电池组件以及用于生产电池组件的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03159484.0

申请日:

2003.09.27

公开号:

CN1494172A

公开日:

2004.05.05

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H01M2/02; H01M2/10

主分类号:

H01M2/02; H01M2/10

申请人:

索尼公司;

发明人:

平塚贤; 坂本美津夫; 泽口孝夫; 八田一人

地址:

日本东京都

优先权:

2002.09.27 JP 284179/2002

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所

代理人:

王景刚;李瑞海

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内容摘要

一种电池组件,其中伴随包装物的体积增大量被抑制在一个尽可能小的值。一个电池器件被容纳和密封在一个包装单元中,并且与一个基底和一个框架一同由包装单元包装起来。用于密封电池器件的叠层材料还被用作用于该电池组件的外部材料。

权利要求书

1: 一种电池组件,包括: 一个电池器件,该电池器件具有阴极、阳极以及聚合物电解质,并且带 有从所述阴极和阳极中的每一个伸出的端子; 一个包装单元,具有一个第一区域,带有一个用于在其中容纳所述电池 器件的容置凹槽,一个第二区域,被制成与所述第一区域相连续,以及一个 第三区域,被制成与所述第二区域相连续而基本上垂直于所述第一区域; 一个框架,该框架被安装在所述电池器件的周围,所述电池器件被容纳 在容置凹槽中并由所述第二区域覆盖并且粘接于该第二区域;以及 一个安装在所述框架上的连接基底,并且包括连接于所述各端子的端子 单元,该端子单元适于电连接于一个外部设备上;其中, 所述电池器件被容纳在所述容置凹槽中,与所容纳的电池器件的各端子 相对的第二区域,被回折到所述第一区域以将所述电池器件的显露于外侧的 第一表面覆盖起来,所述第一和第二区域随后被相互粘结起来, 容纳在所述容置凹槽中、由所述第二区域覆盖起来并且被粘结于该第二 区域的所述电池器件的端子连接于所述连接基底,所述框架被安装在电池器 件的周围,并且所述连接基底安装在该框架上; 所述包装单元的第三区域相对于所述第二区域被折叠以利用所述第三 区域将容纳在容置凹槽中、由所述第一区域覆盖起来并且被粘结于该第一区 域的所述电池器件的与第一表面相对的第二表面覆盖起来,并且 所述第三区域和第一区域相互粘结。
2: 根据权利要求1中所述的电池组件,其特征在于:所述电池器件在 抽气状态下进行包装。
3: 根据权利要求1中所述的电池组件,其特征在于:容纳于所述容置 凹槽中由所述第二区域覆盖并抽气的电池器件被密封起来,使得在横剖面中 电池器件的所述第二表面为一较短侧边,而其所述第一表面为一较长侧边, 并且 所述框架被安装在第二表面的周缘上。
4: 根据权利要求1中所述的电池组件,其特征在于:所述包装单元由 从内侧顺序叠置的聚丙烯层、铝层以及尼龙层组成,并且在聚丙烯侧呈面对 关系的情况下通过进行热熔合而被粘结于其自身。
5: 根据权利要求1中所述的电池组件,其特征在于:所述框架包括有 一个开口,用于使得端子单元通过其中暴露于外侧,并且在所述端子单元通 过所述开口暴露于外侧的同时,所述连接基底由框架的卡持部分卡固起来。
6: 一种用于制造电池组件的方法,包括: 第一步骤,将一个电池器件容置于一适于在其中容纳所述电池器件的包 装单元的容置凹槽中,该电池器件具有阴极、阳极以及聚合物电解质,并且 包括从阴极伸出的端子和从阳极伸出的端子,所述包装单元具有一个第一区 域,带有所述容置凹槽,一个第二区域,被制成与所述第一区域相连续,以 及一个第三区域,被制成与所述第二区域相连续并基本上垂直于所述第一区 域; 第二步骤,将与容纳在所述容置凹槽中的所述电池器件的各端子相对的 第二区域相对于所述第一区域进行折叠以覆盖所述电池器件的暴露于外侧 的第一表面,以将所述第一区域与第二区域相互粘结; 第三步骤,将容纳在所述容置凹槽中、由所述第二区域覆盖起来并且被 粘结于该第二区域的所述电池器件的各端子连接到一个连接基底上,将一个 框架安装到所述电池器件的周围,并且将所述连接基底安装到该框架上,所 述连接基底设置有适于被电连接到一个外部设备上的端子单元; 第四步骤,将所述包装单元的第三区域相对于所述第二区域进行折叠以 利用该第三区域将电池器件的与第一表面相对的第二表面覆盖起来,所述电 池器件被容纳在容置凹槽中、由所述第二区域覆盖起来并且被粘结于该第二 区域;以及 第五步骤,将所述第三区域粘结到所述第一区域上。
7: 根据权利要求6中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于:在 所述第二步骤中,电池器件在抽气状态下进行包装。
8: 根据权利要求6中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于:在 所述第二步骤中,对容纳于所述容置凹槽中、由所述第二区域覆盖并予以抽 吸的电池器件进行密封,使得在横剖面中电池器件的所述第二表面为较短侧 边,而其所述第一表面为较长侧边,并且 在所述第三步骤中,将所述框架安装在所述第二表面的周缘上。
9: 根据权利要求6中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于:所 述包装单元由从内侧顺序叠置的聚丙烯层、铝层以及尼龙层组成,并且在聚 丙烯侧呈面对关系的条件下通过进行热熔合而被粘结于其自身。
10: 根据权利要求6中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于:所 述框架包括有一个开口,用于使得端子单元经由其暴露于外侧,并且在所述 第三步骤中,当所述端子单元通过所述开口暴露于外侧时,所述连接基底由 所述框架上的卡持部分卡固起来。
