專利名稱：具有阻燃粘合構(gòu)件的小型電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型電池組，該小型電池組通過對位于電池單元外部 的粘合構(gòu)件賦予阻燃性，而能夠防止或抑制電池組的燃燒，該粘合構(gòu) 件例如用于在該電池單元與該電池組殼體之間粘合的雙面粘合帶、用 于使包裝構(gòu)件連接到該電池單元或該電池組殼體的粘合劑等。
背景技術(shù)：
移動設(shè)備的技術(shù)發(fā)展及需求增加導(dǎo)致將二次電池作為能量源的需 求快速增加。在這些二次電池中，對于鋰二次電池已經(jīng)做了大量的研 究及學(xué)習(xí)，由此一些這樣的鋰二次電池可以商業(yè)化并廣泛使用了。
鋰二次電池所帶來的最顯著的問題中的一個(gè)問題是電池的低安全 性。鋰二次電池在各種情況下(如過充、來自外源的加熱、物理變形 及類似情形)有燃燒的高度危險(xiǎn)性。已提出來各種方法，以防止因過 充造成燃燒的危險(xiǎn)，和防止因物理變形造成的內(nèi)部短路。然而，盡管 有這樣的各種預(yù)防措施，仍需要能夠防止燃燒的方法，或者當(dāng)開始燃 燒時(shí)能夠至少抑制燃燒更進(jìn)一步擴(kuò)大的方法。
另一方面，為了防止和抑制燃燒，涉及將阻燃劑添加到相關(guān)材料 的一部分中的技術(shù)在各種不同領(lǐng)域均廣泛使用。舉例來說，加到塑料 復(fù)合物的阻燃劑以這樣的方式發(fā)揮抑制燃燒的效果，即當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)， 阻燃劑釋放出滅火氣體，或是融化以在此復(fù)合物的表面上形成氧氣阻 擋膜。因此，已證明利用阻燃劑可高度有效防止及抑制燃燒。
更進(jìn)一步，在電池領(lǐng)域中，已提出各種方法，用于通過利用這樣
的阻燃劑防止及抑制燃燒。舉例來說，現(xiàn)有技術(shù)揭露了一種將磷酸酯
加到電解液中的方法，并且日本專利特許公開No.1999-154535揭露了 一種將磷酸銨結(jié)合至一電極例如一陽極或陰極中的方法。事實(shí)上，這 些方法可提供極佳燃燒抑制能力，但卻具有因直接應(yīng)用阻燃劑至二次 電池的主要功能元件中而導(dǎo)致的電池性能降低的相關(guān)的無法避免的問 題。
考慮到這些問題，可考慮一種將阻燃劑添加至不影響電池操作的 元件或空間中的方法。然而，對于具有如下結(jié)構(gòu)的二次電池，在該結(jié) 構(gòu)中，其中包含有可充電/可放電電極組件的電池單元安裝在給定電池 組殼體中，包含電池單元的各種元件密集地布置于電池組殼體的有限 空間中，因此導(dǎo)致嚴(yán)重限制增加額外組件。即，如上所述，嚴(yán)重限制 了在不增加電池的主要功能元件的情況下增加其它的組件至電池組中 的額外空間。
用于確保這樣的額外空間的電池組的結(jié)構(gòu)修改或修正導(dǎo)致電池組 的尺寸進(jìn)一步增加，這不合需要地與電池組朝向小型化、細(xì)小化及輕 量化的當(dāng)前持續(xù)發(fā)展的趨勢相違背。更進(jìn)一步，在電池單元的內(nèi)部空 間中，在該內(nèi)部空間中由陰極/隔板/陽極組成的電極組件在浸在電解液 中的狀態(tài)下包含在電池殼體中，基本上并無額外空間來用于在不會影 響電池的功能性元件的情況下添加阻燃劑。
同時(shí)，在構(gòu)成電池組的元件中，有一些結(jié)構(gòu)組件由當(dāng)電池組燃燒 時(shí)會燃燒的材料制造。這樣的可燃材料一般包含化學(xué)物質(zhì)，如塑料樹 脂，且燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體及可燃性氣體，這進(jìn)一步加速電池組的燃 燒。
因此，迫切需要發(fā)展可對電池組賦予阻燃性的技術(shù)，且沒有直接 添加阻燃劑至電解液、陰極或陽極活性材料等，也不需因添加阻燃劑 而需要的額外空間。
