CN103843166A - 电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块，通过分别将第一电极片及第二电极片贴紧形成在外壳的两侧面，从而具有容易制造，通过层压容易形成电池模块的优点。

Description

电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块。
背景技术
通常，二次电池可以进行再充电且可以进行大容量化，具代表性的二次电池有镍镉、镍氢及锂离子电池等。其中，所述锂离子电池因其寿命长、高容量等优异的特性而作为新一代动力源备受瞩目。其中，锂二次电池的工作电压为3.6V以上，用作便携式电子设备的电源，或者将多个锂二次电池串联连接来用于高功率的混合动力车，与镍-镉电池或镍-金属氢化物电池相比，其工作电压高3倍，每单位重量的能量密度特性也优异，因此呈现使用急剧增加的趋势。
所述锂二次电池可以制造成各种形态，具代表性的形状可以举出主要用于锂离子电池中的圆筒形（cylinder type）及棱形（prismatictype）。最近，备受瞩目的锂聚合物电池制造成具有挠性的袋形（pouched type），其形状比较自如。并且，锂聚合物电池的稳定性也优异，重量轻，有利于便携式电子器件的薄型及轻量化。
另一方面，混合动力车等要求高功率的锂电池的情况下，将电池单元层压数十个乃至数百个，并将其串联或并联连接来得到高电压或高电流。
所述电池单元包括电池部以及容纳电池部的外壳，所述电池部为正极板、隔板、负极板层压或沿一个方向卷绕的结构，所述电池部的正极板上电连接有正极片和负极片。
与由厚膜的金属材料成型的圆筒形或棱形的罐结构不同，所述外壳是中间层为金属箔且附着在金属箔两面的内外表皮层为由绝缘性薄膜构成的袋形外壳。袋形外壳的成型性优异，能够自如弯曲。
此时，层压的电池单元分别串联或并联连接以实现电源连接。
但是，为了实现层压的电池单元的并联连接，需将具有相同极性的正极片和负极片多重连接，根据电池单元层压体的容量，需要同时连接两个以上电极的连结结构，因此当将正极片和负极片机械连结或者适用焊接方式的情况下，随此发生组装性及生产效率更降低的问题。
为了解决这种问题，日本专利公开2007-323952号（公开日：2007.12.13）中提出了对金属端子超声波焊接金属部件的方案。
上述日本专利公开2007-323952号能够将各电池单元串联或并联连接，但其也是利用焊接进行接合的工序，当接合力因外力而下降的情况下存在整体的电源连接被解除的问题。
并且，存在随着相应地增加与电池单元层压数量相等的接合工序，生产率降低的问题。
因此，需要一种容易制造电池单元，并且容易进行多个电池单元的电源连接，能够制造大容量电池模块的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利2007-323952号（公开日：2007.12.13）
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块，所述电池单元通过将第一电极片及第二电极片紧贴形成在外壳的两侧面，从而容易制造，通过层压容易形成电池模块。
（二）技术方案
本发明一实施例的电池单元包括：外壳；电池部，设置在所述外壳的内部，且包括第一电极部、第二电极部及隔板；以及第一电极片及第二电极片，分别连接于所述第一电极部及第二电极部，且位于所述外壳的两侧面。
此时，所述电池单元中，第一电极片及第二电极片可以分别焊接在所述第一电极部及第二电极部。
而且，所述第一电极片及第二电极片可以折曲并通过粘接剂紧贴固定在所述外壳。
并且，所述电池单元中，所述第一电极片及第二电极片可以固定在所述外壳的的外表面。
并且，所述电池单元中，所述第一电极片及第二电极片固定在所述外壳内，与所述第一电极片及第二电极片对应的所述外壳的一定区域中空，分别形成使所述第一电极片及第二电极片的一定区域向外部露出的第一中空部及第二中空部。
并且，所述电池单元可以在分别接合有所述第一电极片及第二电极片的外壳内表面与电池部之间还具备由导热性材料或非导电性材料构成的功能性板。
而且，所述电池单元中，所述第一电极部及第二电极部在所述外壳的内部以不同方向向所述隔外侧突出，所述第一电极部及第二电极部的突出区域中的一定区域的外围通过粘接剂紧贴固定在所述外壳上，在所述外壳的一定区域形成中空的第三中空部及第四中空部，以使被所述粘接剂包围的空间向外部露出而分别形成所述第一电极片及第二电极片。
