專利名稱：電池裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有可施加壓力于電池芯的夾持結構的電池結構，特別是涉及一種具有可施加壓力于電池芯的夾持結構的軟性包裝電池。
背景技術：
可攜式電子產品中必然需要可充電電池，而常見的可充電電池構造中通常包含電池芯、電解液與外包裝，電池芯本身主要包括正極層、負極層與隔離層。其中隔離層用以隔離正極層與負極層，進而防止短路發(fā)生。而現有的電池芯有兩種層疊式與卷繞式，其中層疊式電池芯的正極層與負極層交互相疊起來，且正極層與負極層之間有隔離層做為隔離， 最后用外包裝將電池芯包覆起來。而外包裝可以是軟性包裝如鋁箔包，或是金屬殼。至于卷繞式電池芯則以與層疊式電池芯的相同方式來將正極層、隔離層與負極層交互相疊起來， 更進一步卷繞成圓筒狀，并以外包裝將電池芯包覆起來。而外包裝也可以是軟性包裝如鋁箔包，或是金屬殼。而軟性包裝的可充電電池不論其電池芯是層疊式或是卷繞式，其電池芯進行第一次充電時，電池芯都會因充電時產生的氣體而膨脹。換言之，電池芯的不緊實將導致電池的充放電效率與使用壽命降低。因此，軟包裝電池除了第一次充電時就膨脹外，往后的每一次充放電也都將會因產生的氣體而更加膨脹，最后導致電池的低效率與低壽命。而外包裝為金屬的電池也有其缺點。金屬殼外包裝的電池雖然有泄壓閥設計，但一旦發(fā)生電池鋰金屬析出的內部短路，大量氣體與能量釋放，泄壓閥作動因不一致而導致潛在電池的爆炸的危險。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提高電池的使用壽命，特別是關于軟性包裝電池的使用壽命。 通過本發(fā)明中的夾持結構，可以對電池的電池芯施加壓力，限制電池芯因充電產生的膨脹， 以保持電池芯的緊實度，而提高電池的使用壽命。本發(fā)明的另一目的在于提供更安全的電池裝置。此電池裝置以軟性包裝做為外包裝，若其無法負荷因一旦發(fā)生電池鋰金屬析出的內部短路，大量氣體與能量釋放時，并不會像傳統電池般，有爆炸之虞。本發(fā)明的實施例提供一種電池裝置，其包含一電池芯，且電池芯包含至少一正極層，至少一負極層，至少一隔離層以及一夾持結構。隔離層置放于各正極層與各負極層之間。夾持結構包括一第一夾持部與一第二夾持部。夾持結構將電池芯夾持于第一夾持部與第二夾持部之間，其中第一夾持部與第二夾持部有部分面積與電池芯接觸。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附附圖，作詳細說明如下。


圖IA為層疊式電池芯的示意圖；圖IB為卷繞式電池芯的示意圖；圖2為具有一外包裝的電池芯的示意圖；圖3A為本發(fā)明的挾持結構的第一實施例的示意圖；圖;3B為本發(fā)明的挾持結構挾持住電池芯的第一實施例的示意圖；圖4A為本發(fā)明的挾持結構的第二實施例的示意圖；圖4B為本發(fā)明的挾持結構挾持住電池芯的第二實施例的示意圖。主要元件符號說明1 正極層2:負極層3:隔離層4 正極導柄5:負極導柄6 外包裝10 電池芯20，40:夾持結構21，41:第一夾持部22，42:第二夾持部23，43:連結部31 遠離連結部端32 靠近連結部端33 夾持結構中央部34:夾持結構外圍部Gl, G2 連結部與電池芯的間隙ΗΓ:第一實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時，第一夾持部21與第二夾持部22在靠近連結部端32的距離H2’:第一實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時，第一夾持部21與第二夾持部22在遠離連結部端31的距離H3’ 第一實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時的厚度Hl 