专利名称：薄膜包装的电池和堆叠的电池组件的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及一种薄膜包装的电池，其含有用由薄膜制成的外壳所密封的电池组件，也涉及一种电池组件，其含有多个沿电池组件厚度方向堆叠的薄膜包装电池。
2.相关技术说明通常薄膜包装电池使用由受热可密封的薄膜组成的外壳。公知的这种薄膜包装电池具有被层叠薄膜覆盖的电池组件、与该电池组件相连并从层叠薄膜引出的正极和负极引线端子，该层叠薄膜由金属层和层叠于其上受热可密封的树脂层组成，并且层叠薄膜的开口边缘可受热熔化而密封(下文中将这种情况简单地称为“密封”)该电池组件。有利的是这种薄膜包装电池的厚度可减小，因此大多数常规的薄膜包装电池是扁平形的。
同使用由其它材料组成的外壳的电池一样，带有由薄膜组成的外壳的电池也需要确保在密封区域密封的可靠性以防止外部空气进入电池，并防止电池内的电解液泄漏。特别地，密封可靠性对于含有非水电解液的电池(下文也称为“非水电解质电池”)是重要的。由于外部空气成分的原因，有缺陷的密封将引起电解液的恶化从而使电池的性能明显降低。
经常谈到的薄膜包装电池中，引线端子引出的熔化薄膜部分与其余部分相比密封性更易于下降，从而易于形成外部空气的泄漏通道，并且除非采取相应的措施不然电池溶液易于从此部分泄漏。一旦形成外部空气的泄漏通道，那么由于外部空气成分的原因，电解液将恶化，并且外部空气中所含的水蒸气将进入电池并在电极表面上电解从而产生大量的氢气，特别是在非水性电池中会使电池性能明显降低。此外，如果电解液泄漏将会污染电池周围环境，并粘到电池周围的电路上，从而引起电路故障。
引线端子引出通道密封性下降的更快或更慢取决于怎样使用电池和电池内的状态。例如，如果在接近引线端子引出通道的电解液中内部压力增加，那么电解液的压力就施加到熔化薄膜的界面，这样可能加快密封性恶化，并提高熔化薄膜的剥离。
另一方面，如果使用的电压超出电池的额定电压，那么电解液将电解而产生可引起电池内部压力升高的气体。此外，如果在指定范围之外的高温下使用电池，那么电解液也将电解而产生可作为气体源的物质。
基本上理想的是在指定范围内使用电池以避免产生气体。然而，取决于电池的特定应用，即使用户打算在指定范围内使用电池，但由于对电池控制电路暂时的控制失误、大电流的瞬时产生、电池缺少冷却等原因，这些都可引起突然或临时高温的产生，从而难于完全消除在电池内会产生痕量气体的所有原因。
为解决这种由在电池内产生的气体所引起的问题，已经提出如下所说明的薄膜包装电池。
例如，JP-10-55792-A公开了一种薄膜包装的电池，其包含具有较低剥离强度的熔化薄膜部分，从而当由于在电池内产生气体的原因而使内部压力反常增加时，气体可从具有较低剥离强度的部分排出。
JP-2000-133216-A公开了一种电池，其包括矩形形状的铝层叠薄膜，通过拉伸形成可形成容纳电池组件的空间，从而使剩余空间最小化。
JP-2000-100404-A公开了一种电池组，其收容有在电池室内用薄膜密封的电池，从而限定设于其内的电池。
JP-6-111799-A公开了一种电池，其在构成电池组件的电极周围具有空间，并用由合成树脂制成的气密性薄板包围电池组件以密封电池组件。
如上所述，尽管在这种电池内对于避免气体的产生基本上是理想的，但是即使在电池内产生痕量的气体也能随着长时间使用而积聚。由此在电池内积聚的气体将引起电池内压升高，在引线端子引出通道的液体压力将被施加到薄膜界面上，从而加快恶化并随后提高熔化薄膜的剥离。特别地，如果电池组件暴露于外部空气可引起性能下降，那么例如在非水电池中将产生性能下降。性能下降将导致电池失效，并且取决于特定的形式充电/放电特性会突然下降。
