[发明专利]电池组件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有收纳在其中的无水电解质二次电池的电池组件(batter pack)及其制作方法，并且特别涉及一种实现高容积效率(volumetricefficiency)的电池组件。

背景技术

近年来，在减小尺寸和降低重量的持续努力下，各种便携电子设备，比如集成照相机的VTR(磁带录像机(video tape recorder))、移动电话和膝上型电脑已经变得普及。因此，对用作便携电子设备的电源的电池的需求快速地增长，并对旨在使得电池更轻、更薄且更有效地使用设备中的安装空间的电池设计提出进一步的要求，以实现设备的尺寸减小和重量降低。具有大的能量密度和输出密度的锂离子二次电池作为可以满足这类要求的电池是最优选的。

其中，使用凝胶型聚合物电解质的锂离子聚合物二次电池应用广泛，旨在防止电解质的泄漏，电解质的泄漏在使用相关技术的液体电解质时产生了多种问题。在锂离子聚合物二次电池中，连接电极端子，堆叠具有涂布在两个表面的聚合物电解质的条状正极和负极，同时在中间放置隔板，然后将其沿纵向卷起以制作电池元件。然后，通过分层膜(laminating film)封装电池元件以制作电池单元，并且，然后将电池单元收纳在树脂模制壳体中以由此制作出电池组件。

或者，日本专利申请公开第JP2005-166650号(专利文件1)描述的电池组件不再需要将电池单元收纳到树脂模制壳体中，因此改善了容积效率。

专利文件1中描述的电池组件1的结构如图1所示。电池组件1由如下部件构成：配置有电池元件的电池单元10；连接至从电池单元10引出的正极端子2a和负极端子2b(后面偶尔称作“电极端子2”，除非另外具体限定)的电路板4；收纳电池板4并接合在电池单元10的电极端子2的引出侧(后面偶尔称作“上侧”)的开口的顶盖5a；接合在与电池单元10的上侧相对的侧(后面偶尔称作“底侧”)的开口的底盖5b。

图2A到图2C示出电池组件在制作过程中的状态。图2A是制作过程中的电池单元10的俯视图，图2B是当从右侧侧向观察时图2A所示的电池组件10的侧视图，图2C是当从底侧观察时图2A所示的电池组件10的侧视图。

如图2A到图2C所示，电池单元10构造以具有设置有正极端子2a和负极端子2b的电池元件9，并通过矩形的硬分层膜6和矩形的软分层膜7封装，矩形的软分层膜7的长边几乎与硬分层膜6的长边相等，而短边与硬分层膜6的短边几乎相等或比之稍微较短。

硬分层膜6和软分层膜7截面视图如图3A和3B所示。如图3A所示，构成电池组件1的最外层包装的硬分层膜6具有由硬质金属材料构成的金属层6a、形成在该金属层的一个表面上的外部树脂层6b和形成在该金属层的另一个表面上的内部树脂层6c。另一方面，如图3B所示，软分层膜7具有由软金属材料构成的金属层7a、形成在该金属层的一个表面上的外部树脂层7b和形成在该金属层的另一个表面上的内部树脂层7c。

外部树脂层6b和外部树脂层7b起表面保护的作用，并且典型地由尼龙(Ny)或聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)(PET)构成。另一方面，内部树脂层6c和内部树脂层7c具有将硬分层膜6和软封层膜7结合，或者将硬分层膜6和顶盖5a及底盖5b结合的作用，并由流延聚丙烯(cast polypropylene)(CPP)制成。

软分层膜7具有比如通过冲压成形(drawing)形成的凹槽8用来收纳电池元件9。硬分层膜6堆叠在软分层膜7上，使得在电池元件9收纳在凹槽8中之后覆盖凹槽8的开口。举例来说，硬分层膜6堆叠在相对于软分层膜7稍微向右偏移的位置。如图2A所示，以这样的堆叠软分层膜6和硬分层膜7的方式，就制作出只设置有硬分层膜6且暴露内部树脂层6c的右部区域，及只设置有软分层膜7且暴露内部树脂层7c的左部区域。硬分层膜6和软分层膜7重叠的部分由热熔合，并由此电池元件9的周围四边被密封。

硬分层膜6和软分层膜7的左和右端折叠以包裹凹槽8，并由此制作出在两端具有开口的电池单元10。图4示出硬分层膜6和软分层膜7彼此邻接的部分的横截面。如图4所示，膜被成型(mold)使得硬分层膜6的两侧的短边邻接微小的空间且通过中间的该空间彼此面对，并且软分层膜7的两侧的短边邻接微小的空间且通过中间的该空间彼此面对。在这个阶段，比如由树脂材料构成的热密封粘结膜11被设置在凹槽8的外部的底表面上。在硬分层膜6和软分层膜7变形以包裹电池元件9之后，加热电池单元10以熔融热密封粘结膜11，由此结合凹槽8的外部底面部分和软分层膜7的两端部分。