CN110504392A - 电池 - Google Patents

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Abstract

一种电池，包含外壳、设置于所述外壳内的电芯，及连接所述电芯且穿过所述外壳的极耳；所述外壳包括第一侧边和第二侧边，所述极耳穿过所述第一侧边；所述第二侧边在远离所述电芯方向依序具有内密封段、隔离段及外密封段，且所述隔离段内设有吸附物用以吸附气体。通过使外壳的第二侧边具有内密封段、隔离段及外密封段且隔离段内设有吸附物，不仅能够以较简单的技术及较低的成本制作电池，并能有效降低电芯产气带来的风险，以及减少外界水气进入电芯从而降低水分对于电芯性能的影响。同时，吸附物密封在内密封段与外密封段之间能够避免吸附物与电池内电解液直接接触，不会影响电芯性能。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种电池，特别是涉及一种电池的封装。
背景技术
现有一种软包锂离子电池是采用铝塑复合膜(作为外壳)将电芯密封而形成。然而，软包锂离子电池的密封边开裂后，可能使电池内的电解液外漏，导致使用该电池的设备有被电解液腐蚀的风险，而且也可能产生安全事故。尤其在储能领域电芯寿命大于10年，而因长期存储所造成的电芯产气或者因水分进入外壳而导致的电芯产气，都容易使软包锂离子电池的密封边开裂。此外，4.4V以上高电压体系锂离子电池也具有高产气的风险。目前解决高产气的办法是例如对阴阳极材料进行包覆、掺杂等处理，或者在电解液中加入添加剂，但是如此容易恶化其它性能。此等方式受限于材料本身的特性，改善效果并不明显，而且会带来物料成本的增加。所以如何以较为简单且较低成本的方式降低电芯产气带来的风险，是需要解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以解决前述问题的电池。
本发明包含外壳、设置于所述外壳内的电芯，及连接所述电芯且穿过所述外壳的极耳；所述外壳包括第一侧边和第二侧边，所述极耳穿过所述第一侧边；所述第二侧边在远离所述电芯方向依序具有内密封段、隔离段及外密封段，且所述隔离段内设有吸附物用以吸附气体。
在一些实施态样中，沿平行所述第二侧边长度方向，所述隔离段包括多个填充区以填充所述吸附物。
在一些实施态样中，所述外壳由上膜及下膜相对压合密封所形成，所述上膜及所述下膜各具有内结合层、外保护层及介于内结合层与外保护层之间的金属层，所述第二侧边处的上膜的所述内结合层及下膜的所述内结合层相结合。
在一些实施态样中，所述第一侧边包括极耳封装区用于封装所述极耳；所述极耳封装区的宽度介于1.5-12mm，所述内密封段的宽度介于0.5-3mm，所述隔离段的宽度介于0.5-10mm，所述外密封段的宽度介于2-15mm。
在一些实施态样中，所述内密封段的宽度为所述极耳封装区的宽度的1/4-1/2，且所述内密封段的宽度为所述外密封段的宽度的1/5-1/2。
在一些实施态样中，所述上膜的内结合层和所述下膜的内结合层通过热熔方式结合；在所述极耳封装区，所述上膜的内结合层与所述下膜的内结合层结合前后的压缩率介于20-75％；在所述内密封段，所述上膜的内结合层与所述下膜的内结合层结合前后的压缩率介于3.5-30％；在所述外密封段，所述上膜的内结合层与所述下膜的内结合层结合前后的压缩率介于20-75％。
在一些实施态样中，所述吸附物包括用以吸附水气的物理干燥剂及用以吸附所述电芯产生的气体的气体吸附剂中至少一者。
本发明的有益效果在于：通过使外壳的第二侧边具有内密封段、隔离段及外密封段且隔离段内设有吸附物，不仅能够以较简单的技术及较低的成本制作电池，并能有效降低电芯产气带来的风险，以及减少外界水气进入电芯从而降低水分对于电芯性能的影响。同时，吸附物密封在内密封段与外密封段之间能够避免吸附物与电解液直接接触，不会影响电芯性能。
附图说明
图1是一俯视示意图，说明本发明电池的一第一实施例；
图2是一沿图1中的II-II直线所取的不完整的剖视示意图；
图3是一沿图2中的III-III直线所取的不完整的剖视示意图；
图4是一俯视示意图，说明本发明电池的一第二实施例；
图5是一沿图4中的V-V直线所取的不完整的剖视示意图；