从上述观点评述所引用的每个专利文件中所公开的现有技术后，下面的问题将被指出。
在JP-10-55792-A中所公开的电池中，即使电池组件暴露于外部空气引起性能下降，那么具有较低剥离强度的熔化薄膜部分可用作安全阀，其可打开使电池组件暴露于外部空气中。用这种方法，即使在电池使用中产生痕量的气体其也能随着时间增长而积聚，从而内部压力相应增加。当内部压力超过阈值时，即使电池在指定范围内应用，具有较低剥离强度的部分也自动脱离。在气体放出后，外部空气从由于脱离的原因而形成的开口进入。如果含有水分的外部空气进入电池，那么在这种情况下非水电解质电池的性能将会明显下降，并且进入无用的状态。如果阈值设置在较低值，那么电池实质上在短时间内将以无用状态而结束。
在JP-6-111799-A中所公开的电池结构中，外壳最初设有排气口，排气口周围的外壳部分可用油封闭接触，从而防止电解液从排气口泄漏。然而，尽管这种结构基本上可应用于诸如铅蓄电池的电池中，而不会立即受到从外部空气进入的水蒸气的影响使用电池特性下降，但是这种结构不能用于非水电解质电池中，是由于其电池特性受通过界面进入的外部空气的水蒸气的影响，此界面是指用油使外壳紧密接触而简单密封的界面。
另一方面，看起来在JP-2000-133216-A中所公开的电池即使在内部产生气体，但如果使用适合的密封也可经受住相对较高的内部压力。然而，在JP-2000-133126-A中所公开的电池中，在外壳中形成的电池组件室在形状(尺寸)上与电池组件是相匹配的，从而可最小化电池组件和外壳间的空间以提高容积效率，此外，外壳可与接近的电池组件受热熔合在一起。
结合
图1a和图1b进行说明，在气体产生前，如图1a所示外壳111与电池组件113的形状基本一致。然而，当产生气体时，如图1b所示，由于气体不能在所保持的大气压力下存储，该外壳立即变形成大肚形状。由于外壳111是由铝层叠薄膜制成，所以其难于经过弹性形变而拉伸，从而即使有痕量的气体连续产生，内部压力也将连续增加。这样产生的较高内部压力最终将产生较强的力F，从而如图1b所示将剥离外壳111的熔化区域，最终外壳111的熔化区域将打开而形成泄漏通道。换句话说，当这种示例性的非水电解质电池较长时间使用时，痕量气体将逐渐产生，在这种情况下内部压力容易增加而使外壳的熔化区域易于剥离并且由于气体压力而造成泄漏，如上所述由于外部空气的进入可能使电池处于无用状态。
如JP-2000-100404-A中所公开的，当电池的运动受电池组的限制时，在常规结构中产生的气体不能在所保持的大气压下存储。因此如上所述如果长时间有痕量的气体连续产生，那么电池组的熔化薄膜更易于剥离并且由于气体压力而造成泄漏。
此外，当多个薄膜包装的电池组合成电池组件时，可能出现下面的问题。
在大多数情况下，薄膜包装的电池的形状是扁平的，从而当薄膜包装的电池在其厚度方向堆叠以形成电池组件时，相关的引线端子彼此接近以形成电连接。有利的是，可使用一对夹持器以同时对多个单元电池加压，从而保持电池组件电极的粘着性。然而，当扁平的薄膜包装电池被堆叠和加压时，从引出引线端子的薄膜区域密封性的观点来看可产生下面的问题。具体而言，与常规扁平薄膜包装的电池相比，夹心于其间的堆叠电池难于在体积上膨胀，因此产生的气体容易使内部压力增加。正因为如此，由于前述的机理，电池组件在引线端子引出通道中的密封性更易于劣化，除非是采用了适合的措施。