11: 一种电池组件,包括: 一个电池器件,该电池器件具有阴极、阳极以及聚合物电解质,并且带 有从阴极和阳极中每一个伸出的端子; 一个第一包装构件,该第一包装构件具有一个用于在其中容纳所述电池 器件的容置凹槽和环绕所述容置凹槽的连接件; 一个第二包装构件,该第二包装构件具有至少一个第一区域,用于覆盖 容纳于所述容置凹槽中的所述电池器件的暴露于外侧的第一表面,和一个第 二区域,用于覆盖住所述电池器件的与第一表面相对的第二表面; 一个框架,该框架被安装在容纳在所述容置凹槽中、由所述第一区域覆 盖起来并且粘结于该第一区域的所述电池器件的周围;以及 一个安装在所述框架上的连接基底,并且包括用于电连接在一外部设备 上的端子单元,该端子单元连接于所述各端子;其中, 所述电池器件被容纳在所述第一包装构件的所述容置凹槽中,该电池器 件上暴露于外侧的第一表面由所述第二包装构件的第一区域覆盖起来,所述 连接件被粘结到所述第一区域上; 所述容纳在所述容置凹槽中、由所述第一区域覆盖起来并且粘结于该第 一区域的电池器件的各端子连接于所述连接基底,所述框架被安装在所述电 池器件的周围,所述连接基底被安装在所述框架上; 所述第二包装构件的第二区域相对于其第一区域进行折叠以利用所述 第二区域覆盖住所述电池器件的与第一表面相对的第二表面,其中所述电池 器件被容纳在所述第一包装构件的所述容置凹槽中并由所述第一区域覆盖; 并且 所述第一包装构件被粘结于所述第二包装构件的第二区域。
12: 根据权利要求11中所述的电池组件,其特征在于:所述电池器件 在抽气状态下进行包装。
13: 根据权利要求11中所述的电池组件,其特征在于:容纳于所述容 置凹槽中、由所述第二区域覆盖并予以抽吸的电池器件被密封起来,使得在 横剖面中其所述第二表面为较短侧边,而其所述第一表面为较长侧边,并且 所述框架被安装在所述第二表面的周缘上。
14: 根据权利要求11中所述的电池组件,其特征在于:所述框架包括 有一个开口,用于使得端子单元通过其暴露于外侧,并且当所述端子单元通 过所述开口暴露于外侧时,所述连接基底由所述框架的卡持部分卡固起来。
15: 根据权利要求11中所述的电池组件,其特征在于:所述第二包装 构件由一种硬度大于所述第一包装构件的材料的材料制成。
16: 根据权利要求11中所述的电池组件,其特征在于:所述包装单元 由从内侧顺序叠置的聚丙烯层、铝层以及尼龙层组成,并且通过所述聚丙烯 的热熔合而粘结于其自身,并且 所述第二包装构件被粘结于所述第一包装构件,使得第二包装构件的外 边缘位于所述第一包装构件的连接件的外边缘内侧,并且使所述第二包装构 件的在所述第一包装构件由所述第二区域覆盖起来时朝内的表面面对着所 述第一包装构件的第一表面,并且在这种状态下被粘结于所述第一包装构件 的第一表面。
17: 一种用于制造电池组件的方法,包括: 第一步骤,将一个电池器件容置于形成于用于在其中容纳所述电池器件 的第一包装构件上的容置凹槽中,该电池器件具有阴极、阳极以及聚合物电 解质并且包括有从阴极伸出的端子和从阳极伸出的端子,所述第一包装构件 包括形成于所述容置凹槽周围的连接件; 第二步骤,利用一个第二包装构件的第一区域覆盖住容纳于所述容置凹 槽中的电池器件上暴露于外侧的第一表面,所述第二包装构件至少包括覆盖 住所述第一表面的第一区域和一个覆盖住所述电池器件的与第一表面相对 的第二表面的第二区域; 第三步骤,将容纳在所述容置凹槽中、由所述第一区域覆盖并且粘结于 该第一区域的所述电池器件的各端子连接到一个连接基底上,将一个框架安 装到所述电池器件的周围,并且将所述连接基底安装到该框架上,所述连接 基底设置有适于电连接到一个外部设备上的端子单元; 第四步骤,将所述第二包装构件的第二区域相对于所述第一区域进行折 叠,来利用该第二区域将所述电池器件的与第一表面相对的第二表面覆盖起 来,所述电池器件被容纳在所述第一包装构件的所述容置凹槽中并由所述第 一区域覆盖;以及 第五步骤,将所述第一包装构件粘结于所述第二包装构件的第二区域。
18: 根据权利要求17中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于: 在所述第二步骤中,所述电池器件在抽气状态下进行包装。
19: 根据权利要求17中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于: 在所述第二步骤中,容纳于所述容置凹槽中、由所述第二区域覆盖并予以抽 吸的电池器件被密封起来,使得在横剖面中其第二表面为较短侧边,而其所 述第一表面为较长侧边,并且 在所述第三步骤中,所述框架被安装在所述第二表面的周缘上。
20: 根据权利要求17中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于: 所述框架带有一个开口,用于使得端子单元通过其暴露于外侧,并且在所述 第三步骤中,当所述端子单元通过所述开口显露于外侧时,所述连接基底由 所述框架的卡持部分卡固起来。
21: 根据权利要求17中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于: 所述第二包装构件由一种硬度大于所述第一包装构件材料的材料制成。
22: 根据权利要求17中所述用于生产电池组件的方法,其特征在于: 所述第一包装单元由从内侧顺序叠置的聚丙烯层、铝层以及尼龙层组成,并 且通过所述聚丙烯的热熔合而被粘结于其自身, 在所述第二步骤中,所述第二包装构件被粘结于所述第一包装构件,使 得第二包装构件的外边缘位于所述第一包装构件的连接件的外边缘内侧,并 且 在所述第五步骤中,所述第二包装构件的在所述第一包装构件由所述第 二区域覆盖起来时朝内的表面面对着所述第一包装构件的第一表面,并且在 这种状态下被粘结于所述第一包装构件的第一表面。

