专利名称：锂聚合物电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂聚合物电池及其制造方法。具体地说，本发明涉及一种能够在保护加固部件的同时形成简单外壳的锂聚合物电池及其制造方法。
背景技术：
如本领域所公知，锂聚合物电池具有在锂离子电池中置于正极板和负极板之间以作为离子导电介质以及作为隔离电极的介质的隔板。该隔板可包含凝胶型聚合物电解液，该电解液是通过将聚合物浸在电解液中制备成的，从而提高离子的导电率。
除了能够提高离子的导电率，该凝胶型聚合物电解液还具有优良的电极粘合性、机械特性、以及制造过程简单等优点。以PVDF为基质的电解液(从Bellcore公司可以获得)为凝胶型聚合物电解液，它是通过如下方法制备而成的将偏氟乙烯(VDF)与六氟乙烯(HFE)的共聚物、可塑剂以及无机添加剂混合以形成膜，然后用电解液将其浸透，并使其成为凝胶。
现在简单比较一下锂聚合物电池和锂离子电池的特征。
锂聚合物电池可具有平板结构，且无需像锂离子电池那样被卷绕。因此，包括多个正电极、负电极和隔板的电极组件可被层压，并可适用于长方形结构。当然，锂聚合物电池可以具有卷绕的电极组件。
另外，锂聚合物电池中的电解液是被注入到可防止电极泄漏的完整的电极组件中的。
锂聚合物电池的电极组件的平板结构无需使用压力来形成长方形形状。因此，薄且柔软的袋可被用作电池壳，而不是硬的长方形或圆柱形的罐。
当柔软的袋被用作锂聚合物电池的壳时，与使用罐作为壳相比，成品电池的厚度可被大大减小。另外，同样体积可容纳更多的电极组件。这样可增加电池的电能存储容量。由于柔软的壳和罐能够容易地被安放在许多外部装置上，因此电池也可被轻松制造成任何想要的形状。
然而，这样的袋型锂聚合物电池具有因其脆弱的保护罩而导致的许多问题。例如，如果常规锂聚合物电池的袋型壳被诸如针或钉子的尖物刺一下，就容易形成小孔。如果壳被宠物咬了，也很容易被撕裂。而且，当尖物穿透壳并且接触到里边的电极组件时，里边的正极板和负极板就有可能短路。然后该电池可能起火或爆炸。
常规锂聚合物电池热辐射不好，这会缩短电池寿命。袋型壳通常都具有在其表面形成的绝缘层，其降低了辐射性能，而且不能有效散掉电池充电或放电时产生的热量。而且，随着温度的升高，放电速率会急剧增加，因而缩短电池寿命。
当电池温度由于过热而上升到参考标准以上时，电极组件或电解液就会分解并产生大量气体。由于壳由柔软材料组成，因此会造成壳很容易膨胀。而且壳还会因来自外部的热量而严重膨胀。
同时，常规锂聚合物电池的电池壳使用金属箔作为其核心层。然而，该金属箔沿电池壳的边缘被暴露在外，且很容易被保护电路模块或外部设备的导线短路。
发明内容
本发明提供了一种能够提高强度并抑制膨胀的锂聚合物电池及其制造方法。
本发明的其它特征将在以下描述中进行说明，且其中的部分特征可从这些描述中清楚地显现，或者通过实施本发明来获悉。
本发明公开了一种锂聚合物电池，包括具有电极组件位于其中的袋型内壳以及连接到其表面以控制该电极组件充电和放电过程的保护电路模块。该电池进一步包括同时被固定在内壳的两个表面上的加固部件，以及用于整体包围该内壳和加固部件的外壳。
本发明还公开了一种锂聚合物电池的制造方法，包括以下步骤提供一袋型内壳、将电极组件放在该内壳中，然后将其密封。该方法还包括在内壳外面将保护电路模块连接到电极组件上，将加固部件固定在内壳的两个相对的表面上，并形成包围该加固部件和内壳表面的外壳。
可以理解，上面的概要描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，目的在于进一步解释权利要求所保护的本发明。
以下附图用于进一步帮助理解本发明，它们被并入到说明书中作为该说明书的一部分，这些附图和描述一起用于说明本发明的实施例，并用于解释本发明的原理。
图1A为根据本发明一实施例的锂聚合物电池的透视图。
图1B为图1A所示锂聚合物电池的局部分解透视图。
