覆膜电气设备及其制造方法

专利名称：覆膜电气设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种覆膜电气设备及其制造方法，该电气设备具有例 如用被膜构成的封装材料密封的以化学电池和电容器代表的化学电池 元件、容性元件等等的电气设备元件。
背景技术：
一种类型的覆膜电气设备是膜封装电池。通常，已知一种膜封装 电池，其包括在其厚度方向上从两侧被外壳膜夹着的电池元件，相对 的外壳膜沿着电池元件的外围彼此粘接，以将电池元件和电解液一起 密闭地密封(下文中简称"密封")。通常使用具有金属层和热熔合 树脂层的叠层的电气设备膜作为该外壳膜，并通过彼此熔合该热熔合 树脂层使外壳膜彼此粘接。
顺便说一下，当在使用中将超过额定范围的电压施加到电池时， 由于电解溶剂的电解，导致可能在电池内部产生气体核素。而且，当 在超过额定范围的高温下使用电池时，由于电解盐等的电解还产生导 致产生气体核素的材料。基本上，理想的是，在额定范围内使用电池， 以避免气体产生。然而，如果由于某种原因电池的控制电路不能正常 运行而施加了异常的电压，或者如果由于某种原因在电池周围温度异 常升高，则在一些情况中可能在电池内部产生大量气体。
电池内气体的产生导致电池内压力的增加。为了避免电池由于内 部压力极大增加而爆炸，很多使用高坚硬封装材料例如金属罐和厚树 脂膜制的电池具有压力安全阀，用于当电池内部压力增加时允许气体 排出到电池外部。然而，在采用膜作为封装材料的膜封装电池中，在 结构上很难提供压力安全阀。如果膜封装电池中的内部压力极大增加，
则包括电池元件的膨胀，并且膜最后爆炸，导致气体从爆炸点喷出。 然而，不能够判断爆炸的地方。因此，根据膜爆炸的位置，爆炸可能 不利地影响周围的设备和部件。
通常的情况是，还可以使用电池作为用于车辆例如汽车和多种机 器(作为示例)或者它们的电子部件的能量源。由于从电池内部产生 的气体可能包括易燃材料和腐蚀性材料，所以应当将重点放在怎样处
理爆炸气体。JP2003-45380A (专利文献1)描述了一种车载电池，其 包括在电池盒内的气体流动路径，其中气体流动路径接合到排气管， 在电池盒内产生的气体通过该排气管排放到汽车外面。
JP2002-324526A (专利文献2)又描述了一种膜封装电池，其包 括通过侣箔多层密封并被由膜构成的多种覆盖材料覆盖的电池元件， 每一覆盖材料都具有开口。每个覆盖材料都可热收缩并覆盖电池元件， 使得它们的开口彼此不重叠。根据专利文献2中描述的电池，当从电 池元件产生气体时，铝箔破裂，导致气体从其喷出。喷出的气体从内 部到外部顺序穿过各个覆盖材料的开口。当电池被加热时，各种覆盖 材料收縮，使得内侧上的覆盖材料的开口被外侧上的覆盖材料所密封。 以这种方式，避免了包括氧气的外部空气流入到电池的内部，由此避 免电池的燃烧等等。
在电池周围，通常有多种元件，例如电池的端子、连接到端子的 外围电路、电池的触点等等，当应用电解液时，它们会带来例如腐蚀、 故障等等问题。从电池喷出的气体可能包括电解液的薄雾等等，所以 为了避免由于气体喷出而导致的问题，如在专利文献1中所述的，优 选使用导管将气体引导到远离会产生问题的这些元件的位置，并从这 些位置排放出去。在这种情况中，导管必须密闭地连接到封装材料。 如在专利文献1中，在车载电池中，封装材料通常是高强度的部件， 其自身具有足够的厚度和硬度。对于这种部件，通过应用适当的装配 结构或者增加密封件例如O圈可以很容易地将导管密闭地连接到其上。
然而，通常用于膜封装电池以从特定位点排放在内部产生的气体 的结构包括在作为封装材料的膜的粘接区域的一部分中，形成这样 的区域，其具有比剩余部分更低的粘接强度，并从该区域将气体排放 出去。常规的膜封装电池产生了上述的问题，因为仅仅提出了紧邻电 池释放气体的机构。因此，企图将导管连接到膜封装电池以用于引导 气体。然而，简单连接的导管导致在确保膜的密封性上存在困难，因 为导管连接到在排放气体的位置处的膜上，也就是，在呈现出低粘接 强度的区域中。结果，根据施加到膜和导管接点的应力，膜在和导管 的接点处剥离，使得气体泄漏，由此可能不能将气体引导到期望的位 置。另一方面，在专利文献2中所描述的膜封装电池中，简单地移动 以多层覆盖电池元件的各覆盖材料的开口，而不需要形成具有较低粘 接强度的区域，使得导管可以密闭地连接到最外部的开口。然而，由 于专利文献2中描述的膜封装电池以多层覆盖电池元件，所以与通常 膜封装电池相比，不仅使用的覆盖材料的量极大增加，而且覆盖步骤 也大大增加。
这些问题对于具有可能产生气体的电气设备元件的、被外壳膜密 封的覆膜电气设备来说是普遍的，而不局限于膜封装电池。

发明内容
本发明的目的是提供一种覆膜电气设备，其能够以简单的结构将 内部产生的气体引导到期望的位置，并从其释放气体，以及提供一种 制造这种覆膜电气设备的方法。
为了实现上述目的，本发明的覆膜电气设备包括电气设备元件， 其内部积聚电能，并能够通过化学反应或者物理反应产生气体；和密 封电气设备元件的外壳膜。外壳膜每一都包括热熔合树脂层，并包围 电气设备元件，使得所述热熔合树脂层沿着所述电气设备元件的外围
彼此相对，以在所述电气设备元件的整个外围的周围，通过将沿着该 外围彼此相对的所述热熔合树脂层热熔合而形成的热熔合区，来密封 所述电气设备元件。本发明的覆膜电气设备还包括气体引导部分， 其包括独立于其中容纳电子元件的空间的中空部分，用于将气体引导 到与电气设备元件间隔开的位置，并和外部空气连通；和压力释放部 分，其通过将其中容纳电气设备元件的空间连接到该中空部分而形成 在热熔合区域的一部分中，用于比热熔合区域的另一区域更优先地剥 离外壳膜，以允许气体从其穿过。
在如上所述构成的本发明的覆膜电气设备中，随着由于内部产生 的气体导致的内部压力的增长，剥离外壳膜的应力作用于外壳膜的热 熔合区域的内边缘。热熔合区域部分地形成有连接到其中容纳电气设 备元件的空间的压力释放部分。由于压力释放部分优先于其它热熔合 区域剥离，所以比其它区域优先地在压力释放部分中外壳膜逐渐剥离。 气体引导部分连接到压力释放部分，并且当在气体引导部分中外壳膜 剥离到达压力释放部分时，其中容纳电气设备元件的空间和气体引导 部分的中空部分连通，以从气体引导部分的引导端释放气体。以这种 方式，根据本发明的覆膜电气设备，从所需的位置释放内部产生的气 体。
为了任意地设置气体释放部分，气体引导部分优选包括导管。至 少在和外壳的结合处的外围表面中，导管可以由例如与包括外壳膜的 热熔合树脂层的树脂类型相同的树脂构成。压力释放部分可以使用多 种结构，只要它具有这样的结构，其与热熔合区域的其它区域相比降 低了剥离强度。例如，这种结构可以包括由交联树脂构成的交联结构 部分、形成为朝着其中容纳电气设备元件的空间凸出的凸出的融合部 分，以及薄层件，其被彼此相对的外壳膜夹在中间，由呈现出比包括 热熔合树脂层的热熔合树脂高的熔点的树脂构成，并浸渍以热熔合树 脂。
另外，在一种结构中，具有一个封闭端并形成有通过其侧表面的 通孔的导管可以将这一个封闭端露出到在彼此相对的外壳膜之间其中 容纳电气设备元件的空间，从外部封闭该通孔，并以与热熔合区域的 其它区域相比更小的剥离强度热熔合。在这种结构中，导管既充当包 括中空部分的气体引导部分，还充当压力释放部分。