如上所述，薄膜包装的电池高度需要提高引线端子引出通道的密封可靠性以防止电解液泄漏。此外，当堆叠多个薄膜包装电池以形成电池组件时，对引线端子引出通道的密封可靠性有不利的影响。
发明概述因此，本发明的目的是提供一种薄膜包装的电池，即使在电池内产生气体并积聚气体时，其也可限制内部压力的增加以保持密封的长期可靠性，也提供由多个薄膜包装电池彼此堆叠而形成的电池组件。
为实现上述目的，本发明的薄膜包装电池包括具有彼此相对的正极和负极的电池组件、分别与电池组件的正极和负极相连的引线端子、及挠性外壳，用来密封该电池组件和引线端子及电解液，该引线端子部分地从该外壳中伸出。本发明的薄膜包装电池也包括在外壳的至少一部分中形成的缓冲区，缓冲区与容纳电池组件的区域连续形成，用以积聚由于外壳变形而在外壳中产生的气体。
在使用按前述方式在外壳的至少一部分中与容纳电池组件的区域连续形成的缓冲区时，从电池组件产生的气体积聚在缓冲区中以限制外壳内部压力的增加。因此由于有限的剥离力作用于在限制区域周围外壳和引线端子引出通道，所以电池材料的密封性可长期保持。
缓冲区例如可作为外壳的边缘以密封电池组件而形成。该边缘包括外壳的内表面，内表面直接彼此相对而没有插入电池组件但不彼此相连。缓冲区不需要设在电池组件全部外围中，但是可设在电池组件外部电池组件主表面平面内方向上的至少一部分外壳上。此外，为防止外壳过度变形，当电池组件被密封时，优选外壳具有凹穴以容纳电池组件。在这种情况下缓冲区与凹穴相邻。此外，设置缓冲区，从而使在安装薄膜包装电池而使用时，用于容纳电池组件的区域不在缓区冲上方，为了防止电池组件性能下降，当电解液流进缓冲区时应使电池组件的一部分不与电解液接触。
本发明也提供电池组件，其包括多个彼此堆叠于其上的前述薄膜包装电池。本发明的电池组件包括沿电池组件厚度方向堆叠的多个薄膜包装电池，并在薄膜包装电池堆叠的方向上处于受压状态，并以这样的方式，即电池组件的厚度方向基本上定向于水平方向进行安装，其中当安装层叠的电池组件时，外壳基本上不设有由于产生气体的压力而形变的区域，所述产生气体所在的区域与电池组件位于同一水平或低于电池组件。
如上所述，尽管设置缓区冲可容纳在外壳内产生的气体，但是取决于与用以容纳电池组件的区域的位置关系，与电池组件一起密封的电解液可与气体同时流进缓冲区。为解决这种不便，当薄膜包装电池的状况被设定在实际应用的形式时，在与电池组件相平或低于电池组件的区域中没有设置由于产生气体的压力而形变的外壳部分，从而即使产生气体，电解液也不会向下移动。因此，可防止由于一部分电池组件和电解液没有接触而使电池组件的性能下降。
在电池组件的设计中，从零件管理的观点来看薄膜包装电池优选是相同类型的。在这种情况下，缓冲区可位于电池组件的上方或下方，从而即使当薄膜包装电池倒置时一般也可使用。在这种情况下，优选地可通过外壳压具固定下部缓冲区，外壳压具用来在与缓冲区相应的位置从外部压紧外壳，或者可折叠下部缓冲区，从而使其更接近于电池组件，因此可限制下部缓冲区中的外壳变形。
此外，通过产生的气体而可形变的外壳区域可仅设置在电池组件上方，因此在与电池组件相平或低于电池组件的区域可避免设置外壳可形变的区域。
本发明上述和其它目的、特征和优点从下面结合附图的说明中将变得明显，其中附图用以阐明本发明的实施例。
