专利名称：具有压力释放开口的薄膜包覆电子器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜包覆电子器件，在该薄膜包覆电子器件中中，外壳薄膜将诸如电池和电容器之类的电子器件单元封装在其中。
2、背景技术近年来，对于更轻重量且更薄尺寸的用作便携式设备或类似设备的电源的电池一直有着增长的需求。作为用于电池的外壳，已经逐渐使用层叠薄膜结构代替传统的金属壳，因为与在实现更轻重量且更薄尺寸方面有局限性且具有较差柔韧形的金属壳相比，层叠薄膜结构可以实现更轻重量且更薄尺寸并且在成形方面具有柔韧性。层叠薄膜包括金属薄膜层或金属箔和热熔树脂薄膜层。
用在电池外壳中的层叠薄膜结构通常包括层叠在由铝制得的金属薄膜一侧上作为热封层的热熔树脂薄膜，和层叠在另一侧上的保护薄膜。
在使用层叠薄膜作为外壳的薄膜包覆电池中，通常包括正极、负极和电解质的电池元件由外壳包装，使得热熔树脂薄膜可以在内部彼此相对，并且在电池元件的外围使外壳热融以形成气密密封结构(此后简称为“密封”)。例如，热熔树脂薄膜可以使用聚乙烯或聚丙烯薄膜，以及保护薄膜可以使用尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯。电池元件具有分别与正极和负极连接的正极导线和负极导线，用于将它们引出到外壳的外部。当密封电池元件时，这些电极导线从外壳中伸出，然后外壳被热熔。
在电池的使用期间，如果将超过规定范围的电压提供给电池，则电解质溶液可能被电解从而产生气体，并且导致电池内部压力升高。如果在超过规定范围的高温下使用电池，电解质盐分解等还导致产生生成物质的气体。为了避免气体产生，基本理想的是在规定范围内使用电池。然而，如果由于某些原因，用于电池的控制电路发生故障，并且被施加了结果得到的异常电压或周围温度异常升高，可能会产生大量的气体。
电池内部的气体产生导致电池内部的压力升高。如果最坏的情况发生，则内部压力的极端升高可能导致电池爆炸。为了避免电池的爆炸，使用金属壳作为外壳的电池通常具有压力释放阀，其用于在电池内部压力升高时将气体释放到电池外部。然而，使用外壳薄膜的薄膜包覆电池因其结构而难以采用压力释放阀。在薄膜包覆电池中内部压力极端地升高时，外壳薄膜膨胀，并且最终爆炸使气体从破裂位置中喷出，由于难以确定要破裂的位置，因此周围的设备可能因破裂的位置而受到影响。
为了解决由电池内部气体产生引起的这个问题，在传统薄膜包覆电池中，日本专利公开特开NO.2000-100399公开了一种薄膜包覆电池，其中在将一部分热熔部分设置成温度低于其他部分的情况下密封电池元件。日本专利公开特开平NO.11-97070公开了另一种薄膜包覆电池，其中一部分热熔部分具有插入的非热熔树脂薄片。在这两个例子中，一部分外壳具有较低的薄膜热熔强度，这部分用作安全阀。
此外，日本专利公开特开NO.2002-56835公开了一种结构，其中从外部切断一部分热熔部分。日本专利公开特开平NO.10-55792公开了另一种结构，其中一部分密封边具有未结合部分，该未结合部分的宽度从电池内部向外部变得更小。这些结构中的每一个在热熔部分上都具有一个熔化部分的宽度部分地从电池内部朝向外部变得更窄的部分，该部分用作安全阀。
然而，传统薄膜包覆电池中用于释放气体的上述结构具有由于热熔部分的损坏而引起的问题风险，例如电解质泄漏，这归。此外，难以调整热熔强度，即难以在出现异常时精确地设置释放压力。
为了通过使用具有宽度部分地变窄的热熔部分的上述传统结构而实现实用的释放压力，用作安全阀的该变窄的部分应当具有非常窄的熔化宽度，例如1mm。这个结构已经使密封可靠性降低，并且制造时熔化部分的宽度误差极大地影响了释放压力，这都导致了难以精确地设置释放压力。需要这种窄的熔化宽度的原因就是薄膜包覆电池易于在用于导出电流的电极导线延伸出的区域具有较弱的密封强度，因此为了避免气体通过导线延伸区域释放，必须预先用相当低的压力使安全阀打开。