图6是一沿图5中的VI-VI直线所取的不完整的剖视示意图；
图7是类似图2的视图，说明本发明电池的一第三实施例；及
图8是类似图5的视图，说明本发明电池的一第四实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示，且为了较能清楚显示特征的部分，图中所示结构仅为示意并未依据实际尺寸比例绘制。
参阅图1至图3，本发明电池的第一实施例包含一外壳1、一密封于所述外壳1内的电芯2，及两个连接所述电芯2且露出于外壳1的极耳3。所述外壳1具有容置所述电芯2的一本体11、位于所述本体11相反两侧的两个第一侧边12，及位于所述本体11另相反两侧且分别连接所述两第一侧边12的两端的两个第二侧边13。所述电芯2主要由阳极、阴极和隔离膜组成，隔离膜置于阴阳极之间并通过卷绕或叠片方式制成，在所述外壳1内充填有电解液，所述电芯2、极耳3及电解液可采用现有技术制作，于此不再详述。在第一实施例中所述两极耳3凸伸出同一第一侧边12，但是所述两极耳3也可以如下述第二实施例分别凸伸出所述两第一侧边12，也就是说所述两极耳3可以凸伸出所述两第一侧边12的至少其中之一，视设计需求而调整，可使两极耳3在同一侧或在相反两侧。所述第一侧边12和所述第二侧边13的夹角对应了电芯2的一个角，当所述夹角过小时，对应的电芯2的角就会过于尖锐，从而使外壳1所用包装膜被刺破的风险较大；同时当所述夹角过大时，从工艺难度上考虑，将第一侧边12和第二侧边13合为一个侧边更有利于封装，所以所述第一侧边12和所述第二侧边13的夹角大于等于30度且小于等于150度，优选所述第一侧边12和所述第二侧边13的夹角大于等于60度且小于等于120度。
具体而言，所述外壳1由上膜A及下膜B相对压合密封外周所形成，所述上膜A及所述下膜B各具有内结合层L1、外保护层L3及介于内结合层L1与外保护层L3之间的中间金属层L2，所述上膜A及所述下膜B互相以所述内结合层L1相结合。内结合层L1可热熔结合用以黏结封口，例如以聚丙烯(PP)材质制成。中间金属层L2用以防止外界的水气进入电池并防止内部电解液外渗，例如以铝箔制成。外保护层L3由熔点高、机械性能较佳的材质制成，例如尼龙，可使外壳1具有较佳的强度。在第一实施例中，所述外壳1的上膜A及下膜B为同一片体对折而成，且可采用铝塑复合膜制作，对折边即是未凸伸所述极耳3的第一侧边12，并在凸伸有所述极耳3的第一侧边12将上膜A及下膜B压合密封形成一极耳封装区121，且在所述两个第二侧边13将上膜A及下膜B压合密封，且使所述两第二侧边13在远离所述本体11方向依序各具有连接所述本体11的一内密封段131、一隔离段132及一外密封段133，所述隔离段132内设有吸附物4用以吸附气体，此气体可以是水气及/或电芯2产生的气体。也就是说所述隔离段132是以所述上膜A的内结合层L1与所述下膜B的内结合层L1共同夹置所述吸附物4的方式形成。所述吸附物4为选自用以吸附水气的物理干燥剂及用以吸附所述电芯2产生的气体的气体吸附剂其中至少一者，也就是说，吸附物4可以是单一材料或由多种材料混合组成，其中物理干燥剂与气体吸附剂可以依据需求或使用的材料调整比例，或者物理干燥剂与气体吸附剂也可使用相同的材料。物理干燥剂可选择能将水分子吸附在自身结构中的材料，例如硅胶、分子筛、碳质材料、矿物干燥剂等。气体吸附剂可选择具有大的比表面积、合适的孔结构以吸附电芯2产生的气体的材料，例如碳质吸附剂、沸石分子筛、介孔材料等。物理干燥剂可以吸收由外界进入外密封段133的水气，以防止水气进一步进入电芯2而影响电芯2性能。气体吸附剂可以在电芯2产气冲开内密封段131后吸收气体，以降低外密封段133进一步开裂的风险。而且吸附物4密封在内密封段131与外密封段133之间能够避免吸附物4与电解液直接接触，不会影响电芯2性能。