另一方面，本发明一实施例的电池模块层压有两个以上的如上所述的电池单元。
此时，所述电池模块以相邻的电池单元中的一个第一电极片与另一个第二电极片接触的方式层压。
另外，所述电池模块还可以包括：壳体，其内部安装所述多个电池单元；以及一对支撑部件，在所述壳体的内部支撑所述多个电池单元的两侧。
另一方面，本发明一实施例的电池单元的制造方法，其中，所述电池单元包括：外壳；电池部，设置在所述外壳的内部，且包括第一电极部、第二电极部；以及第一电极片及第二电极片，形成于所述第一电极部及第二电极部，所述制造方法包括：第一电极片固定步骤，将所述第一电极片固定在所述外壳面上；第二电极片固定步骤，使所述外壳包围所述电池部之后，将第二电极片固定在所述外壳的另一侧面；以及所述外壳的密封步骤。
此时，所述电池单元的制造方法中，在所述第一电极片固定步骤之前还可以实施焊接步骤，将所述第一电极片及第二电极片焊接到所述第一电极部及第二电极部。
并且，在所述电池单元的制造方法的所述第一电极片固定步骤中，所述第一电极片折曲并固定在所述外壳的外表面的一侧面，在所述第二电极片固定步骤中，所述第二电极片折曲并固定在所述外壳的外表面的另一侧面。
而且，所述电池单元的制造方法的所述第一电极片固定步骤中，将所述第一电极片固定在所述外壳的内表面的一侧面上，在所述第二电极片固定步骤中，将所述第二电极片固定在所述外壳内表面的另一侧面，在所述第一电极片固定步骤之后还可以实施第一中空部形成步骤，切开与所述第一电极片对应的外壳的一定区域，以使所述第一电极片的一定区域向外部露出；在所述第二电极片固定步骤之后还可以实施第二中空部形成步骤，切开与所述第二电极片对应的外壳的一定区域，以使所述第二电极片的一定区域向外部露出。
并且，所述电池单元的制造方法中，所述第一电极部及第二电极部在所述外壳的内部以不同方向向所述隔板外侧突出，在所述第一电极片固定步骤中，所述第一电极部的突出的区域中的一定区域的外围通过粘接剂固定在所述外壳的内表面的一侧面，在所述第二电极片固定步骤中，所述第二电极片的突出的区域中的一定区域的外围通过粘接剂固定在所述外壳内表面的另一侧面，并且在所述第一电极片固定步骤之后还可以实施第三中空部形成步骤，切开外壳的一定区域，以使被所述粘接剂包围的第一电极部的一定区域向外部露出而形成第一电极片；在所述第二电极片固定步骤之后还可以实施第四中空部形成步骤，切开外壳的一定区域，以使被所述粘接剂包围的第二电极片的一定区域向外部露出而形成第二电极片。
（三）有益效果
因此，本发明的电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块具有如下优点：通过将第一电极片及第二电极片分别紧贴形成在外壳的两侧面，从而具有容易制造，通过层压容易形成电池模块。
并且，本发明的电池单元、其制造方法及包括该电池单元的电池模块具有如下优点：能够使电池单元及整个电池模块的大小小型化，通过第一电极片及第二电极片容易实现电源连接，从而提高制造率。
附图说明
图1及图2是表示本发明的第一实施例的电池单元的立体图及分解立体图。
图3是表示本发明的第二实施例的电池单元的分解立体图。
图4及图5是表示本发明的第三实施例的电池单元的立体图及分解立体图。
图6是表示本发明的第四实施例的电池单元的立体图。
图7是表示本发明的第五实施例的电池单元的分解立体图。
图8是本发明的第六实施例的的电池单元的分解立体图。
图9是表示本发明的第七实施例的电池单元的分解立体图。
图10是表示本发明的第八实施例的电池单元的分解立体图。
图11是图10所示的电池单元结合时的AA’方向剖面图。
图12及图13是分别表示本发明实施例的电池模块的图。
图14至图17是表示本发明实施例的电池单元的制造方法的流程图。
附图标记说明
1000：电池模块                        100：电池单元
110：外壳                             111：第一中空部
112：第二中空部                       113：第三中空部
114：第四中空部                       120：电池部