上述问题通常不仅出现在电池中，而且还出现在薄膜包覆电子器件中，在该薄膜包覆电子器件中由外壳薄膜密封可能产生气体的电子器件单元。
3、发明内容本发明的目的是要提供薄膜包覆电子器件，其中容易设置在由异常气体产生引起薄膜膨胀时的释放压力，而不降低电子器件部件的密封可靠性。
为了达到上述目的，根据本发明的薄膜包覆电子器件具有电子器件单元和被设置用于包装所述电子器件单元以密封所述电子器件单元的外壳薄膜。该外壳薄膜包括通过使外壳薄膜的相对表面在所述外壳薄膜的整个周边围绕所述电子器件单元的外围热熔化在一起而形成的密封区域，形成在所述密封区域内侧的作为封装所述电子器件单元的空间的电子器件元件容纳部分，以及与所述电子器件单元容纳部分相连通的至少一个未熔化部分，并且其形状为朝向所述电子器件单元容纳部分开口的内凹形。该外壳薄膜还包括与所述未熔化部分接触的应力集中部分，用于在其上集中所述外壳薄膜的剥离应力，该剥离应力是由于因所述电子器件部分容纳部分内部压力的升高引起该电子器件单元的扩张而产生的，和形成在所述应力集中部分中的压力释放部分，用于通过剥离所述外壳薄膜使所述电子器件单元容纳部分的内部对其外部开口。
根据如上所述构成的本发明的薄膜包覆电子器件，由于外壳薄膜具有与电子器件单元连通的类似内凹形的未熔化部分，当由于因电子器件单元中气体产生而引起内部压力升高时，产生的气体进入未熔化部分，从而在未熔化部分使外壳薄膜膨胀。未熔化部分处的薄膜的膨胀引起应力集中部分先于密封区域的其他部分发生外壳薄膜剥离。应力集中部分具有形成在其上的压力释放部分，因此，当在应力集中部分上的剥离进行到达压力释放部分时，电子器件单元容纳部分的内部变成与其外部连接。这种连接使产生的气体通过压力释放部分喷出，由此避免了不希望的薄膜包覆电子器件爆炸。通过调整压力释放部分在应力集中部分上的位置可以容易地设置释放压力。此外，用作安全阀的应力集中部分在剥离薄膜方面可以具有比传统结构更大的改进，由此允许通过比传统值更低的值来释放压力，并且提高了设置释放压力的精确性，并更少地受到压力释放部分的位置误差的影响。
优选地，密封区域被形成为突出进入到具有未熔化部分的区域中。凭借这种结构，即使在具有未熔化部分的区域也足以保持密封电子器件单元所必需的密封区域，并且还可以抑制大气中包含的水通过外壳薄膜的端部进入。
可以沿着密封区域的外围以彼此间隔的关系形成两个未熔化部分，并且应力集中部分可以位于这两个未熔化部分之间。凭借这种结构，薄膜的剥离从应力集中部分的两侧开始进行，使得剥离有效地进行到压力释放部分。应力集中部分可以形成为从两个未熔化部分的外侧的密封区域向电子器件单元容纳部分突出的熔化突起，或可以形成为位于两个未熔化部分之间的岛形熔化部分。
根据本发明，密封区域具有类似内凹形的未熔化部分，并且将应力集中部分设置成与未熔化部分接触，使得外壳薄膜的剥离可以在应力集中部分预先发生。结果，可以容易地且安全地设置释放压力。
根据以下参考图示出本发明的示例的附图所进行的说明，本发明的上述和其他目的、特征和有益效果将变得显而易见。
图1为根据本发明一个实施例的薄膜包覆电池的分解透视图。
图2为图1中示出的薄膜包覆电池的平面视图。
图3为解释当外壳薄膜的热熔部分的边界是直线而不是不规则形状时在边界附近作用的剥离应力的透视说明。
图4为解释在图2中示出的熔化突起部分上作用的剥离应力的透视说明。
图5为示出图2中示出的熔化突起部分上的剥离的进行。
图6为外壳薄膜的熔化部分的截面图。
图7为示出当使用矩形外壳薄膜时密封区域的一个范例图案的视图。