在第一实施例中形成外壳1的制作大致包含以下步骤，先在上膜A形成一深坑，即对应形成本体11的区域，以形成容置所述电芯2的空间，再将已连结所述极耳3的电芯2置入深坑中，然后将下膜B与上膜A叠置在第一侧边12压合密封形成极耳封装区121，接着在其中一第二侧边13压合上膜A与下膜B形成内密封段131，再由尚未封合的另一第二侧边13注入电解液浸润电芯2，待化成后由尚未封合的第二侧边13除气(degassing)，也就是对本体11内部抽真空，在除气后将未封合的第二侧边13封合形成内密封段131并清除内密封段131残留的电解液，然后在两第二侧边13的上膜A与下膜B之间塞入吸附物4，再于两第二侧边13形成外密封段133而将吸附物4密封在内密封段131与外密封段133之间。最后将两第二侧边13朝上膜A侧折起并以绝缘胶带5黏贴于两第二侧边13与本体11，以将两第二侧边13弯折固定于本体11的两侧，藉此减小外壳1整体的尺寸。
在本申请的实施例中，所述极耳封装区121的宽度介于1.5-12mm，所述内密封段131的宽度介于0.5-3mm，所述隔离段132的宽度介于0.5-10mm，所述外密封段133的宽度介于2-15mm，而且所述内密封段131的宽度为所述极耳封装区121的宽度的1/4-1/2，且所述内密封段131的宽度为所述外密封段133的宽度的1/5-1/2，所述极耳封装区121的上膜A的内结合层L1与下膜B的内结合层L1结合前后的压缩率介于20-75％，所述内密封段131的上膜A的内结合层L1与下膜B的内结合层L1结合前后的压缩率介于3.5-30％，所述外密封段133的上膜A的内结合层L1与下膜B的内结合层L1结合前后的压缩率介于20-75％。通过内密封段131的宽度及压缩率小于极耳封装区121的宽度及压缩率，使内密封段131的封合强度小于极耳封装区121，当电芯2产气超过一定量而使外壳1内部压力增大时，由于内密封段131的封合强度小于极耳封装区121，所以气体会先冲开内密封段131以泄压，如此可避免极耳封装区121开裂，当气体通过内密封段131后进入隔离段132即可被吸附物4吸收以减少气体压力，而且外密封段133的宽度及压缩率大于内密封段131并与极耳封装区121相当，也就是说外密封段133也具有较大的封合强度，而能降低外密封段133开裂的风险。换句话说，通过吸附物4设置在内密封段131与外密封段133之间，且内密封段131的封合强度小于极耳封装区121及外密封段133，能够大幅减少极耳封装区121与外密封段133开裂导致漏出电解液的风险。本发明所描述的宽度是指相应本体11的外形宽度。
参阅图4至图6，本发明电池的第二实施例与第一实施例的差异在于，在第二实施例中上膜A与下膜B为各自独立的片体并在两第一侧边12各形成一极耳封装区121，且两极耳3分别由两第一侧边12凸伸。此外，在第二实施例中，在两第二侧边13的隔离段132各形成多个沿平行所述第二侧边13方向排列的填充区1321以填充所述吸附物4。具体而言，在第二实施例中，形成各第二侧边13的内密封段131时同时在隔离段132压合形成多个沿平行所述第二侧边13方向间隔排列的间隔区1322，而在相邻两间隔区1322之间即形成一填充区1321，再于各填充区1321塞入吸附物4后形成外密封段133。如图5所示，在第二实施例中，两第二侧边13形成两层的双折边后以点胶6方式与本体11黏接固定。两第二侧边13采如第一实施例的单折边或采如第二实施例的双折边可以视使用需求而调整。在第二实施例中，在隔离段132形成多个填充区1321以填充吸附物4，可以使隔离段132的结构较为紧实，也就是能将吸附物4较为压紧地固定以减小填充区1321凸出的高度，藉此在第二侧边13弯折后可以减少外壳1整体的尺寸。可以理解地，第一实施例也可以在隔离段132形成多个填充区1321。
参阅图7，本发明电池的第三实施例与第一实施例的差异在于只有其中一第二侧边13设有吸附物4，另一第二侧边13则以和极耳封装区121(见图1)或外密封段133大致相同的封合强度压合密封，并形成单折边结构。
参阅图8，本发明电池的第四实施例与第二实施例的差异在于只有其中一第二侧边13设有吸附物4，另一第二侧边13则以和极耳封装区121(见图4)或外密封段133大致相同的封合强度压合密封，并形成双折边结构。
由前述实施例说明可知，可以依据预测电芯2产气量的多寡来选择在两第二侧边13其中之一设置吸附物4或是在两第二侧边13都设置吸附物4，且可选择在隔离段132进一步设置填充区1321，可视使用需求而定。
以下使用实验例1及实验例2分别說明在外壳的两第二侧边设置吸附物对于阻隔外界水气及防止漏液的效果，并以未设置吸附物的外壳作为对照组。
