專(zhuān)利名稱(chēng):電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組件(battery pack),其中電池元件包覆有外殼部件(outerjacket member)。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著便攜式電子裝置如筆記本型個(gè)人電腦、移動(dòng)電話(huà)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的廣泛應(yīng)用，高電壓、高能量密度和輕型的鋰離子電池已經(jīng)廣泛的用于這些電子裝置的電源。
當(dāng)電池使用液體電解質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生液體電解質(zhì)易于泄漏到電池外部的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，實(shí)際上已經(jīng)使用了聚合物浸透在非水電解質(zhì)溶液中的凝膠型聚合物膜的鋰離子聚合物二次電池和使用固體電解質(zhì)的鋰離子聚合物二次電池。
鋰離子聚合物二次電池具有單元(cell)結(jié)構(gòu)。單元電池由電池元件和由鋁層壓材料制成的外殼部件構(gòu)成。電池元件由陰極、陽(yáng)極和聚合物電解質(zhì)構(gòu)成。電池元件具有從陰極和陽(yáng)極延伸的電極端子。電池元件包覆有外殼部件。單元電池和其上安裝有電路部分的布線(xiàn)板容納在由上部殼體和下部殼體組成的盒形塑模殼體中。下述專(zhuān)利文獻(xiàn)I描述了這種鋰離子聚合物二次電池的示例。
[專(zhuān)利文獻(xiàn)I]
日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2002-260608o
發(fā)明內(nèi)容
在電池元件容納在模制外殼中這種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，模制外殼的壁厚為約0.3mm到0.4mm。當(dāng)考慮固定雙面膠帶和公差時(shí),單元厚度增加約0. 8mm到1mm。此外，需要使單元的上部模制外殼和下部模制外殼可以進(jìn)行超聲焊接的形狀。為了這樣，壁厚增加約0. 7_。從而，與單元的體積相比，電池組件的體積增加I. 3到I. 4倍。
此外，當(dāng)電池單元容納在模制外殼中時(shí)，散熱能力變差。從而，電池性能降低和/或產(chǎn)生熱量。
為了解決這種問(wèn)題，本專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)明者提出了一種具有下述結(jié)構(gòu)的電池組件。該電池組件由硬性外殼部件(hard outer jacket member)和電池元件構(gòu)成。硬性外殼部件在兩端具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。電池元件容納在外殼部件中。由樹(shù)脂模制而成的第一蓋和第二蓋分別安裝到第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。電路板容納在安裝到第一開(kāi)口的第一蓋中。電路板具有連接到電池元件的電極端子。
由于該電池組件具有優(yōu)異的容積效率(每單位體積的電容/ 一個(gè)電池組件)和高散熱性，因此該電池組件有助于提高電池性能。此外，可以容易地組裝該電池組件并且可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。然而，由于電池組件的形狀簡(jiǎn)單，發(fā)明者意識(shí)到存在電池組件與電子裝置反極性連接的危險(xiǎn)。為了解決該問(wèn)題，可以在電池組件的邊緣表面處添加突起部分。然而，該突起部分會(huì)降低電池組件的容積效率。
此外，當(dāng)使用上述電池組件時(shí)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以使電池組件免于外部沖擊很重要。在具有上述結(jié)構(gòu)的電池組件中，如圖IA所示,對(duì)柔性外殼部件(soft outer jacketmember) IOla進(jìn)行旋壓模制(spin-molding),以形成容納電池元件的凹形部分。在電池元件容納在凹形部分中之后，將硬性外殼部件IOlb放置在柔性外殼部件IOla上，使得硬性外殼部件IOlb覆蓋凹形部分的開(kāi)口部分。對(duì)電池元件的周邊進(jìn)行熱粘結(jié)。此后，如圖IB所示，折疊硬性外殼部件IOlb和柔性外殼部件101a。從而，所得到的結(jié)構(gòu)具有橢圓形截面。 粘結(jié)外殼部件IOla和IOlb的端部。從而，得到電池單元。具有橢圓形截面的蓋安裝到電池單元頂部和底部的開(kāi)口。從而，得到電池組件。
然而，如圖2所示，在具有這種結(jié)構(gòu)的電池組件中，硬性外殼部件IOlb和柔性外殼部件IOla沿著連接電池元件104的左側(cè)表面部分和右側(cè)表面部分以及容納電池元件104的開(kāi)口部分的直線(xiàn)折疊。因而，這些折疊部分的曲率半徑小于連接電池元件104的左側(cè)表面部分和右側(cè)表面部分以及電池元件104的底部表面部分的部分的曲率半徑。因而，電池元件104的截面不是橢圓形的。
這是因?yàn)槿菁{電池元件104的凹形部分是通過(guò)旋壓模制而形成的，并且凹形部分的端部108可以容易地折疊。當(dāng)試圖將具有大致橢圓形截面的蓋安裝到電池元件104的開(kāi)口部分時(shí)，硬性外殼部件IOlb與所述蓋的形狀不匹配。由于它們的接觸性降低，所以它們不能進(jìn)行充分地?zé)嵴辰Y(jié)。因而，當(dāng)電池組件墜落到地板上或?qū)﹄姵亟M件施加沖擊時(shí)，硬性外殼部件IOlb會(huì)容易脫落。
上述電池組件的另一個(gè)問(wèn)題在于，當(dāng)電池組件設(shè)計(jì)成具有橢圓形截面時(shí)，由于側(cè)表面是彎曲的，所以電池組件較難與電子裝置的電池組件插槽部分對(duì)準(zhǔn)。此外，在電池組件接到電子裝置之后，電池組件容易與插槽部分脫離。
在上述電池組件中，電路板103容納在由上部支架102a和下部支架102b構(gòu)成的頂蓋102中。頂蓋102安裝到外殼部件101的一個(gè)開(kāi)口部分。此時(shí)，如圖3A和3B所示，連接到電路板103的電極端子105折疊并容納在電池組件中。在這種情況下，當(dāng)電池元件104與頂蓋102之間存在足夠的空間時(shí)，折疊起來(lái)的電極端子105不妨礙與電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分相對(duì)且位于上部支架102a中的部分109。然而，這種結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)高容積效率的電池組件這一基本目的相矛盾。
當(dāng)電池元件104與頂蓋102之間的空間較窄時(shí)，由于電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分的結(jié)構(gòu)，置于上部支架102a中的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分與外殼部件101的熱粘結(jié)部分就變得非常小。因而，頂蓋102與外殼部件101之間的熱粘結(jié)強(qiáng)度變得不足。此外，當(dāng)電池厚度相對(duì)較小時(shí)，如圖3B所示，與電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分相對(duì)且位于下部支架102b的底表面上的部分110擠壓電極端子105。從而，電極端子在電池元件的厚度方向突出并折疊。因而，電極端子部分的厚度變得比其它部分厚。在這種情況下，電池組件可能與電子裝置的電池組件插槽不匹配。
此外，本專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)明者提出一種電池組件，其結(jié)構(gòu)與上述電池組件相同，只是將熱熔樹(shù)脂等注入到第一蓋中，從而固定容納在其中的電路板。
然而，在該電池組件中，樹(shù)脂沒(méi)有充分地注入到第一蓋中并且該蓋具有空腔。因而，電路板沒(méi)有充分地被固定。當(dāng)電池組件墜落到地板上時(shí)，電路板發(fā)生變形。有時(shí)候電路受損。
考慮到上述，期望提供這樣一種電池組件，其能夠防止與裝置反極性連接，而不會(huì)以降低容積效率為代價(jià)。
此外，期望提供一種電池組件，其具有優(yōu)異的容積效率和外部沖擊抵抗力，并能夠容易地與電池組件插槽對(duì)準(zhǔn)。
此外，期望提供一種電池組件，其使電極端子免于受到頂蓋的干擾，以及無(wú)需使電極端子突出和彎曲，并且不會(huì)使電極端子部分的厚度變得比電池組件的其它部分大，并可以增大產(chǎn)量。
此外，期望提供一種電池組件，其使熱熔樹(shù)脂充分地注入到保持電路板的蓋中，并且使注入的樹(shù)脂可靠地保持電路板，并提高電池組件的機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種盒形或板形的電池組件，其具有硬性外殼部件、盒 形或板形的電池元件、蓋和電路板。硬性外殼部件具有形成在兩端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。盒形或板形的電池元件容納在外殼部件中并具有電極端子。蓋由樹(shù)脂模制而成，并安裝到第一開(kāi)口。電路板與電極端子導(dǎo)線(xiàn)(electrode terminal lead)連接并容納在蓋中。至少電極端子導(dǎo)線(xiàn)從第一開(kāi)口延伸。蓋在一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端具有凹形部分。外殼部件具有至少使蓋的凹形部分露出的切口部分(cut portion)。至少蓋的較長(zhǎng)邊與外殼部件熱粘結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種電池組件，其具有外殼部件、電池元件和至少一個(gè)樹(shù)脂模制的蓋。外殼部件由第一層壓部件和第二層壓部件構(gòu)成。第一層壓部件具有凹形部分。電池元件容納在第一層壓部件中形成的凹形部分中。第一層壓部件和第二層壓部件層疊，使得第二層壓部件覆蓋凹形部分的開(kāi)口。密封第一層壓部件的開(kāi)口周邊。第二層壓部件的兩端在第一層壓部件的凹形部分的底部外側(cè)連接。第二層壓部件的兩側(cè)突出形成為大致橢圓形。至少一個(gè)樹(shù)脂模制的蓋安裝到由外殼部件形成的開(kāi)口部分。