专利名称：储能元件封装结构的制作方法
技术领域：
本发明内容是有关于一种封装结构，且特别是有关于一种储能元件的封装结构。
背景技术：
储能元件如电池或是超级电容是利用化学反应的化学能与电能间互换而进行释能与储能的装置。在化学能及电能间的转换进行，亦或储能元件所在的环境发生变化如温度上升时，常会造成内部气体的膨胀。为使膨胀的气体造成的内部压力得以平衡，储能元件经常在其包装上直接开孔，以使膨胀的气体可以藉由此开孔释出。然而直接开孔的方式，在电毛细现象的作用下，往往使电解液经由此包装上的开口渗漏，造成爬碱的问题，进而将增加对人体伤害及环境污染的机会。因此，如何设计一个新的储能元件的封装结构，能够在不造成爬碱问题的情形下， 使内部气体的压力在升高时得以有效地释放，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
因此，本发明内容的一个目的是提供一种储能元件封装结构，包含下盖、上盖、第一电极、第二电极以及安全阀。上盖与下盖相接合以形成中空腔体，其中中空腔体装盛电解液。第一电极形成于上盖上并延伸至中空腔体与电解液接触，第一电极包含排气通道以及至少一开口，其中排气通道承接于中空腔体及开口。第二电极形成于上盖上并延伸至中空腔体与电解液接触。安全阀形成于第一电极中。其中当中空腔体内的内部气体压力小于等于临界值时，安全阀遮蔽排气通道，以及当中空腔体内的内部气体压力增加而大于临界值时，内部气体推动安全阀以产生位移，使内部气体由中空腔体经由排气通道及开口排出于储能元件封装结构外。依据本发明内容一实施例，安全阀包含盖板以及弹性体。盖板包含至少一连通孔洞，盖板侧缘紧压配合(press fitting)开口内缘。弹性体的正投影面积小于或等于盖板的正投影面积，排气通道的截面积小于或等于弹性体的正投影面积，弹性体位于盖板及排气通道间，以于内部气体压力小于等于临界值时遮蔽排气通道。当中空腔体内的内部气体压力增加而大于临界值时，内部气体推动弹性体以使弹性体推动盖板，使内部气体由中空腔体经由排气通道，自盖板的连通孔洞及开口排出于储能元件封装结构外。其中电解液在盖板及弹性体未遮蔽排气信道时由排气信道注入。依据本发明内容另一实施例，盖板以及弹性体是一体成形。依据本发明内容又一实施例，其中安全阀包括盖板以及弹性体。盖板包含至少一连通孔洞，盖板紧压配合排气通道内缘。其中排气通道的截面积小于或等于盖板的正投影面积，盖板位于弹性体及排气信道间，于内部气体压力小于等于临界值时，弹性体遮蔽盖板的连通孔洞，以使盖板遮蔽排气通道。于中空腔体内的内部气体压力增加而大于临界值时，内部气体推动弹性体，使内部气体由中空腔体经由排气通道，自盖板的连通孔洞及开口排出于储能元件封装结构外。其中电解液在盖板及弹性体未遮蔽排气信道时由排气信道注入。依据本发明内容更具有的一实施例，储能元件封装结构更包含至少一电极片组位于中空腔体中，第一电极以及第二电极电性连接于电极片组。电极片组包含正电极片、负电极片以及隔离片。其中第一电极以及第二电极与外部电子元件相电性连接，以透过电极片组使电解液进行电化学反应。依据本发明内容再具有的一实施例，其中储能元件封装结构系应用于电池或超级电容。上盖以及下盖是藉由黏胶的胶合、热熔处理或超音波的焊接处理相连接。上盖以及下盖为由铝、铁、铝膜形成，或是为由塑料形成。本发明内容的一个目的是提供一种储能元件封装结构，包含下盖、上盖、第一电极、第二电极以及安全阀。上盖与下盖相接合以形成中空腔体，其中中空腔体装盛电解液。第一电极形成于上盖上并延伸至中空腔体与电解液接触，第一电极包含排气通道以及至少 一开口，其中排气通道承接于中空腔体及开口。第二电极形成于上盖上并延伸至中空腔体与电解液接触，第二电极包含注液通道以及密封体，注液通道贯穿第二电极，密封体用以于电解液注入中空腔体后密封注液通道。安全阀形成于第一电极中。其中当中空腔体内的内部气体压力小于等于临界值时，安全阀遮蔽排气通道，以及当中空腔体内的内部气体压力增加而大于临界值时，内部气体推动安全阀以产生位移，使内部气体由中空腔体经由排气通道及开口排出于储能元件封装结构外。 依据本发明内容一实施例，其中密封体为金属。应用本发明内容的优点在于藉由将安全阀设置于第一电极中，降低电毛细现象产生的机率，有效减少爬碱问题，而轻易地达到上述的目的。
