[發明專利]電能供應系統及其電能供應單元

有效

• 申請號: 201110446463.7
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103187582A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 楊思枬
• 申請（專利權）人: 輝能科技股份有限公司;英屬開曼群島商輝能控股股份有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M10/058;H01M2/14
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種應用于各種電子裝置的供電的電能供應系統及其電能供應單元。

背景技術

由于電子、信息及通訊等3C產品均朝向無線化、可攜帶化方向發展，應用于各種產品的各項高性能組件除了往輕、薄、短、小的目標邁進外，近年來，可撓式電子產品的技術發展也逐漸受到重視，因此，對于體積小、重量輕、能量密度高的電能供應系統的需求相當地迫切。不過，為了延長電池使用的時間、提升電池的能量密度，過去無法重復使用的一次電池系統已無法滿足現今電子產品的需求，而目前應用于電子產品中的電池系統多以可重復充、放電的二次電池系統為主流，例如：鋰電池系統、燃料電池系統、太陽能電池系統等等，以下將以技術開發較為成熟的鋰電池系統為例以做為說明。

首先，圖1為現有鋰電池系統的電池芯結構示意圖，主要的結構是由一正極極板與一負極極板之間夾設一隔離層所構成，而在正極極板與負極極板的集電層上分別焊接一導電柄結構為外部電極，使得電池系統可借由此二外部電極與周邊電子組件進行電性連接。如圖1所示，鋰電池1包括一隔離層11、一第一活性材料層12、一第二活性材料層13、一第一集電層14、一第二集電層15以及一封裝單元16，第一活性材料層12設置于隔離層11上，第一集電層14設置于第一活性材料層12上，而第二活性材料層13設置于隔離層11下，第二集電層15設置于第二活性材料層13下，最后，封裝單元16將此堆棧結構密封，僅露出導電柄141、151。如上所述，若鋰電池1欲提供電能至一電子裝置2（圖中僅以一電路板為例說明，但電子裝置2并不限制為電路板）時，必須將導電柄141、151與電子裝置2的電源輸入端子21、22電性連接，借以將鋰電池1所儲存的電能輸出至電子裝置2，之后，可再借由導線將電能傳輸至電子裝置2的組件區23，其中，組件區23可以包括邏輯電路、主動組件、被動組件等，其可以是電路布局或是表面黏著組件（SMT）。

然而，因為隔離層11與第一活性材料層12及第二活性材料層13之間的接觸界面是否具有良好的接觸對于整體電池系統的電性與安全性表現有相當直接且嚴重的影響，故界面的管理，可以說是影響電池系統穩定性與安全性的關鍵因素；如圖1，現有的鋰電池共包含有第一集電層14與第一活性材料層12、第一活性材料層12以及隔離層11、隔離層11與第二活性材料層13、以及第二活性材料層13與第二集電層15四個界面，因此，在現有的鋰電池技術中為了維持此些界面的良好接觸，無論是堆棧式結構或是卷繞式結構的電池芯，在完成電池的組裝后其整體結構的撓折性相當低，甚至是無法撓折，其因即在于為了避免撓折產生的應力導致上述界面受到破壞，藉以維持鋰電池系統的電性表現并確保其使用上的安全性。

再者，負極材料在充/放電過程中會發熱膨脹/收縮，一旦膨脹后，勢必向兩側結構產生額外的壓應力，就此結構來看，假設第二活性材料層13為負極材料，因第二活性材料層13乃是夾設于隔離層11以及第二集電層15之間，因此受到隔離層11以及第二集電層15的限制，使得壓應力無法宣泄，長時間使用下，經過反復膨脹、收縮后還要能夠保持界面之間的接觸狀態更加困難。另外，一般導電柄皆為鋁金屬材質，鋁電柄需要先與鎳片先作超音波焊接后才能使正極導電柄進行錫焊接（因為鋁無法直接進行錫焊接），同時導電柄需要向外延伸于封裝材料，而其厚度約在100~150um，而封裝材料的上、下膠質總厚度約在60~120um，因此，很容易在導電柄兩側邊產生空隙，而使阻水（由外部環境的水氣擴散并污染內部）與阻液（由內部電解液外溢并侵蝕外部電路）的效果嚴重下降。

以堆棧式或是卷繞式結構的電池芯而言，請參閱圖2，圖中以堆棧式結構為例作說明，因單一電池單元具有四個界面，相互堆棧的加成下，界面的數量呈倍數累積增加；再加上如前述所言的負極材料會發熱膨脹/收縮的問題，一旦其中一個界面沒有接觸良好，都有可能影響整體電池系統的可靠度。且界面的存在也會影響電解質的流動與滲透性，界面越多，使得充填電解質更難以完整均勻滲透整各電池系統，不是要花費更多時間來滲透，就是難以滲透均勻導致部份電池單元效率降低。

另一方面，仍如圖2所示，當以堆棧成型電池系統時，等同內部需要多片電池并聯，必須將每一個電池1的內極耳先行相互焊接后，再與兩極單一的導電柄進行焊接，因此一旦極耳數量增加，則整體焊接工程的良率與可靠度也會變差。

有鑒于上述，本發明遂針對上述現有技術的缺失，提出一種電能供應單元，以有效克服上述問題。

發明內容