图8为示出当使用矩形外壳薄膜时密封区域的另一个范例图案的视图。
图9A-9C为在未熔化部分附近的平面视图，其示出熔化突起形状的一些例子。
图10为示出具有由狭长切口形成的压力释放部分的未熔化部分邻近区域的平面视图。
图11为在未熔化部分附近的平面视图，其示出应力集中部分的另一个例子。
图12为在未熔化部分附近的平面视图，其示出应力集中部分的另一个例子。
图13为在未熔化部分附近的平面视图，其示出图12中示出的例子的一种改进方案。
图14为在未熔化部分附近的平面视图，其示出图12中示出的例子的另一种改进方案。
具体实施方式
参考图1，薄膜包覆电池1包括扁平且基本上为矩形平行六面体的电池元件2，其具有的结构为具有多个交替堆叠的正极和负极，分别与电池元件2的正极和负极连接的正极导线3和负极导线4，和用于以使正极导线3和负极导线4部分伸出的方式密封电池元件2的外壳薄膜5，从而构成根据本发明一个实施例的薄膜包覆电池1。
电池元件2具有堆叠体，其中多个正极和负极与插入的隔板交替堆叠，这些电极由两面分别涂覆了相应的电极材料的金属箔构成。将电解质注入包括正极、负极和隔板的堆叠体，从而构成电池元件。每个正极和负极都具有没有涂覆电极材料的未涂覆部分，该未涂覆部分从一侧突起。通过超声波技术将正极和负极的所有未涂覆部分各自焊接接合在一起，然后分别与正极导线3和负极导线4连接。正极和负极是以它们的未涂覆部分彼此相对的方式而相互重叠的。因此，正极导线3和负极导线4从薄膜包覆电池1的相对侧中伸出。
在例如锂离子电池的非水电解质电池中，铝箔用作正极金属，并且铜箔用作负极金属。铝板用于正极导线3，并且镍板或铜板用于负极导线4。如果铜板用于负极导线4，则可对其表面施加镍电镀。
可以用于隔板的是能够浸入电解质的片形部件，例如微孔薄膜、无纺纤维或由热塑性树脂制得的纤维如聚烯烃。
外壳薄膜5为层叠薄膜，并且设置一对外壳薄膜5使其沿其厚度方向从两侧夹住电池元件2以密封电池元件2。围绕电池元件2外围彼此重叠的层叠薄膜相对表面在整个外壳薄膜5的外围热熔在一起，从而密封电池元件2。这个在整个外壳薄膜5外围的热熔使外壳薄膜5具有形成在其上以围绕外围密封电池元件2的密封区域5a，并且还具有形成在密封区域5a内部作为封装电池元件2的空间的电池元件容纳部分。图1中密封区域5a画上了阴影线。每个外壳薄膜5在其中央区域都具有罩5b以形成电池元件容纳部分。这个罩5b可以由深拉模铸工艺形成。虽然在图1示出的例子中，在两个外壳薄膜5上均形成有罩5b，但是罩5b也可以形成在薄膜的任一侧，或外壳薄膜5可以利用它的柔韧形封装电池元件2而不形成罩5b。
用在外壳薄膜5中的层叠薄膜可以由在这个类型的薄膜包覆电池中普遍使用的公知薄膜制得，只要它们具有柔韧形和密封电池元件2而不泄漏电解质的能力即可。用在外壳薄膜5中的层叠薄膜的典型层结构可以包括彼此堆叠的金属薄膜层和热熔树脂层，或具有保护层的金属薄膜层，该保护层包括由聚酯如尼龙或聚乙烯对苯二甲酸乙酯等聚酯所制得的薄膜，并且层叠在与堆叠热熔树脂层之处相对的侧上。当密封电池元件2时，热熔树脂层彼此相对以包装电池元件2。
金属薄膜层可以是厚度为10-100μm的由Al、Ti、Ti合金、Fe、不锈钢、Mg合金等制得的箔。关于用于热熔树脂层的树脂没有特别限定，只要它是热熔的即可。例如可以使用聚酯如聚丙烯、聚乙烯和这些树脂的改性物、聚亚苯基硫和聚乙烯对苯二甲酸乙酯、聚酰胺、乙烯乙酸乙烯共聚物等聚酯。热熔树脂层的厚度优选为10-200μm，并且更优选为30-100μm。
参考图2将对薄膜包覆电池1的密封区域5a中的具体特征进行描述。
