[发明专利]薄型电池的制备方法及薄型电池

说明书

本发明涉及薄型电池的制备方法和由该方法制成的薄型电池。

近年来，随着便携式设备，如笔记本式个人电脑和手提电话的普及，以镍氢二次电池和锂离子二次电池为代表的高能电池的应用得到了迅速发展。传统上，对锂电池来说，通过隔板将正负极叠层缠绕而得到的卷绕体收存在金属外壳中，负极、隔板以及正极在外壳的压力下紧密地接触，从而确保电气连接。然而，由于金属外壳的使用，出现了电池难以轻量化、薄型化的问题。

为了解决这个问题，日本专利特开平10-177865等提出了一种由于负极和正极在收存于电池外壳之前就结合在隔板上，从而不需要金属外壳的薄型电池结构和制备这种薄型电池的方法。图3为制备薄型锂二次电池的一种常规方法的步骤的例图。电池体21由卷绕体22和导线23组成，卷绕体22通过夹着隔板将负极和正极叠层缠绕而得到，导线23分别与负极和正极相连。电池体21收存在由金属箔、或金属箔和树脂薄片组成的叠层薄片构成的柔韧外壳25中。通过步骤(a)：向电池体21中注入电解液26；步骤(b)：在保证导线23伸出外壳25的前提下将外壳25封口，即可制成电池20。这些步骤是在不活泼气体中和大气压下完成的。

可是，在电池20封口后，当使用或保存时，若放置在高温环境下，则残留在外壳中的气体就会膨胀，由于电池的自放电产生气体和电解液蒸汽压的上升，导致电池内部压力的上升，电池爆炸的危险性增加。此外，在以上过程中，由于残留在多孔电池材料中的空气泡会导致电解液对多孔电池材料的不充分填充，电解液的流动路径就被阻断，从而导致电池内电阻增加的问题。

此外，为了使以后的充电和放电的循环过程进行得平稳，在密封后对电池进行预充电作为预处理。在以后的充电和放电循环之前，该预处理过程会含有在充电的初始阶段中由于正极和电解液的反应而产生的气体。结果，在电池被放置在高温环境的情况下，由于预充电产生的大量气体会膨胀，因而可能导致与上面所述类似的问题。

为此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种薄型电池制备方法及由该方法制成的薄型电池，即使把电池放在高温环境下也不会使电池体积膨胀，而且也不会增大电池的内电阻，且能使电解液充满电池体。

为解决上述问题，本发明者认真研究后发现，在低于大气压但不低于电解液蒸汽压的压力下密封外壳，可以使薄型电池即使在高温环境中放置，其体积膨胀也会得到抑制。

根据本发明的薄型电池的制备方法，其中电池体包括通过隔板将正负极层叠得到的叠层体或通过隔板将正负极叠层缠绕得到的卷绕体和分别与正负极接合的多根导线，将电池体收存在柔韧外壳中并封口，该方法特征在于包括：把电池体装在外壳中，并将电解液注入其中；在低于大气压但不低于电解液蒸汽压的压力下对外壳封口。根据本发明，由于电池中的压力被保持在低于大气压的水平，所以即使在高温环境下，因电池中气体体积膨胀和电池体积膨胀而引起的电池中压力升高也可得到抑制。在密封温度下，密封时的压力以低于大气压，但不低于电解液的蒸汽压为佳。为了抑制电解液的蒸发，密封时的压力为电解液蒸汽压的1．5倍较好，而为其3倍时则更好。

另外，在低压条件下向外壳中注入电解液后，即电池体气孔中的气体被排出而电解液注入其中，外壳就可以在低于大气压但不低于电解液蒸汽压的压力下密封了。除了以上效果之外，电解液的蒸发受到抑制的同时也可以在短时间内向电池体注入足量的电解液，可防止电池内电阻的增加。

此外，优选地，在注入电解液和低压封口这两个工序之间还具有预充电工序。由于预充电时产生的气体可以在低压封口时被排出，即使在高温环境下，由电池内压力上升而引起的电池体积膨胀也可得到抑制。

此外，外壳的低压封口可通过热融化结合实现。

此外，低压封口的理想温度不高于室温，在5℃至室温之间较好，而在5℃至30℃之间则更佳。

此外，作为电池体，优选采用其隔板与正极和负极的至少一个的一个表面相接合的电池体。由于不必使用坚固的金属壳来维持正、负极和隔板之间的连接，可以提供没有体积膨胀的薄型轻质电池。

此外，本发明的薄型电池是由电池体、电解液和收存该电池体的柔韧外壳组成，该电池体由通过隔板对正负极叠压而得到的叠层体或者将其叠层缠绕得到的卷绕体和分别与正负极接合的多根导线构成。其特征在于：外壳采用低压封口，以保持低于大气压的压力。

通过下面结合附图对优选实施方案的详细描述，可使上述的和其他的目的及特征更清楚易见，叙述中相同部件采用相同的代号来表示。