JP2010015990A

JP2010015990A - 折り畳み式二次電池

Info

Publication number: JP2010015990A
Application number: JP2009157892A
Authority: JP
Inventors: 益松 ▲言▼; Yih-Song Jan
Original assignee: EXA Energy Tech Co Ltd
Current assignee: EXA Energy Tech Co Ltd
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2010-01-21
Also published as: CN201229965Y; TWM352782U; US20100003587A1

Abstract

【課題】構造上の安定性および使用上の安全性が高い折り畳み式二次電池を提供する。
【解決手段】折り畳み式二次電池２０は、一つの正極３０、正極３０の両側に位置付けられる二つの負極４０、正極３０と二つの負極４０との間に位置付けられる二つの隔離膜５０、二つの導電柄部、ケースおよび電解液を備える。正極３０は、両側に間隔を置いて配列された複数の正極活性膜３５を有する。二つの負極４０は、正極３０に向かい合う一側に正極活性膜３５の位置に一致する複数の負極活性膜４５を別々に有する。正極活性膜３５と負極活性膜４５とを、間隔を置いて配置することにより、正極活性膜３５と負極活性膜４５とが逸脱してしまい、短絡現象および充電の際の変形現象を引き起こすという事態を防止することが可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池に関し、特に構造上の安定性および使用上の安全性が高い折り畳み式二次電池に関するものである。

図１と図２に示すように、従来の二次電池１は、上から正極２、隔離膜３、負極４および別の一つの隔離膜５を順番に積み重ねて巻き、そののちそれを電解液６が充満しているケース７に入れて密封することによって構成される。そのうち正極２は、アルミニウムから製作され、かつ表面が正極活性膜８によって被覆され、正極活性膜８の幅は正極２より小さいため、アルミニウム露出区域９が正極２の頂端に形成される。負極４は、銅から製作され、かつ表面が正極活性膜８に向かい合う負極活性膜１０によって被覆され、負極活性膜１０の幅は負極４より小さいため、銅露出区域１１が負極４の底端に形成される。二つの導電柄部１２を積み重なっているアルミニウム露出区域９と銅露出区域１１に別々に溶接し、そして二つの導電柄部１２をケース７の外部に延ばせば、充電及び放電を繰り返し可能な巻き式二次電池１が完成する。

正極２、隔離膜３、負極４および別の一つの隔離膜５は扁平な形に巻かれ、そののちケース７の中に装着されるため、正極活性膜８と負極活性膜１０は湾曲し容易に逸脱してしまい、短絡現象を引き起こす恐れがある。また充電の際に細長い負極活性膜１０の体積は膨張してくるため、負極４ないしケース７を変形させてしまう。

台湾特許Ｉ３０２３８９号

本発明の主な目的は、構造上の安定性および使用上の安全性が高い折り畳み式二次電池を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明による折り畳み式二次電池は、一つの正極、二つの負極、二つの隔離膜、二つの導電柄部、一つのケース及び電解液を備える。正極は、アルミニウム片と複数の正極活性膜を有し、アルミニウム片は第一側と第二側を有し、正極活性膜はアルミニウム片の第一側と第二側に別々に付着し、かつ互いに間隔を置いて二つずつ向かい合うように配列され、正極活性膜の幅はアルミニウム片の幅より小さいため、アルミニウム露出区域が正極の頂端に形成される。二つの負極は、正極の両側に位置付けられ、かつ銅片と複数の負極活性膜を有し、負極活性膜は互いに間隔を置いてかつ正極活性膜の位置に一致するように配列され、負極活性膜の幅は銅片の幅より小さいため、銅露出区域が負極の底端に形成される。二つの隔離膜は、正極活性膜と負極活性膜を隔離するため正極と二つの負極との間に配置される。ケースは、正極、二つの負極および二つの隔離膜の収容に用いられる収容空間を有する。電解液は、ケースの収容空間に充満している。また正極、二つの負極および二つの隔離膜とは、連続的に折り畳まれてＺ形の折り畳み体に形成され、正極のアルミニウム露出区域は折り畳み体の頂端に積み重なり、負極の銅露出区域は折り畳み体の底端に積み重なり、二つのうちの一つの導電柄部は折り畳まれた後の各層のアルミニウム露出区域に電気的に接続され、かつケースの外部まで延伸され、別の一つの導電柄部は折り畳まれた後の各層の銅露出区域に電気的に接続され、かつケースの外部まで延伸される。