如图2中所示，密封区域5a在一侧上具有两个未熔化部分7a和7b，外壳薄膜5在这两个部分处没有热熔在一起，并且每个部分为朝向罩5b(电池元件容纳部分)开口的内凹形，从而与罩5b连通。通过将未熔化部分7a和7b形成为内凹形，外壳薄膜5在未熔化部分7a和7b的位置处具有向外突出的的熔化突起5c，以便使密封区域5a在整个薄膜的周边保持恒定宽度。两个未熔化部分7a和7b被设置成沿密封区域5a的一边彼此间隔开的关系，并且在两个未熔化部分7a和7b之间的区域上提供了一个从位于未熔化部分7a和7b外侧的密封区域5a朝向罩5b突起的突起5d。这个熔化突起5d具有形成在其中的穿过外壳薄膜5的通孔8。
在如上所述构成的薄膜包覆电池1中，如果超过规定范围的电压被施加给电池，或在其使用期间温度暂时升高，则电池元件2产生气体，这使电池1的内部压力升高。内部压力的升高使外壳薄膜5膨胀成圆顶形，其作用在外壳薄膜5的热熔部分上而产生剥离应力。在这时，剥离应力集中在两个未熔化部分7a和7b之间的熔化突起5d，使得在熔化突起5d处的剥离在外壳薄膜5的其他热熔部分之前发生。当随着内部压力升高、这个剥离区域边缘达到通孔8的位置时，电池元件容纳部分与薄膜包覆电池1的外部相连通，使得升高的压力通过通孔8被释放。凭借这个结构，在电池1爆炸之前就可以从预定的位置喷出所产生的气体，由此避免电池1的破裂和气体朝向不希望的方向喷出。
将详细描述随着内部压力升高、外壳薄膜5剥离的发生。
如果热熔化部分和未熔化部分的边界是直线的而没有不规则部分，则如图3中所示剥离应力F1仅作用于一个方向，由此使外壳薄膜5的剥离朝向其边缘进行。
然而，如果如实施例中那样提供熔化部分5d，则未熔化部分7a和7b也充满了气体，由此如图4中所示使外壳薄膜5在熔化突起5d的两侧膨胀。因此，熔化突起5d在顶端受到剥落应力F1，并且另外在两个侧端都受到剥离应力F2。结果，由于合力，熔化突起5d在拐角受到更大的剥离应力，这使得薄膜5在拐角先于在薄膜5其他部分发生剥离。因为在拐角发生薄膜5的剥离，所以该拐角逐渐地变圆，但是只要熔化突起5d保持内凹形，突起5d就受到来自各个方向的剥离应力，。从而，熔化突起5d先于薄膜5其他部分发生剥离，直到随着内凹形状的减少，突起5d最终消失。
图5示出在熔化突起5d处的外壳薄膜5的剥离的进行。如图5中所示，随着内部压力升高，在突起5d处的剥离从其两侧依次进行到a、b和c表示的位置。外壳薄膜5的剥离位置取决于它的材料、突起5d的宽度W、突起5d的长度L和内部压力。因此，如果预先确定了薄膜5的材料、宽度W和长度L，通过调整通孔8的位置可以任意设置释放压力，释放压力就是在电池元件容纳部分内侧和外侧连通时电池元件容纳部分的内部压力。如果通孔8位于突起5d的顶端附近，释放压力就变得较低，并且如果通孔8位于突起5d的根部附近，释放压力就变高。
在薄膜包覆电池1中，设计中优选的释放压力为超过大气压0.05-1Mpa的压力增量，并且更优选为0.1-0.2MPa。如果释放压力非常低，即使由例如短暂的大电流或暂时的高温引起的微小问题也会使内部压力被释放，导致电池1故障。相反，如果释放压力过高，在薄膜5的剥离位置达到通孔8之前，除了通孔8之外的薄膜5的熔化部分中的一部分或电极导线的密封区域可能会打开，这导致增加的危险例如气体朝向不希望的方向喷出。
凭借该实施例的结构，外壳薄膜5由层叠薄膜构成，即尼龙(厚度为25μm)/铝(厚度为40μm)/改性聚丙烯(厚度为15μm)/聚丙稀(厚度为30μm)。设置突起5d的宽度W为6mm，长度L为7mm，外壳薄膜5被热熔(加热温度190℃，加热时间2秒，施加的压力1MPa)，并且对得到的薄膜进行试验，以确认随着内部压力的增加熔化突起5d中剥离位置的前进。结果，图5中在内部压力为0.05MPa时剥离的边缘到达位置a，内部压力为0.1MPa时达到位置b，并且内部压力为0.15MPa时达到位置c。因此，如图5中所示，通孔8被形成为接触剥离位置c，这使得当压力升高到0.15MPa时内部压力被释放。具体来讲，假定从通孔8的边缘到突起5d的顶端之间的距离由如图5中所示的d表示，如果通孔8位于d＝1.5-4mm的范围内时，当释放压力在0.2-0.2MPa范围内时，内部压力可以被释放出来。
