CN106463650A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

二次电池（1）包括：电池元件（5），其中正电极和负电极在隔离物介于它们之间的情况下被层叠并且其平面形状为四边形；以及外部容器，其包括用于容纳电池元件（5）的柔性膜（7）。外部容器具有用于在内部容纳电池元件（5）的凹下的压印部分（8）。电池元件（5）的外周部分当中的四个角部分（4a）或者被折叠并容纳在压印部分（8）内部，或者在压印部分（8）的外部由柔性膜（7）夹持。构成电池元件（5）的四边形平面形状的四个边当中的至少一个边的长度比压印部分（8）在该一个边的延伸方向上的内部尺寸短。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池。

背景技术

二次电池正变得被广泛地用作为用于车辆和家用电器的电源，而不只是作为用于诸如移动电话、数字照相机和膝上型计算机之类的便携式设备的电源。来自不同种类的二次电池当中的、具有高能量密度并且轻重量的锂离子二次电池是已成为日常生活中必不可少的能量存储设备。一种层压二次电池具有如下的电池电极组件：其具有其中正电极片和负电极片在隔离物介于它们之间的情况下被交替地层压的结构。该电池电极组件和电解质被包含在外部容器中。

作为外部容器，存在通过粘结柔性层压膜而形成的容器。例如，在其中要包含电池电极组件的凹陷的压印部分被形成在其中一对层压膜彼此相对的位置处、并且其中电池电极组件被包含在压印部分中的状态下，层压膜的外周部分被彼此粘结从而它们被密封。附加地，在其中一个长层压膜被对折以形成外部容器的配置中，压印部分被形成在弯折部分的端部侧上的一部分上，并且两个部分被彼此粘结从而它们在其中电池电极组件被包含在压印部分中的状态下被密封。

在其中二次电池的外部容器因此由柔性层压膜形成的配置中，存在机械强度弱的问题。附加地，当电池电极组件在压印部分中移动时，配置电池电极组件的相应的层（正电极、负电极、隔离物）可能被损坏，从而它们变得形变，并且可能引起正电极与负电极之间的电短路。

专利文献1公开了一种配置，其中矩形电池电极组件的隔离物的纵向尺寸比包含电池电极组件的压印部分（矩形包含部分）的内部纵向尺寸大，并且隔离物的横向尺寸比压印部分的内部横向尺寸大。在该配置中，突出在隔离物的外周部分的压印部分之外的部分被弯曲或弯折从而它们被包含在压印部分中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP5103822B。

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中描述的配置中，需要在隔离物的整个外周部分之上执行弯曲工作或弯折工作以便在压印部分中包含外周部分，并且制造步骤是复杂的。附加地，隔离物的外周部分的弯曲或弯折部分被设置在电池电极组件的外周部分和压印部分的内周部分之间的间隙中，并且因此，将包含电解质的区域的大小变得更小，并且因此在更小的区域中可能不会包含足够量的电解质。当电解质被注入时，隔离物的外周部分的弯曲或弯折部分可能变成有抵抗的，并且顺畅的注入可能变得困难。

本发明的目的是提供一种能够确保外部容器的高可靠性并抑制电池电极组件的损坏和形变同时保持足够的电解质的二次电池。

用于解决问题的方案

本发明的二次电池包括：电池电极组件，其具有四边形平面形状，并且包括正电极和负电极，所述正电极和负电极在隔离物介于它们之间的情况下被层压；以及外部容器，其由柔性膜形成，并且包含电池电极组件。外部容器具有将电池电极组件包含于其中的凹陷的压印部分。电池电极组件的外周部分的四个角或者被折叠成包含在压印部分内部，或者被***在压印部分外部的柔性膜之间。来自形成电池电极组件的四边形平面形状的四个边当中的至少一个边的长度比所述压印部分在该一个边的延伸方向上的内部尺寸短。