在蓋的兩個(gè)較短邊上形成拐角部分(corner portion)。從第一層壓部件的凹形部分的開(kāi)口到每個(gè)較短邊的曲面的拐角部分的曲率半徑小于從第一層壓部件的凹形部分的底部的外表面到每個(gè)較短邊的曲面的拐角的曲率半徑。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種盒形或板形的電池組件，其具有硬性外殼部件、盒形或板形的電池元件、第一蓋和第二蓋。硬性外殼部件在兩端具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。盒形或板形的電池元件容納在外殼部件中，并具有與電路板連接的電極端子導(dǎo)線(xiàn)。第一蓋和第二蓋覆蓋第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。第一蓋安裝到第一開(kāi)口。電路板容納在第一蓋中。第一蓋具有至少上部支架和下部支架，上部支架由樹(shù)脂模制而成并在電池元件的相對(duì)側(cè)保持電路板，下部支架由樹(shù)脂模制而成并在電池元件側(cè)保持電路板。上部支架和下部支架粘結(jié)或機(jī)械連接。上部支架具有與從電池元件延伸的電極端子的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分相對(duì)應(yīng)的切口部分。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種盒形或板形的電池組件，其具有硬性外殼部件、盒形或板形的電池元件、第一蓋和第二蓋。硬性外殼部件在兩端具有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。盒形或板形的電池元件容納在外殼部件中，并具有連接到電路板的電極端子導(dǎo)線(xiàn)。第一蓋和第二蓋覆蓋第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。第一蓋安裝到第一開(kāi)口。電路板容納在第一蓋中。第一蓋具有至少上部支架和下部支架，上部支架由樹(shù)脂模制而成并在電池元件的相對(duì)側(cè)保持電路板，下部支架由樹(shù)脂模制而成并在電池元件側(cè)保持電路板。上部支架和下部支架粘結(jié)或機(jī)械連接。上部支架具有通孔，樹(shù)脂通過(guò)該通孔注入到電池元件與第一蓋之間形成的空間中。下部支架在兩端具有突起部分，所述突起部分在中心部分具有切口部分，下部支架在中心部分附近具有至少一個(gè)在電路基板側(cè)突出的基板支撐突起。樹(shù)脂注入到電池元件與第一蓋之間形成的空間中。[0028]優(yōu)選地，外殼部件的一端通過(guò)安裝到蓋的開(kāi)口從電池元件的一端突出約蓋的厚度。優(yōu)選地，熱粘結(jié)層設(shè)置在外殼部件的突起部分內(nèi)。
優(yōu)選地，外殼部件由具有大致相同尺寸的第一層壓部件和第二層壓部件構(gòu)成。優(yōu)選地，第一層壓部件具有容納電池元件的凹形部分，層疊第一層壓部件和第二層壓部件，使得第二層壓片部件覆蓋凹形部分的開(kāi)口，第一層壓部件的開(kāi)口周邊密封，連接到電池元件的電極端子導(dǎo)線(xiàn)從密封部分延伸，第一層壓部件和第二層壓部件的端部在第一層壓部件的凹形部分的底部外側(cè)連接，第一層壓部件和第二層壓部件的兩側(cè)突出形成為橢圓形。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，蓋在一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端具有凹形部分，并且外殼部件具有至少使蓋的凹形部分露出的切口部分。因而，可以提供具有優(yōu)異容積效率的電池組件，該電池組件具有防止電池組件反極性連接的結(jié)構(gòu)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，由于蓋和外殼部件的安裝部分的接觸性得到了改善，所以可以避免熱粘結(jié)部分脫落。從而，當(dāng)電池組件墜落或受到?jīng)_擊時(shí)，可以避免電池組件受到損壞。此外，由于電池組件可以容易地與電子裝置的電池組件插槽對(duì)準(zhǔn)，并且可以避免電池組件與電池組件插槽錯(cuò)位，所以能夠提高電池組件的質(zhì)量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，由于容納電路板的蓋具有切口部分，所以當(dāng)蓋安裝到外殼部件時(shí)，切口部分可以容納彎曲的電極端子。因而，在蓋與外殼部件熱粘結(jié)之后，電池組件的厚度不會(huì)增大。此外，由于避免了熱粘結(jié)部分發(fā)生脫落，所以提高了電池組件的質(zhì)量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由于使用了不會(huì)阻止注入的樹(shù)脂流動(dòng)的支架，樹(shù)脂能夠充分地注入到頂蓋中，能夠可靠地保持電路板。另外，能夠提高電池組件的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于下部支架兩端的肋在電池組件的縱向具有突起部分，所以當(dāng)注入樹(shù)脂時(shí)，可以簡(jiǎn)化樹(shù)脂的流動(dòng)。因而，樹(shù)脂可以充分地注入到頂蓋中。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，由于下部支架具有突起部分，所以在安裝上部支架和下部支架時(shí)，由于通孔與突起部分相對(duì)，所以即使金屬銷(xiāo)插入到通孔中，也能夠避免金屬銷(xiāo)與電池元件接觸。因而，可以避免發(fā)生諸如短路的意外。
根據(jù)下述如附圖所示的本發(fā)明最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和益處將會(huì)變得更加顯而易見(jiàn)。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加全面的理解，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，附圖中
圖IA和圖IB是示出現(xiàn)有技術(shù)的電池單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；
圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的電池單元的結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖3A和圖3B是示出現(xiàn)有技術(shù)的電池單元的結(jié)構(gòu)的截面圖；[0041]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)的示例的分解透視圖；
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件一端的形狀的示例的透視圖；
圖6A和圖6B分別是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池元件的結(jié)構(gòu)的示例的透視圖和截面圖；
圖7A、圖7B和圖7C是示出外殼部件的第一示例的平面圖、較短邊截面圖和較長(zhǎng)邊截面圖；
圖8是示出構(gòu)成外殼部件的柔性層壓部件的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；
圖9是示出外殼部件的第二示例的透視圖；
圖10是示出上部支架的形狀的示例的透視圖；
圖11是示出包覆有外殼部件的電池元件的外觀的示例的透視圖；
圖12是示出包覆電池元件的外殼部件的放大截面圖；
圖13是描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的生產(chǎn)方法的透視圖；
圖14是描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的生產(chǎn)方法的透視圖；
圖15是描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的生產(chǎn)方法的透視圖；
圖16是描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的生產(chǎn)方法的透視圖；
圖17是描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的生產(chǎn)方法的透視圖；
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的外部形狀的透視圖；
圖19是示出根據(jù)第一比較示例的電池組件的外部形狀的透視圖；
圖20是示出根據(jù)第二比較示例的電池組件的外部形狀的透視圖；
圖21是示出根據(jù)第三比較示例的電池組件的外部形狀的透視圖；
圖22是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖23是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組件中使用的頂蓋結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖24是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的示意圖；
圖25是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的示意 圖；
圖26是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的示意圖；
圖27A、圖27B和圖27C是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋的透視圖、前視圖和透視圖；
圖28是示出現(xiàn)有技術(shù)中的電池組件的結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖29是示出用在現(xiàn)有技術(shù)中的電池組件中的頂蓋和電池單元的結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖30是示出用在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電池組件中的頂蓋的上部支架的結(jié)構(gòu)的透視圖；
圖31是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)的示例的透視圖；