在上述试验中，在0.2MPa的内部压力下在整个密封区域5a的周边几乎没有发现薄膜的剥离，除了熔化突起5d以及在未熔化部分7a和7b的根部附近电池元件侧面上的熔化部分这些区域。此外，为了证实日本专利公开特开平10-55792中公开的传统结构的作用，我们采用与上述相同的方法对图8中示出的结构进行试验，将在后面描述图8中示出的结构，并且该结构除去了熔化突起。结果，当提供0.2MPa内部压力时，在未熔化部分的顶端上较窄的熔化部分上几乎没有发现薄膜的剥离。这意味着0.2MPa压力不足以释放气体。从这些试验可以得到，与设计熔化部分形状的传统公知压力释放结构相比，像本发明这样在熔化部分上形成应力集中部分能够在内部压力的升高的同时极大地推进薄膜的剥离。
如上所述，根据本实施例，通过在外壳薄膜5中形成剥离应力集中部分，随着内部压力升高，薄膜的剥离提前从该部分发生，并且释放压力，因此这个结构不需要象传统结构那样使外壳薄膜5的热熔强度部分地变弱，因此没有降低密封可靠性。而且，传统压力释放结构需要使热熔强度部分地减弱，因此难以调整热熔强度，但是本实施例中的结构通过简单地调整通孔8的位置就可以容易地且安全地设置释放压力。而且，用作安全阀的应力集中部分使薄膜剥离大大地提前，这使得可以在较低数值下释放内部压力，并且还减少了压力释放部分的位置误差的影响，由此提高了释放压力的设置精确性。
在本发明中重要的是应力集中部分形成在密封区域5a上。因此，在本实施例中如此形成熔化部分5d使得密封区域5a朝向电池元件容纳部分突起。熔化突起5d不是简单地朝向电池元件容纳部分突起，而是利用未熔化部分7a和7b形成，每个未熔化部分均为内凹形以与电池元件容纳部分连通，这使得由于形成突起5d而引起的薄膜包覆电池1的外部尺寸增大，可以被限制为最小值。
优选的是，设置突起5d的突起长度L(参见图5)，使得突起5d没有如图2中所示进入到电池元件容纳部分中，以便不会降低与薄膜包覆电池1的外部尺寸相对应的电池元件容纳部分的容积效率。然而，在突起5d进入到电池元件容纳部分不成问题的情况下，或在虽然通常形成熔化部分以充分接触电池元件容纳部分、但却以远离电池元件容纳部分的一定间隔形成该熔化部分的情况下，这个限制并不特别重要，因此长度L可以被设置为略微更大的长度。
如图2所示，实施例中外壳薄膜5具有熔化周边5c。结果，外壳薄膜5在形成未熔化部分7a和7b的位置确保具有足以密封电池元件2的密封区域5a，由此提高了密封可靠性。此外，熔化突起5c具有如下作用。
如图6中所示，当外壳薄膜5热熔在一起时，其中每个薄膜具有彼此层叠的热熔树脂层5g和金属薄膜层5h，树脂层5g在在外壳薄膜5的边缘被暴露，并且面对容纳电池元件2的电池元件容纳部分。热熔树脂层5g略微吸收大气中包含的水，并且水从薄膜5的边缘经过树脂层5进入电池元件容纳部分。进入容纳部分中的水的量取决于热熔的宽度SW。即，热熔的宽度SW越小，水进入的量就越大，因为薄膜5的边缘和电池元件容纳部分之间的距离越短。如图2中所示，如果在外壳薄膜5上提供熔化突起5c，则可以热熔化外壳薄膜5而不减少熔化的宽度SW，由此有效地避免了大气中包含的水的进入。