说明书


电池组件以及用于生产电池组件的方法

    【技术领域】

    本发明涉及一种电池组件,其中该电池组件的外部体积已经被缩小至一个尽可能小的值。

    背景技术

    近年来,对诸如笔记本型个人计算机这样的信息设备、诸如便携式电话机这样的移动通讯设备、或者诸如摄像机这样的便携式电子设备的需求快速增加。作为用于这些电子设备的电源,诸如镍-镉电池、镍-氢电池或者锂离子电池这样的密封式小型蓄电池被广泛使用。其中,通过利用锂离子电池的性能,包括电压较高、能量密度较高以及重量较轻,锂离子电池被用于很多应用领域。

    尤其是,作为对抗液体泄漏问题的方法,在采用了液态电解质的情况下,已经提出采用了一种所谓的聚酯锂离子蓄电池,其采用了一种高分子胶质薄膜或者采用了一种全固态电解质作为电解质,其中所述高分子胶质薄膜通过将一种聚酯材料渗入一种不含水电解质溶液中而获得。

    在此类电池中,比如如图18中示出的那样(日本已公开专利公告2002-8606),一个电池单元101被容置在一塑料壳体的上半部分103和下半部分104之内,该电池单元101由一个具有叠层结构的电池器件(a battery device)组成,与一个连接基底一同构成一个电池组件100,所述连接基底包括有保护电路或者端子。

    利用这种结构,塑料壳体的厚度必须为0.3至0.4毫米。如果考虑用于进行安装的双面胶带和/或容差,对于电池厚度来说在厚度方面必须以0.8至1毫米的量级增大。至于外缘,必须存在一个用以允许对上半个壳体与下半个壳体进行超声波焊接的形状容限(a shape allowance),并且因此需要一个0.7毫米量级的厚度。其结果是,电池组件的体积必须以一个1.3至1.4的因子增大。

    【发明内容】

    鉴于现有技术的前述状况,本发明的目的在于提供一种电池组件,其中对于该电池组件来说,体积的增大被抑制在尽可能小的值,但是却不会损害电池端子地机械强度或者可靠性,并且提供一种用于这种电池组件的制造方法。

    在一个方面,本发明提供了一种电池组件,包括:一个电池器件,该电池器件具有一个阴极、一个阳极以及一种聚合物电解质(polymer electrolyte),并且带有从各个阴极和阳极伸出的端子;一个包装单元(a packaging unit),具有一个第一区域,承载有一个用于在其中容纳电池器件的容置凹槽,一个第二区域,被制成与第一区域相连续,以及一个第三区域,被制成与第二区域相连续但是大体垂直于第一区域;一个框架,该框架被安装在电池器件的周围,所述电池器件被容纳在容置凹槽中,由第二区域覆盖起来并且被粘接在该第二区域上;以及一个连接基底,该连接基底被安装在框架上,并且包括一个连接于所述端子上的端子单元,该端子单元适合于被电连接在一个外部设备上。

    电池器件被容纳在容置凹槽中,与所容纳的电池器件上的端子相对的第二区域相对于第一区域进行折叠以将电池器件的显露于外侧的第一表面覆盖起来,接着,第一和第二区域被相互粘结起来,电池器件上的端子被连接在连接基底上,其中所述电池器件被容纳在容置凹槽中、由第二区域覆盖起来并且被粘结在该第二区域上,框架被安装在电池器件的周围,并且连接基底被安装在该框架上,包装单元的第三区域相对于第二区域被折叠以将电池器件上与第一表面相对的第二表面覆盖起来,所述电池器件被容纳在容置凹槽中、由第一区域覆盖起来并且被粘结在该第一区域上。第三区域和第一区域被相互粘结起来。

