專利名稱：安全型聚合物二次鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及聚合物二次鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種可極大提高電池安全性的聚合物二次鋰離子電池。
二次鋰離子電池具有高能量密度，并且其以有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)的載體，而目前鋰離子電池所使用的有機(jī)電解液揮發(fā)性高且易燃，所以二次鋰離子電池的比能量雖高，但安全性并不高。這種電池在溫度高到一定程度后或由于電壓等某些異常原因而使電池溫度升高到一定程度時(shí)，電池內(nèi)有機(jī)電解質(zhì)和陰陽極的粘合劑都會(huì)與陽極處石墨中的鋰以及陰極中的活性物質(zhì)(例如鈷酸鋰)反應(yīng)，從而放出更大量的熱，這樣一來不僅電池會(huì)失效，還可能引起燃燒或爆炸。所以電池安全性能測(cè)試包括耐過充/放能力的測(cè)試、短路測(cè)試、穿釘實(shí)驗(yàn)和耐高溫測(cè)試，這四項(xiàng)測(cè)試允許電池失效，但前三項(xiàng)測(cè)試均不允許出現(xiàn)燃燒或爆炸，后一項(xiàng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)也不允許出現(xiàn)燃燒爆炸。當(dāng)二次鋰離子電池在容量較小時(shí)，如小于1Ah，上述安全性能測(cè)試是可以通過的。但是當(dāng)電池容量做得較大時(shí)，如超過10Ah，上述的安全性能測(cè)試就難以通過了。其中對(duì)于第四項(xiàng)測(cè)試，只能通過化學(xué)的方式改善體系的穩(wěn)定性。而對(duì)于前三項(xiàng)測(cè)試，只要電池溫度在合理的范圍內(nèi)，就不會(huì)引起燃燒或爆炸。所以針對(duì)前三項(xiàng)測(cè)試的溫度升高，有很多方法用于改善鋰離子二次電池的安全性，例如具有防止過充、過流和過放等功能的保護(hù)電路板(從機(jī)理上避免溫度升高到異常水平)以及具有溫度保護(hù)功能的PTC(正溫度系數(shù)器件)。PTC的工作原理是其有一設(shè)定溫度(PTC的溫度設(shè)計(jì)在制造時(shí)設(shè)定)，PTC達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)其電阻可以快速升高幾個(gè)數(shù)量級(jí)(例如有的PTC可以從二十毫歐姆升到三千毫歐姆)，這樣將PTC連接在電池內(nèi)的線路中，利用其突然增大的阻值可以減小甚至切斷過充/過放的電流，達(dá)到安全保護(hù)電池的目的。例如在美國專利USPATENT 6177209和US PATENT 6159635中都提出過這方面的技術(shù)方案。目前PTC的最常用方法是將其與二次鋰離子電池串聯(lián)，并緊貼在二次鋰離子電池的外表面，使其可以檢測(cè)到電池溫度的升高。由于二次鋰離子電池的內(nèi)外必然存在溫度差，所以目前的結(jié)構(gòu)方式中，PTC存在因不能及時(shí)監(jiān)測(cè)到二次鋰離子電池的溫度異常而不能及時(shí)的工作，致使電池存在安全隱患，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)還存在另一個(gè)缺點(diǎn)，就是電池包裝殼在設(shè)計(jì)時(shí)必須預(yù)留出PTC的安裝空間，影響了電池的空間利用率本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的PTC位于鋰離子電池的內(nèi)部，且其一個(gè)引線與電池芯的陰/陽極的集流體直接或通過導(dǎo)線連接，另一個(gè)引線與電池的外接引出導(dǎo)線連接或直接作為電池的引出導(dǎo)線。
采用這種結(jié)構(gòu)后，將PTC放置于電池內(nèi)部，使其可以及時(shí)檢測(cè)到電池溫度的升高，避免電池的內(nèi)外存在的溫度差，消除電池存在的安全隱患。同時(shí)本實(shí)用新型將PTC放置于電池內(nèi)，有效增大電池的空間利用率，可減小電池包裝的體積。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明圖1是聚合物鋰二次離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是聚合物鋰二次離子電池中電池單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是聚合物鋰二次離子電池中電池芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是聚合物鋰二次離子電池的剖視圖；圖5是本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6是本實(shí)用新型的PTC的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型的PTC的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實(shí)用新型PTC與電池芯連接前的示意圖；圖9是本實(shí)用新型PTC與電池芯連接后的示意圖。
見附圖1，其給出了聚合物鋰離子二次電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種示意圖，本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可采用另外一種結(jié)構(gòu)，即卷繞的方式。如見附圖5，采用這種卷繞式的組裝方法可以使結(jié)構(gòu)更加緊密。
PTC 5位于電池內(nèi)部，即其包裹在電池的包裝薄膜內(nèi)，且PTC 5其中一條電極引線與電池芯2的陰極集流體或陽極集流體直接或通過導(dǎo)線連接；其另一條引線與電池外接引出導(dǎo)線連接或直接作為電池的引出導(dǎo)線。
見附圖6、7、8、9，這是本實(shí)用新型一具體實(shí)施例，PTC 5的一條引線52通過超聲波焊接的方式與帶密封膠6的鎳片71焊接在一起，其中鎳片71是作為電池的負(fù)極引線，如見附圖6。當(dāng)然引線52也可直接作為電池負(fù)極的引線，如見附圖7。PTC 5另一條引線51與電池芯2負(fù)極極耳通過超聲波焊接在一起。電池芯2正極極耳也通過超聲波焊接另一條引線8，最后在電池芯2的外面包裹上包裝薄膜3，并向其內(nèi)注入電解液，抽空、密封后形成成品電池4。
本實(shí)用新型采用的方法是將PTC 5放置于電池內(nèi)部，使其可以及時(shí)檢測(cè)到電池溫度的升高，并且可以避免電池的內(nèi)外存在的溫度差，消除電池存在的安全隱患。同時(shí)本實(shí)用新型將PTC 5放置于電池內(nèi)，有效增大電池的空間利用率。
權(quán)利要求1.安全型聚合物二次鋰離子電池，包括電池芯(2)和PTC(5)，其特征在于PTC(5)位于電池內(nèi)部，且PTC(5)其中一條引線與電池芯(2)的陰極集流體或陽極集流體直接或通過導(dǎo)線連接；其另一條引線與電池外接引出導(dǎo)線連接或直接作為電池的引出導(dǎo)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全型聚合物二次鋰離子電池，其特征在于PTC(5)的引線(51)、(52)相互垂直或平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全型聚合物二次鋰離子電池，其特征在于電池芯(2)采用堆疊或卷繞的方式組裝。
專利摘要本實(shí)用新型涉及聚合物二次鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種可極大提高電池安全性的聚合物二次鋰離子電池。其是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的PTC位于鋰離子電池的內(nèi)部，且其一個(gè)引線與電池芯的陰/陽極的集流體直接或通過導(dǎo)線連接，另一個(gè)引線與電池的外接引出導(dǎo)線連接或直接作為電池的引出導(dǎo)線。采用這種結(jié)構(gòu)后，將PTC放置于電池內(nèi)部，使其可以及時(shí)檢測(cè)到電池溫度的升高，避免電池的內(nèi)外存在的溫度差，消除電池存在的安全隱患。同時(shí)本實(shí)用新型將PTC放置于電池內(nèi)，有效增大電池的空間利用率。
文檔編號(hào)H01M10/40GK2599767SQ0322336
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者王乾, 方祺, 陳衛(wèi), 趙豐剛, 曾毓群 申請(qǐng)人:東莞新能源電子科技有限公司