专利名称：袋型电池及其制造方法
技术领域：
实施方式涉及ー种袋型电池和该袋型电池的制造方法。
背景技术：
在袋型电池中，例如，在锂离子电池中，隔板典型地设置在正电极板和负电极板之间作为离子迁移媒介(即，电解质)和分隔构件(在下文，正电极板、负电极板和隔板的组 合将称为“电极组件”)。这样的隔板典型地由凝胶型聚合物电解质形成。例如，隔板可通过用电解液浸溃聚合物形成以提高离子传导率。袋型电池可包括柔性的袋形。在这种袋型电池中，通过堆叠正电极、隔板和负电极形成的电极组件可以设置在袋中，或者通过堆叠且卷绕正电极、隔板和负电极形成的电极组件可以设置在袋中。袋的上膜和下膜的边缘典型地被热接合。袋通常由包括金属箔层和覆盖金属箔层的合成树脂层(聚合物层)的多层膜形成。金属箔层通常由铝形成。形成袋的内层的聚合物层能保护金属箔层不受电解液影响。聚合物层还能防止正电极、负电极和电极接线片之间的短路。如果袋的边缘没有被绝缘，则袋的金属箔层(中间层)会被暴露。在这种情况下，在暴露的金属箔层与外部设备的导体之间会发生短路。
发明内容
本发明的一方面提供ー种袋型电池，其包括电极组件，包括正电极、负电极和隔板；包围电极组件的袋，该袋包括第一板和与第一板大体相対的第二板，第一板包括第一主表面,第二板包括与第一主表面相对的第二主表面,该袋还包括形成在第一板的边缘处并且从第一主表面朝向第二主表面形成阶梯的第一阶梯，该第一阶梯包括大体平行于第一主表面的第一阶梯表面；和绝缘带，放置在第一阶梯表面上，并且包括在第一阶梯表面上方且背离第一阶梯表面的第一带表面，其中第一主表面大体整体平坦，绝缘带没有放置在第一主表面上方，和其中第一阶梯和绝缘带被设定尺寸使得第一带表面处于基本不高于第一主表面的水平。一种制造电池的方法，该方法包括提供用于包围电极组件的袋，该袋包括第一板和与第一板大体相对的第二板；在第一板中形成第一阶梯以提供第一主表面和朝向第二板形成阶梯的第一阶梯表面，其中第一主表面基本整体平坦；以及在第一阶梯表面上放置绝缘带，使得绝缘带具有背离第一阶梯表面的第一带表面，其中绝缘带没有放置在第一主表面上方，其中第一阶梯和绝缘带被设定尺寸使得第一带表面处于基本不高于第一主表面的水平。
图I是图示根据ー实施方式的袋型电池的透视图；图2是沿图I的Ι-Γ线截取的袋型电池的截面图；图3是示出图2的部分3的放大截面图4是示出图I所示的袋型电池的密封外部构件的透视图；图5是透视图，示出图4所示的袋型电池的密封外部构件的剰余部分的折叠状态；图6是流程图，用于解释根据ー实施方式的袋型电池的制造方法；图7是截面图，示出根据另ー实施方式的袋型电池，图7对应于图2 ;知图8是放大截面图，示出图7的部分8。
具体实施例方式在下文，将根据特定实施方式參考附图详细描述袋型电池和该袋型电池的制造方 法。首先，将描述根据ー实施方式的袋型电池。图I是示出根据ー实施方式的袋型电池100的透视图。图2是沿图I的Ι-Γ线截取的袋型电池的截面图。图3是示出图2的部分3的放大截面图。图4是示出图I所示的袋型电池100的密封外部构件120的透视图。图5是透视图，示出图4所示的袋型电池100的密封外部构件120的折叠状态。如图I至图5所示，当前实施方式的袋型电池100可以包括电极组件110、外部构件120、保护电路模块130和绝缘带140。袋型电池100的外部构件120可以被密封，外部构件120的上剩余部分124和下剰余部分126可以被折叠。绝缘带140可以附接到折叠的外部构件120的边缘部分B。为了将绝缘带140附接到边缘部分B，边缘部分B被挤压以定义凹陷(recess)，该凹陷的深度与绝缘带140的厚度相应。由于绝缘带140附接到被挤压过的边缘部分B，所以袋型电池100的厚度T不増大。电极组件110可包括被顺序堆叠或者在顺序堆叠之后被卷绕的正电极板111、隔板113和负电极板112。正电极接线片114可以连接到正电极板111并从正电极板111向外伸出预定长度，负电极接线片115可以连接到负电极板112并从负电极板112向夕卜伸出