图2A为沿线2a-2a截取图1A得到的截面图。
图2B为沿线2b-2b截取图1A得到的截面图。
图2C为沿线2c-2c截取图1A得到的截面图。
图3为例示根据本发明一实施例的锂聚合物电池制造方法的流程图。
图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G和图4H为图3所例示方法的制造步骤的透视图。
具体实施例方式
根据本发明的锂聚合物电池具有同时位于内壳两个表面的加固部件，该加固部件具有相对大的面积，以提高整体强度。这就减小电池被尖物刺穿或撕裂内壳的可能性。电池内的膨胀也得以抑制。另外，该电池的制造过程简单而且便宜。
固定在内壳上的加固部件也可提高热辐射。虽然内壳具有在其表面形成的绝缘层，并且该绝缘层导热性差。但在内壳表面形成的加固部件却具有优良的导热性。
内壳被外壳整体包围，而且构成内壳的金属膜不被暴露在外。因此，可防止金属膜和外部物体间短路。
图1A为根据本发明一示例性实施例的锂聚合物电池的透视图，以及图1B为图1A所示锂聚合物电池的局部分解透视图。图2A为沿线2a-2a截取图1A得到的截面图，图2B为沿线2b-2b截取图1A得到的截面图，以及图2C为沿线2c-2c截取图1A得到的截面图。现在将同时参照图1A、图1B、图2A、图2B和图2C。
如图所示，根据本发明的锂聚合物电池100通常包括内壳110、固定在内壳110上的加固部件120、以及用于将内壳与加固部件包围在一起的外壳130。
内壳110具有多层结构，包括薄金属膜111a、在金属膜111a的一个表面上形成的第一绝缘层111b、以及在金属膜111a的另一个表面上形成的第二绝缘层111c。金属膜111a可包含但不限于钢、不锈钢和铝。
第一绝缘层111b作为内壳110的外表面，且可包含但不限于尼龙和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
第二绝缘层111c作为内壳110的内表面，且可包含但不限于流延聚丙烯(CPP)。
内壳110包括具有预定面积的长方形第一区域112a、以及与该第一区域112a相对的长方形第二区域112b，第二区域112b与第一区域112a之间具有预定间距，且第二区域112b的面积大于第一区域112a的面积。该内壳110还包括四个位于第一区域112a和第二区域112b边缘以在适当位置支撑电极组件113(以后描述)的第三区域112c。近似平面的第四区域112d位于四个第三区域112c其中之一的前方，并进一步向外伸出预定的距离，以便保护电路模块115(以后描述)可以被附在其上。
包括正极板113a、隔板113b和负极板113c的电极组件113被置于内壳110内，该内壳110随后被密封起来。电极组件113被卷绕成胶卷形以使表面积最大化。正极接线片114a和负极接线片114b分别与正极板113a和负极板113b连接，并向内壳的外部伸出预定的距离。具体来说，正极接线片114a和负极接线片114b经过内壳110的第四区域112d伸到外面。
保护电路模块115位于内壳110的第四区域112d，以控制充电和放电并防止过充电。正极接线片114a和负极接线片114b被连接到电极组件113同时，也被连接到保护电路模块115。
加固部件120被固定在内壳110的表面上。具体地说，加固部件120被固定在第一区域112a和面积相对大于内壳110其它区域的第二区域112b。加固部件120可具有与第二区域112b相同的面积，以增加内壳110的强度，并抑制膨胀。固定在第一区域112a的加固部件120位于保护电路模块115的上方，且两者之间具有预定的距离。加固部件120的面积可以具有比第二区域112b小的面积，然而加固部件120的面积在此并不作限制。
加固部件120可包括但不限于金属板和塑料板。当加固部件120包括金属板时，可进一步改善辐射性能。例如，金属可以是钢、不锈钢或铝。
