電池袋板邊緣絕緣的製作方法
2023-11-30 03:28:51 1
專利名稱：電池袋板邊緣絕緣的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及ー種袋型鋰聚合物電池。還公開了其他實施例。
背景技術：
近來，緊湊和輕巧便攜的電子設備，例如智慧型電話、筆記本電腦和平板電腦、以及媒體播放器，已經獲得了有效的開發和生產。電池通常被用作這些可攜式設備的內部電源，以使得設備在外部電源不可時仍可以工作。電池可以採用多種電化學技術中的任意ー種，並且可以各種形狀因數製造。對於可攜式設備，對袋型鋰離子聚合物電池(也被稱為鋰聚合物電池)的興趣在不斷増加，原因在於低製造成本、輕重量以及容易修改形狀。袋型鋰聚合物電池通過在袋型殼體中安裝電極組件來構成，所述袋型殼體由多層層疊板製成。在通常的袋型電池中，多層層疊板具有為金屬箔的核心層。該金屬箔基本上是防潮和抗氧化的，以防止由於潮氣或氧與殼體內的電解液交互而發生不希望的反應。當殼體被密封后，金屬箔被暴露在殼體邊緣的周圍，因此需要被絕緣以防止袋材料的腐蝕，如果由於非故意地和可攜式設備中其他金屬部分接觸而引起了金屬箔接地或電偏置，則可能發生袋材料的腐蝕。典型的，為了絕緣金層箔，殼體的密封邊緣通常對著殼體的側邊被手工摺疊，以及然後將膠帶放在密封邊緣上以絕緣金屬箔並且對著殼體的側邊固定邊緣。絕緣金屬箔的手工エ藝耗時並且因此是昂貴的。此外，用這種方式摺疊密封邊緣並在其上施加膠帶，増加了電池的整個尺寸。這可能會限制可以被裝入到殼體內的電極組件的尺寸；另外，其可能會減少在其中安裝該電池的可攜式電子設備內的有價值的空間。
發明內容
公開了ー種電池袋板，本質上絕緣該板的核心金屬層的邊緣。多層層疊板包括核心層、密封層和絕緣層。核心層具有兩個表面。核心層的ー個表面附於密封層，以及另ー個表面附於絕緣層。絕緣層比核心層寬。在一個實施例中，當板被摺疊且被熱密封以形成封閉電池電極組件的袋後，密封層形成袋的內部村裡，以及絕緣層形成袋的外部村裡。由於絕緣層比核心層寬，例如，類似於ー個懸突，絕緣層的外圍部分保護核心層的邊緣免於暴露到袋的邊緣或側邊的周圍。這固有地絕緣了核心層，而不需要摺疊和用膠帶將絕緣層的外圍部分粘到袋的側邊。以上的簡要說明沒有包括本發明所有方面的全部羅列。可以想到，本發明包括所有可以從以上簡要說明的各個方面的所有適當組合實踐的系統和方法，以及還包括那些在以下詳細描述部分中公開的和尤其在隨本申請一起提交的權利要求中所指出的方法和系統。這樣的組合具有未在以上簡要說明中提及的顯著的優點。
本發明的實施例將通過參考以下簡要說明的附圖來描述。本發明的實施例僅作為示例的方式示出，而並不是限於附圖中的圖，在附圖中，相同的附圖標記表示類似的部件。應當注意在本公開中的本發明實施例中提到的「ー個」或「一」並非指必須相同的實施例，並且其意味著至少ー個。圖I是多層層疊板的透視圖。圖2是多層層疊板的正視圖。圖3是ー個開ロ袋的透視圖。圖4是ー個封閉、但還沒有密封的袋的正視圖。圖5是描述在袋內放置電極組件的透視圖。圖6是根據本發明的另ー個實施例，由可選的多層層疊板疊加的袋的頂視圖。圖7是製造電池組由執行的操作的流程圖。