实验例1
本实验选用153μm铝塑复合膜形成外壳，实验组及对照组各制作21个样品，实验组的样品的两第二侧边都设有吸附物，且各隔离段内填充的吸附物含有气体吸附剂80％及物理干燥剂20％干燥剂为硅胶，吸附剂使用5A分子筛。将实验组及对照组所制作样品的外壳结构参数整理如下表1，由于各样品的外壳在两第二侧边的参数是一样的，所以表1中只显示一个第二侧边的参数。再者，每一样品内封装3g碳酸二甲酯(DMC)并储存于高温(65℃)及高湿度(90％相对湿度)环境下，每隔7天取7个样品测量DMC的水含量，并将测试结果整理如表2所示，其中0天所示的数值是未封装前对DMC采样测试的三个数值。
表1
表2
由表2显示实验组的样品在高温高湿环境下长期储存，相较于对照组的DMC的水含量明显较低，显见实验组的外壳能够有效降低外界的水气进入外壳内部。
实验例2
本实验以153μm铝塑复合膜形成外壳，以封装电芯和电解液。实验例2的外壳参数同实验例1，实验组和对照组各制作10个样品，将样品在85℃的环境中储存24小时后观察外壳是否漏液且用排水法测试样品的体积变化，实验结果如表3所示。
表3
由表3显示，实验组的10个样品都没有漏液，其中3个样品是单侧内密封段冲开，其余7个样品的两侧内密封段冲开，单侧内密封段冲开的3个样品平均的体积增长值约为32.57％，而两侧内密封段冲开的7个样品平均的体积增长值约为17.46％。再看对照组的样品，其中有3个样品漏液，其余7个未漏液的样品平均的体积增长值约为87.97％。显见实验组在第二侧边形成内密封段、隔离段及外密封段且在隔离段内设置吸附物的外壳构造，确实能够降低电芯产气导致外壳开裂漏液的风险。
综上所述，通过使外壳的第二侧边具有内密封段、隔离段及外密封段且隔离段内设有吸附物，不仅能够以较简单的技术及较低的成本制作电池，并能有效降低电芯产气带来的风险，以及减少外界水气进入电芯从而降低水分对于电芯性能的影响。同時，吸附物密封在内密封段与外密封段之间能够避免吸附物与电解液直接接触，不会影响电芯性能。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种电池，包含:
外壳；
电芯，设置于所述外壳内；
极耳，连接所述电芯且穿过所述外壳；
其中，所述外壳包括第一侧边和第二侧边，所述极耳穿过所述第一侧边，所述第二侧边在远离所述电芯方向依序具有内密封段、隔离段及外密封段，且所述隔离段内设有吸附物用于吸附气体。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于：沿所述第二侧边长度方向，所述隔离段包括多个填充区以填充所述吸附物。
3.如权利要求2所述的电池，其特征在于：所述外壳由上膜及下膜相对压合密封所形成，所述上膜及所述下膜各具有内结合层、外保护层及介于内结合层与外保护层之间的金属层，在所述第二侧边处，所述上膜的内结合层及所述下膜的内结合层相结合。
4.如权利要求3所述的电池，其特征在于：所述第一侧边包括极耳封装区用于封装所述极耳；
所述极耳封装区的宽度介于1.5-12mm，所述内密封段的宽度介于0.5-3mm，所述隔离段的宽度介于0.5-10mm，所述外密封段的宽度介于2-15mm。
5.如权利要求4所述的电池，其特征在于：所述内密封段的宽度为所述极耳封装区的宽度的1/4-1/2，所述内密封段的宽度为所述外密封段的宽度的1/5-1/2。
6.如权利要求4所述的电池，其特征在于：所述上膜的内结合层和所述下膜的内结合层通过热熔方式结合；
在所述极耳封装区，所述上膜的内结合层与所述下膜的内结合层结合前后的压缩率介于20-75％；
在所述内密封段，所述上膜的内结合层与所述下膜的内结合层结合前后的压缩率介于3.5-30％；
在所述外密封段，所述上膜的内结合层与所述下膜的内结合层结合前后的压缩率介于20-75％。
7.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述吸附物包括用以吸附水气的物理干燥剂及用以吸附所述电芯产生的气体的气体吸附剂中至少一者。
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