121：第一电极部                       122：第二电极部
123：隔板                             130：第一电极片
140：第二电极片                       150：粘接剂
160：功能性板                         200：壳体
300：支撑部件
S10～S80：本发明实施例的电池单元的制造方法的各步骤
具体实施方式
以下，参考附图，对具有如上所述的特征的本发明的电池单元100、其制造方法及包括该电池单元的电池模块1000进行详细说明。
本发明的电池单元100包括外壳110、电池部120、第一电极片130及第二电极片140。
外壳110是形成本发明的电池单元100的基本主体，图1至图13中示出袋形方式的例子。
外壳110形成为维持内部气密性。
电池部120是设置在外壳110内部的结构，其包括第一电极部121及第二电极部122。
在第一电极部121与第二电极部122之间具备隔板123，第一电极部121、隔板123、第二电极部122在外壳110内部与电解质溶液一同设置。
第一电极片130及第二电极片140是为了实现电源连接而分别形成在第一电极部121及第二电极部122的结构，本发明实施例的电池单元100中，第一电极片130及第二电极片140位于外壳110的两侧面。
此时，电池单元100中，第一电极片130及第二电极片140可分别焊接在第一电极部121及第二电极部122区域。
图1至图13中示出第一电极片130及第二电极片140位于外壳110两侧面的各种实施例。
即，图1至图13中示出的各实施例仅仅是为了示出本发明的多种实施例而添加的，本发明的电池单元100并不限于上述附图。
第一实施例
图1及图2是表示本发明的第一实施例的电池单元100的立体图及分解立体图。
此时，示出第一电极片130及第二电极片140折曲并通过粘接剂150紧贴固定在外壳110外表面的例子。
即，在第一电极片130的一侧面涂覆粘接剂150，在外壳110的一侧外表面粘接第一电极片130的涂覆有粘接剂150的部分，由此第一电极片130的另一侧面位于外壳110的一侧面。
并且，在第二电极片140的一侧面涂覆粘接剂150，在外壳110的另一侧外表面粘接第二电极片140的涂覆有粘接剂150的部分，由此第二电极片140的另一侧面位于外壳110的另一侧面。
此时，图1及图2中示出第一电极片130和第二电极片140以不同方向（附图中，第一电极片130沿上侧方向，第二电极片140沿下侧方向）突出形成，并且袋形外壳110在侧面折曲并被接合的例子。
第二实施例
图3是表示本发明的第二实施例的电池单元100的分解立体图，示出与上面说明的第一实施例的结构特征相同，但第一电极片130及第二电极片140以相同方向（附图中的上侧方向）突出形成，并且袋形外壳110在下侧折曲并被接合的例子。
上面说明的第一实施例及第二实施例是本发明的部分实施例，本发明不限于此，可通过调节第一电极片130及第二电极片140的形成位置等以各种方式形成。
第三实施例
图4及图5是表示本发明的第三实施例的电池单元100的立体图及分解立体图。
图4及图5所示的本发明的第三实施例的电池单元100示出第一电极片130及第二电极片140固定在外壳110内表面，并且在外壳110形成第一中空部111及第二中空部112，以使第一电极片130及第二电极片140的一定区域向外壳110的外部露出的例子。
更详细而言，第一电极片130及第二电极片140可通过粘接剂150固定在外壳110内表面，通过将粘接剂150设置在第一电极片130及第二电极片140的外围部分，在内部形成一定空间。
此时，第一电极片130及第二电极部122内部的一定空间分别通过外壳110的第一中空部111及第二中空部112向外部露出，从而用作电源连接的结构。
第四实施例
图6是表示本发明的第四实施例的电池单元100的立体图，示出与第三实施例的结构特征相同，但第一中空部111及第二中空部112的形成区域（第一电极片130及第二电极片140的形成区域）形成在电池单元100两侧面各自的中央区域的例子。
尤其，本发明的第四实施例中，在电池单元100两侧面相同地形成第一电极片130的形成位置和第二电极片140的形成位置，因此具有多个电池单元100容易层压的优点。