发明的有益效果

根据本发明，可能的是减少电池电极组件的移动，以减少损坏和形变，并且可能的是在不使制造步骤复杂化并且不增加电池的大小的情况下令人满意地注入和保持电解质。

附图说明

图1是本发明的第一示例性实施例的二次电池的部分地省略的外部容器的平面视图。

图2是沿图1中的线A-A所取的横截面视图。

图3是图1和2中所图示的二次电池的电池电极组件的平面视图。

图4是形成图1和2中所图示的二次电池的外部容器的柔性膜中的一个的平面视图。

图5a是简化的图1的平面视图。

图5b是示意性地图示其中图5a中图示的二次电池的电池电极组件的四个角被折叠成包含在压印部分中的状态的平面视图。

图6a是示意性地图示相关技术的部分地省略的二次电池的平面视图。

图6b是示意性地图示其中图6a中图示的二次电池的电池电极组件的外周部分被折叠成包含在压印部分中的状态的平面视图。

图7是图示沿图1中的线B-B所取的横截面的示例的横截面视图。

图8是图示沿图1中的线B-B所取的横截面的另一示例的横截面视图。

图9a是示意性地图示本发明的第二示例性实施例的部分地省略的二次电池的平面视图。

图9b是示意性地图示其中图9a中图示的二次电池的电池电极组件的外周部分被折叠成包含在压印部分中的状态的平面视图。

图10a是示意性地图示本发明的第三示例性实施例的部分地省略的二次电池的平面视图。

图10b是示意性地图示其中图10a中图示的二次电池的电池电极组件的外周部分被折叠成包含在压印部分中的状态的平面视图。

图11是图示二次电池的电池电极组件的另一示例的平面视图。

图12是根据本发明的第一示例性实施例的使用图11中所图示的电池电极组件的二次电池的平面视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述本发明的示例性实施例。

[第一示例性实施例]

图1和图2图示层压二次电池1的基本配置。图3图示二次电池1的电池电极组件5。图4图示形成二次电池1的外部容器的柔性膜7。二次电池1包括电极层压（电池电极组件）5（参见图3），其包括正电极（正电极片）2和负电极（负电极片）3，它们在隔离物20介于它们之间的情况下被交替地层压。电池电极组件5和电解质6被包含在由柔性膜7所形成的外部容器中。正电极端子9和负电极端子10分别被从电池电极组件5的正电极2和负电极3引出到柔性膜7的外部。图2通过省略电池电极组件5的中间部分而图示电解质6。各正电极2均包括正电极集电体、以及形成在正电极集电体的两个表面上的正电极活性材料层，并且各负电极3均包括负电极集电体、以及形成在负电极集电体的两个表面上的负电极活性材料层。每一个负电极3的外部形状比每一个正电极2的外部形状大，并且比每一个隔离物4的外部形状小。图1图示部分地省略的外部容器（在上侧上的柔性膜7被省略）的内侧。

根据降低电池重量的观点，外部容器优选地由柔性膜7形成。作为柔性膜7，可以使用其中树脂层被提供在金属层的正面和背面这两者上作为基底材料的膜。作为金属层，可以选择具有阻隔性质的层，所述阻隔性质可以是用于防止电解质6的泄露和水分从外部的渗透的性质，并且可以使用铝或不锈钢等。诸如改性聚烯烃之类的热熔融性树脂层被提供在金属层的至少一个表面上。柔性膜7的热熔融性树脂层彼此相对，并且热熔融在围绕用于电池电极组件5的包含空间的部分处，由此形成外部容器（热熔融部分的轮廓的一部分由附图中的双点链线图示）。诸如尼龙膜和聚酯膜之类的树脂层可以被提供在外部容器的与在其上形成热熔融性树脂层的表面相对的表面上。

本示例性实施例的电池电极组件5具有四边形平面形状，并具有一定程度的厚度。为了容易地且可靠地包含电池电极组件5，凹陷的压印部分8被预先形成在形成外部容器的柔性膜7中。电池电极组件5被***到压印部分8中，从而电池电极组件5被稳定地保持。

压印部分8的大小和电池电极组件5的大小将被考虑。当压印部分8比电池电极组件5大时，***电池电极组件是容易的，但在压印部分8的内周部分与电池电极组件5的外周部分之间生成游隙（play），从而电池电极组件5在压印部分8内部可移动。当电池电极组件5由于来自外部的冲击等而在压印部分8内部移动或振动时，特别是边缘部分可能被损坏或形变。作为结果，可能引起正电极2和负电极3之间的电短路。