尽管由于熔化突起5c，薄膜包覆电池1的外部尺寸变得更大了，但是通过为了实际使用而折叠突起5c，则基本上没有增加外部尺寸。当假定可以以边缘折叠的方式使用外壳薄膜时，如图7中所示，能够使用矩形外壳薄膜15形成与图1中所示形状相似的密封区域15a。在这种情况中，薄膜15的尺寸变得更大，但是省略了形成熔化突起部分的工序。如果经由树脂层5g进入的水量允许增加，那么可以使用如图8中所示的外壳薄膜25，其形状具有与被去除的熔化突起相对应的部分。在这种情况，热熔的宽度变得更窄，但是可以减少膜25的使用量。
同时，本发明具有一个效果，即随着内部压力的升高，在应力集中部分的薄膜剥离被大大地提前了，由此所预期的气体释放部分的熔化宽度可能大于传统的熔化宽度。结果，这个更大的熔化宽度在所预期的气体释放部分的熔化区域处控制水的进入。这里，在本发明中如图5中，所预期的气体释放部分的熔化宽度就是从熔化突起5d的边缘到通孔8的外部边缘之间的距离d，并且例如在日本专利公开特开No.2002-5683中它就是在将热熔部分的外部部分从其外侧切除时残留的宽度。换言之，所预期的气体释放部分的熔化宽度就是在从电池元件容纳部分侧边上的空间到用作安全阀的部分之内的外壳薄膜5边缘之间的方向上，剥离前进路径的长度，该路径延伸直到在电池元件容纳部分侧边上的空间随着内部压力的升高与外部空气相连通的位置。
再次参考图2，图2中熔化突起5d为矩形，但是可以以任何形状来形成，只要它朝向电池元件容纳部分突起即可。图9A-9C中示出了一些例子。图9A中示出的熔化突起36a具有弧形顶端。图9B中示出的例子具有三角形熔化突起36b。图9C中示出的另一个例子具有住宅地基形(home-base shaped)的熔化突起36c。在任一突起36a、36b和36c中，不仅它的顶端而且它的两侧都膨胀，并且合成的剥离应力作用在顶端和两侧上，由此剥离应力集中在顶部，并且在顶部先于其他熔化部分发生剥离。特别地，图9B的突起36b和图9C的突起36c都是锥形，其具有朝向电池元件容纳部分的尖端，图9B的突起36b和图9C的突起36c更容易从尖端发生剥离。
在上述实施例中本发明中的压力释放部分为通孔，但是压力释放部分并不局限于通孔。例如，如图10中所示，形成在熔化突起46上的狭长切口48，获得了与上述实施例中的通孔的同样的效果。在这种情况中，可以通过调整狭长切口48的顶端位置来任意设置释放压力。压力释放部分并不局限于开口穿过两个重叠外壳薄膜这种结构，只要能够借助热熔部分的剥离使电池元件容纳部分与外部连通即可。例如，通孔、狭长切口等可以仅形成在两个重叠外壳薄膜的一面上，这样也可以获得同样的效果。
无需同上述实施例中一样将应力集中部分设置为熔化突起，只要剥离应力被集中在一部分熔化部分上，并且结果该剥离先于其它部分进行即可。
图11示出根据本发明应力集中部分的另一个例子。在这个例子中，岛形熔化部分56被形成在具有内凹形的外形、并且朝向电池元件容纳部分开口的未熔化部分内部，作为独立于其它熔化部分的应力集中部分。这个岛形熔化部分56具有被形成在其内部的、作为压力释放部分的通孔58。这个结构可以理解为如上所述岛形熔化部分56被设置在未熔化部分内部。然而，可以从不同的观点来构建这个结构，如将两个内凹形的未熔化部分57a和57b设置为朝向电池元件容纳部分开口，未熔化部分57a和57b通过作为外壳薄膜中的未熔化部分的连接部分57c来连通，并且得到的岛形未熔化部分56被设置为未熔化部分57a和57b之间的应力集中部分。
根据这个例子，当电池元件容纳部分中产生气体时，产生的气体进入两个未熔化部分57a和57b，和连接部分57c，这使得外壳薄膜在岛形熔化部分56的整个圆周膨胀。结果，剥离应力集中在岛形部分56上，由此先于其它部分进行薄膜剥离。当岛形部分56中外壳薄膜的剥离边界达到通孔58时，内部压力被释放。通过调整从岛形部分56的边缘到通孔58之间的距离就可以任意设置释放内压。
