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层叠封装扁平电池

层叠封装扁平电池

一种层叠封装扁平电池,包括:由聚合物和金属彼此结合而成的叠层膜;由多个电极板和隔板形成的并由叠层膜密封的发电元件;以及连接到电极板的电极引出端。在本发明的层叠封装扁平电池中,通过在叠层膜的外围上形成热焊接部分的方式密封发电元件,并且电极引出端从热焊接部分突出,在其接触热焊接部分的位置上提供通孔。

在本发明中,优选通孔的总横截面积的比例在电极引出端的横截面积的20-50%的范围内。如果层叠封装扁平电池用于汽车同时流过大电流(大约100A),电极引出端有时产生热量。特别是,如果电极引出端的宽度是40mm或更宽,通孔的总横截面积超过50%,那么电极引出端的电阻增加,在充电/放电过程中产生的热量进一步增加。如果在使用过程中电池的温度超过70℃,那么热焊接膜有时软化,因此不可能确保密封性能,尽管这取决于叠层膜的热焊接膜的材料。优选在电池使用过程中电极引出端的温升控制在30℃或更低。如果通孔的总横截面积是50%或更低,温升可以控制在上述范围内。另一方面,如果总横截面积低于20%,有时不能充分确保密封性能。参照沿线IIIC-IIIC切开的图3B的正引出端的表面,进一步描述在本发明中通孔的横截面积的比率。如图3C所示,正引出端的厚度设为b,其宽度设为a,通孔的宽度设为a1、a2和a3。在此情况下,通孔的总横截面积表示为(a1+a2+a3)×b,正引出端的横截面积表示为a×b。因此,通孔的总横截面积相对于电极引出端的横截面积的比率可表示为((a1+a2+a3)/a)×100(%)。

在制造具有粘接层的层叠封装扁平电池的情况下,除了采用具有在对应于热焊接层的部分中的通孔的正负引出端之外,以与前面相同的方式制造电池,其中粘接层至少粘接到一侧表面上。至于在正和/或负引出端上设置的通孔的尺寸和布置、通孔的横截面积相对于电极引出端的横截面积的比率、电极引出端的尺寸、进行热焊接的区域等类似条件,可以采用与其中不设置粘接层的层叠封装扁平电池类似的条件。本发明的特征在于,在不改变常规制造工艺的条件下可以将密封性能增加至高于常规电池,由于采用添加有粘接层的电极引出端的锚定作用,因此可以提高电极引出端的热焊接部分的强度。

同时,优选本发明的电池以如图1A至2B所示的扁平形状构成。这是因为如果在安装在车辆或混合汽车上的高能量密度和高输出密度的电池中采用圆形电池结构,就很难确保取出电极引出端的区域的密封性能的长期可靠性。

下面参考附图描述本发明的实施方式。

此外,即使当电池组件和/或装配电池安装在电动车辆或混合汽车上,也可以长时间确保它的良好密封性能,可以增加它的寿命。对于这种应用的装配电池组的安装位置,例如,如图9所示,装配电池组200安装在电动车辆或混合汽车300的中间座位的下面。这是方便的,因为车辆的内部空间和行李间(trunk room)可以设计得更宽敞一些。但本发明不限于上面的描述,装配电池组200也可以安装在后行李间的下面,或者作为选择,如果对于电动车辆不安装发动机,那么可以安装在车辆前面安装发动机的区域中。应注意,在本发明中,根据其目的,不仅可以安装装配电池组200,而且还可以安装电池组件100,或者也可以组合安装电池组件和装配电池组。此外,虽然对于可在其上安装本发明的电池组件和/或装配电池组的车辆而言,上述的电动车辆和混合汽车是优选的,但是车辆并不限于这些。

如图3B所示,采用其中设置了通孔24的正引出端22。通孔的数量可以是任意设置的一个或多个。如果正引出端22以垂直方向夹在叠层膜50和51之间,接着加热,那么热焊接膜50c成为熔融树脂50c’。如果熔融树脂50c’通过压力固定到正引出端22上,那么熔融树脂50c’渗入到正引出端22的通孔24中。因此,如果在冷却之后熔融树脂50c’固化,那么叠层膜的热焊接膜50c就通过在垂直方向上的通孔24彼此连接,正引出端的热焊接部分23的连接变得更牢固。特别是,在利用叠层膜作为外部材料的情况下,在叠层膜和电极引出端之间的粘接就变成了在树脂和金属之间的粘接,因此有些时候,在将电池用于汽车的情况下就不能确保足够的密封性能。然而,根据本发明,以提供通孔的方式能够很容易地增加密封性能,由于锚定作用而增加了正引出端的热焊接部分的强度。此外,如果以上面描述的方式设置通孔,那么就可以使夹在热焊接部分中并露出到外部材料的外部的电极引出端的密封性能在长期可靠性方面得以很大程度的改善。因此,还可以确保对于长时间周期的良好密封性能。应注意,还能够以相同方式确保负引出端的良好密封性能。

申请日为2002年9月3日的日本专利申请P2002-257867的全部内容在此引作参考。

技术领域

接下来,以串联和/或并联的方式连接至少两个上述电池组件,由此构成装配电池组。因此,在无需制造新电池组件以应付此情况的条件下,对于根据目的变化的电池容量和输出,可以满足相对低成本的需要。为了通过并联连接如上所述的六组电池组件100而构成如图8所示的装配电池组200,在各电池组件壳体110的盖子上设置的电池组件100的正负端子120和130分别利用具有外部正负端子210和220的正负电极电连接板230和240相互电连接。此外,在电池组件壳体110的两个表面和连接板250上设置的各螺钉孔(未示出)由螺钉260固定在一起,由此电池组件100连接在一起。此外,分别由正负极绝缘盖270和280保护电池组件100的正负端子120和130。借助利用适当颜色例如红和蓝的颜色编码,使绝缘盖彼此区别出来。

本发明的第五方面提供一种用于制造层叠封装扁平电池的方法,包括:制备由聚合物和金属彼此结合而成的叠层膜;由多个电极板和隔板形成的并通过在叠层膜的外围上形成热焊接部分的方式密封在叠层膜中的发电元件;以及连接到电极板并具有在与热焊接部分的接触部分中设置的通孔的电极引出端;向电极引出端的至少一个表面的接触部分上附着粘接层;以及通过在叠层膜之间插入粘接层的同时热焊接叠层膜并密封发电元件的方式形成热焊接部分。

与此同时,虽然优选扩大电极引出端的面积以便控制其电阻,但是如果扩大了电极引出端的面积,在叠层膜和电极引出端之间的接合表面也会增大,造成了更难以保证密封的可靠性。

欢迎阅读本文章: 洪毓

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