    利用根据本发明的电池组件,容积效率可以通过采用电池器件的叠层材料同时用作外部包装材料而得以提高。

    在第二方面,本发明提供了一种用于制造电池组件的方法,包括:第一步骤,将一个电池器件容置于一包装单元上的容置凹槽中,该电池器件具有一个阴极、一个阳极以及一种聚合物电解质,并且包括从阴极伸出的端子和从阳极伸出的端子,所述容置凹槽适合于在其中容纳电池器件,所述包装单元具有一个第一区域,承载有所述容置凹槽,一个第二区域,被制成与第一区域相连续,以及一个第三区域,被制成与第二区域相连续但是垂直于第一区域;第二步骤,将与电池器件上的端子相对的第二区域相对于第一区域进行折叠,用以覆盖住电池器件上显露于外侧的第一表面,以便将第一区域与第二区域相互粘结起来,其中所述电池器件被容纳在容置凹槽中;第三步骤,将电池器件上的端子连接到一个连接基底上,将一个框架安装到电池器件的周围,并且将连接基底安装到该框架上,其中所述电池器件被容纳在容置凹槽中,由第二区域覆盖起来并且被粘结在该第二区域上,所述连接基底带有适合于被电连接到一个外部设备上的端子单元;第四步骤,将包装单元的第三区域相对于第二区域进行折叠以利用该第三区域将电池器件上与第一表面相对的第二表面覆盖起来,所述电池器件被容纳在容置凹槽中、由第二区域覆盖起来并且被粘结在该第二区域上;以及第五步骤,将第三区域粘结到第一区域上。

    利用根据本发明用于电池组件的制造方法,容积效率可以通过采用电池器件的叠层材料同时用作外部包装材料而得以提高。

    在第三方面,本发明提供了一种电池组件,包括:一个电池器件,该电池器件具有一个阴极、一个阳极以及一种聚酯电解质,并且带有从各个阴极和阳极伸出的端子;一个第一包装构件,该第一包装构件具有一个用于在其中容纳电池器件的容置凹槽,和一个环绕在该容置凹槽周围的连接件;一个第二包装构件,该第二包装构件具有至少一个第一区域,用于覆盖住容纳于容置凹槽中的电池上显露于外侧的第一表面,和一个第二区域,用于覆盖住电池器件上与第一表面相对的第二表面;一个框架,该框架被安装在电池器件的周围,所述电池器件被容纳在容置凹槽中、由第一区域覆盖起来并且被粘结在该第一区域上;以及一个连接基底,该连接基底被安装在框架上,并且包括一个用于电连接在一外部设备上的端子单元,该端子单元被连接在所述端子上。

    利用本发明中的电池组件,电池器件被容纳在第一包装构件上的容置凹槽中,电池器件上显露于外侧的第一表面由第二包装构件的第一区域覆盖起来,连接件被粘结到第一区域上,电池器件上的端子被连接在连接基底上,其中所述电池器件被容纳在容置凹槽中、由第一区域覆盖起来并且被粘结在该第一区域上,框架被安装在电池器件的周围,连接基底被安装在框架上,第二包装构件的第二区域被相对于其第一区域进行折叠以利用第二区域覆盖住电池器件上与第一表面相对的第二表面,所述电池器件被容纳在第一包装构件上的容置凹槽中、由第一区域覆盖起来,并且第一包装构件被粘结在第二包装构件的第二区域上。

    利用根据本发明的电池组件,容积效率可以通过采用电池器件的叠层材料同时用作外部包装材料而得以提高。

    在第四方面,本发明提供了一种用于制造电池组件的方法,包括:第一步骤,将一个电池器件容置于一个形成于第一包装构件上的容置凹槽中,该电池器件具有一个阴极、一个阳极以及一种聚酯电解质,并且包括从阴极伸出的端子和从阳极伸出的端子,所述容置凹槽用于在其中容纳电池器件,所述第一包装构件包括有一个形成于容置凹槽周围的连接件;第二步骤,利用一个第二包装构件的第一区域覆盖住容纳于容置凹槽中的电池器件上显露于外侧的第一表面,所述第二包装构件至少包括覆盖住所述第一表面的第一区域和一个覆盖住电池器件上与第一表面相对的第二表面的第二区域,并将连接件粘接于第一区域;第三步骤,将电池器件上的端子连接到一个连接基底上,将一个框架安装到电池器件的周围,并且将连接基底安装到该框架上,其中所述电池器件被容纳在容置凹槽中、由第一区域覆盖起来并且被粘结在该第一区域上,所述连接基底带有适合于被电连接到一个外部设备上的端子单元;第四步骤,将第二包装构件的第二区域相对于第一区域进行折叠,来利用该第二区域将电池器件上与第一表面相对的第二表面覆盖起来,所述电池器件被容纳在第一包装物件的容置凹槽中并由第一区域覆盖起来;以及第五步骤,将第一包装构件粘结到第二包装构件的第二区域上。

    利用如前所述制备而成的电池组件1,其中电池器件2中的叠层材料还用作外部包装材料,与利用塑料壳体作为外部材料的情况相比,容积效率可以提高不少于10%,由此提高了电池组件1的体密度。利用根据本发明用于电池组件的制造方法,容积效率可以通过采用电池器件的叠层材料同时用作外部包装材料而得以提高。

    通过将所述框架设置在电池器件2的周围,可以保持电池端子的机械强度和可靠性与利用塑料壳体的情况下相似(comparable),以确保高的工作可靠性。

    通过采用电池器件2的叠层材料同时作为包装单元,可以简化设计过程,同时电池器件和电池组件可以以一种集约工艺制造而成,以降低加工成本。此外,通过缩短生产时间来提高生产效率。