因此，已經(jīng)做出本發(fā)明，以解決上述問題以及從過去一直希望解 決的其它技術(shù)問題。
通過各種廣泛和深入的研究和試驗(yàn)以解決如上所述的問題，本發(fā) 明的發(fā)明人己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用于制作小型電池組的粘合構(gòu)件通常是可燃 的，并且進(jìn)一步阻燃劑添加到這樣的粘合構(gòu)件中，或者粘合構(gòu)件由阻 燃材料制造時(shí)，可制造一電池組，該電池組具有改進(jìn)的阻燃性，且對 電池的功能性元件沒有不良影響且不需要額外的空間，更進(jìn)一步，不 需修正電池組的制造流程或增加新的流程。本發(fā)明是基于這些發(fā)現(xiàn)而 完成的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述及其它目的可通過提供具有在電池 單元外部的、被賦予阻燃性的粘合構(gòu)件的電池組而得到實(shí)現(xiàn)。
如上所討論，在電池單元的結(jié)構(gòu)組件中，即在陰極、陽極、隔板 及電解液中，以及在電池殼體的內(nèi)部空間中，這些電池單元組件以密 封狀態(tài)包含于在該內(nèi)部空間中，不需單獨(dú)的空間以賦予阻燃性，且不 會直接影響電池運(yùn)作。
然而，在電池單元的外部，可具有一些材料，該材料可以用于賦 予阻燃性，但卻不會對電池運(yùn)作有不良影響。舉例來說，在袋型電池 單元中，裝設(shè)于電池單元外表面以保護(hù)電池單元的電池組殼體由矩形 電池組殼體本體、蓋組件和電池組殼體蓋所組成，該矩形電池組殼體 本體可容納電池單元，當(dāng)電池單元容納于電池組殼體本體時(shí)，該蓋組
件裝載在電池單元的頂部，該電池組殼體蓋用于封住電池組殼體本體 的開口上部。當(dāng)電池組殼體本體及蓋用于保護(hù)電池單元及該蓋組件不 受外部環(huán)境影響時(shí)，該蓋組件的組件直接負(fù)責(zé)電池的運(yùn)作。因此，可 以考慮一種將阻燃劑加到電池組殼體本體和蓋中的方法。基于此理由，
可考慮使用不燃性材料如不銹鋼制造此電池組殼體本體和/或蓋的方 法，或是添加阻燃劑至塑料材料的方法。然而，后者添加阻燃劑至可 燃材料的方法可能導(dǎo)致機(jī)械特性如強(qiáng)度的下降，從而降低電池組殼體 本身特有的功能。
然而，本發(fā)明通過將阻燃性賦予雙面粘合帶、粘合劑等而達(dá)到預(yù) 定的目的，此雙面粘合帶用于使袋型電池穩(wěn)固固定于電池組殼體內(nèi)， 該粘合劑用于連接包裝袋型電池單元電池組殼體外表面的包裝構(gòu)件， 或是連接包裝方型電池單元外表面的包裝構(gòu)件。此雙面粘合帶粘附到 電池單元及電池組殼體，從而用于保持此電池單元的固定狀態(tài)且不會 因外部沖擊而搖動。更進(jìn)一步，上述的粘合劑用于連接包裝構(gòu)件至此 電池單元或電池組殼體。因?yàn)檎澈蠘?gòu)件(包括這樣的雙面粘合帶及粘 合劑)通過它們本身的粘合力達(dá)到上述的目的，因此添加阻燃劑或使 用阻燃材料而導(dǎo)致機(jī)械特性降低是不會破壞粘合構(gòu)件本身的功能的。
舉例來說，雙面粘合帶一般由具有足夠韌性的基膜及涂覆于此基 膜兩面的粘合層組成，由此包裝構(gòu)件由上述的基膜及涂覆于此基膜一 面的粘合層組成。 一般來說，此基膜由樹脂膜形成，例如聚酯、聚乙 烯、聚丙烯等，且此粘合層由丙烯酸材料、聚氨脂材料等形成。在本 發(fā)明的一實(shí)施例中，可以通過以下方式來確保阻燃性添加阻燃劑至 基膜和/或粘合層中，或使用阻燃材料制造這樣的基膜和/或粘合層。在 添加它時(shí)，阻燃劑的含量可以確定在能夠帶有阻燃性同時(shí)也不會損害 基膜及粘合層的功能的范圍內(nèi)。類似的情形，當(dāng)基膜及粘合層由阻燃 材料制成時(shí)，可以選擇適當(dāng)?shù)牟牧希撨m當(dāng)?shù)牟牧夏軌蚓哂凶枞夹裕?但卻不會造成此基膜及粘合層的功能嚴(yán)重下降。在一較佳實(shí)施例中， 使雙面粘合帶具有阻燃性的方法可以是通過將阻燃劑加至粘合層，或 利用阻燃材料形成粘合層。