预定长度。正电极板111可以通过用锂钴氧化物(正电极活性材料)涂覆铝箔或者网状物(mesh)来形成。负电极板112可以通过用石墨(负电极活性材料)涂覆铜箔来形成。隔板113可以由凝胶型聚合物电解质形成。然而，隔板113不限于凝胶型聚合物电解质。另外，当前实施方式不限于正电极板111、正电极活性材料、负电极板112和负电极活性材料。正电极接线片114可以由铝形成并可以连接到正电极板111的未涂覆部分。正电极接线片114可从外部构件120的侧面突出。负电极接线片115可以由铜形成并可以连接到负电极板112的未涂覆部分。负电极接线片115可从外部构件120的侧面突出。然而，当前实施方式不限于上文列举的材料。外部构件120可包括多个层。外部构件120可包括金属薄膜120a和形成在金属薄膜120a两侧的绝缘层120b及120c。金属薄膜120a可以由钢、不锈钢、铝或其等价物形成。然而，金属薄膜120a的材料不限于上文提到的材料。绝缘层120b及120c可包括外绝缘层120b和内绝缘层120c。
外绝缘层120b可形成外部构件120的外表面。外绝缘层120b可以由尼龙、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)和其等价物中的ー种形成。然而，外绝缘层120b的材料不限于上文提到的材料。内绝缘层120c形成外部构件120的内表面。内绝缘层120c可以由氯化聚丙烯(CPP)和其等价物中的ー种形成。然而，内绝缘层120c的材料不限于上文提到的材料。外部构件120可包括 上外部构件121和下外部构件122。上外部构件121和下外部构件122的一些边缘可以结合在一起，上外部构件121和下外部构件122的其余边缘可以不结合，使得能接收电极组件110。上外部构件121可包括拱起部(drawing part) 123和从拱起部123延伸的上剩余部分124。拱起部123能容纳电极组件110。下外部构件122可包括结束部(finishing part) 125和下剩余部分126。结束部125可覆盖拱起部123。下剩余部分126相应于上外部构件121的上剩余部分124。上剩余部分124和下剩余部分126彼此接触以密封袋型电池100。拱起部123可以形成为与电极组件110的形状相应的形状。拱起部123能包括具有预定面积的顶表面123a和从顶表面123a延伸的侧表面123b、123c、123d及123e。拱起部123的深度可以由侧表面123b、123c、123d及123e来确定。在以下描述中，正电极接线片114和负电极接线片115从其突出的袋型电池100侧面将被称为“前表面”。上外部构件121和下外部构件122的结合在一起的侧面将被称为“后表面”。剰余部分没有形成在后表面。除了前表面和后表面之外的其它侧表面将被称为“第一侧表面”和“第二侧表面”。上剰余部分124可包括从拱起部123的前表面123b延伸的第一剰余部分124a、从拱起部123的第一侧表面123c延伸的第二剰余部分124b以及从拱起部123的第二侧表面123d延伸的第三剩余部分124c。拐角127可以形成在上剩余部分124的前表面的两侧上。面对保护电路模块130的拐角127可以被对角地切割。第二剰余部分124b和第三剰余部分124c可以被折叠并分别与拱起部123的第一侧表面123c和第二侧表面123d接触。