附图简要说明图1a和图1b是剖视图，用以表明当常规薄膜包装电池中内部压力增加时所引起的问题；图2是本发明一个实施方案的堆叠电池组件的立体图；图3是沿着图2所示的电池组件的线A-A′的剖视图；图4是沿着图2所示的电池组件的线B-B′的剖视图；图5是当在图2所示的电池组件中的薄膜包装电池中产生气体时薄膜包装电池的剖视图；图6是图5所示的状态下缺少外壳夹持组件的薄膜包装电池的剖视图；图7是表明带有折叠下边缘的薄膜包装电池的下部分的剖视图8a和图8b是几个示例性的不带有下边缘的薄膜包装电池的剖视图；及图9是基本上沿水平表面安装的薄膜包装电池的剖视图。
优选实施方案说明如图2至图4所示，本发明一个实施方案的丸形电池组件1包括三个电池，即沿其厚度方向堆叠的薄膜包装电池10。每个薄膜包装电池10包括电池组件13；用来密封电池组件13和电解液的外壳11；与电池组件13电连接并部分地从外壳11中伸出的正极引线端子12a和负极引线端子12b(在下文中在综合意义上将正极引线端子12a和负极引线端子12b简称为“引线端子”)。
电池组件13包括通过在每个正极和每个负极之间插入的隔板而被碾压成通常是扁平形的正极和负极，并和电解液一起被密封在外壳11中。正极引线端子12a与正极相连，而负极引线端子12b与负极相连。在此实施方案中，正极引线端子12a和负极引线端子12b从薄膜包装电池10相对的侧面引出。
薄膜包装电池10沿电池组件13中正极和负极碾压的方向堆叠，即在薄膜包装电池10的厚度方向堆叠，并彼此串联或并联。此外，三个薄膜包装电池10同时被一对夹持板(图未示)从薄膜包装电池10堆叠的方向的两侧压于中间。在此实施方案中，薄膜包装电池10是堆叠的，使得正极引线端子12a和负极引线端子12b交替地沿薄膜包装电池10堆叠的方向排列。通过将相邻的正极引线端子12a和负极引线端子12b经适合的连接组件17电连接，可将薄膜包装电池10串联。
外壳11可由薄膜制成，例如由金属箔及碾压在金属箔的一侧或两侧的可受热密封的树脂层制成的薄膜。这种外壳11用于通过置于其内可受热密封的树脂层覆盖电池组件13，引线端子与电池组件相连。此外，敞开外壳11的相对内表面是在电池组件13周围彼此热焊接的以密封电池组件13和从外壳11中伸出的引线端子。
电池组件13可由外壳11通过用在厚度方向两侧的两个外壳组件11将电池组件13夹于其间、并热焊接外壳组件11包围电池组件13的四个侧面而密封，或通过将一个外壳组件11折叠成两个以将电池组件13夹于其间、并热焊接外壳11的三个开口侧面而密封。应该注意到，为热焊接外壳组件11而将外壳组件11热焊接成袋状而不是焊接每个外壳组件11的一个侧面，电解液被灌进袋型外壳，然后其余的侧面在减压下彼此热焊接。在此实施方案中，使用了两个外壳组件11，其中引线端子伸出的两个侧面形成受热密封区14a，而其余两侧面形成受热密封区14b。
在这种情况下，外壳11具有先前形成的凹穴11a，其可作为用以容纳电池组件13的电池组件室，其一侧或两侧穿过电池组件13，从而外壳11不会过度变形而受到损害。可通过拉伸形成来形成凹穴11a。电池组件室的形状基本上与电池组件13的外部形状一样。具体而言，电池组件室的表面积基本上与电池组件13的相等，其深度基本上等于电池组件13的厚度。以这样的方式，当电池组件13被密封时，外壳11的形变可最小化。当外壳11是由挠性而在电池组件13被密封时足以承受较大形变的材料制成时，在电池组件13已在减压下密封后薄膜包装电池可返回至大气压下，从而使外壳11与电池组件13的表面紧密接触而使外壳11发生形变。由于这一系列操作基本上是针对电池组件室，所以为设置电池组件室不用必须形成凹穴11a。
