CN103165847A

CN103165847A - 电池单元

Info

Publication number: CN103165847A
Application number: CN2012105302441A
Authority: CN
Inventors: 洪成镐
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Tianjin Samsung Vision Co Ltd; Samsung SDI Tianjin Battery Co Ltd; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: EP2602842A1; CN103165847B; US20130149586A1; KR20160132144A; KR101945903B1; EP2602842B1

Abstract

本发明一种电池单元，该电池单元包括电极组件、容纳电极组件的袋、连接到电极组件且延伸到袋外部的电极引线、让电极引线穿过的切口部分、以及覆盖袋和电极引线的至少一部分的绝缘体。

Description

电池单元

技术领域

本公开总地涉及一种电池单元（battery cell），更具体地，涉及可以被包括在电池包（battery pack）中的单个单元。

背景技术

近来，电池单元已经被广泛用作便携式电子设备的电源。另外，随着便携式电子设备在各个领域中使用，增加了对高容量电池单元的需求。

在本背景技术部分中公开的以上信息只是为了增强对本发明背景的理解，因此它可以包含不形成本领域的普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

发明内容

本公开涉及电池单元以及这样的构成部件诸如单个单元（将有时在这里被简单地称作电池单元），通过将整体形成的绝缘体提供到袋（pouch）的上部而具有改善的安全性。

本公开实施例可以构造为形成电池包的单个电池单元。

此外，本公开提供了通过将形成为多个部件的现有绝缘体形成为整体形成类型而提高生产率且减少质量变化的电池单元。本发明的一个方面包括电池单元，该电池单元具有电极组件，该电极组件具有第一和第二电极引线。该电池单元可以包括：容纳电极组件的袋；以及耦接到袋的端部的绝缘体盖（insulator cover），该绝缘体盖具有让第一电极引线延伸穿过的第一切口部分和让第二电极引线延伸穿过的第二切口部分。

绝缘体盖可以由单一结构组成，其中绝缘体盖包括附接到袋的端部的对应表面，所述对应表面具有带短轴和长轴的椭圆形状或带长边和短边的矩形形状。

绝缘体盖还可以包括在所述长轴或长边的相反两侧且平行于所述长轴或长边的至少两条弯折线。

此外，第一和第二切口部分可以位于至少两条弯折线中的两条弯折线之间。另外，竖直延伸可以从所述两条弯折线延伸并关于包含所述两条弯折线和第一和第二切口部分的平面形成预定角度。

另外，竖直延伸的每一个都可以以大致另一预定角度附接到绝缘体盖的对应表面。

再者，第一和第二切口部分可以位于大致经过绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点且平行于绝缘体盖的长轴或长边的线上。

此外，第一和第二切口部分可以位于绝缘体盖的短轴或短边的两端之间且平行于绝缘体盖的长轴或长边的不同的线上。

再者，至少两条弯折线中的两条弯折线之间的距离可以近似等于第一或第二切口部分的宽度。

在本发明的另一个方面中，第一和第二切口部分可以位于大致经过绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点且平行于绝缘体盖的长轴或长边的线的相反两侧。

此外，至少两条弯折线中的两条弯折线之间的距离可以大致等于第一和第二切口部分的宽度之和。

此外，绝缘带可以围绕第一电极引线的底部和第二电极引线的底部，第一电极引线的底部和第二电极引线的底部形成在与袋的端部的接触点。

再者，第一和第二电极引线从袋的端部突出出来的边界部分可以被绝缘带围绕。

第一和第二切口部分与对应表面之间的距离可以大于边界部分的高度。

绝缘体盖可以包括位于绝缘体盖和袋之间的粘合层。

粘合层可以为双面胶带。

第一切口部分可以位于大致经过绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点且平行于绝缘体盖的长轴或长边的线的一侧。

此外，第二切口部分可以位于大致经过绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点的所述线的另一侧。

在本发明的另一个方面中，第一切口部分可以位于经过绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点的线的一侧，第二切口部分可以位于经过绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点的线的另一侧，并且第二切口部分可以与第一切口部分部分地交叠且在与第一切口部分相反的一侧。