折叠后的第二剰余部分124b和第三剰余部分124c的高度可以等于或小于拱起部123的第一侧表面123c和第二侧表面123d的高度。顶表面123a可包括阶梯部128。顶表面123a具有与容纳在拱起部123中的电极组件110的尺寸相应的面积。阶梯部128可以设置在顶表面123a的两侧。绝缘带140可以分别附接到阶梯部128。阶梯部128可以通过挤压エ艺形成。由挤压エ艺形成的深度A可以基本等于绝缘带140的厚度。因此，在绝缘带140附接到阶梯部128之后，绝缘带140可以在基本不高于顶表面123a的水平。保护电路模块130可包括保护电路板。多个半导体器件可以设置在保护电路板上以探测袋型电池100的过充电、过放电和短路。保护电路模块130可包括用于充电和放电的电极端子131。保护电路模块130可以电连接到正电极接线片114和负电极接线片115。保护电路模块130可以通过将正电极接线片114和负电极接线片115弯曲成L或U形而容易地竖立在外部构件120 (袋)的前侧。
当保护电路模块130竖立时，保护电路模块130的高度可以基本等于或小于拱起部123的横向高度。每个绝缘带140可包括绝缘部141和粘合部142。绝缘部141可以由耐热材料和耐化学腐蚀材料形成。例如，绝缘部141可以由从聚こ烯膜、环氧树脂膜、聚酰亚胺膜、聚四氟こ烯膜、聚氯こ烯膜、聚酯膜、醋酸纤维膜、纤维膜(filament film)、石棉膜、纸膜和聚丙烯膜构成的组中选出的材料形成。粘合部142可以形成在绝缘部141的侧面上。粘合部142可包括丙烯基粘合剤、娃基粘合剂和橡I父基粘合剂中的一种。 绝缘带140可以以倒L形贴附。绝缘带140的厚度可以为大约50 μ m或更小。绝缘带140的长度可相应于第二剰余部分124b或第三剰余部分124c的边缘部分B的长度。图6为流程图，说明根据ー实施方式的袋型电池100的制造方法。当前实施方式的袋型电池制造方法包括操作S10，制备外部构件120 ;操作S20，在外部构件120中容纳并密封包括正电极接线片114和负电极接线片115的电极组件110 ；操作S30，挤压密封的外部构件120的拱起部123的顶表面123a两侧，以形成凹陷，该凹陷的深度与绝缘带140的厚度相应；操作S40，将保护电路模块130连接到正电极接线片114和负电极接线片115 ;和操作S50，将绝缘带140附接到外部构件120的拱起部123的顶表面123a的两个挤压侧。在当前实施方式的袋型电池制造方法中，在执行在外部构件120中容纳并密封电极组件110的操作S20之后，可以顺序执行将保护电路模块130连接到正电极接线片114和负电极接线片115的操作S40、挤压拱起部123的顶表面123a的两侧以形成深度与绝缘带140的厚度相应的凹陷的操作S30、以及将绝缘带140附接到顶表面123a的两个挤压侧的操作S50。在外部构件制备操作SlO中，制备外部构件120，外部构件120可包括能被折叠的上外部构件121和下外部构件122。上外部构件121可包括拱起部123和从拱起部123延伸的上剰余部分124。拱起部123可容纳电极组件110。下外部构件122可包括结束部125和下剩余部分126。结束部125能覆盖拱起部123。在密封操作S20中，电极组件110可以容纳在拱起部123中，上外部构件121的上剰余部分124和下外部构件122的下剰余部分126可以彼此接触并且被密封。上剰余部分124的第二剰余部分124b和第三剰余部分124c可以被折叠并且分别接触拱起部123的第ー侧表面123c和第二侧表面123d。此时，金属薄膜120a可以沿着第二剩余部分124b和第三剩余部分124c的边缘部分B被暴露。