圖32是示出在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電池組件中使用的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)中，電池單元的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分的平面圖；
圖33是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電池組件中使用的構(gòu)成頂蓋的下部支架的結(jié)構(gòu)的不意圖；[0071]圖34A和圖34B是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電池組件中的電極端子的布線(xiàn)的透視圖；
圖35是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的上部支架、下部支架和電池單元的結(jié)構(gòu)的透視圖；
圖36是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的透視圖；圖37是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的透視圖；
圖38是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的透視圖；
圖39A、圖39B、圖39C和圖39D是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例生產(chǎn)的頂蓋安裝到電池單元的狀態(tài)的截面圖；
圖40是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的上部支架安裝到電池單元的狀態(tài)的透視圖；
圖41是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的下部支架的第一示例的透視圖；
圖42是示出根據(jù)發(fā)明第四實(shí)施例的上部支架和下部支架安裝好的狀態(tài)的透視圖；
圖43是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的上部支架和下部支架安裝部分的細(xì)節(jié)的透視圖；
圖44是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的上部支架和下部支架插入到電池單元的端面的開(kāi)口中的狀態(tài)的透視圖；
圖45是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的下部支架的第二示例的透視圖；
圖46是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的下部支架的第三示例的透視圖；
圖47是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的上部支架和下部支架安裝好的狀態(tài)下，下部支架的通孔附近的放大透視圖；
圖48是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的下部支架的形狀的示例的透視圖；
圖49是示出現(xiàn)有技術(shù)的電池組件中使用的下部支架的形狀的示例的透視圖；
圖50是示出具有多個(gè)電路板支撐突起的下部支架的形狀的示例的透視圖。
具體實(shí)施方式
接下來(lái)，參照附圖描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)的示例的分解透視圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件一端的形狀的示例的透視圖。電池組件為盒形或板形鋰離子聚合物電池的電池組件。如圖4所示，電池組件具有外殼部件I (具有開(kāi)口端)、容納在外殼部件I中的電池元件和安裝在外殼部件I的兩開(kāi)口端的頂蓋2和底蓋3。在下述說(shuō)明中，頂蓋2所安裝到的開(kāi)口端稱(chēng)作頂端，底蓋3所安裝到的開(kāi)口端稱(chēng)作底端。
電池元件例如為盒形或板形卷繞型電池元件(box-shaped or plate-shapedrolltype battery element)。外殼部件I為板形。當(dāng)從主平面觀察時(shí)，外殼部件I為矩形。外殼部件I具有至少暴露形成在頂蓋2的較長(zhǎng)邊兩端的凹形部分6a和6b的切口部分IOa和10b。外殼部件I端部處的開(kāi)口為矩形。每個(gè)開(kāi)口的兩個(gè)較短邊以橢圓弧的形狀突出。
此外，頂蓋2和底蓋3的形狀形成為使得它們安裝到外殼部件I兩端處的開(kāi)口。當(dāng)從頂蓋2和底蓋3的前面觀察時(shí)，它們?yōu)榫匦尾⑶宜鼈兊妮^短邊以橢圓弧的形狀突出。如圖5中所示，凹形部分6a和6b形成在頂蓋2的一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端，從而防止電池組件與電子裝置的電池組件插槽反極性連接。此外，在頂蓋2的前表面上形成通孔26a和26b。
接下來(lái)，參照?qǐng)D6到10，對(duì)電池元件4、外殼部件I、頂蓋2和底蓋3進(jìn)行描述。
<電池元件>
圖6A和圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池元件4的外觀的示例的透視圖和截面圖。圖6B示出陰極8和陽(yáng)極9卷繞的末端部的結(jié)構(gòu)。電池元件4由形成為條帶形狀并沿其縱向方向卷繞的陰極8、隔板19a、與陰極8相對(duì)設(shè)置的陽(yáng)極9以及隔板19b構(gòu)成。陰極8和陽(yáng)極9各自的兩個(gè)表面涂覆有聚合物電解質(zhì)20。如圖6B中所示，聚合物電解質(zhì)20完全施加到陰極8和陽(yáng)極9各自的兩個(gè)表面，使得聚合物電解質(zhì)20完全覆蓋陰極8和陽(yáng)極9的末端部。連接到陰極8的陰極端子5a和連接到陽(yáng)極9的陽(yáng)極端子5b從電池元件4伸出(除非明確指出電極端子，否則將陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b僅稱(chēng)為電極端子5)。陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b各自的兩個(gè)表面涂覆有樹(shù)脂片7a和7b，以提高層壓膜(下面將描述為外殼部件I)的粘合性能(下面，樹(shù)脂片7a和7b稱(chēng)作密封劑(sealant))。
陰極8由條帶形狀的陰極集電器(cathode current collector)、形成在陰極集電器上的陰極活性物質(zhì)層和形成在陰極活性物質(zhì)層上的聚合物電解質(zhì)層構(gòu)成。陰極集電器由金屬箔如鋁(Al)箔、鎳(Ni)箔或不銹鋼箔制成。陽(yáng)極9由條帶形狀的陽(yáng)極集電器、形成在陽(yáng)極集電器上的陽(yáng)極活性物質(zhì)和形成在陽(yáng)極活性物質(zhì)上的聚合物電解質(zhì)構(gòu)成。陽(yáng)極集電器由金屬箔如銅(Cu)箔、鎳(Ni)箔或不銹鋼箔制成。陰極8和陽(yáng)極9的電極端子5a和5b分別連接到陰極集電器和陽(yáng)極集電器。對(duì)于陰極活性物質(zhì)、陽(yáng)極活性物質(zhì)和聚合物電解質(zhì)，可以使用已經(jīng)提出的物質(zhì)。
根據(jù)電池的類(lèi)型，陰極8的陰極活性物質(zhì)可以是金屬氧化物、金屬硫化物或預(yù)定的聚合物。當(dāng)電池組件為鋰離子電池時(shí)，陰極活性物質(zhì)可以是例如鋰復(fù)合氧化物L(fēng)ixMO2 (其中M代表一種或多種過(guò)渡金屬；X代表從0. 05到I. 10范圍內(nèi)的值，該值取決于電池的充電/放電狀態(tài))。組成鋰復(fù)合氧化物的過(guò)渡金屬優(yōu)選為鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)等。
陰極活性物質(zhì)層由例如陰極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑構(gòu)成。均等(equally)地混合這些物質(zhì)并形成陰極混合物。將該陰極混合物分散在溶劑中。從而得到陰極混合物的漿料。通過(guò)例如刮刀法將陰極混合物漿料均等地涂覆到陰極集電器上。在高溫下對(duì)陰極集電器進(jìn)行加熱以使溶劑揮發(fā)。從而得到陰極活性物質(zhì)。在這種情況下，不對(duì)陰極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑的混合比進(jìn)行限制，只要它們均等地分散在溶劑中即可。
鋰離子復(fù)合氧化物(lithiumion multi-oxide)的具體不例為 LiCo02、LiNi02、LiNiyCcvyO2 (其中0 < y < I)和LiMn04?？商鎿Q地，一部分過(guò)渡金屬由另一金屬取代的固溶體可以用作鋰離子復(fù)合氧化物。這種固溶體的示例為L(zhǎng)iNia5Coci 5OdPLiNia8Coa2Op這些鋰復(fù)合氧化物能夠產(chǎn)生高電壓并且具有高能量密度?？商鎿Q的，陰極活性物質(zhì)可以是不含鋰的金屬硫化物或金屬氧化物，例如TiS2、MoS2、NbSe2或V205。陰極可以由多種類(lèi)型的這 些陰極活性物質(zhì)制成。當(dāng)陰極由這些陰極活性物質(zhì)制成時(shí)，可以添加導(dǎo)電劑和/或粘結(jié)劑。
使用諸如碳黑或石墨的碳材料作為導(dǎo)電劑。使用例如聚(偏二氟乙烯)(poly (vinylidene fuoride))、聚四氟乙烯(poly (tetrafluoroethylene))或聚偏氟乙烯(PVDF)作為粘結(jié)劑。使用例如N-甲基吡咯烷酮(methylpyirolidone)作為溶劑。
陰極8具有點(diǎn)焊或超聲焊接到集電器的一部分上的陰極端子5a。陰極端子5a優(yōu)選為網(wǎng)格型金屬箔。然而，陰極端子5a可以由導(dǎo)電的非金屬物質(zhì)制成，只要該物質(zhì)是電化學(xué)或化學(xué)穩(wěn)定的且導(dǎo)電即可。陰極端子5a的材料例如為鋁(Al)。