为让本发明内容的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附示图的说明如下图I为本发明内容一实施例中，一种储能元件封装结构的立体图；图2A为图I的储能元件封装结构沿A方向的透视图；图2B为本发明内容一实施例中，图2A中示出的电极片组由B方向的俯视图；图2C为图2A的储能元件封装结构在内部气体压力大于临界值时的透视图；图2D为本发明内容另一实施例中，图I的储能元件封装结构I沿A方向的透视图；图3A为本发明内容又一实施例中，图I的储能元件封装结构沿A方向的透视图；以及图3B为图3A的储能元件封装结构I在内部气体压力大于临界值时的透视图。主要元件符号说明I :储能元件封装结构10 :下盖100:中空腔体101:电解液102:电极片组102a:正电极片102b:负电极片102c :隔离片12:上盖14:第一电极
140:排气通道142:开口16:第二电极160 :注液通道162 :密封体18 :安全阀20 :盖板200 :连通孔洞
22 :弹性体 A、B:方向C、D :排气方向
具体实施例方式请同时参照图I及图2A。图I为本发明内容一实施例中，一种储能元件封装结构I的立体图。图2A为图I的储能元件封装结构I沿A方向的透视图。储能元件封装结构I包含下盖10、上盖12、第一电极14、第二电极16以及安全阀18。储能元件封装结构I是用以封装储能元件之用，此储能元件于一实施例中为电池或是超级电容，可进行化学能与电能间的转换，达到储能与释能的作用。其中，储能元件封装结构I的上盖12与下盖10相接合以形成中空腔体100。上盖12及下盖10于一实施例中可由铝、铁或铝膜形成，或是于另一实施例中由塑料形成。上盖12及下盖10可藉由黏胶的胶合、热熔处理、超音波的焊接处理或其它接合处理进行连接，以于上盖12及下盖10间形成上述的中空腔体100。中空腔体100于一实施例中用以装盛电解液101。于一实施例中，电解液101为碱性的电解液。第一电极14以及第二电极16形成于上盖12上，并延伸至中空腔体100与电解液101接触。于一实施例中，储能元件封装结构I更包含至少一个位于中空腔体100中的电极片组102。请参照图2B。图2B为本发明内容一实施例中，图2A中示出的电极片组102由B方向的俯视图。电极片组102于本实施例中包含正电极片102a、负电极片102b以及隔离片102c。图2A中的第一电极14以及第二电极16实质上电性连接于电极片组102，其中之一连接于正电极片102a者为正电极，而另一连接于负电极片102b者为负电极。隔离片102c隔离正电极片102a与负电极片102b以避免其相接触而短路。第一电极14以及第二电极16实质上更与外部的电子元件(未示出)相电性连接，以透过电极片组102使电解液101藉由离子的移动与正负极的电压差进行电化学反应。于其它实施例中，正电极片102a、负电极片102b以及隔离片102c亦可能根据一同心圆的卷曲方式平行排列，或以其它形式排列达到相同的功效。于不同的实施例中，储能元件封装结构I可包含不同数目的电极片组102，以达到最佳的储能及释能效果。请再次参照图2A。第一电极14包含排气通道140以及开口 142，其中排气通道140承接于中空腔体100及开口 142。安全阀18形成于第一电极14中。于本实施例中，安全阀18包含盖板20以及弹性体22。盖板20侧缘紧压配合开口 142内缘。弹性体22的正投影面积小于或等于盖板20的正投影面积，而排气通道140的截面积小于或等于弹性体22的正投影面积。弹性体22位于盖板20及排气通道140间。于不同实施例中，盖板20以及弹性体22可以是一体成形或是分别各自为独立的元件。当储能元件封装结构I在一般的环境条件如温度适中的情形下正常运作时，其在中空腔体100内的内部气体的压力将小于等于一个临界值并维持在合理的范围中。此时，弹性体22将如图2A所示，遮蔽住排气通道140，而避免中空腔体100内的电解液101渗漏。请参照图2C。图2C为图2A的储能元件封装结构I在内部气体压力大于临界值时的透视图。当储能元件封装结构I处于较高温或是其它异常的环境下，亦或运作产生过热的异常现象，将可能使内部气体压力增加而大于临界值。此时，内部气体推动弹性体22以进一步推动盖板20，于本实施例中，盖板20更包含一连通孔洞200，以连通盖板20两侧的空间。内部气体在推动包含弹性体22及盖板20的安全阀18后，将使内部气体由中空腔体100沿着图2C中示出的排气方向C，经由排气通道140，再自盖板20的连通孔洞200及开口142排出于储能元件封装结构I外。需注意的是，上述的压力的临界值视实质情形可为特定数值之一上下范围内，或是以超过正常压力的多少百分比为准则，并非限定于某一数值上。在应用面上，储能元件封装结构I于本实施例中进行封装时，是在盖板20及弹性体22未遮蔽排气通道140时将电解液101由排气通道140注入。请参 照图2D，为另一实施例中，图I的储能元件封装结构I沿A方向的透视图。