绝缘体可以为双面胶带，并且可以是由选自基于芬芳聚酰胺的化合物、基于聚酰亚胺的化合物和基于聚丙烯的化合物中的至少之一构成的带。

附图说明

通过结合附图参照下面详细描述，对本发明的更完整的理解及其很多附加优点将变得显然并被更好地理解，附图中相同的附图标记表示相同或类似的部件，其中：

图1是根据本公开示范性实施例的电池单元的斜视图；

图2是图1的分解图；

图3A是绝缘体的放大斜视图；

图3B是图3A的平面图；

图4是根据本公开另一实施例的电池单元的斜视图；

图5A是图4的放大图；

图5B是图5A的平面图；

图6是根据本公开另一实施例的电池单元的斜视图；

图7A是图6的放大斜视图；以及

图7B是图7A的平面图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，所参考的附图以示例的方式示出了可实施本发明的具体实施例。这些实施例被足够具体地描述以使本领域技术人员能够实施本发明。将理解的是，本发明的各种实施例，尽管彼此不同，但是不一定相互排斥。例如，这里结合一个实施例描述的特定特征、结构和特性可以在其它实施例内实施，而不脱离本发明的精神和范围。此外，将理解的是，实施例中各元件的位置和布置可以被改变，而不脱离本发明的精神和范围。

考虑到附图所示的构成构件的尺寸和厚度为了更好理解和易于描述任意给出，本发明不限于所示的尺寸和厚度。

在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。将理解的是，当称诸如层、膜、区域或基板的元件在另一个元件“上”时，它可以直接在该另一个元件上，或者还可以存在插入的元件。反之，当称一元件“直接”在另一个元件“上”时，没有插入元件存在。

为了使本发明清晰，无需描述的元件从该描述的细节中省略，并且相同的附图标记在整个说明书中指代相同的元件。

因此，下面的详细描述不应被理解为限制性的含义，本发明的范围仅由所附权利要求限定，应与授权的权利要求的全部等同物的范围一起适当解释。在附图中，相似的附图标记在几个附图中表示相同或类似的元件或功能。

已经进行了大量的研究来改善电池的安全性。在这些研究中，电池单元可以根据电池单元自身的形状而显著变化，并且可以包括袋型电池单元、正方形电池单元或圆柱形电池单元。

在袋型电池单元中，为了防止由袋的非绝缘引起的短路或由电极引线的干扰引起的短路，整个裸电池用绝缘体隔离。

通常，绝缘体由两部分即上绝缘体和下绝缘体构成。因此，上述结构在由手工劳动者引起的两部分对准问题上导致生产能力上的低效和质量变化。

将参照附图来描述本公开。

图1是根据本公开第一实施例的电池单元的斜视图。图2是图1的分解透视图。

参照图1至图2，根据本发明示范性实施例的电池单元100包括：电极组件110a；袋117，容纳电极组件110a；电极引线114、115，与电极组件110a连接且延伸到袋117外面；切口部分124、125，电极引线114、115分别从其穿过；以及绝缘体120，覆盖袋117和电极引线114、115的至少部分。

电极组件110a可以包括第一极板（first pole plate）（未示出）和第二极板（未示出）以及插设在这两个极板之间的隔板（未示出）。当第一极板是阳极板且第二极板是阴极板时，离子或电子在第一极板和第二极板之间运动，从而产生电化学能。

第一极板可以通过在阳极集流器的两个表面或一个表面上涂覆阳极活性材料而形成。

通常，阳极活性材料是具有高导电性的材料，其没有被特别地限定，只要不发生化学引起的变化。

另外，阳极活性材料包含成层的锂化合物。

第二极板可以通过在阴极集流器的一个表面或两侧上涂覆阴极活性材料而形成。

当第一极板和第二极板具有相反的极性时，隔板可以插设在这两个极板之间，使得这两个极板不直接接触以防止短路。

例如，隔板可以由聚合物材料形成，并且可以采用具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。

另外，袋117容纳并密封电极组件110a和电解液（未示出）。

容放在袋117中的电解液可以包括用作锂离子供应源的锂盐和用作电化学反应中涉及的离子运动的介质的非水有机溶剂。

形成电极组件110a的第一极板（未示出）和第二极板（未示出）与电解液反应以产生电化学能，所产生的电化学能可以通过第一电极引线114和第二电极引线115传输到外面。

第一极板和第二极板与电解液反应以产生电化学能。

另外，第一电极引线114和第二电极引线115的延伸到袋117的上端部的部分提供有绝缘带116，用于防止与包括金属的袋117短路。

这样，第一极板和第二极板以及隔板被缠绕以制造诸如本发明的电极组件110a，但是不限于该构造，不同类型的电极组件可以通过堆叠第一极板和第二板及隔板的各种方案来制造。