制造本发明的覆膜电气设备的方法包括以下步骤提供电气设备 元件，该电气设备元件在内部积聚电能，并能够通过化学反应或者物 理反应产生气体，和外壳膜，其每一都包括热熔合树脂层，用于密封 电气设备元件；包围电气设备元件，使得热熔合树脂层沿着电气设备 元件的外围彼此相对，并通过将沿着电气设备元件的整个外围包围电 气设备元件的外壳膜热熔合来密封电气设备元件。密封电气设备元件 的步骤热熔合外壳膜，其中膜封装电池包括气体引导部分，其包括 独立于其中容纳电气设备元件的空间的中空部分，用于将气体引导到 与电气设备元件间隔开的位置，并和外部空气连通；以及在部分的热 熔合区域中的用于将该空间连接到中空部分的压力释放部分，其用于 优先于热熔合区域的另一部分而剥离，以允许气体穿过其中。
上述本发明的覆膜电气设备是通过本发明的覆膜电气设备的制造 方法制造的。
根据本发明，在压力释放部分中，由于内部产生的气体而导致的 内部压力的升高，所以外壳膜被迫剥离，而不会失效，以从气体引导 部分释放掉内部产生的气体。由于将气体引导部分配置成将气体引导 到与电气设备元件间隔开的位置，并和外部空气连通，所以可以将气 体引导到这样的位置，在该位置，如果释放掉气体，则气体将不施加 影响。另外，由于单独需要压力释放部分和气体引导部分，所以可以 整体上将覆膜电气设备的结构简化，并且还可以容易地制造覆膜电气 设备。


图1是根据本发明第一实施例的膜封装电池的分解透视图。 图2是图l所示的膜封装电池的平面图。
图3是沿着图2的A-A线的横截面图。
图4是描述当未设置有凸出的融合部分时图1所示的膜封装电池
的示例变形的平面图。
图5是描述图1所示的膜封装电池的另一示例变形的、沿着导管
轴向的主要部分的横截面图，其中交联结构部分是由树脂片构成的。
图6是描述图1所示的膜封装电池的再一个示例变形的平面图， 其具有包括无纺织物(unwoven fabric)的压力释放部分。 图7是具有两层无纺织物的压力释放部分的横截面图。 图8是根据本发明第二实施例的膜封装电池的平面图。 图9是沿着图8的B-B线的横截面图。
图10是当释放压力时，图8所示的膜封装电池沿着B-B线的横截 面图。
图11是根据本发明的具有外壳膜与导管的加强连接的膜封装电 池的例子的透视图。
图12是根据本发明的具有外壳膜与导管的加强连接的膜封装电 池的另一例子的透视图。
图13是根据本发明的具有外壳膜与导管的加强连接的膜封装电 池的又一例子的透视图。
附图标记的说明
1， 31 膜封装电池
2， 32 电池元件
3a 正极接头
3b 负极接头
4、 5， 34、 54、 55 外壳膜
6， 36， 56 热熔合区域
8， 38 热熔合树脂层
9非通风层
10压力释放部分
10a非熔合部分
11凸出融合部分
12气体释放腔室
13交联结构部分
14，44， 64 导管
21树脂片
23无纺织物
44a通孔
45金属粘接树脂
66保护件
76，86 部件
具体实施方式
(第一实施例)
参考图1到3，该实施例的膜封装电池1包括平坦的基本上矩形 的固体电池元件2，其具有叠层结构的多个正极板和多个负极板，分别 连接到电池元件2的正极板和负极板的正极接头3a和负极接头3b，以 及用于密封电池元件2的两个外壳膜4、 5。
电池元件2具有这样的结构，其中多个正极板和多个负极板通过 隔板交替堆叠，正极板和负极板的每一个都是由在两侧上涂覆有电极 材料的金属箔构成的。从每个正极板和每个负极板的一侧凸出地设置 没有被电极材料涂覆的未涂覆部分。正极板的未涂覆部分和负极板的 未涂覆部分被共同地彼此超声焊接在一起，并分别连接到正极接头3a 和负极接头3b。正极接头和负极接头的超声焊接的未涂覆部分被叫做 电荷收集器。换句话说，正极接头3a和负极接头3b分别连接到电池元 件2的正极侧和负极侧上的电荷收集器。
在该实施例中，堆叠正极板和负极板，而它们的电极材料未涂覆
部分以彼此相反的方向凸出。因此正极接头3a和负极接头3b从膜封装
电池1的互相相反的侧面引出。在该实施例中，将膜封装电池1设计
成具有基本上矩形的平面形状，并且正极接头3a和负极接头3b从矩形 的短侧边引出。
对于非水性电解质电池例如锂离子电池，通常使用铝箔作为构成 正极板的金属箔，而使用铜箔作为构成负极板的金属箔。而且，使用 铝板作为正极接头3a，而使用镍板或者铜板作为负极接头3b。当负极 接头3b由铜板构成时，可以在其表面上镀上镍。
隔板可以使用可以由电解溶液浸渍的薄层件(laminar member)， 例如微多孔膜、无纺织物、由热塑树脂例如聚烯烃等等构成的编织物。
外壳膜4、 5具有的平面尺寸大于电池元件2的平面尺寸，因为它 们在其厚度方向上从两侧包围着电池元件2。通过包围着电池元件2彼 此重叠的热熔合外壳膜4、 5的相对表面来密封电池元件2。因此，电 池元件2的外围是包围整个外围的密封区域，在图中用阴影将热熔合 区域特别地表示为热熔合区域6。 一个外壳膜4包括在中心区域的杯状 部分4a，以形成电池元件容纳凹槽，其是包围电池元件2的空间。包 围该杯状部分4a的整个外围形成热熔合区域6。可以通过深冲压 (deep-drawing)加工杯状部分4a。尽管在该实施例中仅在一个外壳膜 4中形成了杯状部分4a，但也可以在两个外壳膜4、 5中都形成杯状部 分。可替换地，可以利用外壳膜4、 5的柔性包围电池元件2，而不形 成杯状部分。
优选使用堆叠膜作为外壳膜4、 5。因此可利用的堆叠膜是柔性的， 并能够通过热熔合密封电池元件2，使得电解液不泄漏。可用于外壳膜 4、 5的堆叠膜的代表性例子包括这样的结构，其包括由金属薄膜等等 构成并与由热熔合树脂构成的热熔合树脂层8堆叠的非通风层9;或者
这样的结构，其进一步包括由膜例如聚酯，类聚对苯二甲酸乙二醇酯
(polyethylene telephthalate)等等、尼龙等等构成的并堆叠在与热熔合 树脂层8相反的非通风层9的表面上的保护层。当密封电池元件2时， 热熔合树脂层8彼此相对并包围电池元件2。
可用于构成非通风层9的金属薄膜可以是A1、 Ti、 Ti合金，Fe、 不锈钢、Mg合金等等的箔，其具有例如10-100/mi的厚度。对于稍后 描述的优选用于热熔合树脂层8的热熔合树脂，热熔合树脂层8的厚 度优选从10到200 /xm，并更优选从30到100 /mi，以便于进行满意的 热熔合。
另外，该实施例的膜封装电池1包括压力释放部分IO和气体引导 部分。当由于气体导致膜封装电池1的内部压力增加时，压力释放部 分IO在膜封装电池1爆炸之前将内部产生的气体释放到外部。气体引 导部分将通过压力释放部分10释放的气体引导到膜封装电池1的外部。
在该实施例中压力释放部分10限定在膜封装电池1的长侧边的中 部，作为热熔合区域6的一部分，并包括凸出的融合部分11，其是通 过热熔合区域6的内边缘向电池元件2延伸的部分形成的，以及包括 形成在包括凸出的融合部分11的范围中的交联结构部分13。气体引导 部分包括气体释放腔室12，其被形成为它的外围被热熔合区域6包 围，使得它的引导端定位在凸出的融合部分11上；以及导管14，其是 两端开口的，密闭连接到气体释放腔室12， 一端向气体释放腔室12开 口，而另一端向膜封装电池1的外部开口。换句话说，气体引导部分 独立于电池元件容纳凹槽设置，并包括气体释放腔室12和导管14，它 们在与外壳膜4、 5间隔开的位置开口并和外部空气连通。而且，通过 将电池元件容纳凹槽和气体释放腔室12接合到热熔合区域6的一部分 来形成压力释放部分10。
气体释放腔室12形成为外壳膜4、 5之间的区域，其中外壳膜4、
5只是彼此相对，也就是外壳膜4、 5没有热熔合，因此气体释放腔室 12通过导管14和外部空气连通。而且，气体释放腔室12通过热熔合 区域6与电池元件容纳凹槽隔离，并且不与电池元件容纳凹槽连通。
导管14将在膜封装电池1内产生的气体引导到即使释放气体也不 因此产生影响的位置。为此目的，尽管用相对短长度的线性方式表示 导管14，但是导管14具有适当的长度，并适当地路由，使得将向膜封 装电池1开口的另一端定位在即使释放气体也不受到气体影响的位置。
