袋装电池制造技术

本发明专利技术涉及电池领域，公开了一种袋装电池，该袋装电池包括：包装密封、加热部件和故障开关，其中，当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，所述故障开关将激活所述加热部件产生热量以使得所述包装密封分层，从而所述袋装电池进行排气。该排气构思的机制和组件可以设计为与现有的制造方法和常规的电池操作情境完全地相容。最为合适的构造是所有的排气组件都在电池外部，这样便不会存在任何材料穿过密封或平铺于密封里。该构造的优势在于不会对密封完整性造成影响，更易于制造且具有更好的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池领域，具体地，涉及一种袋装电池。
技术介绍
随着袋装电池的不断改进，在过去的10年里锂离子电池在消费型电子产品中的应用翻了两番。目前市场年收益接近10亿美元。随着更为大型的锂离子电池在例如混合电子汽车(hybrid electric vehicles，HEVs)等应用中的可预见性引进，在未来的20年里整个市场潜在着大量增长的订单。目前锂离子电池具有多种形式。大体可分类为圆柱形电池(该电池具有硬质的不锈钢外壳且具有卷曲的或激光焊接的头)、棱柱形电池(具有硬质外壳和激光焊接的头的扁平形电池)以及袋装电池(装在薄的铝层压包装中的扁平形电池)。圆柱形电池通常用于电脑和其他便携式电子包装产品。目前扁平形电池，包括袋装电池，多见于较小的消费型电子产品中如手机。然而，更大的袋装电池逐渐被用于高端笔记本电脑和平板电脑，由此轻质的层压包装的电池可以紧密地与装置整合在一起从而最大化装置能量密度和运行时间。甚至更大的袋装电池被用于最流行的EV应用中，以利用该电池形式提供的同样的高能量密度和较好的热特性。已证实长寿命的锂离子棱柱形袋装电池在这些新兴市场中占有主导地位。尽管袋装电池相对硬壳电池来说具有许多优势，但是它们同样存在许多非常难以克服的独特难题。特别是，电池中任何气体产生将导致该电池像气体那样膨胀，因为这些电池都含在软的层压热封的包装中。锂离子化学性质相对较为活泼，且电池中的气体产生现象可以在许多情形下都会发生。首先，这样的膨胀会损坏包括有该电池的包装或装置，或者影响系统的热控。并且，由于锂离子的化学性质为对暴露于空气高度敏感，而密封质量和强度必然格外的强，因此当袋子最终破裂时电池可能爆炸性地毁坏。为了解决这一难题，许多进步技术使得袋装电池可以在常规操作条件下能够防止或减轻气体产生使其能够得到更为广泛地接受。然而，由于电池包装缺陷或在通常的滥用条件下锂离子化学性质固有的产生过量气体的问题并未得到解决。因此，在某些条件下电池膨胀以及爆炸性地排出可燃电解质的风险成为了电池制造商、OEM代工和他们的消费者最为关注的问题。通常硬壳电池解决该排泄过量气体的问题采取的手段是在电池头部里配置爆破片(rupture disks)，从而电池可以在超过一定压力时进行排气。还发展起来类似的控制袋装电池里气体排放以防止膨胀或爆炸以及燃烧风险的机制。总之，袋装电池存在安全隐患尤其是在滥用条件下。而且由于袋装电池变得越来越大型和高能量密度该问题就越发备受关注。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种锂离子袋装电池排气的新机制，其可适用于几乎所有的袋装电池形式。在该排气装置的具体形式可以变化的情况下，该大体的机制包括位于密封区域里的或上面的受故障激活的加热部件，从而产生的热量可以引起密封分层。对于大多数的袋装电池来说这通常接近密封温度约150℃。该加热部件可以外部供电，或者理想地由该电池自身进行供电。为了实现上述目的，本专利技术提供一种袋装电池，该袋装电池包括：包装密封、加热部件和故障开关，其中，当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，所述故障开关将激活所述加热部件产生热量以使得所述包装密封分层，从而所述袋装电池进行排气。以上排气构思的机制和组件可以设计为与现有的制造方法和常规的电池操作情境完全地相容。最为合适的构造是所有的排气组件都在电池外部，这样便不会存在任何材料穿过密封或平铺于密封里。该构造的优势在于相对于传统的袋装电池来说不会对密封完整性造成影响，更易于制造且具有更好的安全性。在超出的压力排泄后且在密封区域冷却前，反压该排气处的密封区域还可以重新密封该袋装电池。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是常规袋装电池的典型示图，其中，图1a为俯视图且图1b为侧视图。图2是根据本专利技术的一种实施方式的袋装电池的大体示图。图3是根据本专利技术的另一种实施方式的袋装电池的大体示图。图4展示了膨胀构思的简单示图。图5展示了在袋装电池里形成的点密封的简单示图。图6展示了带有点密封的改进的压力开关机制的简单示图。图7是根据本专利技术的另一种实施方式的袋装电池的大体示图。图8是根据本专利技术的另一种实施方式的袋装电池的大体示图。图9展示了能够重新密封排气后的袋装电池的加压装置的示图。