具體實施例方式現在，通過參考附圖對本發明的幾個實施例進行解釋。不管實施例中描述的部件的形狀、相對位置和其他方面是否被清楚定義，本發明的範圍並不僅限於所示出的、僅僅意味著示意目的的部件。同時，儘管提出了很多的細節，但是應當理解本發明的一些實施例可以不需要這些細節而被實踐。在其他示例中，公知的電路、結構和技術設有被詳細示出以便不妨礙對說明的理解。圖I和圖2示出了可被用來形成電池的袋型殼體的多層層疊板10，所述電池例如是鋰離子聚合物電池(也被稱為鋰聚合物電池)。多層材料10可以具有內部密封層11、核心層12和外部絕緣層13。核心層12具有寬度W1。內部密封層11可以具有與核心層12一樣的寬度W1。寬度Wl是根據電池的特定設計來選擇的。外部絕緣層13具有大於核心層12的寬度Wl的寬度W2，使得外部層13相対的左邊緣和右邊緣如圖所示那樣分別延伸超過核心層12相対的左邊緣和右邊緣足夠遠，以給核心層12的邊緣提供充足的絕緣。例如，夕卜部層13的邊緣可以延伸超過核心層12的相應邊緣大約0. I至0. 5毫米，使得外部層13的寬度W2大於核心層12的寬度Wl大約0. 2至I毫米。內部密封層11可以是聚烯烴基聚合物。內部密封層11直接接觸電極組件。利用聚合物熱融合和絕緣特性的優點，其用作電極組件的電屏蔽。聚烯烴基聚合物的示例包括但不限於聚丙烯、聚氯こ烯、聚こ烯、乙烯-丙烯共聚物、聚こ烯-丙烯酸聚合物、和聚丙烯-丙烯酸共聚物。特別的，流延聚丙烯膜(CPP, casting polypropylene film)可以用作內部密封層。內部密封層11可具有範圍在30至150微米的厚度。核心層12被插入在內部密封層11和外部絕緣層13之間。其可以由金屬箔製成並且用作防止溼氣和空氣透過袋且保持層疊板10的強度的襯底。可以用來形成金屬箔的材料的示例包括鋁、鎳或鋼。核心層12可以具有範圍在20至150微米的厚度。外部絕緣層13提供絕緣以保護層疊板的其他層，尤其是核心層12。可以用作外部層13的聚合物的示例包括尼龍，尤其是定向尼龍膜。外部層13可以具有範圍在15至25微米的厚度。為了形成多層板10，核心層12被製備成具有適合於要被袋所封閉的電極組件的元件設計的寬度。內部層11可以被製備成具有與核心層12相同的寬度。外部層13被製備成具有比核心層12的寬度寬的寬度。內部層11對著核心層12的ー個表面放置。外部層13對著核心層12的另ー個表面放置，使得外部層13的邊緣延伸超過核心層12的邊緣。可以例如使用乾式層合(dry lamination)、熱層合(heat lamination)或擠出層合(extrusionlamination)把這些層粘合在一起。例如，可以把粘結劑插入到一層和另一層之間，以及然後進行乾燥。粘結劑可以是例如聚氨酯樹脂的粘結劑，其具有粘性和抗張強度，以防止隨著時間的層間分離並防止袋被外部擠壓受到損壞。這些層然後使用熱壓輥在預定壓力下以高於室溫的溫度被粘合在一起。可選的，這些層可以使用壓カ輥在預定壓カ下以室溫被粘合在一起。圖3和4示出了可以由多層層疊板10構造的袋型殼體20。為了產生袋20，可在層疊板10中形成空腔21，以及摺疊層疊板10以產生覆蓋空腔21的頂部分22。在ー個實
施例中，板的第一和第二部分關於基本上垂直於板10的相對邊緣的摺疊線而被摺疊，如圖3所示。空腔21和頂部分22被製造成使得內部密封層11形成袋20的內部表面，以及外部絕緣層13形成袋20的外部表面。空腔20具有預定的寬度和深度以容納電極組件30，如圖5所示。在空腔21中放置電極組件30之後，圍繞空腔21的板10的頂部分21和邊緣部分23可以被粘合到一起以密封袋，如圖4所示。袋20可以如圖所示沿著袋20的三個側邊被熱密封。袋20的第四側邊通常由摺疊袋20以產生頂部分22來形成，並且因此不需要熱密封。為了封閉電極組件30並且密封袋20，內部密封層11在頂部分22處的外圍部分和內部密封層11在凸緣或邊緣部分23處的部分可以被粘合在一起，以得到ー個完全密封的袋20。