容纳电极组件110a的袋117通过将诸如铝（Al）的金属插入在由高分子构成的高分子层之间而形成。袋117可以为正方形形状，但不限于该构造。

将参照图3A和3B来描述根据本发明示范性实施例的绝缘体120。

图3A是绝缘体120的放大斜视图。图3B是图3A的展开图。

参照图3A，根据示范性实施例的绝缘体120具有这样的整体形状，其覆盖其中可形成第一电极引线114或第二电极引线115和袋117的边界118的区域。

这里，绝缘体120可以包括第一切口部分124和第二切口部分125，第一电极引线114和第二电极引线115分别对应于第一切口部分124和第二切口部分125且从其穿过。

作为本发明的实施例，绝缘体120的面对袋117的平坦表面127可以为具有长轴和短轴的椭圆形状，但是不限于该形状，可以具有各种形状。

例如，该平坦表面可以为具有长边和短边的矩形。

参照图3B，根据本发明示范性实施例的绝缘体120包括平行于长轴的弯折线121、122。

其中，第一弯折线121可以包括第一切口部分124或第二切口部分125的纵向轮廓线（outline）。

也就是说，第一弯折线121由两条线构成，其中一条形成为与连接第一切口部分124的轮廓线的一侧124a和第二切口部分125的轮廓线的一侧125a的第一虚拟延伸线一致，其中另外一条形成为与连接第一切口部分124的轮廓线的另一侧124b和第二切口部分125的轮廓线的另一侧125b的第二虚拟延伸线一致。

同样，第二弯折线122由两条线构成，其中一条形成为与第一电极引线114的一侧和袋117的边界118一致，其中另一条形成为与第二电极引线115的另一侧与袋117的边界118一致（见图2）。

这里，绝缘体120还可以包括粘合层（未示出），其中该粘合层提供在绝缘体120和袋117之间。

另外，绝缘体120是不提供粘合层的双面胶带，在此情形下，绝缘体120可以为由基于芬芳聚酰胺的化合物、基于聚酰亚胺的化合物和基于聚丙烯的化合物中的至少一种组成的带。

如上所述，容纳电极组件的袋117可以通过在袋117的高分子层之间插设诸如铝（Al）的金属而形成。

因此，在某些情况下，袋117内的金属可能被暴露。然而，作为本发明的实施例，当袋117的该部分和电极引线115被整体形成的绝缘体120覆盖时，可以防止袋内金属的暴露。

因此，提供了具有改善安全性的电池单元。此外，通过将形成为多个部件的现有绝缘体形成为整体的形式，可以改善生产率并减少质量变化。

将主要关于与之前实施例的差异来描述根据本公开另一实施例的绝缘体。

图4是根据本发明另一实施例的电池单元200的透视图。图5A是图4的放大透视图。图5B是图5A的平面图。

参照图4，根据本实施例的袋217容纳并密封电极组件210a和电解液（未示出）。

容纳在袋217中的电解液可以包括用作锂离子供应源的锂盐和用作电化学反应中涉及的离子运动的介质的非水有机溶剂。

形成电极组件210a的第一极板（未示出）和第二极板（未示出）与电解液反应以产生电化学能，所产生的电化学能可以通过第一电极引线214和第二电极引线215传输到电池的外面。

另外，第一电极引线214和第二电极引线215的延伸到电极组件210a的上端部的部分提供有绝缘带（未示出），用于防止与包括金属的袋217短路。

这里，与之前的实施例不同，根据本发明的本实施例的第一电极引线214和第二电极引线215没有位于相同的线上，而是错开第一电极引线214或第二电极引线215的厚度。

参照图5A，与前述实施例一样，根据本发明第二实施例的绝缘体220的密封部分228包括第一切口部分224和第二切口部分225，第一电极引线214和第二电极引线215分别对应地从第一切口部分224和第二切口部分225穿过。

在本公开的实施例中，绝缘体220的面对裸电池的平坦表面227可以为具有长轴和短轴的椭圆形状，但是可以具有各种形状，而不限于椭圆形状。

例如，平坦表面227可以为具有长边和短边的矩形形状。

此外，延伸部分229提供在平坦表面227和密封部分228之间以覆盖第一电极引线214、第二电极引线215和电绝缘带（未示出）。

参照图5B，根据本公开的此实施例的绝缘体220包括平行于长轴的弯折线221、222和第三虚拟延伸线223。

首先，第三虚拟延伸线223是连接第一切口部分224的轮廓线的一侧224a和第二切口部分225的轮廓线的另一侧225b的直线。

也就是说，与第一实施例不同，根据本发明此实施例的第一电极引线214和第二电极引线215不处于相同的线上，而是错开第一电极引线214或第二电极引线215的厚度，并且第三延伸线223是直线。