    【附图说明】

    图1是一个透视图,示出了一个实施本发明的电池组件的示意性结构。

    图2是一个沿着图1中线X1-X2的横剖视图。

    图3是一个透视图,示出了将一个电池器件安置到一个容置凹槽中的方式。

    图4是一个横剖视图,示出了一个包装单元的叠层结构。

    图5是一个透视图,示出了将一个框架套装到被容置起来的电池器件的方式。

    图6是一个透视图,示出了一个框架的结构。

    图7是沿着图6中线X3-X4的横剖视图。

    图8是一个横剖视图,示出了框架被套装到安置到位的电池器件的状态。

    图9是一个透视图,示出了一个实施本发明的电池组件的示意性结构。

    图10是一个沿着图9中线X5-X6的横剖视图。

    图11是一个透视图,示出了将一个电池器件安置到一个容置凹槽中的方式。

    图12是一个横剖视图,示出了包装单元的叠层结构。

    图13是一个平面视图,示出了一个第二包装单元已经被叠置在一个第一包装单元上的状态。

    图14是一个透视图,示出了将一个框架套装到安置到位的电池器件的方式。

    图15是一个横剖视图,示出了一个被套装在安置到位的电池器件周围的框架。

    图16是一个横剖视图,示出了利用一个第二包装单元将电池器件覆盖起来的方式。

    图17是一个横剖视图,示出了利用第二包装单元覆盖起来的电池器件。

    图18是一个分解透视图,示出了一个采用塑料壳体的常规电池组件的结构。

    【具体实施方式】

    参照附图,将详细地对实施本发明的电池组件的优选实施例进行阐述。(第一实施例)

    图1是一个透视图,示出了一个实施本发明的电池组件的示意性结构。图2描绘了一个沿着图1中线X1-X2的横剖视图。图3至8示出了一种用于电池组件的制造方法。

    该电池组件1由一个电池器件2、一个连接基底3、一个框架4以及一个包装单元5组成。电池器件2被容置和密封在包装单元5中,并且与连接基底3和框架4一同由包装单元5包装起来。

    对于电池器件2,一个带状阴极和一个带状阳极被叠置在一起,并且沿着纵向进行卷绕,在它们之间设置有一个聚合物电解质层(polymer electrolytelayer)和/或一个隔离层。一个阴极端子21和一个阳极端子22分别从阴极和阳极向外伸出。

    阴极由一个阴极活性材料层和一个聚合物电解质层构成,所述阴极活性材料层形成于一个带状阴极集流器上,而所述聚合物电解质层形成于该阴极活性材料层上。阳极由一个阳极活性材料层和一个聚合物电解质层构成,所述阳极活性材料层形成于一个带状阳极集流器上,而所述聚合物电解质层形成于该阳极活性材料层上。阴极端子21和阳极端子22分别被粘结在阴极活性材料和阳极活性材料上。

    根据预期电池的种类,阴极可以利用一种金属氧化物、一种金属硫化物或者一种特定的高分子材料作为阴极活性材料而制成。例如,在制造锂离子电池的过程中,可以使用一种主要由LixMO2组成的锂复合氧化物(lithiumcomplex oxide),其中M是一种或者多种过渡金属(transition metal),而x通常不小于0.05并且不超过1.10,这取决于电池的充电/放电状态。作为用于成形锂复合氧化物的过渡金属M,钴(Co)、镍(Ni)或者锰(Mn)是优选的。锂复合氧化物的特定示例包括LiCoO2、LiNiO2、LiNiyCo1-yO2,其中0<y<1,以及LiMn2O4。就能量密度而言,这些锂复合氧化物能够产生高电压,而成为一种优越的阴极活性材料。作为阴极活性材料,也可以使用不包含锂的金属硫化物或者氧化物,比如TiS2、MoS2、NbSe2或者V2O5。对于阴极来说,可以组合使用这些阴极活性材料中的多种。在利用前述阴极活性材料构造一个阴极时,可以添加已知的导电材料或者粘合剂。

    作为阳极材料,可以使用那些能够掺杂/不掺杂锂的材料。例如,可以使用碳素物(carbonaceous material),比如一种不可石墨化的碳素物或者一种石墨材料。更具体地说,可以使用这些碳素物,比如高温碳、焦炭(沥青焦炭、针式焦炭(needle coke)或者石油焦炭)、石墨、玻璃碳、烧结有机高分子化合物(在合适温度下烧结和碳化的酚醛树脂或者呋喃树脂)、碳纤维或者活性碳。其它能够掺杂/不掺杂锂的材料示例包括诸如聚乙炔或者聚吡咯这样的高分子材料,以及诸如SnO2这样的氧化物。同时,在利用这些材料成形一个阳极时可以添加任何合适的已知粘合剂。

    通过将一种高分子材料、一种电解溶液以及一种电解质盐混合起来形成一种凝胶并且通过将如此制成的凝胶引入一种聚合物内,可以获得一种聚合物电解质。所述高分子材料显现出与所述电解溶液的兼容性,并且可以是一种硅胶,一种丙烯酸胶,丙烯腈胶,一种聚磷酸改性聚合物,聚环氧乙烷,聚环氧丙烷,一种复合聚合物,一种交联聚合物或者其改性聚合物,或者一种氟基聚合物,比如聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-共-四氟丙烯)或者聚(偏二氟乙烯-共-三氟乙烯),或者它们的混合物。

    电解溶液的组分能够将前述高分子材料散布于其中。作为一种非质子性溶剂,比如使用了碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙基酯(PC)或者碳酸亚丁基酯(BC)。所使用的电解质盐能够与所述溶剂相容,并且是阳离子与阴离子的组合物。作为阳离子,使用了碱金属或碱金属盐。作为阴离子,比如可以使用Cl-、Br-、I-、SCN-、ClO4-、BF4-、PF6-或者CF3SO3-。作为电解质盐,可以以这样一种浓度使用磷酸锂六氟化物或者硼酸锂四氟化物,即允许其溶解到所述电解质溶液中。