导管14夹在外壳膜4、 5之间并由外壳膜4、 5保持，并使它的整 个外围表面外壳膜4、 5之间密闭地粘接到外壳膜4、 5。尽管图l示出 了其横截面基本上是圆环形的导管14，但是导管14的形状是任意的， 只要它可以密封地连接在外壳膜4、 5之间。而且，为了更好地确保外 壳膜4、 5密封地连接到导管14，可以预先将外壳膜4、 5在连接到导 管14的那部分中加工成和导管14的外形相符合的形状，如图1所示。 可以以类似于杯状部分4a的处理来进行该处理。
通过有选择地交联热熔合树脂层8，外壳膜4、 5 (在该实施例中 没有形成杯状部分的外壳膜5)的其中之一部分地形成有交联结构部分 13。交联结构部分13至少形成在包括凸出的融合部分11的区域中。 因此，当包围电池元件2时，交联结构部分13形成为单一连续的区域， 该区域形成在互相相对的其中一个表面上， 一个地方露出到电池元件 容纳凹槽而另一个地方露出气体释放腔室12。而且，由于交联结构部 分13仅仅形成在一个外壳膜5中，所以在凸出的融合部分11，没有和 外壳膜4交联的热熔合树脂层8和其他外壳膜5的交联结构部分13热 熔合。
尽管从实际的膜封装电池1的外部不能观看到交联结构部分13， 图2描绘了交联结构部分13以表示它的位置。这同样适用于描述随后
实施例的膜封装电池的平面图。
可以通过用电子束照射热熔合树脂层8形成交联结构部分13。尽 管可以通过向树脂中添加交联剂的方法使热熔合树脂交联，但也可以 使用屏蔽电子束掩模来利用电子束仅在特定的位置选择性地形成交联 结构部分。
以这种方式，由于通过用电子束照射热熔合树脂层8形成交联结
构部分13，所以可用于形成热熔合树脂层8的热熔合树脂可以是能够 热熔合的并可以用照射到其上的电子束形成交联结构部分B的树脂成 分。只要涉及这种树脂成分，则可以使用简单的树脂，多种树脂的混 合物，或者甚至电子束分解型树脂，这种树脂包括具有添加到其上的 电子束反应复合物的树脂成分(包括和其混合的、涂覆在其上的等等， 这对下文也适用)。
这种树脂成分可以包括聚烯烃均聚合物(polyolefm homo polymer)，例如聚乙烯(高、中、低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯)、 聚丙烯等等；聚烯烃共聚物，例如丙烯-乙烯共聚物、丙烯和/或乙烯与 a-烯烃例如和丁烯-l等等的共聚物；和具有重复单元-(CH2-CHX)-(其 中X是取代基团例如H、 CH3等等)的树脂，例如改性聚烯烃等等， 例如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、 乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)、乙烯-縮水甘油基甲基丙烯酸酯共 聚物(EGMA)等等。
而且，假设将电子束反应复合物添加到其中，甚至可以使用电子 束分解型树脂，例如聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯、聚偏氟乙烯 (polyvinylidene fluoride)等等，作为包括热熔合树脂层8的树脂，如 下面所示。
尽管没有对电子束反应复合物进行限制，只要该复合物与照射到
其上的电子束反应，但优选多功能的并能够形成交联结构的复合物。 例如，可以使用多官能丙烯酸基复合物例如三乙烯乙二醇(间)丙烯
酸酯(triethylene glycol(meta) acrylate)、三甲基醇丙烷三(间)丙烯 酸酉旨(trimethylol propane tri(meta)acrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯、 一縮二季戊四醇六丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯六亚甲基二异氰酸 酯聚氨酯聚合物等等；单官能的丙烯酸基复合物，例如甲基(间)丙 烯酸酯(methyl(meta)acrylate)、甲氧基聚乙烯乙二醇(间)丙烯酸酯 (metoxypolyethylene glycol (meta) acrylate)等等；多官能丙烯酸基复
合物和单官能丙烯酸基复合物的混合物；脂环族环氧复合物例如3， 4-
环氧环己基甲基-3' ， 4'-环氧环己烷羧酸酯、1， 4- (6-甲基-3， 4-环 氧环己基甲基羧酸酯)丁垸等等；乙烯化合物例如乙烯吡咯烷酮、醋 酸乙烯酯、乙烯基吡啶、苯乙烯等等；等等。可以将这些电子束化合 物混合到全部的热熔合树脂层8中，或者可以涂覆在其表面上。
在密封电池元件2的步骤之前，具体的，在电池元件2被外壳膜 4、 5包围之前，仅对外壳膜5进行用电子束对热熔合树脂层8的照射， 同时用电子束屏蔽件掩模未形成有交联结构部分13的区域。可以使用 任意的材料用于电子束屏蔽件，只要它能够阻止电子束照射到未形成 有交联结构部分13的区域，所述材料例如金属材料，例如铝、铁、铅、 钛、铜等等，或者玻璃材料。在它们中间，从容易处理成或者模制成 所需形状的观点来看，优选金属材料，例如铝、铁等等。
例如，可以以下述方式制造该实施例的膜封装电池1。
首先，以上述方式用电子束照射两个外壳膜4、 5中的一个外壳膜 5到预定的区域，以形成交联结构部分13。
接下来，将预先提供的连接着正极接头3a和负极接头3b的电池 元件2夹在上述的外壳膜4、 5之间并被它们包围着。在这种情况中， 定向外壳膜4、 5，使得热熔合树脂8彼此相对。随后，通过热熔合头
(未示出)向包围着电池元件2的外壳膜4、 5的相对区域施加压力并
加热，以形成热熔合区域6，由此密封电池元件2。如果用于热熔合的 热熔合头具有对应于热熔合区域6的形状的压力施加表面，则对于形 成凸出的融合部分11和气体释放腔室12则不需要特殊的步骤。而且， 相对于热熔合头定位外壳膜4、 5，使得形成凸出的融合部分11的位置 与外壳膜5的交联结构部分13的位置匹配。
例如可以通过预先共同地或者在并排(side-by-side)的基础上热 熔合外壳膜4、 5，以将外壳膜4、 5形成一个包，其具有开口侧，从包 状外壳膜4、 5的剩余开口侧倒入电解液，并随后热熔合剩余的一侧， 来密封电池元件2。此外，当在减压气氛(利用减压腔室)中热熔合剩 余的一侧时，通过大气压力将外壳膜4、 5压向电池元件2，当密封的 膜封装电池1回到大气压力时，由此可以使外壳膜4、 5与电池元件2 紧密接触。
在密封电池元件2的步骤中，或者在密封之后，可以将导管14连 接到外壳膜4、 5。导管14通过一定的方法连接到外壳膜4、 5，对该 方法没有特别的限制，只要该方法可以包围导管14的整个外围密闭地 粘接导管14和外壳膜4、 5，并且可以用粘接剂连接，或者可以通过热 熔合连接。
当导管14是由热熔合树脂构成时，优选使用基于热熔合的连接方 法。例如，为了热熔合设置有压力释放部分IO的侧面，热熔合外壳膜 4、 5，同时留下将导管14插入其中的开口。当设置有压力释放部分IO 的侧面是最后的侧面时，在这个时候再密封电池元件2。接下来，将导 管14的一端从开口插入到气体释放腔室12中，在该状态中，将外壳 膜4、 5热熔合在导管14的外围表面上。可替换地，当热熔合设置有 压力释放部分IO的侧面时，已经将导管14固定在被外壳膜4、 5夹着 的预定位置处，使得可以同时热熔合导管14以及外壳膜4、 5的热熔 当导管14通过热熔合连接时，优选的，至少导管14和外壳膜4、