在另ー個實施例中，袋可以由兩個單獨的多層層疊板10產生。空腔可以在兩個板之一中形成。另ー個板可以用作袋的覆蓋空腔的頂部分。在電極組件放置到空腔之後，頂部分和空腔周圍的板的邊緣部分可被粘合在一起以密封袋。在這種情況下，可以沿著袋的四個側邊對袋進行熱密封。為了封閉電極組件和密封袋，頂部分上的內部密封層的外圍部分和邊緣部分上的內部密封層可被粘合在一起，以得到ー個完全密封的袋。在另ー個實施例中，可以在袋的頂部分和底部分中同時形成空腔。在一個實施例中，多層層疊板可關於基本上垂直於板的相對邊緣的摺疊線而被摺疊，以形成頂部分和底部分。在另ー個實施例中，兩個單獨的板可用作頂部分和底部分。例如，每一部分的空腔可以具有電極組件高度的一半的深度。在底部分的空腔中放入電極組件後，頂部分的空腔可以被放置在電極組件之上。圍繞頂部空腔的頂部分的邊緣部分和圍繞底部空腔的底部分的邊緣部分可被粘合在一起以密封袋。為了封閉電極組件和密封袋，內部密封層在頂部分的邊緣部分上的部分和內部密封層在底部分的邊緣部分上的部分可被粘合在一起，以得到一個完全密封的袋。
[00251應當注意，雖然此處附圖示出了板10在袋20的兩個相対的側邊24_L、24_R具有絕緣層13的「外懸」的外圍部分(見圖3的示例)，但足板10也可以被製備成在其端部25具有進ー步的外懸部分。後者為袋20的切割端部，其與摺疊線穿過的端部相對(見圖3)。圖3示出了袋20具有基本上直的側邊24_L、24_R，和基本上直的端部25。然而，當在每ー層都具有基本上直的邊緣的多層層疊板10中形成空腔21時，袋20的側邊24_L、24_R和端部25可能不是直的。相反，邊緣部分23可能在空腔21周圍具有可變寬度，其中該寬度取決於空腔的形狀和尺寸。邊緣部分23的可變寬度可能會導致側邊24_L、24_R和端部25具有波浪形，以及因此袋20的底部分的邊緣不能和頂部分56的邊緣對準。多層層疊板可以被設計和製造成具有抵消這種效應的形狀。板可以具有一形狀，使得當在板中形成空腔時，側邊24_L、24_R和端部25將基本上是直的，並能與頂部分56的邊緣對準。板的形狀可取決於將要在板中形成的空腔的形狀和尺寸。圖6示出了具有可變寬度的邊緣部分23的袋20的示例。在圖6中，袋20的側邊24_L、24_R和端部25可具有起伏，使得相配比於空腔21的角部周圍的邊緣部分23，空腔21的側邊周圍的邊緣部分23更窄。這是因為更多的板材料被拉到空腔21的中心來形成空腔21。為了抵消這種效應，要在其中形成空腔21的板，此處被稱為板50(以虛線示出)，可以被這樣製造，使得在形成空腔21之前，板50在板50的角部51、52附近較窄，而向著板50的每個側邊54_R、54_L的中心較寬。板50可在角部51、52附近具有較短的長度，而在端部55的中心具有較長的長度。板50具有外懸的外部絕緣層(未示出)和核心層(未示出)，使得每ー層具有類似於圖6所示的板50的形狀。外部絕緣層的相対的左邊緣和右邊緣，分別
延伸超過核心層的相対的左邊緣和右邊緣足夠遠，以為核心層的邊緣提供充足的絕緣。當在板50中形成空腔時，更多的板材料可從板50的側邊54_L、54_R和端部55的中心被拉到空腔21的中心，以形成空腔21。這可能會得到空腔部分具有基本上直的側邊和端部的袋(不同於圖6所示的袋20)。在形成空腔21並且板50沿著摺疊線被摺疊而成頂部分56之後，空腔部分的側邊54_L、54_R和端部55將和頂部分56的直的邊緣對準。因此，空腔部分處的外懸的外部絕緣層的邊緣將和頂部分56處的外懸的外部絕緣層的邊緣對準，從而防止核心層被暴露到袋的邊緣的周圍，並且為核心層提供了電絕緣。