附图标记说明1：包装密封(packaging seal)；2电池杯体(cell cup)；3：电极果冻卷(electrode jellyroll)；4：极耳；5：压力开关；6：加热部件；7：导线；8：凹窝(concave dimple)；9：导电材料；10：空隙部(void area)；11：点密封(point seals)；12：电池框架；13：第一导电材料；14：第二导电材料；15：加压装置。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供一种袋装电池，该袋装电池包括：包装密封、加热部件和故障开关(fault switch)，其中，当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，所述故障开关将激活所述加热部件产生热量以使得所述包装密封分层，从而所述袋装电池进行排气。根据本专利技术，能够激活所述加热部件的所述故障开关为以下所列的至少一种：压力开关、电池管理系统中的电子开关或者温控开关，或者其他触发机制或者这些机制的组合只要能够激活所述加热部件即可。根据本专利技术，所述袋装电池可以为本领域常规的各种袋装电池，只要该袋装电池存在排气问题，特别优选为锂离子袋装电池。常规的锂离子袋装电池的俯视图(图1a)和侧视图(图1b)如图1所示。图1中，包装材料的一面或两面都预成型为杯体(以下称作电池杯体2)，其中配置有电极果冻卷3(或者电极堆栈)。通常先将该电池的三侧密封(包括极耳侧)且在装入电解质后进行最终的真空密封以完成该过程，由此得到包装密封1。根据锂离子技术，在电池密封后，在成型前通常还会进行电极热层压或聚合处理(或者别的可能的处理)。为了确保较长的寿命，电池周围的密封非常关键。操控其他材料例如极耳4穿过该密封是制造这一类型的电池中最为困难的方面。通常极耳提供有预施加的聚合物层(其位于极耳将要穿过密封处)。该预施加的聚合物层可以确保极耳周围密封的袋子间没有形成间隙，且该层能够在极耳密封侧为极耳材料(Ni或Al)和铝层压包装之间提供强粘附作用。该密封技术，已发展且优化了多年，使得商业化的袋装电池能够成功地普遍开来。通常情况下，锂离子袋装电池的外壳是由薄的弹性的铝层压材料制得。不同于金属的外壳，袋装电池外壳并不能够为电极堆栈或果冻卷提供堆叠压力。该层压材料是在铝箔外表面涂布上为板材提供机械强度聚合物单层或多层而在铝箔内表面则涂布有可以密封(采用热密封机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种袋装电池，其特征在于，该袋装电池包括：包装密封、加热部件和故障开关，其中，当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，所述故障开关将激活所述加热部件产生热量以使得所述包装密封分层，从而所述袋装电池进行排气。

【技术特征摘要】
2015.05.20 US 62/164,2191.一种袋装电池，其特征在于，该袋装电池包括：包装密封、加热部件和故障开关，其中，当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，所述故障开关将激活所述加热部件产生热量以使得所述包装密封分层，从而所述袋装电池进行排气。2.根据权利要求1所述的袋装电池，其中，所述加热部件配置在所述包装密封的两层之间或者配置在所述袋装电池外部的包装密封上；优选地，所述加热部件配置在位于极耳侧的包装密封上。3.根据权利要求1或2所述的袋装电池，其中，所述加热部件为镍铬合金线或卡普顿加热器。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的袋装电池，其中，能够激活所述加热部件的所述故障开关为以下所列的至少一种：压力开关、电池管理系统中的电子开关或者温控开关。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的袋装电池，其中，所述故障开关为压力开关，且当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，所述压力开关、所述加热部件和所述袋装电池的两个极耳将电连接形成闭合电路以短路所述袋装电池以此使得所述加热部件产生热量进而所述包装密封分层。6.根据权利要求5所述的袋装电池，其中，所述压力开关包括：形成于所述包装密封的侧面里面的凹窝，附着于所述凹窝里面的导电材料，以及分别与所述加热部件和所述袋装电池的一个极耳连接的两条导线，且该两条导线在所述凹窝处未接触；其中当所述袋装电池的内部压力达到指定压力时，将导致所述凹窝向外鼓从而使得附着于所述凹窝内的所述导电材料与所述导线接触以连通所述电路。7.根据权利要求5所述的袋装电...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·D·开普勒，A·W·拉森，
申请(专利权)人：K·D·开普勒，A·W·拉森，
类型：发明
国别省市：美国;US