陽(yáng)極活性物質(zhì)層由例如陽(yáng)極活性物質(zhì)構(gòu)成，如果需要還包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。均等地混合這些物質(zhì)并形成陽(yáng)極混合物。將該陽(yáng)極混合物分散在溶劑中。從而得到陽(yáng)極混合物的漿料。通過(guò)例如刮刀法將陽(yáng)極混合物的漿料均等地涂覆到陽(yáng)極集電器。在高溫下對(duì)陽(yáng)極集電器進(jìn)行加熱以使溶劑揮發(fā)。從而得到陽(yáng)極活性物質(zhì)。在這種情況下，不對(duì)陽(yáng)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑的混合比進(jìn)行限制，只要它們均等地分散在溶劑中即可。
作為陽(yáng)極9的物質(zhì)，例如可以使用能夠嵌入(dope)或脫嵌(dedope)鋰的物質(zhì)。這種物質(zhì)的示例為非石墨化碳的碳物質(zhì)和石墨型物質(zhì)。更具體地，可以使用熱解碳類(lèi)、焦炭類(lèi)(浙青焦炭、針狀焦炭、石油焦炭等)、石墨類(lèi)、玻璃型碳類(lèi)、有機(jī)聚合物燒結(jié)體(在適當(dāng)溫度下燒結(jié)酚醛樹(shù)脂或呋喃樹(shù)脂的碳化體)、碳纖維、活性炭等。作為嵌入或脫嵌鋰的物質(zhì)，例如可以使用聚合物如聚乙炔、聚吡咯和氧化物(例如，SnO2)。當(dāng)陽(yáng)極9由這些物質(zhì)制成時(shí)，可以添加粘結(jié)劑等。
能夠與鋰形成合金的物質(zhì)的示例為各種類(lèi)型的金屬如錫(Sn)、鈷(Co)、銦(In)、鋁(Al)、硅(Si)及其合金。當(dāng)使用金屬鋰時(shí)，不必總用粘結(jié)劑涂覆其粉末。可替換的，可以使用滾壓的(rolled)鋰金屬板。
粘結(jié)劑的示例為聚偏二氟乙烯和丁苯橡膠(SBR)。溶劑的示例為N-甲基吡咯烷酮和丁酮(methyl ethyl ketone)。
與陰極8 —樣，陽(yáng)極9具有點(diǎn)焊或超聲焊接到集電器的一部分上的陽(yáng)極端子5b。陽(yáng)極端子5b優(yōu)選為網(wǎng)格型金屬箔。然而，陽(yáng)極端子5b可以由導(dǎo)電的非金屬物質(zhì)制成，只要該物質(zhì)是電化學(xué)或化學(xué)穩(wěn)定的且導(dǎo)電即可。陽(yáng)極端子5b的材料為例如銅(Cu)或鎳(Ni)。
優(yōu)選陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b從電池元件4的同一個(gè)開(kāi)口延伸出來(lái)?？商鎿Q的，陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b可以從電池元件4的任何開(kāi)口延伸出來(lái)，只要不發(fā)生短路并且不降低電池性能即可。此外，可以用任何方法在任何位置上連接陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b，只要陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b分別與陰極8和陽(yáng)極9電接觸即可。
聚合物電解質(zhì)由聚合物物質(zhì)、電解質(zhì)和電解質(zhì)鹽組成。將它們混合并將凝膠的電解質(zhì)進(jìn)行聚合。用電解質(zhì)溶解聚合物物質(zhì)。聚合物物質(zhì)的示例為硅凝膠、丙烯酸凝膠、丙烯腈凝膠、多聚磷酸酯(polyphosphazen)改性聚合物、聚環(huán)氧乙燒和聚環(huán)氧丙燒。作為這些共軛聚合物、這些交聯(lián)聚合物、改性聚合物和氟化聚合物的示例，使用聚合物物質(zhì)如聚(偏二氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯共六氟丙烯)、聚偏二氟乙烯共三氟乙烯)及其混合物。
電解質(zhì)成分的示例為例 如能夠分散上述聚合物物質(zhì)的非質(zhì)子溶劑(aproticsolvent)。非質(zhì)子溶劑的例子為碳酸乙二酯(EC)、碳酸丙二酯(PC)和碳酸丁二酯(BC)。電解質(zhì)鹽溶解在溶劑中并且由陽(yáng)離子和陰離子組成。作為陽(yáng)離子的示例，使用堿金屬和堿土金屬。作為陰離子的示例，使用Cl_、Br_、I_、SCN_、C104_、BF4_、PF6IP CF3SO315電解質(zhì)鹽的具體示例為可溶于電解質(zhì)溶液中具有一定濃度的六氟磷酸鋰(LiPF6)和六氟硼酸鋰(LiBF4)。
作為上述電解質(zhì)和電解質(zhì)鹽的混合物的電解質(zhì)溶液用基質(zhì)聚合物(matrixpolymer)形成凝膠。從而得到凝膠電解質(zhì)。對(duì)基質(zhì)聚合物不進(jìn)行限制，只要它溶解在電解質(zhì)鹽溶解在非水溶劑中形成的非電解質(zhì)溶液中并且形成凝膠即可。基質(zhì)聚合物的示例為在預(yù)定的單元中(in predetermined units)重復(fù)含有聚(偏二氟乙烯)、聚環(huán)氧乙燒、聚環(huán)氧丙燒、聚丙烯腈和/或聚異丁烯腈(poly(methacrylonitrile))的聚合物。該聚合物可以是這些組分之一或其混合物。
〈外殼部件〉
圖7A、圖7B和圖7C示出外殼部件I的第一示例。如圖7A到圖7C所示，外殼部件I由具有容納電池元件4的凹形部分15的柔性層壓部件(softlaminate member) la、和硬性層壓部件(hard laminate member) Ib組成,硬性層壓部件Ib在硬性層壓部件Ib上覆蓋凹形部分15。凹形部分15旋壓模制成電池元件4的形狀。在凹形部分15的底部外表面上設(shè)置熱粘結(jié)片15a。
柔性層壓部件Ia形成為矩形。柔性層壓部件Ia具有頂部較長(zhǎng)邊11a、底部較長(zhǎng)邊12a、左側(cè)較短邊13a和右側(cè)較短邊14a。頂部較長(zhǎng)邊Ila的長(zhǎng)度與底部較長(zhǎng)邊12a的長(zhǎng)度 相同。左側(cè)較短邊13a的長(zhǎng)度與右側(cè)較短邊14a的長(zhǎng)度相同。類(lèi)似地，硬性層壓部件Ib形成為矩形。硬性層壓部件Ib具有頂部較長(zhǎng)邊lib、底部較長(zhǎng)邊12b、左側(cè)較短邊13b和右側(cè)較短端14b。頂部較長(zhǎng)邊Ilb的長(zhǎng)度與底部較長(zhǎng)邊12b的長(zhǎng)度相同。左側(cè)較短邊13b的長(zhǎng)度與右側(cè)較短邊14b的長(zhǎng)度相同。柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的左側(cè)和右側(cè)都是以從圖13A的頂部觀察時(shí)的位置為基礎(chǔ)的。
硬性層壓部件Ib的較長(zhǎng)邊Ilb和12b的長(zhǎng)度使得當(dāng)容納電池元件4的凹形部分15由硬性層壓部件Ib覆蓋時(shí)，較短邊13b和14b彼此接觸或間隔較小的距離。柔性層壓部件Ia的較長(zhǎng)邊Ila和12a的長(zhǎng)度小于硬性層壓部件Ib的較長(zhǎng)邊Ilb和12b的長(zhǎng)度。柔性層壓部件Ia的較長(zhǎng)邊IIa和12a的長(zhǎng)度使得當(dāng)容納電池元件4的凹形部分15由柔性層壓部件Ia覆蓋時(shí)，較短邊13a和14a彼此接觸或間隔較小的距離。柔性層壓部件Ia的較短邊13a和14a的間距不局限于較小的距離，而是可以有一定的距離。
柔性層壓部件Ia的較短邊13a和14a的長(zhǎng)度小于硬性層壓部件Ib的較短邊13b和14b的長(zhǎng)度。因而，柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib可以層疊為僅硬性層壓部件Ib出現(xiàn)在外殼部件I的頂部。在該情況下，設(shè)置在外殼部件I的頂部開(kāi)口處的頂蓋2的周邊可以通過(guò)硬性層壓部件Ib的聚丙烯層而進(jìn)行熱粘結(jié)。類(lèi)似地，硬性層壓部件Ib的粘結(jié)層可以暴露在外殼部件I的底部，從而使設(shè)置在外殼部件I的底部開(kāi)口處的底蓋3的周邊可通過(guò)硬性層壓部件Ib的聚丙烯層而進(jìn)行熱粘結(jié)。
硬性層壓部件Ib的一個(gè)較長(zhǎng)邊具有切口部分IOa和10b。切口部分IOa和IOb至少形成在這樣的位置，即當(dāng)電池元件4由外殼部件I包覆并且頂蓋2安裝到外殼部件I的頂部開(kāi)口時(shí)，使頂蓋2的凹形部分6a和6b露出。切口部分IOa和IOb形成的形狀使得當(dāng)頂蓋2安裝到外殼部件I的頂部開(kāi)口時(shí)，至少頂蓋2的凹形部分6a和6b露出。
柔性層壓部件Ia適于通過(guò)旋壓模制形成容納電池元件4的凹形部分15。柔性層壓部件Ia比硬性層壓部件Ib柔軟。
圖8為示出構(gòu)成外殼部件I的柔性層壓部件Ia的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖。柔性層壓部件Ia具有層疊結(jié)構(gòu)，其中按順序依次層疊有作為粘結(jié)層的聚丙烯(PP)層16a、作為金屬層的柔性鋁層17a、作為表面保護(hù)層的尼龍層或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層18a。聚丙烯層16a為最內(nèi)層(與 硬性層壓部件Ib接觸)。
柔性鋁層17a的一個(gè)作用是防止聚合物電解質(zhì)變性。使用例如澆鑄聚丙烯(CPP)作為聚丙烯層16a。聚丙烯(PP)層16a的厚度為例如30 y m。
柔性鋁層17a的一個(gè)作用是避免濕氣進(jìn)入到內(nèi)部。柔性鋁層17a的材料的示例為退火鋁(JIS A8021P-0)或(JIS A8079P-0)。柔性鋁層17a的厚度在30 y m到130 的范圍內(nèi)。尼龍層或PET層18a的作用是保護(hù)表面。尼龍層或PET層18a的厚度在10 y m到30iim的范圍內(nèi)。
硬性層壓部件Ib可以保持抵抗外部變形彎曲的形狀。硬性層壓部件Ib具有層疊結(jié)構(gòu)，其中按順序依次層疊有作為粘結(jié)層的聚丙烯層、作為金屬層的硬性鋁層以及作為表面保護(hù)層的尼龍層或PET層。
硬性層壓部件Ib的聚丙烯層以及尼龍層或PET層與柔性層壓部件Ia的相同。硬性鋁層由非退火鋁(JIS A3003P-H18)或(JIS A3004P-H18)制成。硬性鋁金屬的厚度在30 到130 的范圍內(nèi)。通過(guò)考慮電池組件的總厚度來(lái)選擇柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的各層的厚度。
圖9不出外殼部件I的第二不例。圖9中，層壓電池兀件50由外殼部件I包覆。頂蓋2和底蓋3設(shè)置在層壓電池元件50的兩個(gè)端面上。
外殼部件I為硬性層壓部件，該硬性層壓部件具有按順序依次層疊的粘結(jié)層、金屬層和表面保護(hù)層。外殼部件I的第二示例的各層的材料與硬性層壓部件Ib的第一示例的各層的材料相同。