5的接点的外围表面是由与包括外壳膜4、 5的热熔合树脂层8的树脂 相同类型的树脂构成的，以更好地确保导管14的外围表面与外壳膜4、 5的密封性。例如，热熔合树脂层8是由聚丙烯构成的，导管14的外 围表面也由聚丙烯构成。
根据上述构成的膜封装电池1，当由于使用过程中施加了超出额 定电压的电压或者温度短暂升高而导致从电池元件2产生气体时，膜 封装电池l的内压增加。随着内压的增加，作为外壳膜4、 5内部包围 电池元件2的空间的电池元件容纳凹槽趋于以圆顶形膨胀，导致剥离 外壳膜4、 5的应力作用于热熔合区域6的内边缘。
由于热熔合区域6形成有上述的凸出的融合部分11，所以剥离应 力集中在该凸出的融合部分11上，使得外壳膜4、 5优先在凸出的融 合部分ll中逐渐剥离。在这种情况中，由于一个外壳膜5再凸出的融 合部分11中形成有交联结构部分13，所以外壳膜45在两者的界面上 确实密封。随着剥离在外壳膜4、 5的界面上不断进行到达气体释放腔 室12时，电池元件容纳凹槽和气体释放腔室12连通。
当电池元件容纳凹槽和气体释放腔室12连通时，将电池容纳凹槽 内的气体引入到气体释放腔室12中，并进一步从气体释放腔室12穿 过导管14，并从导管14的引导端释放出去。以这种方式，由于交联结 构部分B限定外壳膜4、 5剥离的界面，气体释放压力稳定，由此以 简单的结构提供高度可靠的膜封装电池1，其确保外壳膜4、 5剥离到 气体释放腔室12。
下面将依次给出对凸出的融合部分11、交联结构部分13和导管 14的动作的描述。
首先，描述凸出的融合部分ll。
凸出的融合部分11形成为相对于周围朝着电池元件2凸出的一部 分热熔合区域6。换句话说，凸出的融合部分11的两侧都是与电池元
件容纳凹槽连续的非密封部分10a。当在电池元件容纳凹槽内产生气体
时，产生的气体不仅填充在电池元件容纳凹槽中，而且还填充在凸出
的融合部分11两侧上的非密封部分10a中。以这种方式，凸出的融合 部分11不仅在其引导端被施加以用于剥离外壳膜4、 5的应力，其作 用在朝着凸出的融合部分的近端的方向上，而且被施加以在垂直于凸 出的融合部分11的切线方向上从两侧的剥离应力。因此，由于这些剥 离应力的合成力，凸出的融合部分11被施加以大于其它点的剥离应力， 其结果是，外壳膜4、 5优先于其它点逐渐剥离。
顺便说一下，当简单地将凸出的融合部分11添加到膜封装电池1 的长边时，热熔区域6必须沿着其上设置了凸出的融合部分11的侧面 相对于电池元件2收縮，导致膜封装电池1的更大外尺寸。因此，在 该实施例中，外壳膜4、 5形成为部分向外延伸的形状，并且形成热熔 合部分6，以便于形成在延伸部分中与电池元件容纳凹槽连续的凹形区 域，并在凹形区域中形成凸出的融合部分11。结果，凹形区域的凸出 的融合部分11的两侧形成为其中没有热熔合外壳膜4、 5的非密封部 分10a。因此通过形成凸出的融合部分11，可以将凸出的融合部分11 形成为具有下述作用，其作为承受来自电池元件容纳凹槽的内部、集 中在其上面的剥离外壳膜4、 5的应力，同时使膜封装电池1的外尺寸 的增加最小化。
凸出的融合部分ll在形状上不局限于具有图l所述的弓形引导端 的形状，而是可以是任意的形状，例如矩形形状，锥形形状等等，只 要它基本上凸出于电池元件2。
接下来，描述交联结构部分13。
如图3所示，在凸出的融合部分ll中，外壳膜5的交联结构部分
13和外壳膜4的热熔合树脂层8热熔合。和热熔合树脂层8相比，交 联结构部分13在高温下不容易软化，因此即使它们热熔合，交联结构 部分13和热熔合树脂层8也不是完全集成在一起的，而是在交联结构 部分13和热熔合树脂层8之间存在分界。这里，"在高温下不容易软 化"意味着在温度-应变特性也就是所谓的蠕变曲线(creep curve)中， 例如，以水平轴表示温度时，当加热树脂同时施加恒定应力时，蠕变 曲线的倾角变小。
由于在凸出的融合部分11的结构中交联结构部分13和热熔合树 脂层8热熔合在一起，所以外壳膜4、 5沿着外壳膜5的交联结构部分 13和外壳膜4的热熔合树脂层8之间的边界逐渐剥离。因为它们是逐 渐剥离的，所以外壳膜4、 5在其中外壳膜4没有交联的热熔合树脂层 8与在凸出的融合部分11中的外壳膜5的交联结构部分13之间的边界 上分隔开，导致电池元件容纳凹槽和气体释放腔室12连通。换句话说， 当外壳膜4、 5剥离时，交联结构13起到限定剥离界面的作用。假设 没有形成交联结构部分13，如果外壳膜4、 5的热熔合树脂层8呈现出 彼此之间非常高的密封强度，则外壳膜4、 5逐渐剥离同时破坏热熔合 树脂层8，并由此可能在热熔合树脂层8和非通风层9的界面上剥离。 如果它们在这个界面上逐渐剥离，外壳膜4、 5剥离到它们的端边缘， 此时释放气体，而电池元件容纳凹槽没有和气体释放腔室12连通。
接下来，给出对其中通过在外壳膜4、 5的其中一个中形成交联结 构13而使外壳膜4、 5在其界面上剥离的原理的描述。
通常，当交联的树脂层(下文中称作"交联树脂层")和不交联 的树脂层(下文中"非交联树脂层")热熔合时，在交联树脂层和非 交联树脂层的密封界面上出现下述情况。在交联树脂层中，由于交联 聚合物链不能迁移，所以聚合物链在非交联树脂层中不太可能互相融
合成整体。然而，即使在交联树脂层中，根据其交联程度，在交联聚 合物链基体的空隙中或者内部，存在非交联的聚合物链。在这些没有 交联的自由聚合物链聚集在一起的微部中，在等于或者高于熔点的温 度下，聚合物链可能熔化/移动。
因此，当该微部和与非交联树脂层的密封界面接触时，如果将彼 此接触的交联树脂层和非交联树脂层加热到大于等于熔点的温度，则 聚合物链在各个树脂层之间互相移动通过密封界面。然后，当各个加 热的树脂层冷却并凝固时，可以在各个树脂层之间通过密封界面以连 续集成的状态形成聚合体或者结晶体，在该聚合体或者结晶体中交联 树脂层中的非交联聚合物链和交联树脂层中的聚合物链混合在一起。
如上所述，当交联树脂层和非交联树脂层热熔合在一起时，在交 联树脂层中没有交联的聚合物链有助于使两种树脂层在密封界面上彼 此密封，而交联树脂层中的交联聚合物链没有和非交联树脂层连续地 集成。这种没有连续集成的部分存在于两个树脂层的密封界面上，使 得当剥离应力作用在两个树脂层上时，外壳膜4、 5在两个树脂层的密 封界面上，也就是在其界面上，逐渐剥离。
这里，当将交联树脂层的交联度改变时，这导致其中没有交联的 自由聚合物链聚集的微部所占的比例变化。结果，当交联树脂层和非 交联树脂层热熔合在时，这导致其中在各个树脂层之间通过密封界面 连续集成的聚合体或者结晶体的比例变化。特别地，随着交联树脂层 的交联度的降低，微部所占的比例升高，导致在各个树脂层之间连续 集成的聚合体或者结晶体的比例更高。随着在各个树脂层之间连续集 成的聚合体或者结晶体占据更高的比例，每个树脂层的密封强度也增 加了。因为通过改变辐射的电子束的量可以控制交联树脂层的交联度， 所以通过控制辐射的电子束的量还可以自由地控制每个树脂层的密封 强度。
用另外的方式描述，密封强度表示剥离强度。具体的，随着密封 强度变高，树脂层更不容易剥离，并呈现出更高的剥离强度。
在该实施例中的气体释放压力取决于凸出的融合部分11中外壳 膜4、 5的剥离强度。如上所述，当形成交联结构部分13时，密封强 度取决于辐射的电子束的量。更大量的辐射电子束导致已经被用电子 束辐射的热熔合树脂层8的更高的交联度，导致凸出的融合部分11中
外壳膜4、 5剥离强度更小的趋势。通过减小剥离强度，在较低的压力
下释放压力。换句话说，通过适当地调节热熔合树脂层的交联度可任 意地设置释放压力。
在膜封装电池1中，作为和大气压的差，优选设计的释放压力在