这里如图4所示，外壳11包括边缘15，在用以容纳电池组件13的电池组件室或凹穴11a和外壳没有引线端子引出那侧的受热密封区14b间外壳11根本没有被处理。换句话说，边缘15是越过电池组件13的外壳11的区域中没有通过热焊接等而彼此连接的部分，边缘直接相对而没有插入电池组件13，或是在外壳11中没有形成如本实施方案中所形成的凹穴11a那样的凹穴11a的部分。边缘15a从电池组件室延伸形成。因此，在边缘15中，外壳11可在电池组件13的厚度方向上膨胀。尽管边缘15位于电池组件13的上方和下方，但是下边缘15的膨胀受到后面将说明的外壳夹持组件18的限制，因此实际上是上边缘15可膨胀。
通过这样设置带有边缘15的外壳11，如果有从电池组件13中产生的气体就可移动到边缘15。如图5所示，移到边缘15的气体在边缘15内积聚，使边缘15膨胀。按此过程，即使在电池组件13内产生了气体，升高的内部压力也限制在外壳11内。因此，由于有限的剥离力作用于受热密封的区域14a、14b，所以保持外壳11密封电池组件13的性能是可能的，特别是长期保持引线端子引出通道的密封性能。换句话说，边缘15用作积聚从电池组件13中产生的气体的缓冲区。
可保持在边缘15中的气体容量可基于边缘15在电池组件13主表面的平面内方向的表面积及电池组件13的厚度来确定。特别是边缘15的表面积取决于外壳11的电池组件室到受热密封区14b的距离，此距离优选为3～15mm。小于3mm的距离不能确保有足够的空间积聚产生的气体。相反，如果距离超过15mm，从薄膜包装电池10的体积效率观点来看将引起设计浪费。因此，考虑到薄膜包装电池10所需要的有效使用寿命和在使用寿命期间可产生的气体量优选使边缘15的表面积最小化。
同样地，对于边缘15的位置，只要边缘15能够足以容纳在薄膜包装电池10中产生的气体即可，边缘15可设在电池组件13外部并在电池组件13主表面的平面内方向上的至少一个位置处，如沿受热密封区域14b侧面的一个位置；在引线端子引出侧的至少一个位置；或其组合位置。
在此实施方案中，如图2所示，正极引线端子12a和负极引线端子12b从薄膜包装电池10的相对侧引出。通过这样引出引线端子，引线端子可具有较宽的侧面，因此电阻较低，从而使薄膜包装电池10能支持较大电流。
然而，在这种薄膜包装电池10的实际应用中，如图2和图4所示，当堆叠薄膜包装电池10以形成堆叠的电池组件1时，在某些情况下电池组件1必须按薄膜包装电池10没有引出引线端子的两个侧面处于垂直方向的状态安装，以便利薄膜包装电池10之间的连接部分的排列，以便利安装电池组件1所需要的空间形状等。
此处所用的术语“安装”包括将电池组件安装于垂直方向基本上一致的装置中，如将电池组件安装在移动装置中，如交通工具、摩托车，自行车等，从而利用电池组件的固定电源作为非中断电源、配电存储系统等，并将电池组件直接或通过卡箍固定在地面上或建筑物的一部分上，如地板或墙壁，而不包括将电池设备安装在垂直方向不一致的便携式装置上，如手表、移动电话等。
当电池组件1安装在如图2和图4所示的方向时，即电池组件13的厚度方向基本上在水平方向，薄膜包装电池10没有引线端子引出的两侧在垂直方向，这时边缘15位于电池组件13的上面或下面。由于一旦产生气体内部压力就平均作用于外壳11的整个内表面，所以如图6所示可认为产生的气体使两个边缘15膨胀。如果下边缘15膨胀，那么电解液16由于重力可流进膨胀的下边缘15。因此，在薄膜包装电池10中的电解液16液面下降，从而电池组件13的一部分没有浸渍在电解液16中，因此没有起充电/放电作用，从而使容量降低。