于图2D的实施例中，储能元件封装结构I可另于第二电极16中形成注液通道160。注液通道160贯穿第二电极16，以使电解液101可经由注液通道160注入。并且，注液通道160可藉由密封体162的设置，以于电解液101注入中空腔体100后密封注液通道160，避免电解液101的渗漏。于一实施例中，此密封体162为金属。因此，本实施例中的储能元件封装结构I可不需额外在上盖12或下盖10开孔形成安全阀，可减少渗漏源，降低产生电毛细现象的通路。并且制造上的成本也因为不需要另外形成安置安全阀的构件而可降低。因此，不论是成本亦或在爬碱现象的产生机率上，储能元件封装结构I都可达到有效降低的功效。请参照图3A。图3A为本发明内容又一实施例中，图I的储能元件封装结构I沿A方向的透视图。储能元件封装结构I包含下盖10、上盖12、第一电极14、第二电极16以及安全阀18。本实施例中的下盖10、上盖12及其内部中空腔体100的结构与图2A的实施例大同小异，因此不再赘述。本实施例中的第一电极14包含排气通道140以及开口 142，其中排气通道140承接于中空腔体100及开口 142。安全阀18形成于第一电极14中。于本实施例中，安全阀18包含盖板20以及弹性体22。盖板20侧缘紧压配合排气通道140内缘。排气通道140的截面积小于或等于盖板20的正投影面积。盖板20位于弹性体22及排气通道140间。盖板20具有连通孔洞200，以连通盖板20两侧的空间。当储能元件封装结构I在一般的环境条件如温度适中的情形下正常运作时，其在中空腔体100内的内部气体的压力将小于等于一个临界值并维持在合理的范围中。此时，弹性体22将如图3A所示出，遮蔽盖板20的连通孔洞，并进一步使盖板20遮蔽排气通道140，而避免中空腔体100内的电解液101渗漏。请参照图3B。图3B为图3A的储能元件封装结构I在内部气体压力大于临界值时的透视图。当储能元件封装结构I处于较高温或是其它异常的环境下，亦或运作产生过热的异常现象，将可能使内部气体压力增加而大于临界值。此时，内部气体推动弹性体22以使弹性体22不再覆盖住盖板20的连通孔洞200。内部气体在推动弹性体22后，将使内部气体由中空腔体100沿着图3B中示出的排气方向D，经由排气通道140，再自盖板20的连通孔洞200及开口 142排出于储能元件封装结构I外。类似地，本实施例中位于中空腔体100的电解液101可以在盖板20及弹性体22未遮蔽排气通道140时由排气通道140注入，亦或如图2D所示在第二电极16中形成贯穿第二电极16的注液通道160，并在电解液101注入后藉由密封体162密封。因此，本实施例中的储能元件封装结构I可不需额外在上盖12或下盖10开孔形成安全阀，可减少渗漏源，降低产生电毛细现象的通路。并且制造上的成本也因为不需要另外形成安置安全阀的构件而可降低。因此，不论是成本亦或在爬碱现象的产生机率上，储能元件封装结构I都可达到有效降低的功效。
虽然本发明内容已以实施方式揭露如上，然而其并非用以限定本发明内容，任何本领域技术人员，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本 发明内容的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种储能元件封装结构，包含 一下盖; 一上盖，与所述下盖相接合以形成一中空腔体，其中，所述中空腔体装盛一电解液； 一第一电极，形成于所述上盖上并延伸至所述中空腔体与所述电解液接触，所述第一电极包含一排气通道以及至少一开口，其中，所述排气通道承接于所述中空腔体及所述开n ； 一第二电极，形成于所述上盖上并延伸至所述中空腔体与所述电解液接触；以及 一安全阀，形成于所述第一电极中； 其中，当所述中空腔体内的一内部气体压力小于等于一临界值时，所述安全阀遮蔽所 述排气通道，以及当所述中空腔体内的所述内部气体压力增加而大于所述临界值时，所述内部气体推动所述安全阀以产生一位移，使所述内部气体由所述中空腔体经由所述排气通道及所述开口排出于所述储能元件封装结构外。
2.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，其中，所述安全阀包含 一盖板，包含至少一连通孔洞，所述盖板侧缘紧压配合(press fitting)所述开口内缘；以及 一弹性体； 其中，所述弹性体的正投影面积小于或等于所述盖板的正投影面积，所述排气通道的截面积小于或等于所述弹性体的正投影面积，所述弹性体位于所述盖板及所述排气通道间，以于所述内部气体压力小于等于所述临界值时遮蔽所述排气通道。