第一實施例中，電池芯10進行第一次充電后，第一夾持部21與第二夾持部22 在靠近連結部端32的距離H2 第一實施例中，電池芯10進行第一次充電后，第一夾持部21與第二夾持部22 在遠離連結部端31的距離H3 第一實施例中，電池芯10進行第一次充電后的厚度Si’:第二實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時，第一夾持部41與第二夾持部42在靠近連結部端的距離S2’ 第二實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時，第一夾持部41與第二夾持部42在靠近電池芯中心部的距離S3’ 第二實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時的厚度S4’:第二實施例中，電池芯10尚未進行第一次充電時，第一夾持部41與第二夾持部42在遠離連結部端的距離Sl 第二實施例中，電池芯10進行第一次充電后，第一夾持部41與第二夾持部42 在靠近連結部端的距離S2 第二實施例中，電池芯10進行第一次充電后，第一夾持部41與第二夾持部42 在靠近電池芯中心部的距離S3 第二實施例中，電池芯10進行第一次充電后的厚度S4 第二實施例中，電池芯10進行第一次充電后，第一夾持部41與第二夾持部42 在遠離連結部端的距離
具體實施例方式如圖IA所示，層疊式電池芯10由正極層1、負極層2、正極導柄4、負極導柄5與隔離層3所組成，而隔離層3設置于正極層1與負極層2之中，用以隔離正極層1與負極層2 以避免短路。隔離層3也可以包覆整個電池芯，并不僅限于圖1中的實施樣態(tài)。圖IB所示為另一種電池芯的實施例，稱為卷繞式電池芯，其以與層疊式電池芯的相同方式來將正極層1、隔離層3與負極層2交互相疊起來，但更進一步卷繞成圓筒狀。本發(fā)明可適用于此兩種電池芯但不僅限于此兩種型態(tài)的電池芯。圖2則表示出用外包裝6將上述電池芯10包覆起來的外觀示意圖。其中外包裝6可以是軟性包裝如鋁箔包，或是金屬殼。如圖3A所示，其中表示出電池芯10與本案所提出的夾持結構20，而夾持結構20 具有第一夾持部21、第二夾持部22與連結部23，連結部23用以連結第一夾持部21與第二夾持部22。接著，如圖:3B所示，其將電池芯10置入夾持結構20后的示意圖，電池芯10挾持于第一夾持部21與第二夾持部22之間，夾持結構20可限制電池芯10的膨脹程度以延長電池壽命。夾持結構20因第一夾持部21與第二夾持部22可施加壓力于電池芯10之上， 故而限制了電池芯10的膨脹，達到延長電池壽命的目的。當電池芯10置放于第一夾持部 21與第二夾持部22之間，并進行電池芯第一次充電后，電池芯10將會膨脹，而第一夾持部 21部分面積或全部面積與第二夾持部22部分面積或全部面積將與電池芯10接觸，并施加壓力與電池芯10之上。此外，電池芯10于往后每次的充電時或充電后，夾持結構20都具有限制電池芯10膨脹的功能，并不僅限于第一次充電時才發(fā)揮功能。電池芯10尚未做第一次充電時，電池芯的厚度為H3’。而電池芯10置放于夾持結構20中并做第一次充電后，電池芯10將會膨脹而具有另一厚度H3，其中H3 > H3，。而此時，第一夾持部21與第二夾持部22的部分面積或全部面積將與電池芯接觸，以施加壓力于電池芯10上。電池芯10于第一次充電后，第一夾持部21與第二夾持部22的相對位置可以是約略互相平行，或是稍微傾斜的，或是呈現一種特定夾持形狀。但不論第一夾持部21 與第二夾持部22的相對位置為何，第一夾持部21與第二夾持部22都因施加壓力于電池芯 10的緣故，而迫使電池因充放電而產生的氣體往電池芯的周圍移動。先前技術中，電池芯并無挾持結構，故電池因往復充放電所產生的氣體便分布于正、負極與隔離膜之間。氣體所產生的壓力會使導致電池芯因不夠緊實而使充放電效率降低，電池的壽命也因而變短。此外， 電池芯10往復的充放電之后，第一夾持部21與第二夾持部22的相對位置也將是約略互相平行，或是稍微傾斜的，或是呈現一種特定夾持形狀。夾持結構20有諸多實施樣態(tài)，底下分述本發(fā)明的第一實施例與第二實施例。