第一弯折线221由两条线构成，该两条线间隔开第一电极引线214和第二电极引线215的厚度之和。

同样，第二弯折线222形成为与第一电极引线214或第二电极引线215与袋217之间的边界一致。

也就是说，第二弯折线222由两条线构成，其中一条形成为与第一电极引线214的一侧与袋217的边界形成为一致，其中另一条形成为与第二电极引线215的另一侧与袋217的边界形成为一致（见图4）。

根据此实施例的电池单元200，第一电极引线214和第二电极引线215的对准比之前的实施例更容易。

即使作业基准线（task baseline）略微倾斜或者位于阴极引线一侧的袋在工人施压而使袋暴露时在连接工艺期间被暴露，由于绝缘体能够略微覆盖第二电极引线（其是阴极引线）的侧面，从而防止电池单元的短路，从而改善了生产率且减少了质量变化。

在下文，将参照图6至7B来描述根据本发明另一实施例构造的绝缘体320，集中于与之前两个实施例的差异。

图6是根据本公开另一个实施例构造的电池单元300的透视图，图7A是图6的绝缘体的放大透视图，图7B是图7A的平面图。

参照图6，根据本实施例的袋317以与第一和第二实施例相同的方式容纳并密封包括电极组件310a和电解液（未示出）的裸电池。容纳在袋317中的电解液可以包括用作锂离子供应源的锂盐和用作电化学反应中涉及的离子运动的介质的非水有机溶剂。形成电极组件310a的第一极板（未示出）和第二极板（未示出）将与电解液反应以产生电化学能，并且所产生的电化学能可以通过第一电极引线314和第二电极引线315传输到外面。此外，第一电极引线314和第二电极引线315的从电极组件310a的上端部突出出来的部分提供有绝缘带（未示出），用于防止与包括金属的袋317发生短路。这里，与对应于图2至图3B的实施例不同，根据本实施例的第一电极引线314和第二电极引线315不处于相同的线上。此外，与前述实施例不同，第一电极引线314和第二电极引线315没有被交替设置。在本实施例中，第一电极引线314和第二电极引线315设置为使得第一电极引线314和第二电极引线315的假定延伸区域彼此部分地重叠。

参照图7A，根据本发明的此实施例的绝缘体320的密封部分328可以包括第一切口部分324和第二切口部分325，如之前的两个实施例，第一电极引线314和第二电极引线315分别对应地穿过第一切口部分324和第二切口部分325。

在本公开的实施例中，绝缘体320的面对裸电池310的平坦表面327可以为具有长轴和短轴的椭圆形状，但是可以具有各种形状，而不限于椭圆形状。例如，平坦表面327可以为具有长边和短边的矩形形状。

此外，延伸部分329提供在平坦表面327和密封部分328之间，以覆盖第一电极引线314、第二电极引线315和绝缘带（未示出）。

参照图7B，根据本公开第三实施例的绝缘体320包括与长轴平行的弯折线321和322。

与图2至图3B所示的实施例不同，第一电极引线314和第二电极引线315在第三实施例中不处于相同的线上。此外，与第二实施例不同，第一电极引线314和第二电极引线315没有被交替设置。在本实施例中，第一电极引线314和第二电极引线315设置为使得第一电极引线314和第二电极引线315的假定延伸区域彼此部分地重叠。

第一弯折线321与延伸部分329接触，并且由两条弯折线形成，其中一个弯折线形成为包括第一电极引线314在第一电极引线314的纵向方向上的一个边界，其中另一个弯折线形成为包括第二电极引线315的一个边界。

另外，第二弯折线322可以形成为对应于第一电极引线314或第二电极引线315与裸电池之间的边界。也就是说，第二弯折线322由两条弯折线形成，其中一条弯折线形成为对应于第一电极引线314或第二电极引线315的一侧与裸电池310之间的边界，其中另一条弯折线形成为对应于第一电极引线314或第二电极引线315的另一侧与裸电池310之间的边界。