従来の二次電池の立体図である。従来の二次電池の分解図である。本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池の正極、負極および隔離膜の立体分解図である。本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池の正極、負極および隔離膜の平面図である。図４の一部分の拡大図である。本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池の正面図である。本発明の第二実施形態による折り畳み式二次電池の正面図である。本発明の第二実施形態による折り畳み式二次電池の側面図である。本発明の第三実施形態による折り畳み式二次電池の正極、負極および隔離膜の平面図である。図９の一部分の拡大図である。

以下、本発明の構造と特徴を説明するため、三つの実施形態を図に基づいて説明する。まず図面の説明は次の通りである。
図３は本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池の正極、負極および隔離膜の立体分解図である。
図４は本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池の正極、負極および隔離膜の平面図である。
図５は図４の一部分の拡大図である。
図６は本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池の正面図である。
図７は本発明の第二実施形態による折り畳み式二次電池の正面図である。
図８は本発明の第二実施形態による折り畳み式二次電池の側面図である。
図９は本発明の第三実施形態による折り畳み式二次電池の正極、負極および隔離膜の平面図である。
図１０は図９の一部分の拡大図である。

（第一実施形態）
図３から図６に示すように、本発明の第一実施形態による折り畳み式二次電池２０は、一つの正極３０、二つの負極４０、二つの隔離膜５０、二つの導電柄部５２、一つのケース５６及び電解液５８を備える。

正極３０は、アルミニウム片３２と複数の正極活性膜３５を有する。アルミニウム片３２は第一側３３と第二側３４を有し、正極活性膜３５はアルミニウム片３２の第一側３３と第二側３４に別々に付着し、かつ互いに間隔を置いて二つずつ向かい合うように配列され、正極活性膜３５の幅ｗ１はアルミニウム片３２の幅ｗ２より小さいため、アルミニウム露出区域３６が正極３０の頂端に形成される。正極活性膜３５は、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏ_xＮｉ_1-xＯ₂などの材料から構成される。実際に正極活性膜は、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｏｓ、Ｎｉ、ＣｏまたはＭｎなどのリチウム酸化物、リチウム硫化物、リチウムセレン化物、リチウムテルル化物、リチウム鉄燐酸化物、リチウムバナジウム燐酸化物またはその混合物から構成することも可能である。

二つの負極４０は、正極３０の両側に位置付けられ、かつ銅片４２と銅片４２上の正極３０に向かい合う一側に配置される複数の負極活性膜４５とを別々に有する。負極４０の負極活性膜４５は互いに間隔を置いてかつ正極活性膜３５の位置に一致するように配列され、負極活性膜４５の幅ｗ３は銅片４２の幅ｗ４より小さいため、銅露出区域４６が負極４０の底端に形成される。負極活性膜４５は、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、コークス、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラック、炭素繊維、ガラス質炭素またはその混合物から構成することが可能である。

二つの隔離膜５０は、正極活性膜３５と負極活性膜４５を隔離するため正極３０と二つの負極４０との間に配置される。

ケース５６は、アルミニウム箔から構成され、かつ正極３０、二つの負極４０および二つの隔離膜５０の収容に用いられる収容空間５７を有する。電解液５８は、ケース５６の収容空間５７に充満している。

図４に示すように、正極３０、二つの負極４０および二つの隔離膜５０とは連続的に折り畳まれてＺ形の折り畳み体６０に形成され、かつ正極３０の折り畳む部位は正極活性膜３５の間に位置付けられ、負極４０の折り畳む部位は負極活性膜４５の間に位置付けられるため、正極活性膜３５と負極活性膜４５とを湾曲させる必要がない。これにより、従来の構造のように正極活性膜８と負極活性膜１０は湾曲し容易に逸脱してしまうという欠点を避けることが可能なだけでなく、さらに安全性を良好にすることが可能である。