0.05MPa至U lMPa的范围内，更优选在O.lMPa到0.2MPa的范围内。 如果释放压力太低，甚至会因为很小的问题，例如大电流的暂时流动 或者温度的暂时升高，膜封装电池1打开，带来膜封装电池1不能运 行的问题。另一方面，如果释放压力太高，在外壳膜剥离到气体释放 腔室12之前，膜封装电池将在另一个地方打开，导致气体在不定的方 向上爆炸的危险增加。
接下来描述导管14。
在该实施例中，由于导管14密闭地连接到气体释放腔室12，所 以通过适当地设置导管14的路径和长度可以在任意地位置释放在膜封 装电池1内部产生的气体。
例如，当使用膜封装电池1作为电动汽车的能源时，为了确保驱 动电机所需的电压和电流，组合使用多个膜封装电池1。在这种情况中， 由于膜封装电池1因充放电而产生热量，所以向其中容纳膜封装电池1 的空间提供冷却空气，以冷却产生的热量。通常在舱室中将用于冷却 的空气循环以用作暖气。
在这种情况中，即使由于膜封装电池1的一些反常情况产生了气 体，并且从压力释放部分10将产生的气体释放掉，导管14连接到压 力释放部分10，使得气体可以通过和冷却空气路径隔离的路径释放到 受气体影响较小的位置，例如汽车外面。假设从不同于压力释放部分 10的位置释放气体，则释放的气体将附着到相邻的电气设备和机械设 备，并和冷却空气混合并被引入到舱室中。由于从膜封装电池1中产 生的气体可能包括电解液的薄雾，所以从膜封装电池1产生的气体附 着到多种相邻的设备上并被引入到分隔室中不是优选的。
因此，通过如该实施例中将在膜封装电池1中产生的气体通过导 管14引导到适当的位置，解决了上述缺陷。而且，通常的情况是，当 膜封装电池1处于故障中时，膜封装电池1被加热到高温，使得在其 中产生的气体也被加热到高温。当将导管14设计成具有足以冷却气体 的长度时，可以将产生的气体冷却下来，同时它们通过导管14向前流 动。为了有助于导管14的路线选定，导管14优选是由柔性件构成的。
尽管这里给出的例子是装配在汽车中的膜封装电池1，但是本发 明不局限于此，而是上述内容可应用于在释放的气体可能导致不方便 的空间内使用膜封装电池1的情况中，例如清洗间、不通风的房间等 等，在这种情况中优选将气体排放到空间外部。
尽管已经对膜封装电池1给出了上述的描述，其包括含有凸出的 融合部分11和交联结构部分13的压力释放部分10，但压力释放部分 IO并不必须包括这两者，而是可以包括凸出的融合部分11或者交联结 构部分13中的其中之一。
如上所述，凸出的融合部分11起到接收剥离外壳膜4、 5的聚集 应力的作用，并且外壳膜4、 5优先于热熔合部分6的剩余部分逐渐在 凸出的融合部分11中剥离。因此，当外壳膜4、 5在非通风层9和热
熔合树脂层8之间具有足够高的粘接力，以消除内层剥离的可能性时， 或者不是层叠膜时，外壳膜4、 5可以仅仅包括凸出的融合部分11，而 没有提供交联结构部分13。
另一方面，和其它区域相比，交联结构部分13是和其它区域相比
在高温下不容易变软的区域，结果，和其它区域相比，形成有交联结
构部分13的区域自身呈现出较小的剥离强度。因此，当仅通过形成交 联结构部分13就足以限定剥离位置时，可以在热熔合区域6的一部分 中形成交联结构部分13，而布提供凸出的融合部分11。
图4描述了没有设置凸出的融合部分的示例膜封装电池的平面 图。在图4中，将和图1中相同的部件等等标示以相同的附图标记。 这也同样适用于下面的图。
在图4所示的膜封装电池1中，形成热熔合区域6，使得其内边 缘是矩形形状。在部分热熔合区域6中设置压力释放部分10。压力释 放部分10包括形成在跨(straddling)电池元件容纳凹槽和气体释放腔 室12的位置上交联结构部分13。交联结构部分13形成在通过部分地 交联热熔合树脂层密封电池元件(未示出)的两个外壳膜的其中一个 中。然后，将导管14密闭地连接到气体释放腔室12，其引导端被定位 到即使释放膜封装电池1内产生的气体也不会产生问题的位置。
以这种方式，甚至在不具有凸出的融合部分的结构中，与热熔合 区域6的剩余部分相比，形成有交联结构部分13的区域呈现出较低的 剥离强度，使得外壳膜随着膜封装电池1的内部压力的增加优先在形 成有交联结构部分13的区域中剥离。然后，当外壳膜已经剥离到气体 释放腔室12时，产生的气体通过导管14释放。
对于交联结构部分13的形状或者尺寸没有特别的限制，只要它具 有的跨电池元件容纳凹槽和气体释放腔室12的形状和尺寸。例如，在
图2中，交联结构部分13形成为与凸出的融合部分11的形状相一致。 另一方面，在图4所示的示例中，交联结构部分13形成梯形的形状， 其在设置有压力释放部分10的侧边的纵向方向上具有比外边缘的长度
长的内边缘的长度。通过以这种方式定型交联结构部分13，交联结构 部分13具有和外壳膜的剥离过程相一致的形状，由此使得可以允许外
壳膜平滑地剥离掉。
在外壳膜本身中不必形成交联结构部分。例如，如图5所示，可 以将之前的交联树脂片21夹在相对的外壳膜4、 5之间，以形成交联 结构部分。在外壳膜4、 5彼此热熔合之前，已经预先将树脂片21热 熔合到外壳膜4、 5其中的一个上。根据这种结构，当内压力增加以剥 离热熔合区域时，剥离在一个外壳膜4和树脂片21之间的界面上进行， 或者在另一个外壳膜5和树脂片21之间的界面上进行。在任何情况中， 外壳膜在其中插入树脂片21的区域中剥离，先于剩余的区域，使得容 纳电池元件2的电池元件容纳凹槽与气体释放腔室12连通。
可用于包括树脂片21的树脂可以是上面举例说明作为可用于包 括外壳膜4、 5的热熔合树脂层的那些树脂。其中，优选使用和外壳膜 4、 5的热熔合树脂层8相同种类的树脂，以确保密封电池元件2所需 的最小密封强度。树脂片21的形状、尺寸等等是任意的，只要一个地 方露出于电池元件容纳凹槽，同时另一个地方露出于气体释放腔室12。
树脂片21可以是膜或者网孔的形状。当是网孔形状时，通过热熔 合烙化的热熔合树脂层8浸入到树脂片21的网孔中，以产生锚定效果， 潜在地确保了所需的密封强度。当然，不考虑树脂片21的形式，通过 适当地调节树脂片21的交联度可以任意地控制与外壳膜4、 5的密封强度。
以这种方式，当交联结构部分是由树脂片21构成时，也可以产生 和上述各个例子类似的效果。特别地，由于交联结构部分是通过热熔
合到外壳膜4、 5的其中一个上的树脂片21实现的，所以对于是否包 括交联结构可以可视的识别，由此有助于制造步骤中部件的管理。另
外，可以从大量的选择中选择用于外壳膜4、 5的材料(尤其是，热熔 合树脂层8)。
尽管至此已经基于交联结构部分形成在相对的外壳膜4、 5的其中 一个中的假设进行了描述，但是假设可以产生密封电池元件2的足够 粘接力，那么交联结构也可以形成在外壳膜4、 5两者中。在这种情况 中，可以用等量的或者不等量的电子束辐射各个外壳膜4、 5。当将此 应用到图5所示的结构时，交联树脂片21分别热熔合到外壳膜4、 5 上。
图6描述了本发明第一实施例的另一个示例变形。图6所示的例 子以无纺织物23取代了图5所示的树脂片21。特别地，在热熔合区6 的一部分中，无纺织物23夹在相对的外壳膜之间，使得其一个地方暴 露于电池元件容纳凹槽，同时其另一个地方暴露于气体释放腔室12。 无纺织物23是由和外壳膜的热熔合树脂层不同类型的树脂构成的，其 具有比包括外壳膜的热熔合树脂层的热熔合树脂的熔点高的熔点。例 如，当外壳膜的热熔合树脂层是由聚丙烯构成时，无纺织物23可以由 聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene telephthalate)构成。