電極端子5a和5b從層壓電池元件50中延伸出來(lái)。電池元件4由柔性層壓部件包覆。對(duì)柔性層壓部件的周邊進(jìn)行熱粘結(jié)并密封。優(yōu)選地，柔性層壓部件優(yōu)選具有容納電池元件4的容納部分。該容納部分通過(guò)將柔性層壓部件旋壓模制成預(yù)定形狀而形成。該柔性層壓部件具有依次層疊的粘結(jié)層、金屬層和表面保護(hù)層。第二示例的柔性層壓部件的各層的材料與第一示例的柔性層壓部件Ia的各層的材料相同。
外殼部件I形成為矩形。外殼部件I具有頂部較長(zhǎng)邊31a、底部較長(zhǎng)邊31b、較短邊32a和較短邊32b。頂部較長(zhǎng)邊31a的長(zhǎng)度與底部較長(zhǎng)邊31b的長(zhǎng)度相同。較短邊32a的長(zhǎng)度與較短邊32b的長(zhǎng)度相同。外殼部件I的頂部較長(zhǎng)邊31具有切口部分IOa和10b。切口部分IOa和IOb至少形成在這樣的位置，即當(dāng)電池元件4由外殼部件I包覆并且頂蓋2安裝到外殼部件I的頂部開(kāi)口時(shí)使頂蓋2的凹形部分6a和6b露出。切口部分IOa和IOb形成的形狀使得當(dāng)頂蓋2安裝到外殼部件I的頂部開(kāi)口時(shí)至少頂蓋2的凹形部分6a和6b露出。
外殼部件I例如以下述方式包覆層壓電池元件50。首先，將從層壓電池元件50的頂部延伸出來(lái)的電極端子5a和5b連接到容納在頂蓋2中的電路板。將層壓電池元件50放置在外殼部件I的中心部分，使得頂蓋2的上表面幾乎與外殼部件I的頂部較長(zhǎng)邊31a相匹配。此后，將底蓋3放置在層壓電池元件50底部的端面上。
隨后，在層壓電池元件50的方向上折疊外殼部件I的較短邊32a和較短邊32b。層壓電池元件50的表面保護(hù)層和外殼部件I的粘結(jié)層進(jìn)行例如熱粘結(jié)。此后，利用預(yù)定夾具保持層壓電池元件50、頂蓋2和底蓋3并對(duì)它們進(jìn)行熱粘結(jié)。換而言之，將由諸如銅的金屬制成的加熱器部件放置在外殼部件I頂端的上方和下方。加熱器部件對(duì)外殼部件I的頂端進(jìn)行加壓，使得頂蓋2的周邊與硬性層壓部件Ib的內(nèi)表面的粘結(jié)層進(jìn)行熱粘結(jié)。類(lèi)似地，將加熱器部件放置在外殼部件I底端的上方和下方。加熱器部件對(duì)外殼部件I的底端進(jìn)行加壓，使得底蓋3的周邊與硬性層壓部件Ib的內(nèi)表面的粘結(jié)層進(jìn)行熱粘結(jié)。
隨后，通過(guò)頂蓋2的通孔26a和26b，將熔融樹(shù)脂注入到電池元件4與頂蓋2之間形成的空間中。此后，使熔融樹(shù)脂固化。然后，通過(guò)底蓋3的通孔，將熔融樹(shù)脂注入到電池元件4與底蓋3之間形成的空間中。此后，使熔融樹(shù)脂固化。
在用外殼部件I包覆層壓電池元件50并且在外殼部件I的兩個(gè)端面處形成頂部開(kāi)口和底部開(kāi)口之后，可以將頂蓋2和底蓋3分別安裝到頂部開(kāi)口和底部開(kāi)口。
〈頂蓋〉
頂蓋2由上部支架2a和下部支架2b構(gòu)成。圖10是示出上部支架2a的形狀的示例的透視圖。頂蓋2封閉外殼部件I的頂端開(kāi)口。當(dāng)從前面觀察頂蓋2時(shí)，上部支架2a為 矩形并且兩個(gè)較短邊以橢圓弧形突出。上部支架2a在一個(gè)較長(zhǎng)邊與兩個(gè)較短邊的拐角處具有凹形部分6a和6b。凹形部分6a和6b用于防止電池組件與電子裝置反極性連接。外殼部件I具有與上部支架2a的凹形部分6a和6b相對(duì)應(yīng)的切口部分IOa和10b。因而，能夠防止電池組件與電子裝置反極性連接，同時(shí)可以提高電池組件的容積效率。
雖然形成在上部支架2a的一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端上的凹形部分6a和6b的形狀不受限制，但優(yōu)選地，考慮電子裝置側(cè)設(shè)計(jì)的靈活性而形成它們。例如，凹形部分6a和6b凹陷成朝向上部支架2a的較短邊的階梯形狀。
上部支架2a具有通孔26a和26b。通孔26a和26b從鄰近電池元件4的表面穿透上部支架2a到達(dá)與其相對(duì)的表面。雖然通孔的數(shù)量不受限制，但是需要至少一個(gè)通孔。優(yōu)選地，需要兩個(gè)或更多的通孔。在有兩個(gè)或更多的通孔的情況下，在注入樹(shù)脂時(shí)，至少一個(gè)通孔可以用于將空氣從形成在電池元件4與頂蓋2之間的空間中排出。因此，能夠提高樹(shù)脂的注入性能。
此外，頂蓋2具有電路板。從電池元件4延伸出的電極端子5a和5b連接到電路板。
電路板具有保護(hù)電路，該保護(hù)電路包括溫度保護(hù)器件(例如，保險(xiǎn)絲)、正溫度系數(shù)(PTC)電路、熱敏電阻以及識(shí)別電池組件的ID電阻。此外，該電路板具有多個(gè)(例如三個(gè))接觸部分。保護(hù)電路包含監(jiān)視電池元件4并控制場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的IC以及充電/放電控制FET。
PTC電路與電池元件4串聯(lián)連接。當(dāng)電池元件4的溫度變得高于設(shè)定溫度時(shí)，PTC電路的電阻急劇增大，并基本阻止電流在電池元件4中流動(dòng)。保險(xiǎn)絲和熱敏電阻也與電池元件4串聯(lián)連接。當(dāng)電池元件4的溫度變得比保險(xiǎn)絲和熱敏電阻的設(shè)定溫度高時(shí)，它們切斷在電池元件4中流動(dòng)的電流。包含監(jiān)視電池元件4并控制FET的IC以及充電/放電控制FET的保護(hù)電路監(jiān)視電池元件4的電壓。當(dāng)電池元件4的電壓超過(guò)4. 3V到4. 4V時(shí)，由于電池元件4中可能發(fā)生危險(xiǎn)情況如產(chǎn)熱，因此保護(hù)電路關(guān)斷充電/放電控制FET，以禁止給電池元件4充電。當(dāng)電池元件4過(guò)放電(over-discharge)時(shí)，電池元件4的端電壓降至放電禁止電壓，電池元件4的電壓變?yōu)?V，電池元件4可變成電池元件4不可再充電的內(nèi)部短路狀態(tài)。因而,保護(hù)電路監(jiān)視電池元件4的電壓。當(dāng)電池元件4的電壓變得比放電禁止電壓低時(shí),保護(hù)電路關(guān)斷放電控制FET以禁止電池元件4放電。[0136]〈底蓋〉
底蓋3封閉外殼部件I的底部開(kāi)口。當(dāng)從底蓋3的前面觀察時(shí)，它為矩形并且兩個(gè)較短邊以橢圓弧形突出。底蓋3在其鄰近電池元件4的表面上具有側(cè)壁。側(cè)壁適合于外殼部件I的底部開(kāi)口。側(cè)壁沿著底蓋3的部分或整個(gè)外周邊而形成。側(cè)壁形成在與底蓋3的外周邊隔開(kāi)外殼部件I的長(zhǎng)度的位置處。
底蓋3具有通孔。通孔從鄰近電池元件4的表面穿過(guò)底蓋3到達(dá)與其相對(duì)的表面。雖然通孔的數(shù)量不受限制，但是需要至少一個(gè)通孔。優(yōu)選地，需要兩個(gè)或更多的通孔。在存在兩個(gè)或更多的通孔的情況下，當(dāng)注入樹(shù)脂時(shí)，至少一個(gè)通孔可以用于將空氣從形成在電池元件4與底蓋3之間的空間中排出。因此，能夠提高樹(shù)脂的注入性能。
底蓋3可以通過(guò)將熱熔樹(shù)脂(例如，聚酰胺型樹(shù)脂)直接注入到外殼部件I的底部開(kāi)口中而形成。
接下來(lái)，將描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池元件的制造方法。
〈電池元件制造步驟〉
按順序依次層疊陽(yáng)極、隔板、陰極和隔板。從而形成層壓件。陽(yáng)極和陰極在其兩個(gè)表面上具有凝膠電解質(zhì)層。將層壓件圍繞平板芯在芯的橫向上卷繞多次。從而制得卷繞型電池元件4。
〈外殼部件包覆步驟〉
通過(guò)深度地旋壓模制柔性層壓部件Ia而形成容納電池元件4的凹形部分15。在這一點(diǎn)上,如圖7A所示,容納電池元件4的凹形部分15形成在從柔性層壓部件Ia的中心位置稍微偏右的位置。電池元件4放置在形成于柔性層壓部件Ia中的凹形部分15中。
此后，如圖7A所示，層疊硬性層壓部件Ib和柔性層壓部件la，使得硬性層壓部件Ib從柔性層壓部件Ia稍微偏右。因而，當(dāng)柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib如圖7A所示的那樣進(jìn)行層疊時(shí)，出現(xiàn)柔性層壓部件Ia的左側(cè)非層疊區(qū)域，以及硬性層壓部件Ib的右側(cè)非層疊區(qū)域。如稍后所述，在將柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的端部折疊在柔性層壓部件Ia的凹形部分15的底面外側(cè)之后，這些區(qū)域使柔性層壓部件Ia的聚丙烯層與硬性層壓部件Ib的聚丙烯層以預(yù)定的寬度粘結(jié)。
在圖7A所示的布置圖中，凹形部分15的開(kāi)口的四個(gè)邊在減小的大氣壓下進(jìn)行熱粘結(jié)。在這種情況下，聚丙烯層的重疊部分可以熱粘結(jié)。當(dāng)凹形部分15的周邊熱粘結(jié)時(shí)，電池元件4被密封。
此后，如圖7A所示，預(yù)定形狀的熱粘結(jié)片15a放置在凹形部分15的底面的外側(cè)。熱粘結(jié)片15a是熱粘結(jié)柔性層壓部件Ia的尼龍層或PET層的輔助部件。考慮到電池組件的整體厚度，優(yōu)選熱粘結(jié)片15a的厚度在IOiim到60 iim的范圍內(nèi)并且其熔點(diǎn)為約100°C。優(yōu)選熱粘結(jié)片15a的熔點(diǎn)對(duì)電池元件4沒(méi)有熱影響。
此后，如圖11所示，將柔性層壓部件Ia和硬 性層壓部件Ib的端部折疊在柔性層壓部件Ia的凹形部分15的底面的外側(cè)。也就是，柔性層壓部件Ia的較短邊13a、14a以及硬性層壓部件Ib的較短邊13b、14b向內(nèi)折疊。隨后，將柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的端部進(jìn)行熱粘結(jié)。此外，將柔性層壓部件Ia熱粘結(jié)到凹形部分15的底面的外側(cè)。因而，柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib使容納電池元件4的凹形部分15密封。從而形成頂部開(kāi)口和底部開(kāi)口。[0149]如圖12中所示，當(dāng)硬性層壓部件Ib包覆電池元件4時(shí)，硬性層壓部件Ib的較短邊13b和14b接觸或出現(xiàn)接合處LI，在該接合處LI較短邊13b和14b的端面以較短的間隙相對(duì)。在硬性層壓部件Ib內(nèi)，柔性層壓部件Ia的較短邊13a和14a接觸或者出現(xiàn)接合處L2，在該接合處L2較短邊13a和14a的端面以較短的間隙相對(duì)。在圖12中，附圖標(biāo)記16b表示硬性層壓部件Ib的聚丙烯層。附圖標(biāo)記17b表示硬性鋁層。附圖標(biāo)記18b表示尼龍層或PET層。在這個(gè)示例中，較短邊13a和14a接觸或者它們的端面以較小的間隙相對(duì)?；蛘?，較短邊13a和14a的端面可以以預(yù)定寬度的間隙相對(duì)。