以阻燃劑來說，可利用基于鹵素的阻燃劑、磷基阻燃劑及無機(jī)阻 燃劑。如果必要，這些材料可單獨(dú)或以任何組合進(jìn)行使用。
基于鹵素的阻燃劑一般通過基本上使在氣相中產(chǎn)生的原子團(tuán)穩(wěn)定 而發(fā)揮阻燃效果?；邴u素的阻燃劑的例子包括有三溴苯氧乙烷、四
溴二對苯酚甲垸(TBBA)、三氯二甲苯醚(OBDPE)、溴化環(huán)氧、溴化聚 碳酸酯低聚合物、氯化石蠟、氯化聚乙烯及脂環(huán)氯基阻燃劑。
磷基阻燃劑一般以如下方式發(fā)揮阻燃效果，即它們通過高溫分解 產(chǎn)生聚偏磷酸，并且產(chǎn)生的聚偏磷酸形成一保護(hù)膜或碳膜阻擋氧氣， 此保護(hù)膜或碳膜通過產(chǎn)生聚偏磷酸所發(fā)生的脫水作用而形成。磷基阻 燃劑的例子包括有赤磷、磷酸鹽，例如磷酸銨、氧化膦、二醇氧化膦、 亞磷酸鹽、膦酸酯、三芳磷酸銨、烷基二芳磷酸銨、三芳磷酸銨及間 苯二酚乙二苯磷酸銨(RDP)。
無機(jī)阻燃劑一般以如下方式發(fā)揮阻燃效果，即它們經(jīng)受熱分解， 以釋放不可燃?xì)怏w，如水蒸氣、二氧化碳(C02) 、 二氧化硫及氯化氫， 與誘導(dǎo)吸熱反應(yīng)，從而稀釋可燃?xì)怏w，以防止氧氣的接近，且這樣的 誘導(dǎo)吸熱反應(yīng)導(dǎo)致可燃?xì)怏w的冷卻，并且減少了熱解產(chǎn)物的產(chǎn)生。無 機(jī)阻燃劑的例子有氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化銻、氫氧化錫、氧化 錫、氧化鉬、鋯化合物、硼酸鹽、鈣鹽族等。
在適合情況下，可以進(jìn)一步包括其它添加劑，該添加劑可在和以 上所舉例的阻燃劑混合使用時(shí)引發(fā)促進(jìn)阻燃的效果。
作為具有阻燃性的雙面粘合帶，ST#9553(Lihwa Corporation, Korea) 已可從商業(yè)上獲得。從韓國專利編號No.315130可得知一種阻燃粘合 帶的例子。因此，和阻燃粘合構(gòu)件相關(guān)的上述傳統(tǒng)產(chǎn)品和技術(shù)整體上 結(jié)合在這里，以作為參考。
本發(fā)明電池組中的電池單元并無特別限制，且較佳的是二次電池， 特別的是鋰二次電池，如鋰離子二次電池及鋰離子聚合二次電池，其
皆具有和電池安全相關(guān)的問題。更進(jìn)一步，因?yàn)榇穗姵貑卧o特別 限制，只要此電池單元裝設(shè)在此電池組殼體中即可，或此電池單元或 電池組殼體通過包裝構(gòu)件封閉，可以應(yīng)用于本發(fā)明的電池組可包含袋 形及方形電池組。
本發(fā)明同樣可應(yīng)用于通過采用多個(gè)電池單元作為一個(gè)單位電池所 形成的中型及大型電池組，只要此粘合構(gòu)件用于此電池組中即可。


本發(fā)明的上述及其它目的、特征與其余優(yōu)勢將會從以下結(jié)合附圖 的詳細(xì)描述中獲得更加清楚的理解，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的小型電池組的透視圖； 圖2為圖1中的局部組合圖； 圖3為圖1的分解透視圖；以及
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的阻燃雙面粘合帶的示意性剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，本發(fā)明的較佳的實(shí)施方式將會參照附圖作詳細(xì)描述，但是 本發(fā)明的范圍并不僅限制于此實(shí)施方式的說明。