外壳膜在高于包括外壳膜的热熔合树脂层的热熔合树脂的熔点和 低于包括无纺织物23的树脂的熔点的温度下彼此热熔合。以这种方式， 无纺织物23的纤维不熔化，然而热熔合树脂层熔化，使得热熔合树脂 层的热熔合树脂浸入无纺织物23的纤维中。因此，无纺织物23保持 在两个外壳膜的热熔合树脂层中，其已经通过热熔合集成在一起。
例如，可以以下面的方式制造具有夹在相对的外壳膜之间的无纺 织物23的结构。首先，将之前已经将其切割成预定尺寸的无纺织物23 装载在两个外壳膜的其中一个的一部分上，其稍后充当热熔合区域6，
并且通过粘合剂或者在热熔合树脂层轻微软化的低温下的热熔合等 等，预先将无纺织物23固定到外壳膜上。这种预先固定不需要稳固地 将无纺织物23固定到外壳膜上，而是可以是到这种程度，S卩，可以将
无纺织物23保持在外壳膜上，直到已经最终形成了热熔合区域6。随
后，通过热熔合外壳膜密封电池元件(未示出)，并以和上述例子类
似的方式连接导管14。
由此制造的膜封装电池包括夹在热熔合区域6的一部分中的无纺 织物23，在夹着无纺织物23该部分中，包括外壳膜的热熔合树脂层的 热熔合树脂浸入在无纺织物23的纤维中。为此原因，由于在热熔合树 脂层的厚度上没有划分热熔合树脂，所以可以实现热熔合区域6所需 的密封特性。
另外，通过将无纺织物23夹在中间，在包括夹在其间的无纺织物 23的区域中，与具有其间没有夹着无纺织物23的相同面积的剩余区域 相比，外壳膜的热熔合树脂层彼此粘接的区域，也就是在热熔合树脂 层的厚度方向上连续连接的热熔合树脂的部分的面积较小。由于无纺 织物23是由具有和包括热熔合树脂层的热熔合树脂不同类型的较高熔 点的树脂构成的，所以包括无纺织物23的树脂对热熔合树脂的粘接强 度低于热熔合树脂层对彼此的粘接强度。
从该事实来看，与剩余的热熔合区域6相比，外壳膜可以在以较 小的剥离应力夹着无纺织物23的部分中剥离。因此，当由于内部压力 增加剥离力作用于热熔合区6上时，外壳膜优先在将无纺织物23夹在 热熔合区6中的部分中剥离。当外壳膜剥离到气体释放腔室12时，电 池元件容纳凹槽和气体释放腔室12连通，由此通过导管14释放增加 的压力。因此，可以从导管14的引导端安全地释放掉膜封装电池内产 生的气体。
夹着无纺织物23的部分中外壳膜的剥离强度取决于其中在热熔
合树脂层中存在热熔合树脂的比例。存在这样的趋势，存在的比例越 高导致剥离强度越高，而存在比例越低导致剥离强度越低。在热熔合 树脂层中存在热熔合树脂的比例取决于夹着的无纺织物23的纤维定量
(fiber areal weight)。存在这样的趋势，纤维定量越大导致热熔合树 脂的存在比例越小，而纤维定量越小导致热熔合树脂的存在比例越高。 从上面的描述，通过适当地设置夹着的无纺织物23的纤维定量，可以 调节在其中夹着无纺织物23的区域中的剥离强度。以这种方式，利用 通过夹着无纺织物23来调节剥离强度的结构，通过适当地设置无纺织 物23的纤维定量可以任意地设置气体释放压力。
这里使用的夹着的无纺织物23可以是湿型、干型(树脂粘接、热 粘合、水刺(spun lace))和纺粘型(熔化纤维纺(melted fiber spinning)、 湿纤维纺(wet fiber spinning)、闪纤维纺(flash fiber spinning)、熔 喷(melt blow))中的任意一种。而且，当无纺织物23包括具有基本 上在一个方向上对准的无纺织物，和具有随意布置的纤维的无纺织物 时，剥离强度的调节很大程度上依赖于在热熔合树脂层中纤维所占的 比例，而不太关注纤维是否对准，或者纤维布置的方向。因此，可以 不考虑纤维是否对准而使用无纺织物23。甚至在使用的无纺织物23具 有对准的纤维时，也可以以任意的方向布置纤维。也可以将交联结构 部分的上述形成应用到无纺织物23的形状和尺寸。而且，可以在热熔 合区域6的一部分中形成如图1所示的凸出的融合部分，并可以在包 括该凸出的融合部分的区域中设置无纺织物23。该凸出的融合部分起 如前所述的作用。
如之前所述 的，为了减小释放压力，可以增加层夹的无纺织物23 的纤维定量。然而，如果只依赖单一的无纺织物23，则释放压力的减 小受到限制。而且，无纺织物23的厚度通常还根据纤维定量而增加， 使得如果为了获得理想的纤维定量使无纺织物23厚度过度增加，则热 熔合树脂不能充分地浸入无纺织物23的纤维中，可能危害密封的可靠 性。因此，当需要较低的释放压力时，优选将两个无纺织物23堆叠地 夹在中间，如图7所示。图7示出了热熔合区域的一部分，其中在沿 着外壳膜的外边缘的方向上截取的横截面图中无纺织物23夹在中间。
而且，这里使用的无纺织物23具有在一个方向上对准的纤维23a，并 排列无纺织物23，使得对准的方向和外壳膜的外边缘成直角。因此， 图7以纤维23a的横截面示出了无纺织物23。类似的，当堆叠两个无 纺织物23时，同样将无纺织物23保持在已经通过热熔合集成在一起 外壳膜的热熔合树脂层8内。
通过堆叠两个无纺织物23，可以比夹着单一无纺织物23 (其具有 与两个无纺织物23的总纤维定量相同的纤维定量)时，更多地降低剥 离强度。大概这是因为通过堆叠两个无纺织物23，浸入到各个无纺织 物23的热熔合树脂层连接在两个无纺织物23的边界上的较小区域中， 使得和单一无纺织物23相比，热熔合树脂在较小的区域中彼此连接。 堆叠无纺织物23的数量不局限于这两个，而是如果需要甚至更低的释 放压力，可以是三个或者更多个。
尽管这里所示的结构包括被热熔合树脂浸渍并夹在外壳膜4、 5之 间的部件，但是夹着的薄层件不局限于无纺织物，只要该部件是由具 有比包括外壳膜4、 5的热熔合树脂层8的热熔合树脂高的熔点的树脂 构成的，并具有允许熔化的热熔树脂浸入其中的结构。这种薄层件可 以是纤维集合体、微多孔膜、树脂片等等，使得当用纤维集合体、微 多孔膜、树脂片等等代替上述结构时，还可以产生和上述类似的效果。
纤维集合体包括被配置来允许热熔合树脂浸入纤维中的多种纤 维，除了上述的无纺织物之外，还包括通过水平和垂直编织纤维构成 的纺织物。同样，在纺织物中，通过适当地设置纤维定量可以任意地 设置释放压力。微多孔膜是分散形成有多个孔的膜。当使用微多孔膜 作为薄层件时，热熔合树脂浸入到这些微孔中。为此目的使用的微多 孔膜可以是由与隔板所使用的相同材料构成，只要它具有比包括外壳 膜的热熔合层的热熔合树脂的熔点高的熔点。当使用微多孔膜时，通
过适当地设置微孔的尺寸和分布密度可以控制释放压力。当通过干法 工艺制造微多孔膜时，微孔的尺寸和分布密度取决于膜的拉伸比，当 通过湿法工艺制造时，取决于溶剂的直径和含量以及微孔。就像微多 孔膜一样，还通过分布其中浸入熔化的热熔合树脂的多个开口形成了 树脂片，并可以通过孔径比控制释放压力。应当注意的是，在本发明 中，从树脂片具有比微多孔膜较大厚度的观点来看，树脂片和微多孔 膜是有区别的。可以通过例如用T模(T-die)方法利用多种冲孔开口 (opening through punching)或者热针(hot needle)等等形成片状原始 织物，制造其中可以浸入熔合的热熔树脂的树脂片。有利地是，当使 用树脂片作为薄层件时，通过自由地设置开口的尺寸、布置等等可以 任意地设置孔径比。
尽管已经描述本发明的第一个实施例，给出了使用导管作为气体 引导部分的例子，但通过包括外壳膜的堆叠膜实现气体引导部分。在 这种情况中，优选将外壳膜定型成具有延伸到和电池元件分隔开的位 置的延伸部分，其作为引导气体的通道。
(第二实施例)
参考图8和图9，在该实施例的膜封装电池31中，导管44具有 压力释放部分的功能以及气体引导部分的功能。导管44是金属管，其 一端是封闭的，另一端是打开的。在导管44的封闭端，形成通过导管 44的侧表面的通孔44a。通孔44a的数量可以是一个或者多个。