如圖12中所示，柔性層壓部件Ia的尼龍層或PET層18a放置在熱粘結(jié)片15a的上方。因而，熱粘結(jié)片15a夾在尼龍層或PET層18a中間。因而，當(dāng)從外部對(duì)尼龍層或PET 層18a進(jìn)行加熱時(shí)，它們可以粘結(jié)起來(lái)。此外，由于柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的聚丙烯層16a和16b接觸,所以當(dāng)從外部對(duì)它們進(jìn)行加熱時(shí),聚丙烯層16a和6b可以粘結(jié)起來(lái)。
因此，可以制造由用作外殼部件的層壓部件包覆的電池組件，而不需要盒形樹(shù)脂殼體和左右樹(shù)脂框架。
〈頂蓋安裝步驟〉
此后，如圖13中所示，通過(guò)例如電阻焊或超聲焊而使電極端子5a和5b連接到電路板22。此后，如圖14所示，將電路板22插入到上部支架2a的開(kāi)放空間中，使得上部支架2a覆蓋電路板22。上部支架2a是用例如不同的注入成型步驟制成的樹(shù)脂模制部件。
水平地保持電路板22的保持部件(hold member)設(shè)置在上部支架2a中。在上部支架2a的上表面上、在對(duì)應(yīng)于電路板22的接觸部分23的位置形成三個(gè)開(kāi)口 21。接觸部分23通過(guò)開(kāi)口 21延伸到外部。上部支架2a的寬度略小于外殼部件I中頂部開(kāi)口的內(nèi)部尺寸。
此后，如圖15所示，將下部支架2b安裝到上部支架2a。下部支架2b是用例如不同的注入成型步驟制成的樹(shù)脂模制部件。在下部支架2b的一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端和中央位置設(shè)置肋25a、25b和25c。肋25a、25b和25c面對(duì)上部支架2a。肋25a、25b和25c的端面接收上部支架2a的電路板22。因而，肋25a、25b和25c可以可靠地支撐電路板22。
此后，如圖16中示出的箭頭R所示，用手或夾具將已經(jīng)安裝的上部支架2a和下部支架2b沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度。從而電路板22的方位(orientation)改變90度。電路板22由上部支架2a和下部支架2b保持，沒(méi)有暴露在外部。因而，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電路板22時(shí)，可以防止電路板22被手或夾具沾污或損壞。
此后，如圖17中所示，在折疊電極端子5a和5b的同時(shí)，將上部支架2a和下部支架2b推入外殼部件I的頂部開(kāi)口中(沿著箭頭SI的方向)。從而將頂蓋2安裝到外殼部件I的頂部開(kāi)口。如上所述，由于頂蓋2的寬度略小于外殼部件I的頂部開(kāi)口的內(nèi)部尺寸，因此可以使保持電路板22的上部支架2a和下部支架2b在外殼部件I的端面附近容納在由硬性層壓部件Ib形成的頂部開(kāi)口中。
〈底蓋安裝步驟〉
此后，如圖17中所示，將底蓋3的側(cè)壁推入外殼部件I的底部開(kāi)口中(沿著箭頭S2所示的方向)。從而將底蓋3的側(cè)壁安裝到外殼部件I的底部開(kāi)口。此外，底蓋3覆蓋外殼部件I的底部開(kāi)口。底蓋3是用不同的注入成型步驟制成的樹(shù)脂模制部件。[0160]〈熱粘結(jié)步驟〉[0161]此后，用預(yù)定的夾具，保持外殼部件I、頂蓋2和底蓋3并對(duì)它們進(jìn)行熱粘結(jié)。換言之，將由諸如銅的金屬制成的加熱器部件放置在外殼部件I頂端的上方和下方。用加熱器部件對(duì)外殼部件I的頂端進(jìn)行加壓，以使頂蓋2的周邊與硬性層壓部件Ib的內(nèi)表面的粘結(jié)層進(jìn)行熱粘結(jié)。類(lèi)似地，將加熱器部件放置在外殼部件I底端的上方和下方。用加熱器部件對(duì)外殼部件I的底端進(jìn)行加壓，使得底蓋3的周邊與硬性層壓部件Ib的內(nèi)表面的聚丙烯層進(jìn)行熱粘結(jié)。
〈樹(shù)脂注入步驟〉
此后，通過(guò)通孔26a和26b將熔融樹(shù)脂注入到電池元件4與頂蓋2之間形成的空間中。隨后使樹(shù)脂固化。從而使頂蓋2粘結(jié)到電池元件4的端面。
此后，通過(guò)底蓋3的通孔將熔融樹(shù)脂注入到電池元件4與底蓋3之間形成的空間中。隨后使樹(shù)脂固化。從而使底蓋3粘結(jié)到電池元件4的端面。所注入的樹(shù)脂不局限于特定的類(lèi)型，只要該樹(shù)脂在注入到外殼部件I的頂部和底部開(kāi)口中時(shí)具有低粘度即可。樹(shù)脂的示例為聚酰胺型熱熔樹(shù)脂、聚烯烴型熱熔樹(shù)脂、尼龍、聚丙烯(PP)樹(shù)脂、聚碳酸酯(PC)樹(shù)脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂(ABS)。
在這些步驟中，可以制造根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，可以獲得下述效果。
電池組件具有包括開(kāi)口端的方形或矩形外殼部件I、容納在其中的電池元件4、安裝到外殼部件I的開(kāi)口端的頂蓋2和底蓋3。頂蓋2在一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩側(cè)具有凹形部分6a和6b。外殼部件I具有至少使頂蓋2的凹形部分6a和6b露出的切口部分IOa和10b。因而，可以在不以降低容積效率為代價(jià)的條件下防止電池組件反極性連接。
外殼部件I由柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib構(gòu)成，柔性層壓部件Ia的較短邊13a和14a略小于硬性層壓部件Ib的較短邊13b和14b。層疊柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件lb，使得僅硬性層壓部件Ib存在于外殼部件I的頂部。從而，頂蓋2對(duì)準(zhǔn)并安裝在柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的較短邊上。用硬性層壓部件Ib的聚丙烯層將頂蓋2的周邊熱粘結(jié)在柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib的較長(zhǎng)邊上。
接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行具體描述。本發(fā)明并不局限于下述示例。接下來(lái)，參考附圖，對(duì)第一實(shí)施例和比較示例進(jìn)行描述。
第一實(shí)施例
圖18為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件外形的透視圖。頂蓋2的一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端處形成凹形部分6a和6b。外殼部件I具有使頂蓋2的凹形部分6a和6b露出的切口部分IOa和10b。
第一比較示例
圖19為示出根據(jù)第一比較示例的電池組件外形的透視圖。根據(jù)第一比較示例的電池組件的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)相同，只是根據(jù)第一比較示例的電池組件省去了外殼部件I的切口部分IOa和10b。
第二比較示例
圖20為示出根據(jù)第二比較示例的電池組件外形的透視圖。根據(jù)第二比較示例的電池組件的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)相同，只是根據(jù)第二比較示例的電池組件在電池組件的頂部端面上具有區(qū)分陰極和陽(yáng)極的突起部分51a和51b，而不是頂蓋2的凹形部分6a和6b以及外殼部件I的切口部分IOa和10b。
第三比較示例
圖21為示出根據(jù)第三比較示例的電池組件外形的透視圖。根據(jù)第三比較示例的電池組件的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)相同，只是頂蓋2的端面從外殼部件I的頂部開(kāi)口突出，而不是外殼部件I的切口部分IOa和10b，從而使得頂蓋2的凹形部分6a和6b沒(méi)有被外殼部件I包覆。
根據(jù)第一實(shí)施例和比較示例，得出下述結(jié)果。
在根據(jù)第一比較示例的電池組件中，由于頂蓋2的整個(gè)周邊由外殼部件I包覆，因此電子裝置側(cè)不具有設(shè)計(jì)適合于凹形部分6a和6b的突起部分的靈活性。當(dāng)覆蓋凹形部分6a和6b的外殼部件I因外部沖擊例如在電池組件掉落在地板的情況下而在凹形部分6a和6b處凹進(jìn)時(shí)，可以防止電池組件接到電子裝置。
在根據(jù)第二比較示例的電池組件中，雖然設(shè)置在頂蓋端面上的突起部分51a和51b可以區(qū)分陰極和陽(yáng)極，但是電池組件的外部尺寸變大。此外，突起部分51a和51b的形狀需要與電池裝置側(cè)的形狀匹配。這樣，電池組件失去了通用性。此外，當(dāng)突起部分51a和51b因外部沖擊例如在電池組件掉落到地板的情況下而損壞時(shí)，陰極和陽(yáng)極就不能被區(qū)分了。
在根據(jù)第三比較示例的電池組件中，由于用于頂蓋2和外殼部件I熱粘結(jié)的空間較大，所以需要增大頂蓋2的高度。從而不能使電池組件的容積效率得到提高。
相反，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組件中，由于頂蓋2在一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩側(cè)上具有凹形部分6a和6b，并且外殼部件I具有至少使頂蓋2的凹形部分6a和6b露出的切口部分IOa和10b，所以不會(huì)出現(xiàn)第一比較示例到第三比較示例中的問(wèn)題。換言之，在根據(jù)第一實(shí)施例的電池組件中，容積效率沒(méi)有降低。此外，根據(jù)第一實(shí)施例的電池組件提供了如下優(yōu)點(diǎn)外殼部件I不會(huì)因外部沖擊例如電池組件掉落到地板的情況下而發(fā)生變形、優(yōu)異的通用性和優(yōu)異的容積效率。