加固部件120覆盖内壳110的大部分表面，以提高内壳110的强度并防止其向外膨胀。当加固部件120包括具有优良导热性的金属板时，内壳110的辐射性能可得以改善。
外壳130与加固部件120的外表面连接，并被连接到位于加固部件120之间的内壳110的两个第三区域112c上。例如，外壳130可包括管、热缩管和模制树脂。
用作外壳130的热缩管可以是由辐射性的辐射物交叉连接的高分子量合成树脂，且优选地当在90℃至130℃的温度范围内加热时，收缩的恒定比率为约25-75％。热缩管具有优良的热绝缘性，并能提高内壳110的电绝缘性、防水性以及外部保护功能。
树脂通过加热塑料以及用模子将其塑形的方式被塑化，从而包围内壳110和加固部件120。树脂通常具有160℃至300℃的熔点。由于过高的温度会影响保护电路模块115的各电子元件116，树脂优选地具有较低的熔点。
外壳130可具有如此结构，其中，一侧敞开以使得位于内壳110的第四区域112d的保护电路模块115暴露在外。该外壳130的与保护电路模块115相对的一侧也可敞开。当外壳130由管或热缩管制成时，会自然形成这样的结构。然而，当外壳130包含树脂时，面向保护电路模块115的一侧与其相对侧一样，可被包围起来。当使用热缩管时，外壳130也可为注模，从而具有向保护电路模块115敞开的一侧，以及向相反方向敞开的另一侧。
外壳130可以绝缘，并防止内壳110的金属膜111a暴露在外。因此，金属膜111a被短路至外部导体的可能性将会降低。而且，外壳130还保护本发明的锂聚合物电池110不受外界环境的侵害。
图3为例示根据本发明一示例性实施例的锂聚合物电池制造方法的流程图。图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G和图4H为图3所例示的制造步骤的透视图。为便于理解，现在将同时参照图3和图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G和图4H来描述根据本发明的锂聚合物电池的制造方法。
如图3所示，根据本发明一示例性实施例的锂聚合物电池100的制造方法包括以下步骤S1、提供内壳110；S2、密封电极组件113；S3、连接保护电路模块115；S4、固定加固部件120；以及S5、形成外壳130。
在提供内壳110的步骤S1中，袋型内壳110被提供。如图4A所示，内壳110包括在内壳110内以预定深度形成的第一区域112a；用于覆盖第一区域112a的第二区域112b；在第一区域112a和第二区域112b之间形成且随后向预定方向弯曲的第三区域112c；以及随后将在其上放置保护电路模块115的第四区域112d。如上所述，内壳110的分层结构包括近似平面的金属膜111a；在金属膜111a的一个表面上形成的第一绝缘层111b；以及在金属膜111a的另一个表面上形成的第二绝缘层111c。
如图4B所示，在密封电极组件113的步骤S2中，电极组件113被放置在以预定深度形成的内壳110的第一区域112a中。然后内壳110的第三区域112c和第四区域112d被热粘结，以在适当位置支撑电极组件113。
如图4C所示，电极组件113具有在其上形成并从第四区域112d上向外伸出预定距离的正极接线片114a和负极接线片114b。第三区域112c向第一区域112a的外表面弯曲，以使内壳110的体积最小化。
如图4D所示，在连接保护电路模块115的步骤S3中，保护电路模块115被连接到通过内壳110向外伸出预定距离的正极接线片114a和负极接线片114b上。PTC装置116可以被插入负极接线片114b和保护电路模块115之间，从而当电池温度升高到参考标准以上时切断电流。PTC装置116也可被放置在保护电路模块115内。如图4E和图4F所示，在连接步骤之后，正极接线片114a和负极接线片114b以预定角度被弯曲，从而将保护电路模块115安全安置在内壳110的第四区域112d。