为解决这些不便，在此实施方案中，如图4所示，外壳压具组件18固定在与电池组件13下面的下边缘15相应的位置用以从外面压紧外壳11，从而下边缘15的膨胀从外壳11的外部受到限制。按这种方式，下边缘15受外壳压具组件18的限制，从而如图5所示仅有上边缘15膨胀，由此限制电解液16向下运动。因此除去没有浸渍在电解液中的电池组件13的任何部分是可能的。
尽管对外壳压具组件18没有特别限制，只要它能防止边缘15的形变即可，但是适于用作外壳压具组件18的材料包括金属固体，如铝、铜、铁、不锈钢等；由塑料材料或橡胶材料制成的固体或弹性无件，如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、丁基橡胶、ABS树脂、SBR、NBR等；弹性材料、泡沫、缓冲材料等，如钢毛、玻璃毛、聚氨酯泡沫、硅树脂橡胶泡沫、气袋等；单组分或二组分凝固粘合剂的凝固体或填充剂等。
此外，尽管此实施方案已经表明其中下边缘15被外壳压具组件18所限制以防止电解液水平降低的实施例，但是可处理外壳11本身，从而在电池组件13下面的外壳11不膨胀。图7和图8表明了这种技术的几个实施例。
在图7所示的实施例中，下边缘15是折叠的，从而其可更接近于电池组件13，使得下边缘15基本上不能膨胀或变形以防止电解液流进下边缘15。在这种结构中，边缘15优选用粘合剂等保持在折叠态以防止折叠的边缘15由于在薄膜包装电池10中的内部压力增加而伸展成原形。
在图8a所示的实施例中，下面的受热密封部分14b设在接近电池组件13外以取消在电池组件13下面的边缘，从而防止电解液向下移动到电池组件13的下面。在图8b所示的实施例中，电池组件13的下端与外壳11邻接并被外壳11包围以取消在电池组件13下面的边缘，从而防止电解液向下移动到电池组件13的下面。
按如上所述的方式，通过基本上取消由于从电池组件13产生的气体压力而膨胀或变形的外壳11的任一区域，此区域是在安装薄膜包装电池10的电池组件13下面的区域，防止由于在薄膜包装电池10内产生的气体而使电解液水平下降是可能的，从而防止较低容量的薄膜包装电池10。
在图8a和8b所示的实施例中，在电池组件13下面没有边缘，因此对于使用具有前述结构的薄膜包装电池10按图2所示排列的电池组件构造1，当考虑到薄膜包装电池10的表面/背面和上方向/下方向及引线端子的极性方向时，制造两种类型的薄膜包装电池10是必须的，其不同之处在于边缘的位置。由于对于薄膜包装电池10本身就需要两种类型的生产线，同时由于在电池组件1的生产线上必须控制两种类型的薄膜包装电池10，所以考虑到生产管理，制造仅有边缘位置不同的两种类型的薄膜包装电池10是不方便的。
由此，设计一种薄膜包装电池以取消如图4和图7所示的上/下关系，并且当组装成电池组件1时，要附加外壳压具组件18，折叠下边缘15等以防止电解液向下移动到电池组件13的下面。因此仅需要制造一种类型的薄膜包装电池10，从而避免了上述不便。
当薄膜包装电池10基本上沿水平表面安装时，薄膜包装电池10可以使用具有作为电池组件室的凹穴11a的外壳11来形成，如图9所示仅在夹心电池组件13的两半外壳中的一半上有凹穴。薄膜包装电池10可与带有凹穴11a的外壳半一起安装并置于下面，从而电池组件室没有位于边缘15的上方。这样，即使边缘15设于电池组件13的两侧，也没有电解液流进边缘15。此外，在这种情况下，边缘15可设在电池组件13的全部外围，并在与电池组件13的厚度方向垂直的平面方向上。
尽管上面对本发明的代表实施方案进行了说明，但下面对薄膜包装电池的各个组件进行补充说明。