    适合于在其中容置电池器件2的包装单元5,大体呈L形。具体来说,如图3中所示那样,该包装单元包括一个大体呈矩形的第一区域51、一个大体呈矩形的第二区域52以及一个大体呈矩形的第三区域53,其中第二区域52沿着其纵向与第一区域51相连续,而第三区域53沿着第二区域52的短侧方向与第二区域52相连续,大体垂直于第一区域51。在第一区域51中,预先成形有一个容置凹槽54,其中用以容纳电池器件2。

    如图4中所示,从内层顺序看时,包装单元5是由聚丙烯(PP)层55、铝层56、尼龙层57组成的叠层结构。铝层56用于防止水分进入内部区域,而聚丙烯层55用于防止聚合物电解质发生变性,并且还用作包装单元5的结合表面。也就是说,当将包装单元5粘结到其自身上时,相互面对的相邻折转部分的聚丙烯层55在大约170℃的温度下被热熔合在一起。尼龙层57向包装单元5提供预定的强度。

    必须指出的是,包装单元5的结构并不局限于前述结构,比如也可以使用多种具有分层结构的材料和薄膜。粘结方法也并不局限于热熔合。

    用于组成包装单元5的材料比如可以是:铝、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、非轴向引伸的聚丙烯、酸改性的聚丙烯(acid-modified polypropylene)、含离子键的聚合物等等。

    利用本发明,用于密封电池器件2的叠层材料还被用作电池组件1的外部材料,由此可以省除塑料壳体,以提高容积效率。

    首先,如图3中箭头A示出的那样,电池器件2被容纳在形成于包装单元5的第一区域51中的容置凹槽54内。此时,电池器件2被放置成使得其端子侧与第二区域52相对。

    接着,如箭头B示出的那样,第二区域52被沿着折叠线5a折叠在第一区域51上。容纳于容置凹槽54中的电池器件2的显露于外侧的第一表面,此时由第二区域52覆盖起来。

    第一区域51和第二区域52随后被粘结在一起。为了进行这种粘结,使得第一区域51和第二区域52上的聚丙烯层侧相互面对,并且在大约170℃的温度下热熔合在一起。

    此时,如图8中所示,在粘结操作的同时利用一个抽气装置80执行抽气操作。利用这种抽吸力,电池器件2由第一区域51和第二区域52覆盖住并且密封起来。此时,电池器件2上的阴极端子21和阳极端子22被从包装单元5中抽出,因为所述端子被夹在第一区域51和第二区域52的粘结表面之间。

    在抽气操作时,如图8中所示,第一区域51受到一个抽吸力的作用。因此,容纳于容置凹槽54中的电池器件2被压延,并且呈现出一个大体呈梯形的横剖面形状,带有一个对应于容置凹槽54底部表面的较短侧边或者第二表面,并且带有一个对应于容置凹槽54敞口表面的较长侧边或者第二表面。

    随后,阴极端子21和阳极端子22被粘结于连接基底3上的端子单元31上。该端子单元31被电连接在一个外部设备上。连接基底3比如带有一个保护电路芯片32。

    接着,如图5中箭头C示出的那样,从第一区域51,将框架4环绕电池器件2的周边放置,其中电池器件2被容纳在第一区域51上的容置凹槽54内,并且由第二区域52覆盖和密封起来。连接基底3被装配在框架4上,其中阴极端子21和阳极端子22已经被粘结在该连接基底3上的端子单元31上。

    参照图5和6,该框架4是一个尺寸与电池器件2外形相一致的框架状构件,并且由一个前壁部分4a、一个后壁部分4b以及侧壁部分4c组成,其中前壁部分4a被安装成朝向电池器件2的端子,后壁部分4b被安装在与电池器件2上的所述端子相对的一侧上,侧壁部分4c被安装在电池器件2的横向表面侧上。利用安装在电池器件2周边上的框架4,可以防止电池器件受到诸如跌落这样的冲击。该框架4可以由多种塑料制成。尤其是,从将框架粘结到包装单元5上的观点来看,该框架最好由一种与构成包装单元5的结合表面的聚丙烯相同材料类型的材料制成,也就是说由聚丙烯或者一种熔点等同于聚丙烯的材料制成。

    如前所述,作为抽气操作的结果,电池器件2大体具有梯形横剖面。如图8中所示,框架4的侧壁部分4c被安装在一个沿着电池器件2第二表面的边缘形成的间隙中。这将允许有效地利用“死区”来进一步提高容积效率。

    优选的是,侧壁部分4c的面对着电池器件2的部分呈R状。这将进一步增大框架4的强度和抗冲击能力。

    连接基底3被安装在框架4的前壁部分4a上,面对着电池器件2的端子,而在该前壁部分4a上成形有一个开口41。该开口41的作用是允许连接基底3上的端子单元31暴露于外侧,从而使得该连接基底3被安装在框架4上,而经由开口41显露出端子单元31。经由开口41显露于外侧的端子单元31被电连接在一个外部设备上。在本实施例中,设置有三个用于阴极端子、用于阳极端子以及用于其它信息端子的开口41。但是,这些并非用于限制本发明。