圖1-3示意性顯示了本發(fā)明的一個(gè)示意性實(shí)施例的透視圖、局部 組合圖及分解透視圖，其中， 一袋型電池單元容納和固定至一電池組 殼體內(nèi)部。
請參考圖1和2， 一小型電池組100由以下組成矩型電池單元 200，在矩型電池單元200中，電極組件以及電解液以密封狀態(tài)容納于 袋型電池殼體210中，該電極組件由陰極、陽極及隔板組成；電池組 殼體本體300，其具有一內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間可容納電池單元200; 以及電池組殼體蓋400，用于通過和電池組殼體本體300連結(jié)密封電池
單元200，該電池組殼體本體300中容納有電池單元200。
一般來說，此類電池組100通過在電池組殼體本體300與電池組 殼體蓋400之間連結(jié)而進(jìn)行裝配，電池組殼體本體300與電池組殼體 蓋400分別由塑料材料如聚碳酸酯(PC)、聚丙烯-丁二烯-聚苯乙烯(ABS) 等經(jīng)由利用超音波焊接方法制成。超音波焊接方法是一種通過利用由 高頻率機(jī)械震動(例如20,000Hz)所產(chǎn)生的摩擦熱熔融結(jié)合兩個(gè)連接 表面的方法。
請參考圖3，陰極頭220及陽極頭230從電池單元200露出。陰極 頭220經(jīng)由陰極導(dǎo)線510連接至保護(hù)電路模塊(PCM)500，而陽極頭230 經(jīng)由連接至一正溫度系數(shù)(PTC)元件530的陽極導(dǎo)線520連接至PCM 500。
電池組殼體蓋400由SUS (Steel Use Stainless)材料制成，該SUS 材料是一種根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼材料。因此，當(dāng)電池組殼體蓋 400接觸PCM 500、電極導(dǎo)線220及230和/或PTC530時(shí)，可能發(fā)生電 短路，且因此絕緣構(gòu)件600及610安裝在它們之間。更進(jìn)一步，雙面 粘合帶700介于電池組殼體本體300及電池單元200之間，及電池組 殼體蓋400及電池單元200之間，使得在電池單元200包含在電池組 殼體本體300及電池組殼體蓋400內(nèi)的情況下電池單元200可牢固地 固定。
本發(fā)明的特征在于，這樣的雙面粘合帶700及710具有阻燃劑， 由此防止電池組100的燃燒，并抑制燃燒發(fā)生時(shí)燃燒更進(jìn)一步發(fā)展。 雙面粘合帶700及710用于一體地固定電池單元200與電池組殼體本 體300及電池組殼體蓋400，且因此與電池操作沒有直接關(guān)聯(lián)。更進(jìn)一 步，只要此粘合帶發(fā)揮粘合力，其并不需極佳的機(jī)械強(qiáng)度，如高韌性。 就這樣而論，可以完成本發(fā)明的希望的目的。
圖4描繪了這樣的雙面粘合帶的示意性剖面圖。在圖中，截面的 厚度相對于粘合帶的寬度被擴(kuò)大了，以達(dá)到易于說明的目的。
請參考圖4，如雙面粘合帶700中所示，由例如丙烯酸材料形成的 粘合層720及722涂覆于基膜710如聚酯膜的兩面上，且保護(hù)分離墊 730及732分別連接于粘合層720及722。如圖3所示，為了連接雙面 粘合帶700至電池單元200及電池組殼體本體300及電池組殼體蓋400， 第一分離墊730首先移除，因此暴露的第一粘合層720連接于電池單 元200的底表面或電池組殼體本體300的頂表面上。之后，移除形成 粘合帶外表面的第二分離墊732，以暴露第二粘合層722，該第二粘合 層722然后連接于對應(yīng)的表面，g卩，電池組殼體本體300的頂表面或 電池單元200的底表面，也就是雙面粘合帶700沒有連接之處。在如 上所述的電池單元200連接于電池組殼體本體300的情形下，類似上 述的方式，電池組殼體蓋400連接于電池單元200的頂表面，以完成 電池單元200與電池組殼體本體300與電池組殼體蓋400的連結(jié)。