图12示出根据本发明应力集中部分的另一个例子。在这个例子中，仅设置一个朝向电池元件容纳部分开口的内凹形未熔化部分67。虽然仅设置了一个未熔化部分67，但是未熔化部分67具有与电池元件容纳部分相对应的内凹形，并且侧壁67a和67b中的每一个都与被沿着设置了未熔化部分67的侧壁69a成角，因此在它的交点周围的每个熔化区域边界具有从熔化区域朝向电池元件容纳部分侧壁突起的凸形突起。
在未熔化部分67的根部，两个侧壁67a和67b与侧壁69a相交，由于内部压力的升高，剥离应力集中在外壳薄膜的熔化部分上。因此，在未熔化部分67两侧上先于其他熔化部分进行剥离。在未熔化部分67两侧的熔化部分中，侧壁67a和67b均发生剥离，并且剥离应力集中在侧壁上，至少直到两个侧壁67a和67b基本上消失。在此时，剥离部分和熔化部分之间的边界形成弧形，如图12中虚线所示，在未熔化部分67的顶端和电池元件容纳部分69的侧壁69a之间平滑连接。即，在虚线以内的容纳部分69侧壁上的熔化部分对应于本发明中的应力集中部分。
在这个例子中，通孔68被形成在由虚线指示出的区域以内的容纳部分69侧壁上的熔化部分中。通过调整通孔68的位置可以任意地设置释放压力。
图12中示出的例子仅在未熔化部分67的一个侧壁上具有通孔68，但是通孔78可以分别形成在未熔化部分77的两个侧壁上，如图13中所示。这个结构将提供更安全地压力释放。在这个情况中，通孔78也可以设置在应力集中区域内。图14示出了通孔88可以被设置在未熔化部分87两侧上的另一个例子，但是与图13的例子不同的是，未熔化部分87的形状为矩形。正如在上述例子中，未熔化部分87可以为任意形状，只要它被形成为与电池元件容纳部分相对应的内凹形即可。
图11到图14都示出了具有作为压力释放部分的通孔的结构，但是，如参考图10所述，通孔可以被替换为狭长切口。而且，通孔或狭长切口可以仅形成在重叠外壳薄膜的一侧上。
对于上述所述例子来说同样的是，通过有效地将剥离应力作用在应力集中部分上而使应力集中部分上的剥离更容易，这得到更安全的压力释放。为了有效地将剥离应力作用在应力集中部分上，优选的是构造未熔化部分以使得电池元件容纳部分产生的气体可以更容易地进入。作为用于获得这个特征的一种方式，未熔化部分的至少一侧可以为锥形。这一形状在未熔化部分中具有宽的前部，其使得在电池元件容纳部分中产生的气体容易进入未熔化部分。另一种方式就是未熔化部分可以被设置在电池元件容纳部分较长一侧的中央。在可以形成未熔化部分的区域内，这个位置最适于外壳薄膜膨胀。通过在这个位置设置未熔化部分，在电池元件容纳部分中产生的气体可以容易地进入到未熔化部分中。
本发明已经对某些典型例子进行了描述。应当理解的是，本发明并不局限于这些例子，并且可在本发明的技术原理之内可以作出各种变动。
例如，上述例子示出电池元件被两个外壳薄膜从其两侧沿厚度方向夹在中间，然后将外围的四个侧边热熔，但是正如另一个例子，通过折叠单个外壳薄膜可以将电池元件夹在中间，并且将三个开口侧热熔以由此密封电池元件。
关于电池元件，在上述例子中已经示出了多个正极板和负极板交替堆叠的堆叠型电池元件，但是也可以使用具有交替设置的正极和负极的卷绕型电池元件，其是通过包括形成正极板带、负极板带和隔板带，重叠正极板、负极板和夹在它们之间的隔板，卷绕这个和将该卷绕体压成扁平形状的步骤而制得。
在常用电池中使用的任意电池元件也可以适用于本发明的电池元件，只要它包括正极、负极和电解质即可。作为常用的锂离子二次电池中的电池元件，正极板经由隔板与负极板相对，然后注入包含锂盐的电解质以形成电池元件，正极板是通过将正极活性材料，例如锂锰复合氧化物或钴酸锂涂覆在铝箔的两面上而制得的，负极板是通过将能够嵌入/脱嵌锂的碳材料涂覆在铜箔的两面上而制得的。还可以使用其他类型的化学电池作为电池元件，例如镍-金属氢化物电池、镍-镉电池、锂金属一次或二次电池和锂聚合物电池的元件。而且，本发明还可用于这样的电子器件其中外壳薄膜对可能通过对在电容元件内部存储的电能的化学反应或物理反应而产生气体的电子器件单元进行密封，所述电容元件例如是如介电层电容器、电解电容器等。