接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施例進(jìn)行描述。根據(jù)第二實(shí)施例，模制外殼部件，使其具有曲率半徑不同的橢圓形截面。在下述描述中，與第一實(shí)施例相同的部分由相同的附圖標(biāo)記表不并省略對(duì)它們的描述。
根據(jù)第二實(shí)施例，當(dāng)用外殼部件包覆電池元件時(shí)，使柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib沿著電池元件的形狀彎曲。由于柔性層壓部件Ia是旋壓模制的，因此硬性層壓部件Ib的頂部和底部開(kāi)口的端部可以容易地彎曲。當(dāng)模制柔性層壓部件Ia時(shí)，從電池組件的底面部分到其各個(gè)側(cè)面部分的曲率半徑變小。另一方面，因?yàn)閷訅耗さ慕饘賹拥膭傂?，從電池組件的各個(gè)側(cè)面部分到其上表面的曲率半徑大于從底面部分到各個(gè)側(cè)面部分的曲率半徑。將柔性層壓部件Ia和硬性層壓部件Ib模制成使得它們的橢圓形截面具有不同的曲率半徑，如圖22中示出的電池單元29。此后，使硬性層壓部件Ib和柔性層壓部件Ia的CPP層熱粘結(jié)。從而得到硬性層壓部件Ib作為最外層保護(hù)電池元件4的電池組件。
在這種情況下，優(yōu)選在柔性層壓部件Ia中形成的凹形部分15的底面外側(cè)放置粘結(jié)片15a。粘結(jié)片15a是使柔性層壓部件Ia的尼龍層或PET層熱粘結(jié)的輔助部件。
此后，對(duì)從模制成預(yù)定形狀的電池單元29的頂部延伸的陰極端子5a和陽(yáng)極端子5b以及已安裝在電路板上的保護(hù)電路進(jìn)行電阻焊或超聲焊。如圖23所示，將連接到電池元件4的電路板插入到頂蓋27的空間中，其中上部支架27a和下部支架27b已經(jīng)模制并安裝好。
接下來(lái)，參照?qǐng)D24、圖25和圖26描述加工步驟，所述步驟以電路板容納在頂蓋中為起始步驟，以將頂蓋連接到作為外殼部件的硬性層壓部件Ib為結(jié)束步驟。圖24、圖25和圖26是示出將頂蓋安裝到外殼部件的步驟的透視圖。
如圖24所示，將上部支架27a放置在連接到電池單元29的電路板22的上方，使得上部支架27a覆蓋電路板22。此后 ，如圖25所示，使下部支架27b和上部支架27a對(duì)準(zhǔn)并安裝成，使得電路板22容納在其間。如圖26中所示，改變頂蓋27的方位，使下部支架27b面向電池單元29。此后，將頂蓋27安裝到電池單元29的一個(gè)開(kāi)口部分。當(dāng)頂蓋27安裝到電池單元29的開(kāi)口部分時(shí)，折疊電極端子5并使其容納在電池單元29中。
頂蓋27連同安裝到電池單元29底部的底蓋28 —起熱粘結(jié)到作為外殼部件的硬性層壓部件lb。如圖27A所示，頂蓋27的上部支架27a由安裝到電池單元29內(nèi)側(cè)的端面R部分33、作為電池組件的外殼的一部分的上表面部分34、以及熱粘結(jié)部分34a構(gòu)成，其中熱粘結(jié)部分34a設(shè)置在上表面部分34的較長(zhǎng)邊上的側(cè)面部分，并且熱粘結(jié)到硬性層壓部件Ib0
當(dāng)頂蓋27安裝到電池單元29時(shí)，可能使上部支架27a和硬性層壓部件Ib的接觸性下降。為了避免這個(gè)問(wèn)題，模制端面R部分33，使其具有拐角部分，所述拐角部分具有不同的曲率半徑R和r。此外，模制上表面部分34，使其具有曲率半徑與端面R部分33相同的拐角部分。因而，如圖27C所示，頂蓋27的形狀和電池單元29的形狀變得相同。從而，電池單元29與頂蓋27的接觸性得到改善并防止頂蓋27因沖擊而脫落。
上表面部分34在左側(cè)和右側(cè)表面上具有平面部分(flat surface portion) F。該平面部分F使電池組件容易與電子裝置的電池組件插槽對(duì)準(zhǔn)。此外，平面部分F使電池組件免于與電子裝置的電池組件插槽錯(cuò)開(kāi)。
為了容易理解本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，圖28示出了現(xiàn)有技術(shù)中使用的具有橢圓形截面的頂蓋35安裝到電池單元的狀態(tài)。在這種情況下，由于頂蓋35的曲率半徑比電池單元29底表面部分兩端的曲率半徑大，所以在電池單元29底表面部分的兩端存在間隙，如虛線(xiàn)30所示。因而，頂蓋35與電池單元29的接觸性變得不足。從而，接觸性不足會(huì)導(dǎo)致電池組件發(fā)生故障。
如圖22所示，將由已注入成型的樹(shù)脂模制部件制成的底蓋28安裝到電池單元29的底部開(kāi)口部分。熱粘結(jié)電池單元29的底蓋28和外殼部件。底蓋28可具有近似橢圓形的截面。可替換地是，與頂蓋27 —樣，底蓋28可具有拐角部分，所述拐角部分具有不同的曲率半徑!■和R。在這種情況下，底蓋28的接觸性得到改善。此外，可以防止底蓋28脫落。當(dāng)?shù)咨w28在作為外殼部件一部分的部分的左側(cè)和右側(cè)具有平面部分F時(shí)，電池組件可以容易地與電子裝置的電池組件插槽對(duì)準(zhǔn)，并防止發(fā)生錯(cuò)位。
從而，可以得到具有優(yōu)異的容積效率、較強(qiáng)的外部沖擊抵抗力以及電池組件插槽的容易對(duì)準(zhǔn)性的電池組件。
接下來(lái)，對(duì)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組件進(jìn)行跌落試驗(yàn)(drop test)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。[0196]使具有如圖22所示結(jié)構(gòu)的測(cè)試電池組件從I. 5m的高度墜落到混凝土地板上，然后檢查頂蓋與電池組件分離的狀態(tài)。安裝到構(gòu)成頂蓋的上部支架的端面R部分具有拐角部分，使得電池組件的底表面部分兩端的曲率半徑不同于電池組件的上表面兩端的曲率半徑。上部支架的上表面部分在曲率半徑較大的拐角部分具有區(qū)分陰極和陽(yáng)極的凹形部分，并且在曲率半徑較大的拐角部分與曲率半徑較小的拐角部分之間形成的側(cè)面上具有平面部分。在下述條件下進(jìn)行跌落試驗(yàn)。
(I)電池組件在頂蓋朝下的狀態(tài)墜落。
(2)電池組件在一個(gè)側(cè)面朝下的狀態(tài)墜落。
作為用于進(jìn)行跌落試驗(yàn)的電池組件，制作50個(gè)測(cè)試電池組件A和50個(gè)測(cè)試電池組件B，其中電池組件A具有這樣的頂蓋，安裝部分的兩個(gè)側(cè)面的曲率半徑為電池組件厚度的1/2，電池組件B具有這樣的頂蓋，從容納電池元件的凹形部分的開(kāi)口部分到側(cè)面的曲率半徑小于從凹形部分的底表面的外側(cè)的表面到側(cè)面的曲率半徑。每個(gè)電池組件測(cè)試30次。在跌落試驗(yàn)(2)中，對(duì)每個(gè)電池組件的每側(cè)測(cè)試15次。將測(cè)試30次后的電池組件的狀態(tài)劃分為三種類(lèi)型。計(jì)算劃分為各類(lèi)型的電池組件的數(shù)量。
狀態(tài)A :頂蓋從外殼部件上的脫落不到頂蓋外周邊的1/4區(qū)域。
狀態(tài)B :頂蓋從外殼部件上的脫落為頂蓋外周邊的1/4到3/4區(qū)域。
狀態(tài)C :頂蓋從外殼部件上的脫落超過(guò)頂蓋外周邊的3/4區(qū)域(包括蓋從外殼部件上除去的狀態(tài))。
表I示出跌落試驗(yàn)(I)的測(cè)試結(jié)果。
表I
電池組件類(lèi)型安裝出錯(cuò)率測(cè)量結(jié)果(件) ___狀態(tài)A 狀態(tài)B 狀態(tài)C 測(cè)試電池組件A 0.50%__21__26__3 測(cè)試電池組件B I 0.02%35150
表2示出了跌落試驗(yàn)⑵的測(cè)試結(jié)果。
表2
電池組件類(lèi)型I測(cè)量結(jié)果(件)
__狀態(tài)A__狀態(tài)B__狀態(tài)C測(cè)試電池組件A__U__32__7_測(cè)試電池組件B__30 j18I_2_
跌落試驗(yàn)(I)的測(cè)試結(jié)果表明，在使用現(xiàn)有技術(shù)中使用的頂蓋A的測(cè)試電池組件A中，在組裝電池組件時(shí)，外殼部件和頂蓋的安裝出錯(cuò)率較高，并且頂蓋和外殼部件的脫落頻率相對(duì)較高。相反，在具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頂蓋B的測(cè)試電池組件B中，在組裝電池組件時(shí)，外殼部件和頂蓋的安裝出錯(cuò)率非常低，并且頂蓋和外殼部件的脫落頻率較低。因而，可以清楚看出具有頂蓋B的電池組件B的外部沖擊抵抗力高于具有頂蓋A的電池組件A。
跌落試驗(yàn)⑵的測(cè)試結(jié)果表明，在使用現(xiàn)有技術(shù)中使用的頂蓋A的測(cè)試電池組件A中，頂蓋和外殼部件的脫落頻率較高。在具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的頂蓋B的測(cè)試電池組件B中，脫落頻率較低。在具有頂蓋A的測(cè)試電池組件A中，外殼部件和頂蓋A的外部尺寸差別較大。在具有頂蓋B的測(cè)試電池組件B中，側(cè)面部分的形狀的均等性(equality)較高。這將導(dǎo)致減震性能的不同。
接下來(lái)，描述本發(fā)明第三實(shí)施例。在現(xiàn)有技術(shù)中使用的電池組件中，電路板103容納在由上部支架102a和下部支架102b構(gòu)成的頂蓋102中。頂蓋102安裝到外殼部件I的一個(gè)開(kāi)口部分。這樣，如圖3A和圖3B所示，將連接到電路板103的電極端子105折疊并容納在電池組件中。為了容易理解本發(fā)明的第三實(shí)施例，圖29示出了現(xiàn)有技術(shù)中使用的電池組件的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分(lead portion)和上部支架102a的布置。在由圖29中示出的虛線(xiàn)表示的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分中，電極端子從作為外殼部件的硬性層壓部件的端部附近延伸出來(lái)。因而，當(dāng)頂蓋安裝到硬性層壓部件時(shí)，上部支架102a的由圖29中示出的實(shí)線(xiàn)表示的相對(duì)部分?jǐn)D壓電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分的電極端子5。
為了防止相對(duì)部分妨礙折疊起來(lái)的電極端子105，需要在頂蓋102與電池元件之間提供空間或者減少熱粘結(jié)到外殼部件的安裝部分。然而，在前一結(jié)構(gòu)中，容積效率降低。在后一結(jié)構(gòu)中，頂蓋和硬性層壓部件的熱粘結(jié)強(qiáng)度不足。