在本示例性实施例中，如图1中图示那样，其平面形状为四边形的电池电极组件5被形成为具有如下这样的大小：四个角从压印部分8突出。图5a是简化的图1的示意性示图，并且特别是图示简化的电池电极组件5。如上所述，隔离物4的外部形状在电池电极组件5中是最大的，并且因此，在此提及的电池电极组件5的四个角是每一个隔离物4的四个角4a。在本示例性实施例中，如在图5b中图示那样，从压印部分8突出的四个角4a被折叠，并且电池电极组件5于是被包含在压印部分8中。根据该配置，折叠部分（四个角4a）紧靠在压印部分8的内周表面上。当这些折叠部分（四个角4a）处于弹性可形变的状态时，折叠部分像弹簧一样进行动作。也就是，电池电极组件5被保持在与其中四个角被由弹簧支承的状态类似的状态，并且在压印部分8内部的移动被减少。即使当电池电极组件5在压印部分8内部移动时，电池电极组件5也不在大的冲击的情况下与压印部分8的内周表面碰撞，并且像弹簧一样的四个角4a吸收冲击。因此，对电池电极组件5的损坏或四个角4a以外的部分的形变被减少，不引起正电极2和负电极3之间的短路。电池电极组件5的四个角4a以外的部分被定位以使得在电池电极组件5的4个角4a以外的部分和压印部分8的内周表面之间存在间隙。也就是，在本示例性实施例中，仅电池电极组件5的四个角4a被折叠成紧靠在压印部分8的内周表面上，并且四个角4a以外的部分不被折叠，不紧靠在压印部分8的内周表面上，并且与压印表面具有间隙。在本说明书中提到的“折叠”并不限于进行弯折而同时形成清晰折痕的情况，而是包括平缓弯曲的情况。

在其中电池电极组件5的整个外周部分如专利文献1的配置的情况下那样突出到压印部分8的外部的情况下，如在图6a中图示那样，电池电极组件5的整个外周部分需要被折叠成包含在压印部分8中，如在图6b中图示那样。在该情况下，虽然获得减少电池电极组件5在压印部分8内部的移动的效果，但是四边形的所有四个边的折叠工作是复杂的。电池电极组件5的整个外周部分在没有间隙的情况下紧靠在压印部分8的内周表面上。电池电极组件5的外周部分的折叠部分占据压印部分8内部的大的空间。因此，用于保持电解质的空间是小的，并且因此可能不能保持足够量的电解质。附加地，当电解质被注入时，电池电极组件5的外周部分的折叠部分变成有抵抗的，并且因此难以顺畅地将电解质注入到外部容器中。因此，可加工性劣化，并且可能不令人满意地注入和保持电解质。

另一方面，在本示例性实施例中，如在图5a和图5b中图示那样，电池电极组件5的外周部分中的折叠部分仅是四个角4a，并且因此，除了获得减少电池电极组件5在压印部分8内部的移动的效果以外，用于折叠并包含在压印部分8内部的工作也是容易的。附加地，当电解质6被注入时可能变成有抵抗的部分在压印部分8中是非常小的，并且顺畅地注入电解质。在电池电极组件5的四个角4a以外的部分和压印部分8的内周部分之间形成间隙，并且因此，可能的是保持足够量的电解质。因此，在该示例性实施例中，同时获得优良的可加工性、电解质注入容易和保持足够量的电解质。可以形成电池电极组件5的四个角4a，从而通过例如以圆形弯曲形状形成压印部分5的四个角4a而同时电池电极组件5的四个角4a具有直角，来使电池电极组件5的四个角4a定位在压印部分的外部。