(引线端子)适于作为引线端子的材料包括Al、Cu、Ni、Ti、Fe、磷铜、黄铜、不锈钢等，并可根据需要将其进行退火。引线端子厚度优选为0.08～1.0mm。
此外，与外壳紧密接触的引线端子至少一部分优选经表面处理以提高与外壳的粘着性。这类表面处理可以包括例如通过化学蚀刻进行的表面粗糙化处理，用由部分氨基化的苯酚基聚合物、荧光化合物、钛化合物、磷锌基涂料等组成的涂料进行的耐腐蚀涂层基本处理，使用钛基偶联剂、铝酸盐偶联剂等进行的表面处理等。
优选预先将引线端子与包括金属粘合树脂在内的树脂薄膜焊接在一起。适合的金属粘合树脂材料包括可与金属片引线端子表面相粘合的那些材料，例如酸改性聚丙烯、酸改性聚乙烯、酸改性聚乙烯丙烯共聚物、离聚物等。
(外壳)尽管对外壳没有特别限制，只要它是挠性足够包住电池组件使电解液不泄漏即可，但是优选将由金属薄膜和碾压在金属薄膜之上受热可密封的树脂层组成的层叠薄膜用作外壳。这种用作外壳的层叠薄膜可由10μm～100μm厚的金属箔及与金属箔粘接的厚为3μm～200μm的受热可密封的树脂组成。适用的金属箔材料包括Al、Ti、Ti基合金、Fe、不锈钢、Mg基合金等。适用的受热可密封的树脂包括聚丙烯、聚乙烯、酸改性聚丙烯和酸改性聚乙烯、聚苯硫、聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、乙烯-乙酸乙烯共聚物等。
(电池组件)
电池组件可以是层叠型或缠绕型的只要正极和负极可通过隔板交替层叠。层叠型电池组件包括用在每个正极和每个负极之间插入的隔板而交替层叠的多个正极和负极、由一体化突出部(没有用电极材料涂布突出部)组成并分别从各个正极和负极伸出的电荷收集器、与各个电荷收集器连接的引线端子。缠绕型电池组件包括被层叠、缠绕并压缩成扁平状的正极、负极、条带状的隔板、及分别从正极和负极伸出并与各自引线端子相连的突出部。
没有特别限制正极只要它能在放电时吸收正离子或发射负离子即可，因此可以使用常规公知用作蓄电池正极的材料，如(i)金属氧化物，如LiMnO2、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2等；(ii)导电聚合物，如聚乙炔、聚苯胺等；(iii)由通式(R-Sm)n所示的二硫化合物(其中R是脂肪族或芳香族，S是硫，m和n是满足m≥1、n≥1的整数)(二硫代乙二醇、2，5-二巯基-1，3，4-diaziazol，S-三嗪-2，4，6-三硫醇等)。此外，正极可通过混合正极活性材料(未表明)和适合的粘合剂及功能材料而制得。粘合剂可以是含卤素的聚合物，如聚偏氟乙烯等，而功能材料可以是用于确保电子导电的乙炔黑、导电聚合物如聚吡咯，聚苯胺等、用于确保离子导电的聚合物电解质、其混合物等。
没有特别限制负极只要它是由可吸收并发射阳离子的材料制得即可，因此可以使用常规公知用在蓄电池中的负极活性材料，包括结晶碳，如由在高温下加热处理天然石墨、木炭/石油沥青等而制得的石墨化的碳；由加热处理木炭、石油沥青焦炭、乙炔沥青焦炭等而制得的非结晶碳；金属锂；锂合金如AlLi等。