如图4G所示，在固定加固部件120的步骤S4中，加固部件120被分别固定在内壳110的第一区域112a和第二区域112b。虽然在图中示出加固部件120的面积和第二区域112b的面积相同，然而它们可以具有与第一区域112a相同的面积，或者比第一区域112a和第二区域112b小的面积。
如图4H所示，在形成外壳130的步骤S5中，外壳130被形成，以包围加固部件120和内壳110的第三区域112c。
外壳130通常可按照两种方法被形成。
在第一种方法中，内壳110和加固部件被插入热缩管中，且加固部件120被固定在那。然后，热缩管被加热到90℃至130℃，从而使其收缩并与加固部件120和内壳110的表面相连接。附到内壳110以及内壳110的相对侧的保护电路模块115被暴露在外。这使得锂聚合物电池100的外壳130具有提高的强度，以及被简单且便宜地形成。另一方面，外壳130也可通过以下方式被形成将内壳110插入常规的管子中，而非热缩管中，并将加固部件120固定在那。
在第二种方法中，内壳110可被置于模子中，并将加固部件120固定在那。然后在高温高压下熔化的树脂被注入到该模子中并被固化，以使其包围加固部件120和内壳110的表面。这样，保护电路模块115和内壳110的相对侧都可被熔化的树脂所包围，但本发明并不限于此特征。
熟悉本领域的技术人员应能理解，只要不背离本发明的精神或范围，可对本发明进行各种改变或变化。因此，本发明意在覆盖所附权利要求及其等同替换范围之内的对本发明的修改和变化。
权利要求
1.一种电池，包括有电极组件位于其中的袋型内壳；与所述内壳的表面相连接的加固部件；和整体包围所述内壳和加固部件的外壳。
2.如权利要求1所述的电池，其中所述加固部件为金属板或塑料板。
3.如权利要求1所述的电池，其中所述加固部件可包括从包含钢、不锈钢和铝的组中选择的材料。
4.如权利要求1所述的电池，其中所述外壳为管、热缩管或模制树脂。
5.如权利要求1所述的电池，进一步包括与内壳相连接的保护电路模块。
6.如权利要求1所述的电池，其中所述内壳包括金属膜；在金属膜的一个表面上形成的第一绝缘层；和在金属膜的另一个表面上形成的第二绝缘层。
7.如权利要求6所述的电池，其中所述金属膜包括包含从钢、不锈钢和铝的组中选择的材料。
8.如权利要求6所述的电池，其中第一绝缘层包括从包含尼龙和聚对苯二甲酸乙二醇酯PET的组中选择的材料。
9.如权利要求6所述的电池，其中第二绝缘层包括流延聚丙烯CPP。
10.如权利要求1所述的电池，其中内壳包括具有预定面积的长方形第一区域；与第一区域间隔预定距离且具有大于第一区域面积的面积的长方形第二区域；和在第一区域和第二区域之间形成的四个第三区域。
11.如权利要求10所述的电池，其中第一加固部件与所述的第一区域相连接，第二加固部件与内壳的第二区域相连接。
12.如权利要求11所述的电池，其中所述加固部件具有与第二区域相同的面积。
13.如权利要求10所述的电池，其中所述外壳与加固部件的外表面相连接，并被连接至内壳的两个第三区域。
14.如权利要求10所述的电池，其中外壳的一侧向外敞开。
15.如权利要求14所述的电池，其中外壳的另一侧敞开，以向外暴露内壳的第三区域。
16.如权利要求1所述的电池，其中树脂被注入以包围所述内壳和加固部件。
全文摘要
提供了一种包括内壳、加固部件和外壳的锂聚合物电池及其制造方法。该锂聚合物电池包括有电极组件位于其中的袋型内壳，以及附在其表面以控制电极组件充电和放电过程的保护电路模块。该电池进一步包括与内壳表面连接的加固部件，以及用于完全包围内壳和加固部件的外壳。外壳可包括管、热塑管或熔化的树脂。
文档编号H01M2/02GK1753206SQ20051010509
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月24日
发明者李亨馥 申请人:三星Sdi株式会社