因而，如圖30所示，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，在上部支架36a的一部分處形成切口部分37a。切口部分防止上部支架36a妨礙電極端子5。圖31示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電池組件的結(jié)構(gòu)的示例。在該電池組件中，由上部支架36a和下部支架36b構(gòu)成的頂蓋(稍后描述)安裝到硬性層壓部件的開(kāi)口部分。從而，可以避免擠壓電極端子和避免電池組件厚度的增加。在下述描述中，與第一和第二實(shí)施例相同的部分由相同的附圖標(biāo)記表不并且省略對(duì)它們的描述。
圖32示出了電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分在圖30所示的上部支架36a安裝到柔性層壓部件Ia的情況下的狀態(tài)。如圖32所示，上部支架36a的安裝部分插入到柔性層壓部件Ia的端部中。然而，由于上部支架36a具有切口部分37a，所以上部支架36a不妨礙電極端子5。因而，由于上部支架36a具有與電極端子5相對(duì)的切口部分，所以可以減少頂蓋36與電池元件4之間形成的空間。從而，可以以足夠的熱粘結(jié)強(qiáng)度制造電極端子5不妨礙頂蓋36的電池組件。
當(dāng)電池組件的厚度較小時(shí)，電極端子5妨礙下部支架并且電極端子5在電池組件的厚度方向上突出。為了避免這樣，如圖33所示，在頂蓋36的底表面上形成切口部分37b和37c，使得切口部分37b和37c與電極端子的布線(xiàn)相對(duì)應(yīng)。從而，將電極端子5折疊并容納在切口部分37b和37c中。
在這種情況下，由于切口部分37b和37c形成在下部支架36b的底表面的側(cè)面部分上，因此底表面的具有切口部分的區(qū)域變小。從而，下部支架36b的強(qiáng)度降低。此外，當(dāng)下部支架36b由樹(shù)脂模制而成時(shí)，下部支架36b易于扭曲。為了避免這個(gè)問(wèn)題，如圖33所示，優(yōu)選在厚度等于或大于底部厚度的下部支架36b的底表面部分的縱向上形成突起壁，從而保持下部支架36b的強(qiáng)度和成型性。[0220]圖34A和圖34B示出了下部支架36b和電極端子5在頂蓋安裝到硬性層壓部件的狀態(tài)下的布置。圖34A示出了下部支架36b和電池元件4在電池單元的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分面朝下的狀態(tài)下的布置。圖34B示出了下部支架36b和電池元件4在電池單元的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分面朝下的狀態(tài)下的布置。當(dāng)頂蓋安裝到硬性層壓部件時(shí)，下部支架36b的位置接近電池元件4。在圖34A和圖34B中，為了清楚，下部支架36b和電池元件4分開(kāi)。
圖34A和圖34B示出，形成在下部支架36b的預(yù)定位置的切口部分37b和37c為電極端子5提供空間，并避免了上部支架36a擠壓電極端子5以及防止電池組件厚度增加。
圖35示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的上部支架36a、下部支架36b和電池單元29的結(jié)構(gòu)。當(dāng)電池組件的厚度較小時(shí)，如圖35所示，憑借具有切口部分37a的頂蓋36和具有切口部分37b和37c的下部支架36b，這些切口部分可以更有效地防止頂蓋36和下部支架36b擠壓電極端子。
當(dāng)電池組件的厚度相對(duì)較大時(shí)，憑借厚度小于上部支架36a的具有底表面部分的下部支架36b，可以獲得與下部支架36b的切口部分37b和37c相同的效果。因而，可以省去下部支架36b的切口部分37b和37c。當(dāng)電池組件的厚度較大時(shí)，由于上部支架36a的厚度較大，所以即使上部支架36a和下部支架36b設(shè)計(jì)成使得下部支架36b的厚度小于上部支架36a的厚度，也不會(huì)對(duì)電池組件的強(qiáng)度造成不利影響。即使電池組件的厚度增大，電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分的位置也不會(huì)改變，只要采用根據(jù)該實(shí)施例的電池元件的結(jié)構(gòu)即可。因而，上部支架36a需要具有切口部分37a。
接下來(lái)，參照?qǐng)D36、圖37、圖38、圖39A、圖39B、圖39C和圖39D，描述加工步驟，所述步驟以電路板容納在頂蓋中為起始步驟，并以頂蓋安裝到硬性層壓部件Ib為結(jié)束步驟。圖36到圖38為示出將頂蓋36安裝到硬性層壓部件Ib的步驟的透視圖。圖39A到39D為示出頂蓋36和折疊起來(lái)的電極端子5的截面圖。
首先，如圖36所示，上部支架36a放置在連接到電池單元29的電路板22的上方。此后，如圖37和39A所示，將下部支架36b和上部支架36a對(duì)準(zhǔn)并安裝成，使得電路板22容納在其間。此后，如圖38和圖39B所示，改變頂蓋36的方位，使得下部支架36b接近電池單元29。在頂蓋36安裝到電池單元29的一個(gè)開(kāi)口部分之后(參見(jiàn)圖39C和圖39D)，熱粘結(jié)電池單元29的頂蓋36和外殼部件。當(dāng)頂蓋36安裝到開(kāi)口部分時(shí)，電極端子5折疊并容納在切口部分37b和37c中。
圖39D示出，上部支架36a和下部支架36b的切口部分37a、37b和37c防止上部支架36a和下部支架36b擠壓電池單元29的電極端子導(dǎo)線(xiàn)部分。從而，可以有效地防止電池組件的厚度增大。此外，由于下部支架36b的切口部分37b容納折疊起來(lái)的電極端子5，所以下部支架36b的切口部分37b需要具有用于涂覆有密封劑7的折疊電極端子5的空間。相反，由于切口部分37c與電極端子5的布線(xiàn)相對(duì)應(yīng)，所以切口部分37c需要具有用于涂覆有密封劑7的電極端子5的空間。
如圖31所示，作為以不同注入成型步驟制造的樹(shù)脂模制部件的底蓋39安裝到與安裝到頂蓋36的開(kāi)口相對(duì)的開(kāi)口部分。底蓋39和硬性層壓部件Ib作為電池單元29的外殼部件進(jìn)行熱粘結(jié)。可替代的，可以通過(guò)將熱樹(shù)脂材料(熱熔劑)注入到開(kāi)口中而使底蓋39和外殼部件連接。注入熱樹(shù)脂時(shí)，需要防止電路板熱變形和/或損壞。
以這種方式，在不增加電池組件厚度的情況下，可以實(shí)現(xiàn)具有高質(zhì)量、高產(chǎn)量、高容積效率、電極端子的抗壓性的電池組件。
接下來(lái)，說(shuō)明對(duì)根據(jù)第三實(shí)施例的電池組件進(jìn)行測(cè)試的測(cè)試結(jié)果。
制造結(jié)構(gòu)如圖31所示且厚度為3. 97mm的測(cè)試電池組件。在頂蓋和外殼部件熱粘結(jié)之后，測(cè)量電池組件的熱粘結(jié)部分的厚度。在每個(gè)下述條件下制造10個(gè)測(cè)試電池組件。
(I)上部支架和下部支架每個(gè)都具有切口部分。
(2)上部支架具有切口部分，而下部支架沒(méi)有切口部分。
(3)上部支架沒(méi)有切口部分，而下部支架具有切口部分。
(4)上部支架和下部支架都沒(méi)有切口部分。
每個(gè)電池組件設(shè)計(jì)的最大厚度為4. 00mm。在頂蓋和外殼部件熱粘結(jié)之后,確定各測(cè)試組件是好的還是不好的。表3示出了頂蓋和外殼部件熱粘結(jié)的各測(cè)試電池組件的厚度的測(cè)量結(jié)果。
表3
權(quán)利要求
1.一種盒形或板形的電池組件，包括 具有形成在兩端的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口的硬性外殼部件； 容納在外殼部件中并具有電極端子的盒形或板形的電池元件； 由樹(shù)脂模制而成并安裝到第一開(kāi)口的蓋；以及 連接到電極端子導(dǎo)線(xiàn)并容納在蓋中的電路板， 其中，至少電極端子導(dǎo)線(xiàn)從第一開(kāi)口延伸出； 其中，所述蓋在一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端具有凹形部分； 其中，外殼部件具有至少暴露所述蓋的凹形部分的切口部分；并且 其中，至少所述蓋的一較長(zhǎng)邊與外殼部件熱粘結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I的電池組件， 其中，外殼部件的一端通過(guò)安裝到所述蓋的開(kāi)口從電池元件的一端突出所述蓋的厚度，并且 其中，熱粘結(jié)層設(shè)置在外殼部件的一端的突出所述蓋的厚度的突起部分內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I的電池組件， 其中，外殼部件由第一層壓部件和第二層壓部件構(gòu)成， 其中，第一層壓部件具有容納電池元件的凹形部分，層疊第一層壓部件和第二層壓部件，使得第二層壓部件覆蓋所述容納電池元件的凹形部分的開(kāi)口，第一層壓部件的開(kāi)口的周邊密封，連接到電池元件的電極端子導(dǎo)線(xiàn)從密封部分延伸，第一層壓部件和第二層壓部件的端部在第一層壓部件的凹形部分的底部外側(cè)連接，第一層壓部件和第二層壓部件的兩側(cè)突出形成為橢圓形。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種盒形或板形的電池組件。該電池組件具有硬性外殼部件、盒形或板形的電池元件、蓋以及電路板。硬性外殼部件在兩端形成有第一開(kāi)口和第二開(kāi)口。盒形或板形的電池元件容納在外殼部件中并具有電極端子。蓋由樹(shù)脂模制而成并安裝到第一開(kāi)口。電路板與電極端子導(dǎo)線(xiàn)連接并容納在蓋中。至少電極端子導(dǎo)線(xiàn)從第一開(kāi)口延伸。蓋在一個(gè)較長(zhǎng)邊的兩端具有凹形部分。外殼部件具有至少使蓋的凹形部分露出的切口部分。至少所述蓋的較長(zhǎng)邊與外殼部件熱粘結(jié)。
文檔編號(hào)H01M2/06GKCN101615699 B發(fā)布類(lèi)型授權(quán) 專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910165168
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2006年1月20日
發(fā)明者富樫和男, 山平隆幸, 山田弘幸, 石井亨, 鈴木文彥, 高橋修 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專(zhuān)利引用 (1), 非專(zhuān)利引用 (2),