在挤压操作S30中，顶表面123a的两侧可以被挤压至与绝缘带140的厚度相应的深度。这时，能形成阶梯部128。绝缘带140可以分别附接到阶梯部128。附接有绝缘带140的区域的宽度W可包括阶梯部128的宽度和折叠的第二剰余部分124b和折叠的下剰余部分126的厚度。例如，宽度W可以为从拱起部123的顶表面123a的横向边缘起大约4_至大约5mm。在保护电路模块连接操作S40中，保护电路模块130可以连接到正电极接线片114和负电极接线片115。保护电路模块连接操作S40可包括将正电极接线片114和负电极接线片115弯曲成L或U形的操作。
在绝缘带附接操作S50中，绝缘带140可以附接到顶表面123a的两侧。此时，绝缘带140可以以下面的方式附接沿着第二剰余部分124b和第三剰余部分124c的边缘部分B暴露的金属薄膜120a被绝缘带140覆盖。每个绝缘带140可包括粘合部142。在操作S50中，首先，绝缘带140可以朝向阶梯部128放置。然后，粘合部142可以附接到阶梯部128。绝缘带140可以以下面方式附接折叠的第二剰余部分124b和折叠的第三剰余部分124c被绝缘带140完全覆盖。虽然折叠的第二和第三剩余部分124b和124c低于拱起部123，但是绝缘带140可以被附接以覆盖折叠的第二和第三剰余部分124b和124c。也就是说，绝缘带140可以附接到袋型电池100的整个侧表面。如果袋型电池100的厚度T为约2. 7mm，则绝缘带140可以 附接到与拱起部123的顶表面123a间隔至少2mm的位置。现在将根据另ー实施方式描述袋型电池。图7为示出根据另ー实施方式的袋型电池200的截面图。图7相应于图2。图8为不出图7的部分8的放大截面图。当前实施方式的袋型电池200可包括电极组件110、外部构件220、保护电路模块130和绝缘带240。当前实施方式的元件，诸如，电极组件110和保护电路模块130，可以与參考图I至图5描述的前面的实施方式的那些元件相同。在这里，相同的元件由相同的參考数字表示，因此不再作描述。在当前实施方式的袋型电池200中，绝缘带240具有c形，如图7和图8所示。绝缘带240可以以下面的方式附接到袋型电池200的两侧绝缘带240覆盖袋型电池200的两侧的上区域和下区域。拱起部223的顶表面223a的两侧和下外部构件222的结束部225的两侧可以被挤压以形成凹陷，该凹陷的深度与绝缘带240的厚度相应。顶表面223a和结束部225可以被単独地挤压或同时挤压。第一阶梯部228可以形成在拱起部223的顶表面223a中。第ニ阶梯部229可以形成在下外部构件222的结束部225中。顶表面223a的挤压深度A和结束部225的挤压深度C可以等于绝缘带240的厚度，因此虽然绝缘带240附接到袋型电池200的顶侧和底侧，但是袋型电池200的厚度没有増大。绝缘带240的端部可以以下面的方式放置在第一阶梯部228上折叠的第二和第三剩余部分224b和224c被绝缘带240覆盖，然后，绝缘带240的剩余部分可以附接到第二阶梯部229。此时，由于绝缘带240附接到袋型电池200两侧的上区域和下区域以覆盖沿着第ニ和第三剩余部分224b和224c的边缘部分B暴露的金属薄膜120a，所以可以防止在金属薄膜120a和外部设备之间的短路。在这里已经公开了某些实施方式，虽然使用了特定术语，但是它们仅被用于并被解释为一般的且描述性的意义，而不用于限制的目的。因此，本领域普通技术人员将理解，在不背离由权利要求所阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以作出形式和细节上的不同改变。本申请要求于2011年2月24日提交到美国专利商标局地美国临时专利申请No. 61/446,413的权益，在此通过引用结合其整体公开。