灌输到电池组件中的电解液可以通过将由如Li、K、Na等的碱金属阳离子和含有卤素化合物的阴离子如ClO4-、BF4-、PF6-、CF3SO3-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(CF3SO2)3C-、(C2F5SO2)3C-组成的盐溶解进具有较高极性并可用作蓄电池电解液的基本溶剂中而制得，基本溶剂如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、N，N′-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、间甲酚等。此外，由这些基本溶剂组成的溶剂和电解质盐可单独使用，或可将它们中的多种混合作为电解液。可选择地，电解液可以是凝胶电解液，其是包括电解液的聚合物凝胶。此外，痕量的环丁砜、二氧杂环己烷、二氧戊环、1，3-丙烷磺内酯、四氢呋喃、碳酸亚乙烯酯也可加入到电解液中。
尽管前述的材料可用锂离子二次电池，但是本发明也可应用于铅电极、镍铬电池、镍氢电池。本发明也可应用于电双层冷凝器、非水冷凝器等中作为电池。
尽管已经详细表明和说明了本发明某些优选的实施方案，但是应该理解在不脱离所附的权利要求的精神或范围内可作出各种变化和修饰。
权利要求
1.一种薄膜包装电池，包括具有彼此相对的正极和负极的电池组件；分别与所述电池组件的所述正极和所述负极相连的引线端子；挠性外壳，用来密封所述电池组件和所述引线端子及电解液，所述引线端子部分地从所述外壳中伸出；及在所述外壳的至少一部分中形成的缓冲区，用以积聚由于所述外壳变形而在所述外壳中产生的气体，所述缓冲区与其中容纳所述电池组件的区域连续形成。
2.如权利要求1所述的薄膜包装电池，其中所述缓冲区包括所述的用以密封所述电池组件的外壳的边缘，所述边缘包括所述外壳的内表面，所述内表面直接彼此相对而没有插入所述的电池组件，而且彼此不相连。
3.如权利要求1所述的薄膜包装电池，其中所述缓冲区设在所述电池组件外部，所述电池组件主表面平面内方向上的至少一部分外壳上。
4.如权利要求1所述的薄膜包装电池，其中所述外壳具有用以容纳所述电池组件的凹穴，所述的缓冲区布置为与所述凹穴相邻。
5.如权利要求1所述的薄膜包装电池，其中这样设置所述的缓冲区，以使在安装所述薄膜包装电池用于使用的情况下，用于容纳所述电池组件的所述区域不在所述缓冲区上方。
6.一种电池组件，包括沿所述电池组件厚度方向堆叠的多个如权利要求1所述的薄膜包装电池，并在所述薄膜包装电池堆叠的方向上处于受压状态，并以这样的方式，即所述电池组件的厚度方向基本定向于水平方向，进行安装，其中，当安装所述电池组件时，所述外壳基本上不设有由于产生气体的压力而形变的区域，产生的气体所在的区域与所述电池组件处于同一水平或低于电池组件。
7.如权利要求6所述的电池组件，其中每个所述的薄膜包装电池包括在所述电池组件上方和下方的所述缓冲区，所述的下部缓冲区可限制所述外壳的变形。
8.如权利要求7所述的电池组件，还包括在与所述下部缓冲区相应位置的外壳压具组件，用以从其外部压紧所述的外壳。
9.如权利要求7所述的电池组件，其中这样折叠所述的下部缓冲区，以使所述的下部缓冲区更接近于所述的电池组件。
10.如权利要求6所述的电池组件，其中由于产生的气体而形变的所述外壳的所述区域仅设置在所述电池组件的上方。
全文摘要
一种薄膜包装电池，包括电池组件与电池组件相连的正极引线端子和负极引线端子、外壳，用来密封引线端子和电池组件及电解液，部分引线端子从外壳中伸出。外壳在其至少一部分中有缓冲区，用以积聚由于外壳变形而在外壳中产生的气体。缓冲区与容纳电池组件的区域连续形成。
文档编号H01M2/08GK1527416SQ20041000786
公开日2004年9月8日 申请日期2004年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者屋田弘志, 乙幡牧宏, 宏 申请人:Nec Lamilion能源株式会社