凹陷的压印部分8可以具有其中面积从图4、图7和图8中图示的底表面8b朝向开口8a逐渐地增加的扩展的形状，这被清楚地图示在图2中。在该情况下，开口8a比底表面8b大。因此，考虑其中在电池电极组件5中最大的隔离物4的四个角4a比压印部分8的开口8a大并且突出（如图7中所图示的那样）的情况、以及其中在电池电极组件5中最大的隔离物4的四个角4a比压印部分8的开口8a小但比底表面8b大（如在图8中所图示的那样）的情况，并且本发明包括这两种情况。在图7中图示的配置的情况下，四个角4a的折叠量大，并且在图8中图示的配置的情况下，四个角4a的折叠量小。在图7中所图示的配置和图8中所图示的配置的这两种情况下，正电极2的至少正电极活性材料层和负电极3的至少负电极活性材料层优选地比压印部分8的底表面8b小，并且优选地不突出到外部。这是因为当正电极活性材料层和负电极活性材料层被弯折时，这些层被损坏，以及它们的作为二次电池的电极的功能可能被削弱。

其中电池电极组件5的每一个隔离物4的四个角4a比压印部分8的底表面8b和开口8a这两者小的配置在本发明的范围以外。

外部容器可以具有其中两个柔性膜7被结合的配置，或者可以具有其中一个长的柔性膜7被对折的配置。压印部分8可以被形成在外部容器的上部和下部这两者上，或者可以被形成在仅一侧（例如，仅上侧）上。

（修改）

本示例性实施例的修改不包括其中电池电极组件5的每一个隔离物4的四个角4a被如上述那样折叠的配置。在修改中，四个角4a突出到压印部分8的外部，并且四个角4a被***在压印部分8外部的柔性膜7之间，如在图5a中图示那样。当柔性膜7被结合时，四个角4a也被固定，并且因此电池电极组件5被固定从而它不能移动。

在其中电池电极组件5的整个外周部分如在专利文献1的配置的情况下那样突出到压印部分8外部的情况下（如在图6a中图示那样），电池电极组件的整个外周部分被***在柔性膜7之间。因此，减少电池电极组件5在压印部分8内部的移动的效果是高的。然而，柔性膜7的外周部分在电池电极组件5的整个外周部分被夹在其间的情况下被结合，并且因此结合强度低，并且密封可靠性低。为了防止上面的情况，必要的是增加大小并增加柔性膜7的结合部分的结合强度。然而，当结合部分增加时，外部容器的外部形状增加，并且引起电池的体积上的增加，并且因此结合部分的大小上的任何增加不是优选的。

另一方面，在本修改中，被***在柔性膜7之间的部分是小的部分，只有四个角4a。此外，压印部分8外部的角是容易获得柔性膜7的大的结合面积的部分。因此，即使当整体上不增加大小时，柔性膜7的结合强度也不降低。因此，不会引起电池的大小的增加。

因此，根据该示例性实施例的其中电池电极组件5的仅四个角4a突出到压印部分8的外部的配置，电池电极组件5的四个角4a未被折叠而是被***在柔性膜7之间，从而可能的是防止电池电极组件5的移动并减少损坏和形变。更进一步地，二次电池的制造步骤不复杂，柔性膜7的结合的可靠性被维持，并且不会引起二次电池的大小上的增加。

[第二示例性实施例]

图9a和9b均图示本发明的第二示例性实施例的二次电池。在本示例性实施例中，如图9a中图示那样，电池电极组件5的四个角4a突出到压印部分8的外部，并且更进一步地，电池电极组件5在纵向方向（图9a和图9b中的竖直方向）上突出到压印部分8的外部。也就是，电池电极组件5的纵向的两个边4c比压印部分8的纵向长度长。然而，电池电极组件5的横向的两个边4b比压印部分8的横向长度短。在该配置中，如图9b中图示那样，除了四个角4a以外，横向的两个边4b也被折叠成***到压印部分8中。然而，在纵向的边4c和压印部分8的内周部分之间存在间隙，并且因此在有该间隙的情况下电解质可以令人满意地被注入并被保持。防止电池电极组件5（特别是，在纵向方向上）的移动的效果是高的。如在第一示例性实施例的情况下那样，正电极2和负电极3足够小而不突出到压印部分8的外部，并且因此甚至当每一个隔离物4的各边4b被折叠时，正电极端子9和负电极端子10也不受影响。

[第三示例性实施例]