就這樣而論，本發(fā)明提供一種通過以下方式具有改進(jìn)安全性的二 次電池，即通過使基膜710或使粘合層720及722具有阻燃性；或是 使基膜710、粘合層720及722均具有阻燃性。如前所述，可通過將阻 燃劑加至基膜710和/或粘合層720與722中，或使用阻燃材料制造這 樣的基膜和/或粘合層，來實(shí)現(xiàn)賦予阻燃性。
工業(yè)應(yīng)用
從上述說明可以顯然知道，本發(fā)明可制造具有改進(jìn)阻燃性的小型 電池組，而不會對電池的功能性元件有不良影響，且不需要額外的空 間，并更進(jìn)一步，不需修正電池組的制造流程或增加新的流程。
盡管出于說明的目的已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了公開，但 是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不偏離由所附的權(quán)利要求公開 的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進(jìn)行各種變化、增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種小型電池組，該小型電池組具有阻燃粘合構(gòu)件，該阻燃粘合構(gòu)件位于電池單元的外部，該電池單元由電極組件以及電解液組成，該電極組件由陰極、陽極、隔板組成；以及電池組殼體，在該電池組殼體中以密封的狀態(tài)包含有該電極組件。
2. 如權(quán)利要求l所述的電池組，其中該粘合構(gòu)件為雙面粘合帶，用于在該電池單元與容納該電池單元的電池組殼體之間進(jìn)行粘合。
3. 如權(quán)利要求l所述的電池組，其中該粘合構(gòu)件為粘合劑，用于 將包裝構(gòu)件連接到該電池單元或該電池組殼體的外表面上。
4. 如權(quán)利要求2所述的電池組，其中該雙面粘合帶由基膜及涂覆 在該基膜的兩面上的粘合層所組成，并且通過將阻燃劑加至該基膜或 粘合層，或該基膜與粘合層，或使用阻燃材料制作該基膜和/或粘合層， 而賦予阻燃性。
5. 如權(quán)利要求3所述的電池組，其中該粘合劑為涂覆在該包裝構(gòu) 件的一側(cè)的粘合層。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的電池組，其中該阻燃劑被加至該粘合 層，由此賦予阻燃性。
7. 如權(quán)利要求4或5所述的電池組，其中該基膜或包裝構(gòu)件為聚 酯膜，且該粘合層由丙烯酸材料形成。
8. 如權(quán)利要求1所述的電池組，其中該電池單元為二次電池。
9. 如權(quán)利要求8所述的電池組，其中該二次電池為鋰二次電池。
10. 如權(quán)利要求1所述的電池組，其中該電池單元為袋型電池單 元或方型電池單元。
11. 一種中型或大型電池組，該電池組包括多個(gè)電池單元，所 述電池單元由電極組件以及電解液制成，該電極組件由陰極、陽極、 隔板組成；以及電池殼體，在該電池殼體中以密封的狀態(tài)包含該電極 組件，其中，對處于該電池單元外部的粘合構(gòu)件賦予阻燃性。
全文摘要
提供了一種小型電池組，其具有在電池單元外部的賦予阻燃性的粘合構(gòu)件，例如雙面粘合帶，其用于在電池單元與安裝電池單元的電池組殼體之間進(jìn)行粘合，粘合劑，用于將包裝構(gòu)件連接于電池單元或電池組殼體，等等。根據(jù)本發(fā)明，可使制造的電池組具有改進(jìn)的阻燃性，且不會對此電池的功能性元件有不良的影響，且不需額外空間，并且更進(jìn)一步，不需修正此電池組的制造流程或增加新的流程。
文檔編號H01M2/10GK101107731SQ200680003071
公開日2008年1月16日 申請日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者文基業(yè) 申請人:株式會社Lg化學(xué);姜景勳