这里使用的外壳膜34、 35可以是类似于第一个实施例使用的那些 堆叠膜，通过彼此相对地设置热熔合树脂层38，在其间夹着电池元件 32，以及围绕膜封装电池31热熔合外壳膜34、 35，以此来密封电池元 件32。在通过热熔合外壳膜34、 35形成在膜封装电池31的整个外围 上的热熔合区36的内部，设置从用于容纳电池元件32的电池元件容 纳凹槽延伸的气体存储器42，其包括外壳膜34、 35的非热熔合部分。 导管44将密闭端表面暴露于气体存储器44的内部，使得通孔44a被从
导管44的外部封闭，被夹在外壳膜34、 35之间，并通过热熔合区36 中的金属粘合树脂由外壳膜34、 35固定。
金属粘合树脂45是可以热熔合到金属的树脂，并给出改性树脂作 为例子。通过在导管44和外壳膜34、 35之间插入金属粘合树脂45， 金属导管44可以热熔合到外壳膜34、 35。为了允许外壳膜34、 35满 意地热熔合到导管44，金属粘合树脂45优选是与热熔合树脂层38相 同类型的树脂。当热熔合树脂层38由聚丙烯构成时，优选使用改性聚 丙烯以用于金属粘合树脂45。
金属粘合树脂35设置在至少在导管44的轴向方向上在封闭通孔 44a的位置处的导管的整个外围上。导管44通过该金属粘合树脂45热 熔合到外壳膜34、 35，由此密闭地将导管44连接到外壳膜34、 35。
由于其余的结构类似于第一个实施例，所以省略对其的描述。
根据该实施例的膜封装电池31，当由于一些异常导致在内部产生 气体从而引起内压增压时，电池元件容纳凹槽和气体存储器42膨胀， 导致外壳膜34、 35的剥离应力作用在热熔合区36的内边缘。通过剥 离应力的作用外壳膜剥离的界面可以包括，除了外壳膜34、 35的热熔 合树脂层38之间的界面之外，外壳膜34、 35的热熔合树脂层38和金 属粘合树脂45之间的界面，以及金属粘合树脂45和导管44之间的界 面，尤其是其中导管44热熔合的区域中。在这些界面中，相比于在树 脂和树脂之间的界面上，层更可能在树脂和金属之间的界面上剥离。
因此，和内压增加有关的剥离在导管44和金属粘合树脂45之间 的界面上进行。当剥离到达通孔44a时，通孔44a打开，使得在膜封装 电池31内产生的气体从通孔44a引入到导管44中，并通过导管44释 放，如图IO所示。换句话说，导管14作为从封闭端到穿过其形成通 孔的部分的压力释放部分。在通孔44a打开之后，释放内部压力，并且
没有剥离应力作用于导管44和金属粘合树脂45之间，使得剥离不再
进行。因此，在导管44和外壳膜34、 35的连接处保持密封性，并且 气体从导管44的引出端可靠地释放，而不从外壳膜34、 35的端表面 泄漏。
根据该实施例的结构，通过在以剥离进行的方向上在其中热熔合 导管44的区域中适当地设置通孔44a的位置，可以任意地设置气体释 放压力。也可以通过固定导管44的位置调节通孔44a的位置，或者可 以通过形成穿过导管44的通孔44a的位置来调节。
导管44也可以由树脂构成。在这种情况中，为了使剥离没有失败 地在导管44的外围表面上进行，对于导管44使用与外壳膜34、 35的 热熔合树脂层38不同类型的树脂。此外，在这种情况中，不需要金属 粘合树脂45，而是导管44可以直接热熔合到外壳膜34、 35。可以将 导管44制成任何截面形状，例如圆环形、矩形等等，只要它可以密闭 地连接在外壳膜34、 35之间。而且，对于导管44的形状没有特别地 限制，只要它是一端封闭的管状件，并在直接或者间接熔合到外壳膜 34、 35的区域中形成有通过其侧壁的通孔。
在该实施例中，导管44暴露于容纳电池元件32的空间中。为此 原因，当导管44由树脂构成时，空气内的湿气可以通过导管44的壁 表面引入到电池元件容纳凹槽中。湿气引入到电池元件容纳凹槽不利 地影响膜封装电池31的特性。从这个观点来说，导管44最优选由金 属构成，至少暴露于容纳电池元件的空间的一部分由金属构成。
而且，在该实施例中，当以类似于第一个实施例的方式，预先已 经将外壳膜34、 35加工成在与导管44连接的一部分中与气体存储器 42的形状以及导管44的外部形状相一致，而不仅仅是用于形成电池元 件容纳凹槽的切割部分时，可以更可靠地密封连接导管44。尽管上面已经描述了本发明，给出了几个代表性的例子，但显然， 本发明不局限于它们，而是可以在本发明的技术思想内适当地改变。
例如，上述的每个实施例已经示出了其中将导管用作气体引导部 分的例子，其中导管简单地直接或者间接地连接到外壳膜，但是可以 将从其外部朝着导管推压外壳膜的部件添加到外壳膜和导管的连接 处，以增强外壳膜和导管的密闭连接。作为这种部件的例子，提供了 如图11所示的保护部件66。
图11中所示的保护部件66是覆盖在外壳膜54、 55与导管64的 连接处的圆柱形部件。在其侧表面中保护部件66形成有凹口 66a，以 避开热熔合区56。
一般来说，在内部压力增加到压力释放部分起作用的程度的异常 情况中，膜封装电池可能被加热到高温。因此，当压力释放时，内部 压力在作为气体通道的部分中也增加，并且在某些情况下该部分可以 被加热到高温。在上述的实施例中，将柔性外壳膜54、 55密封到导管 64的外围表面，以将导管64连接到外壳膜54、 55，使得内部压力的 增加产生作用于与导管64的连接处的力，以向外打开外壳膜54、 55。 当内部压力如上所述增加以使该力增大时，假设认为外壳膜54、 55从 导管64剥离。除此之外，如果加以高温，则外壳膜的热熔树脂层将软 变化或者熔化，使得外壳膜54、 55更易于剥离。外壳膜54、 55的剥 离可能导致气体泄漏路径的形成和导管64的分离。
因此，设置保护件66，使得当释放压力时，在外壳膜54、 55和 导管64的连接处，外壳膜54、 55不容易剥离，由此使得能够避免气 体从外壳膜54、 55与导管64的连接处泄漏，以从导管64的引导端释 放气体。用于这种保护件66的材料优选是金属、耐热树脂等等。
用于在外壳膜54、 55与导管64的连接处向导管64推压外壳膜
54、 55的部件并不必需是圆柱形的。例如，它可以是如图12所示的块 状部件76，或者可以是从它们的相对方向夹着外壳膜54、 55的一对部 件86。在图12所示的例子中，块状部件76包括用于使导管64从其穿 过的通孔76b，和用于避开热熔合区56的凹口 76a。在图13所示的例 子中，分别在与导管64的对应每个部件86的部分中形成与导管64的 外部形状对应的凹槽86a。
另一方面，作为释放压力时改善导管连接处的密封性的手段，除 了提供保护部件之外，这还可以通过改变外壳膜自身的特性来实现。 一个例子是上述通过电子束的辐射树脂的交联。如之前所描述的，和 不交联的树脂相比，通过交联形成的交联结构部分在特性上不易在高 温下软化。利用这个事实，可以使外壳膜和导管的连接处交联，以使 得在该部分中的外壳膜的热熔合树脂层难以在高温下软化，由此防止 气体从外壳膜和导管的连接处泄漏。
在外壳膜和导管热熔合之后进行该交联。特别地，当粘接到外壳 膜的至少一部分导管的外围表面的材料是由与包括外壳膜的热熔合树 脂层的树脂相同类型的树脂构成时，通过在热熔合外壳膜和导管之后 交联，使得在导管和外壳膜的连结点中不仅热熔合树脂层而且导管的 外围表面也被交联，使导管和外壳膜集成在一起，以便优选确保在高 温下的密封连接性。
在热熔合外壳膜之前，进行如在第一个实施例中所述的形成具有 交联结构部分的压力释放部分的交联，使得在这方面，该交联不同于 用于确保导管的密封连接性的交联。在外壳膜和导管热熔合之后进行 的交联不仅可用于外壳膜和导管的连接，而且可用于剩余热熔合区域 的整体性，更进一步地可用于整个外壳膜。然而，如果后来充当压力 释放部分的区域被交联，外壳膜的剥离强度可能改变，也就是，释放 压力可以改变，使得优选不交联后来作为压力释放部分的区域。而且， 通过交联其余热熔合区域的整体，不仅可以改善外壳膜和导管的连接