权利要求
1.ー种袋型电池，包括 电极组件，包括正电极、负电极和隔板； 包围所述电极组件的袋，该袋包括第一板和与所述第一板大体相対的第二板，所述第一板包括第一主表面，所述第二板包括与所述第一主表面相対的第二主表面，所述袋还包括形成在所述第一板的边缘中并且从所述第一主表面朝向所述第二主表面形成阶梯的第ー阶梯，所述第一阶梯包括大体平行于所述第一主表面的第一阶梯表面；和 绝缘帯，放置在所述第一阶梯表面上，并且包括在所述第一阶梯表面上方且背离所述第一阶梯表面的第一带表面， 其中，所述第一主表面为大体整体平坦，所述绝 缘带没有放置在所述第一主表面上方，和 其中，所述第一阶梯和所述绝缘带被设定尺寸使得所述第一带表面处于基本不高于所述第一主表面的水平。
2.如权利要求I所述的电池，其中所述第一阶梯和所述绝缘带被设定尺寸使得所述第一帯表面处于与所述第一主表面大致相同的水平。
3.如权利要求I所述的电池，其中所述绝缘带具有在所述第一阶梯表面上方的带厚度，其中所述第一阶梯具有从所述第一主表面起的阶梯深度，其中所述阶梯深度不小于所述带厚度。
4.如权利要求3所述的电池，其中所述绝缘带包括绝缘材料层和粘合层，其中所述带厚度包括所述绝缘材料层和所述粘合层的总厚度，其中在所述第一阶梯表面上方的所述带 度与所述阶梯深度大约相同。
5.如权利要求I所述的电池，其中在垂直于所述第二主表面的方向上所述第一主表面和所述第二主表面之间的距离与所述第一带表面和所述第二主表面之间在所述方向上的距离基本相同或小于所述第一带表面和所述第二主表面之间在所述方向上的距离。
6.如权利要求I所述的电池，其中所述袋包括第一片和第二片，所述第一片和第二片沿着它们的边缘连接在一起以提供彼此相対的所述第一板和所述第二板，其中所述第一阶梯设置在所述第一片与所述第二片连接的区域处或邻近所述第一片与所述第二片连接的区域设置。
7.如权利要求I所述的电池，其中所述袋还包括从所述第一阶梯表面朝向所述第二主表面形成阶梯的第二阶梯，其中所述第二阶梯包括大体平行于所述第一阶梯表面的第二阶梯表面，其中所述绝缘带还放置在所述第二阶梯表面上，其中所述绝缘带被设定形状和尺寸以使得在所述第一阶梯表面和所述第二阶梯表面上方的所述第一带表面处于与所述第一主表面大致相同的水平，或者稍微低于所述第一主表面。
8.如权利要求I所述的电池，其中所述袋还包括从所述第二主表面朝向所述第一主表面形成阶梯的第三阶梯，其中所述第三阶梯包括大体平行于所述第二主表面的第三阶梯表面，其中所述绝缘带还放置在所述第三阶梯表面上，并包括在所述第三阶梯表面上方并且背离所述第三阶梯表面的第二带表面。
9.如权利要求8所述的电池，其中所述第三阶梯和所述绝缘带被设定尺寸使得所述第ニ带表面处于与所述第二主表面大致相同的水平，或者稍微低于所述第二主表面。
10.如权利要求8所述的电池，其中当从垂直于所述第一主表面的方向看时，所述第一带表面和所述第二带表面交叠。
11.一种制造电池的方法，所述方法包括 提供用于包围电极组件的袋，所述袋包括第一板和与所述第一板大体相対的第二板； 在所述第一板中形成第一阶梯，以提供第一主表面和朝向所述第二板形成阶梯的第一阶梯表面，其中所述第一主表面基本整体平坦；和 在所述第一阶梯表面上放置绝缘带，使得所述绝缘带具有背离所述第一阶梯表面的第一帯表面， 其中所述绝缘带没有放置在所述第一主表面上方，和 其中，所述第一阶梯和所述绝缘带被设定尺寸为使得所述第一带表面处于基本不高于所述第一主表面的水平。