3.根据权利要求2所述的储能元件封装结构，当所述中空腔体内的所述内部气体压力增加而大于所述临界值时，所述内部气体推动所述弹性体以使所述弹性体推动所述盖板，使内部气体由所述中空腔体经由所述排气通道，自所述盖板的所述连通孔洞及所述开口排出于所述储能元件封装结构外。
4.根据权利要求2所述的储能元件封装结构，其中，所述盖板以及所述弹性体是一体成形。
5.根据权利要求2所述的储能元件封装结构，其中，所述电解液在所述盖板及所述弹性体未遮蔽所述排气通道时由所述排气通道注入。
6.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，其中，所述安全阀包括 一盖板，包含至少一连通孔洞，所述盖板紧压配合所述排气通道内缘；以及 一弹性体； 其中，所述排气通道的截面积小于或等于所述盖板的正投影面积，所述盖板位于所述弹性体及所述排气通道间，于所述内部气体压力小于等于所述临界值时，所述弹性体遮蔽所述盖板的所述连通孔洞，以使所述盖板遮蔽所述排气通道。
7.根据权利要求6所述的储能元件封装结构，于所述中空腔体内的所述内部气体压力增加而大于所述临界值时，所述内部气体推动所述弹性体，使所述内部气体由所述中空腔体经由所述排气通道，自所述盖板的所述连通孔洞及所述开口排出于所述储能元件封装结构外。
8.根据权利要求6所述的储能元件封装结构，其中，所述电解液在所述盖板及所述弹性体未遮蔽所述排气通道时由所述排气通道注入。
9.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，更包含至少一电极片组位于所述中空腔体中，所述第一电极以及所述第二电极电性连接于所述电极片组。
10.根据权利要求9所述的储能元件封装结构，其中，所述电极片组包含一正电极片、一负电极片以及一隔离片。
11.根据权利要求9所述的储能元件封装结构，其中，所述第一电极以及所述第二电极与一外部电子元件相电性连接，以透过所述电极片组使所述电解液进行一电化学反应。
12.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，其中，所述储能元件封装结构应用于一电池或一超级电容。
13.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，其中，所述上盖以及所述下盖是藉由一黏胶的胶合、一热熔处理或一超音波的焊接处理相连接。
14.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，其中，所述上盖以及所述下盖为由铝、 铁、铝膜形成。
15.根据权利要求I所述的储能元件封装结构，其中，所述上盖以及所述下盖为由塑料形成。
16.—种储能元件封装结构,包含 一下盖; 一上盖，与所述下盖相接合以形成一中空腔体，其中，所述中空腔体装盛一电解液； 一第一电极，形成于所述上盖上并延伸至所述中空腔体与所述电解液接触，所述第一电极包含一排气通道以及至少一开口，其中，所述排气通道承接于所述中空腔体及所述开Π ； 一第二电极，形成于所述上盖上并延伸至所述中空腔体与所述电解液接触，所述第二电极包含一注液通道以及一密封体，所述注液通道贯穿所述第二电极，所述密封体用以于所述电解液注入所述中空腔体后密封所述注液通道；以及 一安全阀，形成于所述第一电极中； 其中，当所述中空腔体内的一内部气体压力小于等于一临界值时，所述安全阀遮蔽所述排气通道，以及当所述中空腔体内的所述内部气体压力增加而大于所述临界值时，所述内部气体推动所述安全阀以产生一位移，使所述内部气体由所述中空腔体经由所述排气通道及所述开口排出于所述储能元件封装结构外。
17.根据权利要求16所述的储能元件封装结构，其中，所述密封体为金属。
全文摘要
一种储能元件封装结构，包含下盖、上盖、第一电极、第二电极以及安全阀。上盖与下盖相接合以形成中空腔体以装盛电解液。第一电极及第二电极形成于上盖上并延伸至中空腔体与电解液接触。第一电极包含排气通道以及开口，其中排气通道承接于中空腔体及开口。安全阀形成于第一电极中。当中空腔体内的内部气体压力小于等于临界值时，安全阀遮蔽排气通道；另外，当内部气体压力增加而大于临界值时，内部气体推动安全阀以产生位移，使内部气体由中空腔体经由排气通道及开口排出于储能元件封装结构外。
文档编号H01M4/02GK102856526SQ201110175600
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者庄明德, 谭光荣 申请人:台达电子工业股份有限公司