳34形成为具有梯形截面形状，极耳34和聚合物膜40可以彼此紧密接触。因此，可以提高连接到聚合物膜40的外装饰材料50和极耳34之间的粘接性。此时，由于极耳34的上下表面的长度彼此不同，聚合物膜40的需要量彼此不同，当处理聚合物膜40时，这可能产生困难。但是，在根据本发明的锂二次电池中，由于极耳34和聚合物膜40彼此紧密接触，因而可以防止出现如在传统技术中产生的间隙A(参见图2)。
其次，图8是表示根据本发明第一实施方式的第二变化方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图，图9是表示沿图8的线L4-L4截取的截面图。
参照图8和图9，根据本发明第一实施方式的第二变化方式的锂二次电池的特征在于，极耳36具有不小于200μm的实际厚度，以减少极耳36产生的热，其特征还在于，极耳36具有在水平方向伸长的六边形的截面形状。因此，极耳36和聚合物膜40可以彼此紧密粘接在一起，因而，外装饰材料50和极耳36彼此紧密接触，从而提高密封性能。当观测极耳36的截面形状时，极耳36的两个上角和两个下角中的每一个，也就是说，极耳36的四个角的每一个都具有为钝角的内角。极耳36的截面形状关于极耳36的垂直轴线两侧对称，并关于极耳36的水平轴线上下对称，并关于极耳36的中心回转对称。
更具体地说明，在根据本发明第一实施方式的该变化方式的锂二次电池中，由于极耳36形成为具有在水平方向伸长的六边形截面形状，极耳36和聚合物膜40可以彼此紧密接触。因此，可以提高连接到聚合物膜40的外装饰材料50和极耳36之间的粘接性。具体地说，与上述实施方式及其变化方式不同，由于根据在所述一对聚合物膜40之间测量的厚度的位置差为恒定的，且连接到极耳36的上下表面的聚合物膜40的需要量相同，所以可以保证正确性。此外，在根据本发明的锂二次电池中，由于极耳36和聚合物膜40彼此紧密接触，从而可以防止出现如在传统技术中产生的间隙A(参见图2)。
其次，图10是表示根据本发明第一实施方式的第三变化方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图，图11是表示沿图10的线L5-L5截取的截面图。
参照图10和图11，根据本发明第一实施方式的第三变化方式的锂二次电池的特征在于，极耳38的每个侧面都具有圆形的截面形状。因而，极耳38和聚合物膜40可以彼此紧密粘接在一起，因此，外装饰材料50和极耳38彼此紧密接触，从而提高密封性能。也就是说，由于极耳38的两个侧表面都形成为具有圆形的截面形状，当与传统技术的垂直侧表面比较时，极耳38和聚合物膜40可以彼此紧密接触。
其次，图12是表示根据本发明第二实施方式的极耳和聚合物膜彼此连接的状态的透视图，图13是极耳和聚合物膜的分解视图，图14是表示沿图12的线L6-L6截取的截面图。
参照图12到图14，根据本发明第二实施方式的锂二次电池的特征在于，极耳30′具有不小于约为200μm的实际厚度d，以减少极耳30′产生的热，其特征还在于，凸出部分44a和44b形成于所述一对聚合物膜42的相对面对的表面上，因而，位于靠近极耳30′的两端的凸出部分44a之间和凸出部分44b之间测量的距离大于极耳30′的宽度，从而以提高极耳30′和聚合物膜42之间的粘接性。因此，极耳30′和聚合物膜42可以彼此紧密粘接在一起，因而，外装饰材料50和极耳30′彼此紧密接触，从而提高密封性能。也就是说，当上膜42a与下膜42b粘接，同时将极耳30′夹在中间时，由于形成于上下膜42a和42b相对面对的表面上的凸出部分44a和44b彼此结合在一起，所以，对应于传统技术中的间隙A(参见图2)的每个区域44都可以由凸出部分44a和44b所产生的结合而填充。
更具体地说明，在根据本发明的该实施方式的锂二次电池中，由于所述一对聚合物膜42包括形成有凸出部分44a和44b的上下膜42a和42b，所述凸出部分44a之间的间隔距离大于极耳30′的宽度，所述凸出部分44b之间的间隔距离大于极耳30′的宽度，极耳30′的宽度不小于200μm，极耳30′和聚合物膜42可以彼此紧密地接触。因此，可以提高连接到聚合物膜42的外装饰材料50和极耳30′之间的粘接性。
工业实用性
由以上说明可知，本发明涉及一种锂二次电池，该锂二次电池采用厚度不小于200μm的极耳，以减少极耳产生的热。在所述锂二次电池中，为了防止在极耳和外装饰材料(聚合物膜)之间限定有间隙，极耳形成为具有梯形、平行四边形或圆形的截面形状，从而以提高极耳和聚合物膜之间的粘接性。另外，为了保证极耳和外装饰材料(聚合物膜)之间的紧密接触，凸出部分形成于一对聚合物膜的内表面上，从而提高极耳和聚合物膜之间的粘接性。
因此，在根据本发明的锂二次电池中，通过改变极耳的截面形状或在连接到极耳的聚合物膜上形成凸出部分，即使极耳的厚度增加，也可以提高极耳和聚合物膜之间(也就是说，在极耳和外装饰材料之间)的密封性能，从而可以防止外部物质如湿气等从外部进入到锂二次电池中或防止电解液泄漏到外部。
虽然为了解释的目的说明了本发明的优选实施方式，但本领域的普通技术人员应该明白，在不脱离附属权利要求中公开的本发明的范围和精神的前提下，可以做出各种修改、增加和替代。
Claims (8)
1.一种锂二次电池，所述锂二次电池包括电极组件、外装饰材料以及聚合物膜，所述电极组件具有至少一个从电极组件的侧面凸出的极耳，所述外装饰材料环绕并密封所述电极组件以及所述极耳上的除该极耳远端部分外的部分，所述聚合物膜置于所述外装饰材料和极耳之间，以提高所述外装饰材料和极耳之间的粘接性，其中，当所述极耳的厚度不小于预定厚度时，所述极耳形成为具有保证由所述极耳的上下表面之一和所述极耳的相邻侧面所限定的内角为钝角的截面形状，以提高所述极耳和聚合物膜之间的粘接性。
2.根据权利要求1所述的电池，其中所述预定厚度为不小于大约200μm。
3.根据权利要求2所述的电池，其中所述极耳的截面形状为相对于垂直轴线两侧对称。
4.根据权利要求2所述的电池，其中所述极耳的截面形状为相对于该极耳的中心回转对称。
5.根据权利要求2所述的电池，其中所述极耳的截面形状为相对于水平轴线上下对称。
6.根据权利要求2所述的电池，其中所述极耳的截面形状具有侧表面，每个侧表面为圆形并与所述极耳的上下表面彼此连接。
7.一种锂二次电池，所述锂二次电池包括电极组件、外装饰材料以及一对聚合物膜；所述电极组件具有至少一个从电极组件的侧面凸出的极耳；所述外装饰材料环绕并密封所述电极组件以及所述极耳上的除该极耳远端部分外的部分；所述一对聚合物膜置于所述外装饰材料和极耳之间，以提高所述外装饰材料和极耳之间的粘接性，并覆盖所述极耳的上下表面；其中，当所述极耳的厚度不小于预定厚度时，凸出部分形成于所述一对聚合物膜的相面对的表面上，因而，靠近所述极耳的两端的凸出部分之间测量的距离大于所述极耳的宽度，由此提高所述极耳和聚合物膜之间的粘接性。
8.根据权利要求7所述的电池，其中所述预定厚度为不小于200μm。
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