12.如权利要求11所述的方法，其中形成所述第一阶梯包括挤压所述第一板的一部分使得该部分凹进。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述绝缘带具有带厚度，其中挤压步骤形成了所述第一阶梯，该第一阶梯具有从所述第一主表面起的阶梯深度，其中所述阶梯深度与所述带厚度大体相同。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述绝缘带包括绝缘材料层和粘合层，其中所述带厚度包括所述绝缘材料层和所述粘合层的总厚度，其中在所述第一阶梯表面上方的所述带厚度与所述阶梯深度大致相同。
15.如权利要求11所述的方法，其中在垂直于所述第二主表面的方向上所述第一主表面和所述第二主表面之间的距离与所述第一带表面和所述第二主表面之间在所述方向上的距离基本相同，或小于所述第一带表面和所述第二主表面之间在所述方向上的距离。
16.如权利要求11所述的方法，还包括将电极组件插入到所述袋中，其中所述电极组件包括正电极、负电极和插置在所述正电极与所述负电极之间的隔板。
17.如权利要求11所述的方法，其中提供所述袋包括 提供第一片，其包括第一左边缘部分、第一右边缘部分和插置在所述第一左边缘部分与所述第一右边缘部分之间的所述第一板； 提供第二片，其包括第二左边缘部分、第二右边缘部分和插置在所述第二左边缘部分与所述第二右边缘部分之间的所述第二板；和 将所述第一左边缘部分焊接到所述第二左边缘部分，以及还将所述第一右边缘部分焊接到所述第二右边缘部分，使得所述第一板和所述第二板相对并且大体彼此平行。
其中所述第一片包括两个聚合物涂层和插置在所述聚合物涂层之间的金属箔，其中所述金属箔在所述第一左边缘部分、所述第一右边缘部分、所述第二左边缘部分和所述第二右边缘部分中的至少ー个的一部分处从所述聚合物涂层暴露出来。
其中所述绝缘带覆盖暴露的金属箔。
18.如权利要求11所述的方法，还包括 从所述第一阶梯表面朝向所述第二主表面形成第二阶梯，其中所述第二阶梯包括大体平行于所述第一阶梯表面的第二阶梯表面，其中形成所述第二阶梯与形成所述第一阶梯同时执行，和其中所述绝缘带还放置在所述第二阶梯表面上，所述绝缘带被设定形状和尺寸以使得在所述第一阶梯表面和所述第二阶梯表面上方的所述带表面处于与所述第一主表面大致相同的水平，或者稍微低于所述第一主表面。
19.如权利要求11所述的方法，还包括 从所述第二主表面朝向所述第一主表面形成第三阶梯，其中所述第三阶梯包括大体平行于所述第二主表面的第三阶梯表面，其中形成所述第三阶梯与形成所述第一阶梯同时执行，和其中所述绝缘带还放置在所述第三阶梯表面上，所述绝缘带被设定形状和尺寸以使得在所述第三阶梯表面上方的所述 带表面处于与所述第二主表面大致相同的水平。
全文摘要
本发明提供了一种袋型电池和制造该袋型电池的方法。该袋型电池包括电极组件，包括正电极、负电极和隔板；包围电极组件的袋，该袋包括第一板和与第一板大体相对的第二板，第一板包括第一主表面，第二板包括与第一主表面相对的第二主表面，该袋还包括形成在第一板的边缘处并且从第一主表面朝向第二主表面形成阶梯的第一阶梯，该第一阶梯包括大体平行于第一主表面的第一阶梯表面；以及绝缘带，放置在第一阶梯表面上，并且包括在第一阶梯表面上方并且背离第一阶梯表面的第一带表面，其中第一主表面大体整体平坦，绝缘带没有放置在第一主表面上方，其中第一阶梯和绝缘带被设定尺寸使得第一带表面处于基本不高于第一主表面的水平。
文档编号H01M10/0525GK102651460SQ201210045440
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者洪奇成, 金英勋 申请人:三星Sdi株式会社