图1示出了具有从电池相对侧伸出的正极导线3和负极导线4的薄膜包覆电池1的例子，但是这些导线也可以从相同侧伸出。
虽然已经示出且详细地描述了本发明的某些优选实施例，但是应当理解的是，在不偏离所附权利要求的精神或范围下，可以作出各种改进和变型。
权利要求
1.一种薄膜包覆电子器件，具有电子器件单元和被设置用于包装所述电子器件单元以密封所述电子器件单元的外壳薄膜，所述外壳薄膜包括，通过使所述外壳薄膜的相对表面在所述外壳薄膜的整个周边围绕所述电子器件单元的外围热熔化在一起而形成的密封区域；形成在所述密封区域内侧的电子器件单元容纳部分，作为封装所述电子器件单元的空间；与所述电子器件单元容纳部分相连通的至少一个未熔化部分，并且其形状为朝向所述电子器件单元容纳部分开口的内凹形；与所述未熔化部分接触的应力集中部分，用于在其上集中所述外壳薄膜的剥离应力，所述剥离应力是由于随着所述电子器件部分容纳部分的内部压力的升高，所述电子器件单元容纳部分发生膨胀而产生的；以及形成在所述应力集中部分中的压力释放部分，用于通过剥离所述外壳薄膜使所述电子器件单元容纳部分的内部对其外部开口。
2.根据权利要求1的薄膜包覆电子器件，其中所述密封区域被形成为突起到提供有所述未熔化部分的区域中。
3.根据权利要求1的薄膜包覆电子器件，其中所述压力释放部分是在所述应力集中部分上重叠的所述外壳薄膜的至少一侧上形成的孔或狭长切口。
4.根据权利要求1的薄膜包覆电子器件，其中沿着所述密封区域的外围以彼此间隔的关系设置两个未熔化部分，并且所述应力集中部分位于所述两个未熔化部分之间。
5.根据权利要求4的薄膜包覆电子器件，其中所述应力集中部分被形成为从位于所述两个未熔化部分外侧的所述密封区域朝向所述电子器件容纳部分突起的熔化突起。
6.根据权利要求5的薄膜包覆电子器件，其中所述熔化突起为朝向所述电子器件单元容纳部分逐渐变窄的形状。
7.根据权利要求4的薄膜包覆电子器件，其中所述应力集中部分被形成为位于所述两个未熔化部分之间的岛形熔化部分。
8.根据权利要求1的薄膜包覆电子器件，其中在所述外壳薄膜中设置一个未熔化部分，并且所述未熔化部分的两侧均为所述应力集中部分。
9.根据权利要求8的薄膜包覆电子器件，其中所述压力释放部分被形成于在所述未熔化部分的两侧上设置的所述应力集中部分的一侧上。
10.根据权利要求1的薄膜包覆电子器件，其中所述压力释放部分被如此定位，即当所述电子器件单元容纳部分的内部向外部开口时，所述电子器件单元容纳部分的内部压力增大到超过大气压力0.1至0.2Mpa.
11.根据权利要求1的薄膜包覆电子器件，其中所述电子器件单元为化学电池元件或电容器元件。
全文摘要
薄膜包覆电子器件具有电子器件单元和外壳薄膜。该外壳薄膜包括由外壳薄膜的相对表面围绕电子器件单元的外围热熔化在一起而形成的密封区域，将电子器件封装在密封区域内部的电子器件单元容纳部分，和形成为与电子器件单元容纳部分相连通的、被形成为内凹形的未熔化部分。该外壳薄膜还包括与未熔化部分接触的应力集中部分和形成在应力集中部分中的压力释放部分，其中应力集中部分用于在其上集中由于电子器件单元容纳部分的膨胀而在密封区域中产生的外壳薄膜的剥离应力。
文档编号H01M2/02GK1641903SQ200510005729
公开日2005年7月20日 申请日期2005年1月17日 优先权日2004年1月16日
发明者水田政智, 屋个田弘志, 乙幡牧宏, 及川清和, 万久俊彦 申请人:Nec Lamilion 能源株式会社