板50可以被設計成具有不同於圖6所示的形狀，這取決於空腔21的尺寸和形狀。如圖4所示，密封袋20具有在頂部分22和空腔21處延伸超過核心層12 (在頂部分22和空腔21中)的邊緣的外部絕緣層13的部分。這可以防止核心層12被暴露到袋20的邊緣周圍，並且因此提供了對核心層12的電絕緣，而不需要手工處理袋20，例如，通過摺疊和將密封邊緣周膠帶粘到袋20的側邊。取消膠帶可以減少電池組大約50微米的總高度，和大約100微米的總寬度。這可以貢獻大約I %到2%的額外能量密度(相當於ー個更大的電池單元和電極組件)。外部絕緣層13的延伸部分可以被向內摺疊(如圖4中箭頭4所指的反向)並熱密封，或以其他方式被粘合在一起(或粘合到袋20的側邊)，以提供對核心層12的進ー步的保護。參考圖5，袋20可封閉電極組件30。電極組件30包括具有正活性材料製成的塗層的正電極板31，和具有負活性材料製成的塗層的負電極板32。電解液隔板33可被放置在正電極板31和負電極板32之間，以防止正電極板31和負電極板32之間的短路，並且僅允許在正電極板31和負電極板32之間適當的化學傳輸。其他適合的電池化學的電極組件也是可能的。正電極片34被粘合到正電極板31，並且突出預定長度以延伸到袋的外部。類似的，負電極片35被粘合到負電極板32，並且突出預定長度以延伸到袋的外部。正電極片34和負電極片35可由下列材料製成，諸如鋁、銅或鎳。片34和35應當具有足夠的厚度和尺寸，以在沒有任何明顯壓降的條件下運載大量的電流。絕緣套36可以被完裝在正電極片34和負電極片35上，以防止電極片34、35和袋20的核心層12 (在邊緣部分23的外部邊緣)之間的短路。絕緣套36應當形成不透氣的密封，以防止空氣和溼氣進入袋20和防止電解液漏出袋20。圖7示出了使用多層板10製造電池組所執行的操作的流程圖。製造電池組包括製備多層層疊板10 (框圖40)，製造袋20 (框圖41)，安裝電極組件30 (框圖42)和密封袋20(框圖43)。這些操作已經在上面進行了詳細的描述。為了解釋的目的，描述了特定的實施例以提供對本發明透徹的理解。這些不應該構成對本發明範圍的限制，而僅僅是示意了本發明不同的示例和方面。應當理解本發明的範圍包括沒有在上面詳細描述的其他實施方式。按照此處所公開的本發明的設備和方法的配置、操作和各種細節，在不脫離本發明如在隨附權利要求書中限定的精神和範圍的情況下，可以作出對本領域技術人員來說顯而易見的各種其他修改、改變和變形。例如，儘管圖5示出了袋20包括電極組件30，但是可選的袋20可被用來容納多個單元，每個單元可被單獨地密封。因此，本發明的範圍應當由權利要求書及其等同來確定。這樣的等同包括當前公知的等同，以及在未來開發的等同，也就是，所開發的執行相目同功能而不考慮結構的元
件。此外，不管權利要求書是否對元件、部件或方法步驟進行了明確限定，沒有元件、部件或方法步驟是被意圖專用於公眾的。
權利要求
1.一種適於形成電池袋的多層板，包括 具有第一表面以及和第一表面相對的第二表面的核心金屬層； 附於核心金屬層的第一表面的密封層；以及 絕緣層，所述絕緣層附於核心金屬層的第二表面，並且寬度大於核心金屬層的寬度使得絕緣層延伸超過核心金屬層的邊緣。
2.如權利要求I所述的多層板，其中，核心金屬層為鋁。
3.如權利要求I所述的多層板，其中，密封層為流延聚丙烯。
4.如權利要求I所述的多層板，其中，絕緣層為尼龍。
5.如權利要求I所述的多層板，其中，板的第一部分和第二部分相對彼此被摺疊，以封閉在其中可容納電極組件的空腔。