在根据本实施例的电池单元300中，与图2至图3B所示的实施例相比更容易对准第一电极引线314和第二电极引线315。此外，即使用于连接工艺的作业基准线略微倾斜或袋在阴极引线处的一部分由工人施加的压力暴露到绝缘体，绝缘体320能够略微覆盖第二电极引线（阴极引线）的侧面，从而防止电池单元的短路。此外，绝缘体320适当地对准且附接到裸电池310的上侧，以减少连接工艺中的错误，因此改善了生产率并减少了质量变化。

如上所述，根据本公开，袋的上表面用整体型绝缘体覆盖，从而防止了壳体内的金属的暴露，由此提供具有改善安全性的电池单元。

另外，通过使形成为多个部件的现有绝缘体形成为整体形式，改善了生产率，并减少了质量变化。

尽管已经结合某些示范性实施例描述了本发明，但是将理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反的，本发明旨在覆盖包括在权利要求书及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。

本申请要求于2011年12月9日在美国专利和商标局提交的临时申请No.61/568997的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims

1.一种具有电极组件的电池单元，该电极组件具有第一电极引线和第二电极引线，该电池单元包括：

袋，容纳所述电极组件；以及

绝缘体盖，耦接到所述袋的端部，该绝缘体盖具有让所述第一电极引线延伸穿过的第一切口部分以及让所述第二电极引线延伸穿过的第二切口部分。

2.如权利要求1所述的电池单元，其中所述绝缘体盖由单一结构组成。

3.如权利要求2所述的电池单元，其中所述绝缘体盖包括附接到所述袋的端部的对应表面，所述对应表面具有带短轴和长轴的椭圆形状或带长边和短边的矩形形状。

4.如权利要求3所述的电池单元，其中所述绝缘体盖包括在所述长轴或长边的相反两侧且平行于所述长轴或长边的至少两条弯折线。

5.如权利要求4所述的电池单元，其中所述第一切口部分和所述第二切口部分位于所述至少两条弯折线中的两条弯折线之间。

6.如权利要求5所述的电池单元，其中竖直延伸从所述两条弯折线延伸并关于包含所述两条弯折线和所述第一和第二切口部分的平面形成预定角度。

7.如权利要求6所述的电池单元，其中所述竖直延伸的每一个都以大致另一预定角度附接到所述绝缘体盖的所述对应表面。

8.如权利要求3所述的电池单元，其中所述第一和第二切口部分位于大致经过所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点且平行于所述绝缘体盖的长轴或长边的线上。

9.如权利要求3所述的电池单元，其中所述第一和第二切口部分位于所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间且平行于所述绝缘体盖的长轴或长边的不同的线上。

10.如权利要求4所述的电池单元，其中所述至少两条弯折线中的两条弯折线之间的距离近似等于所述第一切口部分或所述第二切口部分的宽度。

11.如权利要求1所述的电池单元，其中所述第一和第二切口部分位于大致经过所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点且平行于所述绝缘体盖的长轴或长边的线的相反两侧。

12.如权利要求4所述的电池单元，其中所述至少两条弯折线中的两条弯折线之间的距离大致等于所述第一和第二切口部分的宽度之和。

13.如权利要求1所述的电池单元，其中绝缘带围绕所述第一电极引线的底部和所述第二电极引线的底部，所述第一电极引线的底部和所述第二电极引线的底部形成在与所述袋的端部接触的点处。

14.如权利要求13所述的电池单元，其中所述第一和第二电极引线从所述袋的端部突出出来的边界部分被所述绝缘带围绕。

15.如权利要求14所述的电池单元，其中所述第一和第二切口部分与所述对应表面之间的距离大于所述边界部分的高度。

16.如权利要求1所述的电池单元，其中所述绝缘体盖包括位于所述绝缘体盖与所述袋之间的粘合层。

17.如权利要求1所述的电池单元，其中所述粘合层是双面胶带。

18.如权利要求1所述的电池单元，其中所述第一切口部分位于大致经过所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点且平行于所述绝缘体盖的长轴或长边的线的一侧。

19.如权利要求18所述的电池单元，其中所述第二切口部分位于大致经过所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点的所述线的另一侧。

20.如权利要求1所述的电池单元，其中所述第一切口部分位于经过所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点的线的一侧，所述第二切口部分位于经过所述绝缘体盖的短轴或短边的两端之间的中点的线的另一侧，并且所述第二切口部分与所述第一切口部分部分地交叠且在与所述第一切口部分相反的一侧。

21.如权利要求1所述的电池单元，其中所述第一切口部分和所述第二切口部分彼此横向地偏移。