    框架4带有一个大体呈三角形的卡持构件42。连接基底3通过由该卡持构件42卡固起来而被安装在框架4上。

    图7以放大比例示出了卡持构件42。卡持构件42具有一个大体呈直角三角形的形状,该直角三角形由一个朝向前壁部分4a的大体直立表面42a和一个朝向敞口侧倾斜的倾斜表面42b组成。为了将连接基底3安装在该框架4中,连接基底3被沿着图7中箭头E所示方向予以推压,从而使得连接基底3越过卡持构件42的倾斜表面42b。这样会将连接基底3放置于框架4的前壁部分4a与卡持构件42的直立表面42a之间。为了拆出连接基底3,连接基底3必须越过卡持构件42的直立表面42a,从而使得能够比如防止连接基底3发生偶然脱落。

    如果在将一个源自于一外部设备的连接端子连接到连接基底3上的端子单元31上时,连接端子经由41被推入框架的内部,从而使得从外部向连接基底3上施加一个力,那么连接基底可以利用卡持构件42而防止发生脱落,从而使得可以保持连接基底卡持构件42固定的状态,以确保更为可靠的端子连接。

    通过将框架4安装在电池器件2的外围,尽管没有使用所述塑料壳体,但是能够保持所述端子具有与电池器件2被容纳在塑料壳体中的情况下类似的机械强度和可靠性。

    随后,如图5和8中的箭头D示出的那样,第三区域53被沿着一条折叠线5b折回到第二区域52上。此时容纳有电池器件2的第一区域51的、与粘结于第二区域52的表面相对的表面,也就是说第一区域51的朝向电池器件2的第二表面一侧,由第三区域53覆盖起来。

    最后,第三区域53被粘结在第一区域51上。为了进行这种粘结,第三区域53被放置成面对着第一区域51的聚丙烯层侧,并且在大约170℃的温度下热熔合于其上。

    以这种方式,电池器件2被容纳和密封在包装单元5的内部,而连接基底3和框架4由包装单元5包装起来,完成在图1和2中示出的电池组件1。

    利用如前所述制备而成的电池组件1,其中电池器件2的叠层材料同时用作外部包装材料,与利用塑料壳体作为外部材料的情况相比,容积效率提高了不少于10%,由此提高了电池组件1的体密度。

    通过将框架设置在电池器件2的周围,可以保持电池端子具有与利用塑料壳体的情况下类似的机械强度和可靠性,以确保高的工作可靠性。

    通过采用与包装单元相同的电池器件2叠层材料,可以简化设计过程,同时电池器件和电池组件可以以一种集约工艺制造出来,以降低加工成本。此外,生产时间可以缩短来提高生产效率。

    还有,无需使用在采用塑料壳体的情况下所需的组件,比如匣子、胶带或者标签,由此减少了组件的数目或者材料成本。

                          (第二实施例)

    图9描绘了一个透视图,示出了一个实施本发明的电池组件10的示例性结构。图10描绘了一个沿着图9中X5-X6线的横剖视图,而图11至17示出了用于电池组件10的制造方法。

    电池组件10由一个电池器件2、一个连接基底3、一个框架4以及一个包装单元组成。电池器件2被容置和密封在包装单元中,并且与连接基底3和框架4一起由包装单元包装起来。

    由于所述电池器件、连接基底以及框架均分别具有与前述第一实施例中的电池器件2、连接基底3以及框架4类似的结构,所以这些组件由相同的附图标记加以指示,并且在此不予具体阐述。

    用于容纳和包装电池器件2的包装单元由一个第一包装构件6和一个第二包装构件7组成。

    参照图11,第一包装构件6大体呈矩形,并且被制成带有一个容置凹槽61,其中用以容纳电池器件2。容置凹槽61的边缘是一个连接件62。在沿着第一包装构件6的短侧边的各端部处,在沿着该第一包装构件6的长侧边的一端均成形有一个缺口63。参照图12,第一包装构件6具有一种叠层结构,从内层依次由一个聚丙烯(PP)层64、一个铝层65以及一个尼龙层66组成,而聚丙烯层64用作一个粘结表面。

    参照图13,第二包装构件7至少包括一个大体呈矩形的第一区域71和一个大体呈矩形的第二区域72,该第二区域72从第一区域71的短侧边横向延展。第一区域71用作一个覆盖住电池器件2的显露于外侧的第一表面的区域,其中电池器件2被容纳在第一包装构件6上的容置凹槽61中,而第二区域72用作一个与第一包装构件6相协作覆盖住电池器件2的第二表面的区域。第二包装构件7也被制成有缺口73,缺口73与形成在第一包装构件6上的缺口63相对准。

    第二包装构件7由一种硬度大于第一包装构件6的材料的材料制成。第二包装构件7的材料的实例包括在其内表面侧上成形有一聚丙烯层的铝箔。通过采用一种坚硬材料作为用作外包装单元的第二包装构件7,电池组件可以具有足够的强度和更好的耐冲击能力。

    由于可以使用多种具有叠层结构的叠层薄膜和材料,所以第一包装构件6的结构以及第二包装构件7的结构没有限制。粘结方法也并不局限于热熔合。

    根据本发明,其中密封电池器件2的包装单元同时被用作电池组件10的外部材料,无需使用塑料壳体,而容积效率可以提高。

    首先,如图11中箭头F示出的那样,电池器件2被容纳在形成于第一包装构件6上的容置凹槽61中。此时,电池器件2被安装成使得该电池器件2的端子侧与第一包装构件的成形有缺口63的一侧相对。