6.如權利要求5所述的多層板，其中，第一部分和第二部分被摺疊成使得密封層實質上覆蓋空腔的整個內部以形成袋，以及絕緣層實質上覆蓋袋的整個外部。
7.如權利要求5所述的多層板，其中，第一部分中的密封層被熱粘合到第二部分中的密封層，以實質上封閉其中包含電極組件的整個空腔。
8.如權利要求7所述的多層板，其中，第一部分中的絕緣層和第二部分中的絕緣層通過屏蔽核心金屬層的邊緣，來為核心金屬層提供電絕緣。
9.如權利要求I所述的多層板，其中，絕緣層延伸超過核心金屬層的兩個邊緣中的每個邊緣大約各200微米。
10.一種電池，包括 電極組件；和 由分別具有內部金屬層和外部絕緣層的第一和第二層疊板部分形成的袋，所述部分核彼此粘結以完全封閉電極組件，其中第一和第二層疊板部分之一的外部絕緣層形成袋的外部襯裡，並且延伸超出內部金屬層以保護內部金屬層的邊緣不被暴露。
11.如權利要求10所述的電池，其中，電極組件包括正電極板和附於正電極板的正電極片，負電極板和附於負電極板的負電極片，以及放置在正電極板和負電極板之間的隔板。
12.如權利要求10所述的電池，其中，層疊板部分的外部絕緣層是尼龍。
13.如權利要求10所述的電池，其中，延伸超出內部金屬層的外部絕緣層的外圍部分在內部金屬層的邊緣上被摺疊。
14.如權利要求10所述的電池，其中，外部絕緣層通過延伸超過內部金屬層的邊緣大約200微米，來保護內部金屬層的邊緣不被暴露。
15.如權利要求10所述的電池，其中，第一和第二層疊板部分是包括形成袋的內部襯裡的密封層的單板的摺疊部分，以及其中第一部分中的密封層與第二部分中的密封層被熱封接觸，以密封所述袋。
16.一種用於製造適於形成電池袋的多層板的方法，包括 製備具有預定寬度的金屬層； 製備比金屬層寬的絕緣層； 對著金屬層放置絕緣層，使得絕緣層的相對的邊緣分別延伸超過金屬層的相對的邊緣；以及 如放置的那樣將金屬層粘合到絕緣層。
17.如權利要求16所述的方法，其中，絕緣層比金屬層大約寬400微米。
18.如權利要求16所述的方法，進一步包括 製備具有大約金屬層的預定寬度的密封層；以及 將密封層粘合到金屬層。
19.一種用於製造容納電極組件的電池袋的方法，包括 在多層板中形成空腔，所述多層板具有絕緣層、密封層、以及被絕緣層和密封層夾著的核心金屬層，其中絕緣層比核心金屬層寬，使得絕緣層的外圍部分延伸超出核心金屬層的暴露邊緣； 在空腔中放置電極組件； 摺疊多層板，以形成覆蓋其中形成空腔的底部分的頂部分；和 通過將預部分中的密封層粘合到底部分中的密封層，密封其中包含電極組件的空腔。
20.如權利要求19所述的方法，進一步包括 將絕緣層的外圍部分摺疊，以覆蓋核心金屬層的暴露邊緣。
21.如權利要求19所述的方法，其中密封空腔包括 將熱和壓力施加到頂部分和底部分中的絕緣層。
全文摘要
本發明涉及電池袋板邊緣絕緣。公開了一種適於形成電池袋的多層層疊板。層疊板包括核心金屬層、密封層和絕緣層。密封層被粘合到核心金屬層的一個表面，以及絕緣層被粘合到核心金屬層的另一個表面。絕緣層的寬度大於核心金屬層的寬度，使得絕緣層延伸超過核心金屬層的兩個邊緣。當通過摺疊層疊板形成袋時，絕緣層保護層疊板的核心金屬層的邊緣不在袋的邊緣或側邊暴露。還公開和要求了其他實施例。
文檔編號H01M2/02GK102848646SQ20121029484
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優先權日2011年7月1日
發明者L·L·羅一 申請人:蘋果公司