正極３０のアルミニウム露出区域３６は折り畳み体６０の頂端に積み重なり、負極４０の銅露出区域４６は折り畳み体６０の底端に積み重なり、二つのうちの一つの導電柄部５２は溶接によって折り畳まれた後の各層のアルミニウム露出区域３６に電気的に接続され、別の一つの導電柄部５２は溶接によって折り畳まれた後の各層の銅露出区域４６に電気的に接続される。かつ二つの導電柄部５２どもケース５６の外部まで延伸される。

本発明による二次電池２０は、それぞれの負極活性膜４５の間に間隔があるため、充電の際に生じる膨張および変形の量は負極４０全体ないし電池２０を変形させることにならず、構造上の安定性は従来の構造と比べて優れている。

（第二実施形態）
本発明の精神に基づいて二次電池２０の構造を多様化することが可能である。図７に示すのは本発明の第二実施形態による折り畳み式二次電池７０である。其の構造は第一実施形態とほぼ同じである。第一実施形態との違いは次の通りである。折り畳み体７１の頂端に位置するアルミニウム露出区域７２は、基部７３と突出部７４に分割され、突出部７４はほぼ基部７３に垂直であるように湾曲する。図８に示すように、Ｌ形の導電柄部７５と突出部７４とは溶接によって接続される。折り畳み体７１の底端に位置する銅露出区域７６は、基部７７と突出部７８を有し、その構造が前記アルミニウム露出区域７２に類似している。これにより、二次電池７０の電気容量を低減させることなく、ケース７９の体積を最小限に縮小することが可能であるため、市場に対応する潜在力を有することが明らかである。

（第三実施形態）
そのほかには、第一実施形態における正極と負極の位置を互換することも可能である。図９と図１０に示すように、本発明の第三実施形態による折り畳み式二次電池８０において、負極８１は、両側に間隔を置いて配列された複数の負極活性膜８２を有し、二つの正極８３は、負極８１の両側に位置付けられ、かつ複数の正極活性膜８４を有し、二つの隔離膜８５は、負極８１と二つの正極８３との間に別々に位置付けられ、ほかの構造は、第一実施形態とほぼ同じである。これにより、本発明の所定の効果を達成することが可能である。

また銅露出区域とアルミニウム露出区域のサイズまたは形は、需要に応じて変更することも可能である。従って、これらのような思い付き易い構造変化は本発明の請求範囲に属するべきである。

１：二次電池、２：正極、３：隔離膜、４：負極、５：隔離膜、６：電解液、７：ケース、８：正極活性膜、９：アルミニウム露出区域、１０：負極活性膜、１１：銅露出区域、１２：導電柄部、２０：折り畳み式二次電池、３０：正極、３２：アルミニウム片、３３：第一側、３４：第二側、３５：正極活性膜、ｗ１：幅、ｗ２：幅、３６：アルミニウム露出区域、４０：負極、４２：銅片、４５：負極活性膜、ｗ３：幅、ｗ４：幅、４６：銅露出区域、５０：隔離膜、５２：導電柄部、５６：ケース、５７：収容空間、５８：電解液、６０：折り畳み体、７０：折り畳み式二次電池、７１：折り畳み体、７２：アルミニウム露出区域、７３：基部、７４：突出部、７５：導電柄部、７６：銅露出区域、７７：基部、７８：突出部、７９：ケース、８０：折り畳み式二次電池、８１：負極、８２：負極活性膜、８３：正極、８４：正極活性膜、８５：隔離膜