圖3A與圖3B中 示出的夾持結構20為本發(fā)明的第一實施例。其中圖3A所示為電池芯10尚未置于夾持結構20中，且電池尚未做第一次充電時的狀態(tài)。圖3B所示為電池芯10置于夾持結構20中，且電池已經完成第一次充電時的狀態(tài)。在此實施例中，第一夾持部21與第二夾持部22之間的距離，由靠近連結部端32向遠離連結部端31逐漸減少。如圖3A所示，電池芯尚未進行第一次充電時，第一夾持部21與第二夾持部22在靠近連結部端32的距離是Hl’，而第一夾持部21與第二夾持部22在遠離連結部端的距離是 H2’，電池芯10尚未進行第一次充電時的厚度是H3’。而如圖3B所示，電池芯完成第一次充電后，第一夾持部21與第二夾持部22在靠近連結部端32的距離是H1，而第一夾持部 21與第二夾持部22在遠離連結部端的距離是H2，電池芯10于第一次充電后的厚度是H3， 其中H3彡HI。而連結部23與電池芯10之間有間隙G1，其中0彡Gl彡10mm。夾持結構 20可以是一體成型，也可以是由第一夾持部21、第二夾持部22與連結部23組成。夾持結構20的材質可以是由絕緣層所構成，也可以是由絕緣層包覆金屬層所構成。絕緣層的材質是塑膠，例如合成聚合物(Synthetic polymer)或是含氟聚合物(Fluoropolymer)或是聚亞酰胺(Polyimides)等。此外，在絕緣層中加入陶瓷微粒(Ceramic particles)如 Alumina (A1203) ,silica (Si02) ,BaTi03,Zr02,Ti02..等，或是玻璃纖維(glass fiber)來更進一步增強夾持結構20的強度。圖4A，圖4B中示出的夾持結構40為本發(fā)明的第二實施例。圖4A所示為電池芯10 尚未置于夾持結構40中，且電池尚未做第一次充電時的狀態(tài)。電池芯10尚未做第一次充電時，第一夾持部41與第二夾持部42在靠近連結部端的距離是Si，，第一夾持部41與第二夾持部42在靠近電池芯中心部的距離是S2’，而第一夾持部41與第二夾持部42在遠離連結部端的距離是S4’，電池芯10尚未做第一次充電時的厚度是S3’。而圖4B所示為電池芯 10置于夾持結構40中，且電池已經完成第一次充電時的狀態(tài)。在此實施例中，第一夾持部 41與第二夾持部42之間的距離在夾持結構中央部33為最小，再逐漸由電池芯中央部向夾持結構外圍部34增大。如圖4B所示，電池芯10完成第一次充電后，第一夾持部41與第二夾持部42在靠近連結部端的距離是Si,第一夾持部41與第二夾持部42在靠近電池芯中心部的距離是S2，而第一夾持部41與第二夾持部42在遠離連結部端的距離是S4，電池芯10 于第一次充電后的厚度是S3，其中S3 < S4且S3 < Si。此實施例中，連結部43與電池芯 10之間有間隙G2，其中0彡G2彡10mm。夾持結構40可以是一體成型，也可以是由第一夾持部41、第二夾持部42與連結部43組成。夾持結構40的材質可以是由絕緣層所構成，也可以是由絕緣層包覆金屬層所構成。絕緣層的材質是塑膠，例如合成聚合物(Synthetic polymer)或是含氟聚合物(Fluoropolymer)或是聚亞酰胺(Polyimides)...等。此外，于絕緣層中加入陶瓷微粒(Ceramic particles)如=Alumina(A1203), silica(Si02)，BaTi03, Zr02, Τ 02..等，或是玻璃纖維(glass fiber)來更進一步增強夾持結構40的強度。