    接着,如图13中所示,第二包装构件7被置放于第一包装构件6上,在第一包装构件6上的容置凹槽61中容纳有电池器件2。容纳于容置凹槽61中的电池器件2的显露于外侧的第一表面,此时由第二包装构件的第一区域71覆盖起来。

    如图13中所示,第二包装构件7以一个偏置量放置,使得第二包装构件7的外边缘从第一包装构件6的连接件62的外边缘向内错移开。

    随后,第一包装构件6被粘结在第二包装构件7的第一区域71上。为了进行这种粘结,使得第二包装构件7的第一区域71和第一包装构件6的聚丙烯表面围绕容纳于容置凹槽61中的电池器件2的四个侧边相互面对,并且在大约170℃的温度下进行热熔合。

    此时,如图15中所示,在粘结操作的同时利用一个抽气装置80执行抽气操作。此时,电池器件2由于被第一包装构件6和第二包装构件7的第一区域71覆盖起来而被密封。电池器件2的阴极端子21和阳极端子22此时由第一包装构件6和第二包装构件7的第一区域71的粘结表面卡固住,并且以这种状态伸出包装单元5之外。

    在抽气过程中,如图15中所示,第一包装构件6的内部被抽空,使得容纳于容置凹槽61中的电池器件2受到压延,并且呈现一个大体梯形的横剖面形状,其中面对第一包装构件6底面的第二表面的表面面积较小,而在敞口侧上的第一表面的表面面积较大。

    接着,阴极端子21和阳极端子22被粘结在连接基底3上的端子单元31上。随后,框架4如同图14中箭头G示出的那样从第一包装构件6一侧放置在电池器件2的周围,电池器件2已经被容纳于第一包装构件6上的由第二包装构件7的第一区域71覆盖住并且密封起来的容置凹槽61中。连接基底3配接于所述框架4,阴极端子21和阳极端子22已经被粘结在其上的端子单元31上。

    通过将框架4装配在电池器件2的周围,尽管电池器件2没有被容纳于塑料壳体之内,但可以获得等效于使用塑料壳体时的机械强度和可靠性的电池端子的机械强度和可靠性。

    必须指出的是,作为抽气操作的结果,电池器件2呈现出一个大体梯形的横剖面形状。框架4的侧壁表面被放置在一个形成于朝向电池器件2第二表面的边缘上的间隙中。这将能够使得“死区”被有效利用,来使得容积效率更高。

    随后,如图14或16中箭头H示出的那样,第二包装构件7的第二区域72被向回折叠在其第一区域71上。以这种方式,电池器件2的面对着第一表面的第二表面由第二区域72覆盖起来,其中电池器件2被容纳于第一包装构件6的容置凹槽61中并且已经由第二包装构件7的第一区域71覆盖起来。

    此时,如图15中箭头I示出的那样,第一包装构件6的粘结件62被向回折叠,以便沿着环绕电池器件2放置的框架4安装起来。

    最终,使得第一包装构件6和第二包装构件7相互面对并且在该位置处粘结在一起。

    必须指出的是,如前所述那样,第一包装构件6和第二包装构件7以小的偏置量叠放在一起。如图13和15中所示,第二包装构件7的第一区域71的端部71a位于第一包装构件6的连接件62的边缘内侧。

    因此,如图16和17中所示,沿着框架4放置的连接件62从沿着框架4放置的第二包装构件7的第一区域如箭头J所示那样突伸出来。使得连接件62的该突伸表面面对着并且被粘结在设置用来覆盖住第一包装构件6的第二包装构件7的第二区域72的内向表面上。身为第一包装构件6和第二包装构件7的聚丙烯层侧表面的这些表面被放置成相互面对并且通过在大约170℃的温度下进行热熔合而被粘结在一起。

    此时,第二包装构件7被粘结于其自身,第一区域71的端部71a抵靠第二区域72的端部72a。

    在框架4的后端处,如同在前述的侧表面侧上那样,使得连接件62的突伸表面和第二区域72的内向表面相互面对并且被粘结在一起,其中第二区域72业已覆盖第一包装构件6。

    由此,电池器件2被容纳和密封在由第一包装构件6和第二包装构件7组成的包装单元的内部。此外,连接基底3和框架4由包装单元包装起来,以完成在图9和10中示出的电池组件10。

    利用如前所述的制造而成的电池组件10,与其中利用塑料壳体作为外包装件的情况相比,可以将容积效率提高不少于10%,从而提高电池组件10的容积效率。

    此外,通过将框架围绕电池器件放置就位,能够保持电池端子的机械强度和可靠性与使用塑料壳体的情况相似,由此提高可靠性。

    通过利用与包装单元相同的电池器件叠层材料,能够简化设计过程,并且能够对电池器件和电池组件进行集约化制造,以降低生产成本。还有,生产时间可以缩短来提高生产效率。

    此外,无需使用在采用塑料壳体的情况下需要的组件,比如匣子、胶带或者标签,由此减少了组件的数目和材料成本。

    尽管已经在前面对实施本发明的电池组件进行了阐述,但是本发明并不局限于所述实施例,从而使得在不脱离在所附权利要求中限定的本发明范围与主旨的条件下,可以想到多种变化和替代。

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一种电池组件,其中伴随包装物的体积增大量被抑制在一个尽可能小的值。一个电池器件被容纳和密封在一个包装单元中,并且与一个基底和一个框架一同由包装单元包装起来。用于密封电池器件的叠层材料还被用作用于该电池组件的外部材料。 。

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