Claims

アルミニウム片と複数の正極活性膜を有する正極であって、前記アルミニウム片は第一側と第二側を有し、前記正極活性膜は前記アルミニウム片の前記第一側と前記第二側に別々に付着し、かつ互いに間隔を置いて二つずつ向かい合うように配列され、前記正極活性膜の幅は前記アルミニウム片の幅より小さいため、アルミニウム露出区域が前記正極の頂端に形成される正極と、
前記正極の両側に位置付けられ、かつ銅片と複数の負極活性膜を有する二つの負極であって、前記負極活性膜は互いに間隔を置いてかつ前記正極活性膜の位置に一致するように配列され、前記負極活性膜の幅は前記銅片の幅より小さいため、銅露出区域が前記負極の底端に形成される二つの負極と、
前記正極活性膜と前記負極活性膜を隔離するため前記正極と二つの前記負極との間に配置される二つの隔離膜と、
二つの導電柄部と、
前記正極、二つの前記負極および二つの前記隔離膜の収容に用いられる収容空間を有するケースと、
前記ケースの前記収容空間に充満している電解液と、
を備え、
前記正極、二つの前記負極および二つの前記隔離膜とは、連続的に折り畳まれてＺ形の折り畳み体に形成され、前記正極の前記アルミニウム露出区域は、前記折り畳み体の頂端に積み重なり、前記負極の前記銅露出区域は、前記折り畳み体の底端に積み重なり、二つのうちの一つの前記導電柄部は、折り畳まれた後の各層の前記アルミニウム露出区域に電気的に接続され、かつ前記ケースの外部まで延伸され、別の一つの前記導電柄部は、折り畳まれた後の各層の前記銅露出区域に電気的に接続され、かつ前記ケースの外部まで延伸されることを特徴とする折り畳み式二次電池。
前記正極の折り畳む部位は、前記正極活性膜の間に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み式二次電池。
前記負極の折り畳む部位は、前記負極活性膜の間に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み式二次電池。
前記折り畳み体の積み重なる前記アルミニウム露出区域は、基部と突出部を有し、前記突出部は一つの前記導電部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み式二次電池。
前記折り畳み体の積み重なる前記銅露出区域は、基部と突出部を有し、前記突出部は一つの前記導電部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の折り畳み式二次電池。
銅片と複数の負極活性膜を有する負極であって、前記銅片は第一側と第二側を有し、前記負極活性膜は前記銅片の前記第一側と前記第二側に別々に付着し、かつ互いに間隔を置いて二つずつ向かい合うように配列され、前記負極活性膜の幅は前記銅片の幅より小さいため、銅露出区域が前記負極の頂端に形成される負極と、
前記負極の両側に位置付けられ、かつアルミニウム片と複数の正極活性膜を有する二つの正極であって、前記正極活性膜は互いに間隔を置いてかつ前記負極活性膜の位置に一致するように配列され、前記正極活性膜の幅は前記アルミニウム片の幅より小さいため、アルミニウム露出区域が前記正極の底端に形成される二つの正極と、
前記負極活性膜と前記正極活性膜を隔離するため前記負極と二つの前記正極との間に配置される二つの隔離膜と、
二つの導電柄部と、
前記負極、二つの前記正極および二つの前記隔離膜の収容に用いられる収容空間を有するケースと、
前記ケースの前記収容空間に充満している電解液と、
を備え、
前記負極、二つの前記正極および二つの前記隔離膜とは、連続的に折り畳まれてＺ形の折り畳み体に形成され、前記負極の前記銅露出区域は、前記折り畳み体の頂端に積み重なり、前記正極の前記アルミニウム露出区域は、前記折り畳み体の底端に積み重なり、二つのうちの一つの前記導電柄部は、折り畳まれた後の各層の前記銅露出区域に電気的に接続され、かつ前記ケースの外部まで延伸され、別の一つの前記導電柄部は、折り畳まれた後の各層の前記アルミニウム露出区域に電気的に接続され、かつ前記ケースの外部まで延伸されることを特徴とする折り畳み式二次電池。
前記負極の折り畳む部位は、前記負極活性膜の間に位置付けられることを特徴とする請求項６に記載の折り畳み式二次電池。
前記正極の折り畳む部位は、前記正極活性膜の間に位置付けられることを特徴とする請求項６に記載の折り畳み式二次電池。
前記折り畳み体の積み重なる前記アルミニウム露出区域は、基部と突出部を有し、前記突出部は一つの前記導電部に接続されることを特徴とする請求項６に記載の折り畳み式二次電池。
前記折り畳み体の積み重なる前記銅露出区域は、基部と突出部を有し、前記突出部は一つの前記導電部に接続されることを特徴とする請求項６に記載の折り畳み式二次電池。