而且可以改善其余热熔合区中的密封性。
而且，关于电池元件的结构，上述的例子已经示出了堆叠类型， 其中多个正极和多个负极交替地一个堆叠在另一个上。可替换地，电 池元件可以是巻绕型的，通过以带状形成正极、负极和隔板，堆叠正 极和负极而隔板插在它们之间，巻绕剩余的堆叠体，并将其挤压成平 板状，其具有交替布置的正极和负极。
作为电池元件，可以应用在普通电池中使用的任意电池元件，只 要它包括横跨电解质相对的正极和负极。在普通锂离子二次电池中的 电池元件包括在例如铝箔等等的两个表面上涂覆有正极活性材料， 例如锂锰复合氧化物、钴酸锂等等的正极板，以及在例如铜箔等等的 两个表面上涂覆有可掺杂锂/不可掺杂锂的碳材料的正极板，其中该正 极板和负极板借助于浸渍有包含锂盐的电解液的隔板相对。此外，作 为电池元件，存在其它类型的化学电池的电池元件，例如镍氢电池、 镍镉电池、锂金属一次电池或者二次电池、锂聚合物电池等等。另外， 本发明还可应用于被外壳膜密封的电气设备，其在内部累积电能并可 以通过化学反应或者物理反应产生气体，例如电容器元件，以电容器 为例子，比如电双层电容器或者电解电容器等等。
权利要求
1.一种覆膜电气设备，包括电气设备元件，其在内部积聚电能并能通过化学反应或者物理反应产生气体；外壳膜，每一都包括热熔合树脂层，用于包围所述电气设备元件，使得所述热熔合树脂层沿着所述电气设备元件的外围彼此相对，以通过围绕所述电气设备元件的整个外围使沿着所述外围彼此相对的所述热熔合树脂层热熔合而形成的热熔合区域，来密封所述电气设备元件；气体引导部分，其包括独立于其中容纳所述电气设备元件的空间的中空部分，用于将气体引导到与所述电气设备元件隔开的位置，所述气体引导部分与外部空气连通；以及压力释放部分，通过将其中容纳所述电气设备元件的空间连接到所述中空部分而形成在所述热熔合区域的一部分中，用于优先于所述热熔合区域的其它区域剥离，以允许气体从其穿过。
2. 根据权利要求1的覆膜电子元件，其中所述气体引导部分包括 气体释放腔室，其形成在所述热熔合区域中作为中空部分的一部分，和导管，其两端开口，夹在所述外壳膜之间并连接到所述气体释 放腔室。
3. 根据权利要求2的覆膜电气设备，其中所述导管通过热熔合粘接到所述外壳膜，并且至少与所述外壳膜的结合处的外围表面是由与 包括所述热熔合树脂层的树脂相同类型的树脂构成的。
4. 根据权利要求1的覆膜电气设备，其中所述压力释放部分包括由交联树脂构成的交联结构部分。
5. 根据权利要求1的覆膜电气设备，其中所述压力释放部分包括 由所述热熔合区域的朝着其中容纳所述电气设备元件的空间延伸的部 分形成的凸出的融合部分。
6. 根据权利要求5的覆膜电气设备，其中所述外壳膜形成有具有 凹口部分的所述热熔合区域，其相对于其中容纳所述电气设备元件的 空间形成凹口，并且所述凸出的融合部分定位在所述凹口部分中。
7. 根据权利要求1的覆膜电气设备，其中所述压力释放部分由呈现出比包括被彼此相对的所述外壳膜夹着的所述热熔合树脂层的热熔 合树脂更高熔点的树脂构成，并包括浸渍有热熔合树脂的至少一个薄 层件。
8. 根据权利要求1的覆膜电气设备，其中具有一个封闭端并形成有通过其侧表面的通孔的导管使这一个封闭端暴露于在彼此相对的所 述外壳膜之间的其中容纳所述电气设备元件的空间，从外部封闭该通 孔，并且与所述热熔合区域的其它区域相比以较小的剥离强度热熔合， 由此使得所述导管作为包括中空部分的所述气体引导部分和所述压力 释放部分。
9. 根据权利要求8的覆膜电气设备，其中所述导管至少在暴露于 其中容纳所述电气设备元件的空间的部分中是由金属构成的。
10. 根据权利要求9的覆膜电气设备，其中所述导管是由金属构 成的，并且所述导管和所述外壳膜通过金属粘接树脂热熔合。
11. 根据权利要求10的覆膜电气设备，其中所属金属粘接树脂是 与包括所述外壳膜的热熔合树脂层的树脂相同类型的改性树脂。
12. 根据权利要求8的覆膜电气设备，其中所述导管是由与包括 所述外壳膜的热熔合树脂层的树脂不同类型的树脂构成的。
13. 根据权利要求3的覆膜电气设备，其中在所述外壳膜粘接到 所述导管之后，至少使所述导管粘接到其上的所述热熔合区域的区域 交联。
14. 根据权利要求2的覆膜电气设备，包括用于在所述外壳膜和所述导管的连接处将所述外壳膜推压向所述导管的部件。
15. —种制造覆膜电气设备的方法，包括步骤提供电气设备元件，其在内部积聚电能并能通过化学反应或者物 理反应产生气体，和提供每一都包括热熔合树脂层的外壳膜，用于密封所述电气设备元件；包围所述电气设备元件，使得沿着所述电气设备元件的外围所述热熔合树脂层彼此相对；以及通过沿着所述电气设备元件的整个外围，使包围所述电气设备元 件的所述外壳膜热熔合，来密封所述电气设备元件，所述覆膜电气设 备包括气体引导部分，其包括独立于其中容纳所述电气设备元件的空 间的中空部分，用于将气体引导到与所述电气设备元件隔开的位置， 所述气体引导部分与外部空气连通；以及在部分所述热熔合区域中的 压力释放部分，用于将所述空间连接到所述中空部分，其允许所述外 壳膜优先于所述热熔合区域的其它区域剥离，并使气体从其穿过。
16. 根据权利要求15的制造覆膜电气设备的方法，其中所述密封 所述电气设备元件的步骤包括步骤通过热熔合外壳膜，形成气体释放腔室作为所述中空部分的一部 分，并将具有两个开口端的导管连接到所述气体释放腔室，同时被夹 在所述外壳膜之间。
17. 根据权利要求15的制造覆膜电气设备的方法，其中所述提供 外壳膜的步骤包括步骤当所述电气设备元件被包围时，在所述外壳膜的互相相对的表面 的至少一个中，在包括后来作为所述压力释放部分的区域的区域中， 形成由交联树脂构成的交联结构部分。
18. 根据权利要求15的制造覆膜电气设备的方法，其中所述密封 所述电气设备元件的步骤包括通过所述热熔合形成所述压力释放部 分，以具有朝着其中容纳所述电气设备元件的空间凸出的凸出的融合部分。
19. 根据权利要求15的制造覆膜电气设备的方法，其中所述提供外壳膜的步骤包括步骤当所述电气设备元件被包围时，在所述外壳膜的互相相对的表面 的至少一个中，在包括后来作为所述压力释放部分的区域的区域中， 密封至少一个薄层件，该薄层件由呈现出比包括所述热熔合树脂层的 热熔合树脂更高熔点的树脂构成，并能够浸渍有所述热熔合树脂。
20. 根据权利要求16的制造覆膜电气设备的方法，其中所述密封 所述电气设备元件的步骤包括，在热熔合所述外壳膜之后，交联这样 的区域，该区域至少包括所述导管所连接的所述外壳膜的区域。
全文摘要
电池元件(2)被每一都包括具有热熔合树脂层的外壳膜(4、5)夹在中间并被外壳膜(4、5)包围，并被围绕整个外围通过热熔合形成的热熔合区域(6)密封。通过交联外壳膜(5)在热熔合区域(6)的一部分中形成交联结构部分(13)，并形成气体释放腔室(12)，其引导端定位在交联结构部分(13)中。气体释放腔室(12)是沿着其外围被热熔合区(6)包围的部分，并且其中没有外壳膜(4、5)未热熔合。两端开口的导管(14)连接到气体释放腔室(12)，同时被夹在外壳膜(4、5)之间，其引导端定位在气体释放腔室(12)中。
文档编号H01M2/12GK101189746SQ20068000846
公开日2008年5月28日 申请日期2006年3月10日 优先权日2005年3月17日
发明者乙幡牧宏, 屋田弘志, 水田政智, 金井猛 申请人:日本电气株式会社;富士重工业株式会社