在本發(fā)明的較佳實施例中，電池芯置放于夾持結構之間，并由軟性包裝包覆夾持結構與電池芯，而制成軟包裝電池。電池芯于第一次充電或往后的充電時，夾持結構的兩個夾持部均對電池芯施加壓力，以限制電池芯的膨脹。夾持結構也使電池芯因充放電所產生的氣體往電池芯的周圍移動，以維持電池芯一定的緊實度，因而延長電池的使用壽命與效率。雖然結合以上較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神 和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種電池裝置，包含電池芯，包含至少一正極層；至少一負極層；至少一隔離層，設置于該正極層與該負極層之間；以及夾持結構，包括第一夾持部與第二夾持部，用以將該電池芯夾持于該第一夾持部與該第二夾持部之間，其中該第一夾持部與該第二夾持部有部分面積與該電池芯接觸。
2.如權利要求1所述的電池裝置，還包含軟性包裝層，該軟性包裝層包覆該夾持結構與該電池芯外部。
3.如權利要求1所述的電池裝置，其中該夾持結構還包括連結部，該連結部連接該第一夾持部與該第二夾持部，使得該第二夾持部與該第一夾持部相對設置。
4.如權利要求3所述的電池裝置，其中該連結部與該電池芯之間有一間隙。
5.如權利要求3所述的電池裝置，其中該夾持結構的材料為一絕緣材料。
6.如權利要求5所述的電池裝置，其中該夾持結構為一體成型，且該絕緣材料是一合成聚合物(Synthetic polymer)、含氟聚合物(Fluoropolymer)或是聚亞酰胺 (Polyimides)。
7.如權利要求5所述的電池裝置，其中該絕緣材料含有陶瓷粒子或玻璃纖維。
8.如權利要求3所述的電池裝置，其中該夾持結構為一體成型，且該夾持結構的材料包含金屬層與絕緣層，且該絕緣層包覆于該金屬層之外。
9.如權利要求8所述的電池裝置，其中該絕緣層是合成聚合物(Syntheticpolymer), 含氟聚合物(Fluoropolymer)或是聚亞酰胺(Polyimides)。
10.如權利要求8所述的電池裝置，其中該絕緣層含有陶瓷粒子或玻璃纖維。
11.如權利要求3所述的電池裝置，其中該第一夾持部與該第二夾持部包含金屬層與絕緣層，且該絕緣層包覆于該金屬層之外。
12.如權利要求11所述的電池裝置，其中該絕緣層是合成聚合物(Synthetic polymer)、含氟聚合物(Fluoropolymer)或是聚亞酰胺(Polyimides)。
13.如權利要求11所述的電池裝置，其中該絕緣層含有陶瓷粒子或玻璃纖維。
14.如權利要求3所述的電池裝置，該第一夾持部與第二夾持部之間的最大距離為H1， 最小距離為H2，且Hl與H2并不相等。
15.如權利要求14所述的電池裝置，其中該第一夾持部與該第二夾持部之間的該最大距離的位置位于靠近該連結部的一端，且該第一夾持部與該第二夾持部之間的該最小距離的位置位于遠離該連結部的另一端。
16.如權利要求14所述的電池裝置，其中該第一夾持部與該第二夾持部之間的該最大距離的位置位于靠近該連結部的一端，且該第一夾持部與該第二夾持部之間該最小距離的位置位于該夾持結構中央區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電池裝置，其包含一電池芯，且電池芯包含至少一正極層，至少一負極層，至少一隔離層以及一夾持結構。隔離層置放于各正極層與各負極層之間。夾持結構包括一第一夾持部與一第二夾持部。夾持結構將電池芯夾持于第一夾持部與第二夾持部之間，其中第一夾持部與第二夾持部有部分面積與電池芯接觸。
文檔編號H01M10/04GK102394310SQ20111035518
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2011年9月27日
發(fā)明者陳明倫 申請人:友達光電股份有限公司