图10a和图10b均图示本发明的第三示例性实施例的二次电池。在本示例性实施例中，如图10a中图示那样，电池电极组件5的四个角4a突出到压印部分8的外部，并且更进一步地，电池电极组件5在与纵向方向正交的方向（图9a和图9b中的水平方向）上突出到压印部分8的外部。也就是，电池电极组件5的横向的两个边4b比压印部分8的横向长度长。然而，电池电极组件5的纵向的两个边4c比压印部分8的纵向长度短。在该配置中，如图10b中图示那样，除了四个角4a以外，纵向的两个边4c也被折叠成***到压印部分8中。然而，在横向的边4b和压印部分8的内周部分之间存在间隙，并且因此，在有该间隙的情况下电解质可以令人满意地被注入并被保持。防止电池电极组件5（特别是，在横向方向上）的移动的效果是高的。如在第一示例性实施例的情况下那样，正电极2和负电极3优选地足够小而不突出到压印部分8的外部。

[修改]

另外，在第二和第三示例性实施例中，考虑与第一实施例的修改类似的修改。也就是，当电池电极组件5的每一个隔离物4的四个角4a和两个边4b或4c未被折叠并且四个角4a和两个边4b或4c突出到压印部分8的外部时，四个角4a和两个边4b或4c被***在压印部分8外部的柔性膜7之间，如在图9a或图10a中图示那样。当柔性膜7被结合时，四个角4a和两个边4b或4c也被固定，并且因此电池电极组件5被固定从而它不能移动。

在图1至图10b中的每一个中所图示的电池电极组件5具有其中正电极端子9和负电极端子10从同一侧突出的配置。然而，如在图11中图示那样，正电极端子9和负电极端子10可以从相应的相对侧延伸。另外在其中使用具有这样的配置的电池电极组件5的情况下，例如，如在图12中图示那样，仅电池电极组件5的四个角4a突出到压印部分的外部，从而四个角4a被折叠而被推动到压印部分8内部，或者不被折叠，并且被***在柔性膜7之间，由此发挥上面的效果。附加地，在图9a、图9b、图10a和图10b中所图示的第二和第三示例性实施例中，可以使用具有在图11中所图示的配置的电池电极组件5。即使在该情况下，也获得实质上与上述效果相同的效果。

因此，虽然参照若干示例性实施例描述了本发明，但是本发明并不限于上面的示例性实施例的配置，在本发明的技术的范围之内由本领域技术人员所理解的各种改变可以被应用于本发明的配置和细节。

本申请要求在2014年3月31日提交的日本专利申请No.2014-71718的优先权，并且日本专利申请No.2014-71718的整体公开被合并于此。

Claims (5)

1. 一种二次电池，包括：

电池电极组件，其具有四边形平面形状，并且包括正电极和负电极，所述正电极和所述负电极在有隔离物介于它们之间的情况下被层压；以及

外部容器，其由柔性膜形成，并且包含所述电池电极组件，其中

所述外部容器具有在其中包含所述电池电极组件的凹陷的压印部分，

所述电池电极组件的外周部分的四个角或者被折叠成包含在所述压印部分内部，或者在所述压印部分外部被***所述柔性膜之间，以及

形成所述电池电极组件的四边形平面形状的四个边当中的至少一个边的长度比所述压印部分在该一个边的延伸方向上的内部尺寸短。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中

所述电池电极组件的所述四个角具有这样的大小：使得在被包含在所述压印部分中之前的状态下在平面视图中突出到所述压印部分的外部。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中

形成所述电池电极组件的四边形平面形状的四个边当中的彼此相对的两个边的长度均比所述压印部分在该两个边的延伸方向上的内部尺寸短，并且其它两个边的长度均比所述压印部分在该其它两个边的延伸方向上的内部尺寸短。

4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中

形成所述电池电极组件的四边形平面形状的四个边当中的彼此相对的两个边的长度均比所述压印部分在该两个边的延伸方向上的内部尺寸短，并且其它两个边的长度均比所述压印部分在该其它两个边的延伸方向上的内部尺寸长。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的二次电池，其中

所述正电极和所述负电极的至少相应的活性材料层均具有这样的大小：使得在平面视图中不突出到所述压印部分的外部。