本发明实施例的电池单元100可通过调节第一电极片130及第二电极片140的大小和第一中空部111及第二中空部112的大小来以各种形态形成。
第五实施例
图7是表示本发明的第五实施例的电池单元100的立体图，示出与第三实施例的结构特征相同，但在分别接合有第一电极片130及第二电极片140的外壳110内表面与电池部120之间还具备由导热性材料或非导电性材料构成的功能性板160的例子。
考虑第一电极片130或第二电极片140的形成大小及位置，可将功能性板160形成在电池部120的一定区域或整个区域，图7中示出功能性板160与电池部120大小对应形成的例子。
通过形成功能性板160，具有能够提高整个电池单元100的结构稳定性及成型性的优点。
并且，功能性板160由导热性材料形成的情况下，有助于第一电极片130或第二电极片140所产生的热的传递而向外部释放，从而能够提高散热性能。
另一方面，功能性板160由非导电性材料形成的情况下，能够减少电干扰。
第六实施例
图8是表示本发明的第六实施例的电池单元100的分解立体图。
如上面说明的第一实施例至第三实施例中，第一电极部121及第二电极部122的一定区域向外壳110外侧突出，且在突出的第一电极部121及第二电极部122焊接第一电极片130及第二电极片140，与此不同，图8所示的本发明的第六实施例示出第一电极部121及第二电极部122在外壳110内部以不同方向向隔板123外侧突出形成的例子。
第一电极部121及第二电极部122以不同方向突出形成是指，第一电极部121及第二电极部122以隔板123相对地形成，第一电极部121及第二电极部122以隔板123为基准突出形成，且形成为突出的两个部分互不重叠。
图8中示出第一电极部121形成为以隔板123为基准向下侧方向突出，第二电极部122形成为以隔板123为基准向上侧方向突出的例子。
此时，外壳110形成为将第一电极部121及第二电极部122整体包含在内部。
第一电极部121及第二电极部122的突出区域中的一定区域通过粘接剂150粘接以在内部形成一定空间，在外壳110形成一定区域中空的第三中空部113及第四中空部114，以使被粘接剂150包围的空间向外部露出而分别形成第一电极片130及第二电极片140。
即，在外壳110形成第三中空部113及第四中空部114而使第一电极部121及第二电极部122的被粘接剂150包围的空间向外部露出，从而形成第一电极片130及第二电极片140，可维持内部气密性。
第七实施例
图9是表示本发明的第七实施例的电池单元100的分解立体图。
图9所示的本发明的第七实施例示出与上面说明的第六实施例类似，但电池部120具有不同方式的例子。
图9所示的第七实施例示出电池部120具备两个第一电极部121及第二电极部122，且具备三个隔板123，各第一电极部121及第二电极部122具备第一电极片130及第二电极片140的例子。
分别形成在第一电极部121的第一电极片130相连接，一个第一电极片130通过外壳110的第三中空部113露出。
并且，分别形成在第二电极部122的第二电极片140相连接，一个第二电极片140通过外壳110的第四中空部114露出。
除图9所示的例子以外，本发明的电池单元100可通过调节第一电极部121、第二电极部122及隔板123的数量等以各种方式形成。
第八实施例
图10是表示本发明的第八实施例的电池单元100的分解立体图，图11是图10所示的电池单元100组装时的图10所示的AA’方向剖面图。
图10及图11所示的本发明的第八实施例示出与上面说明的第六实施例及第七实施例类似，但电池部120具有不同方式的例子。
第八实施例示出电池部120中第一电极部121及第二电极部122配置在隔板上，将其卷绕（winding）以凝胶-卷（jelly-roll）形态制作，并且外壳110上形成能够容纳凝胶-卷形态的电池部120的空间部110a的例子。
图10中用虚线表示被电池部120遮挡的外壳110的第四中空部114。
并且，图10及图11所示的本发明的第八实施例示出电池部120中利用三个具有（+）极性的第一电极部121、三个具有（-）极性的第二电极部122的方式，但本发明不限于此，可通过调节电池部120的数量及层压顺序等以各种方式形成。
除图1至图11所示的例子以外，本发明的电池单元100只要是包括第一电极部121、第二电极部122及隔板123的方式，则可具备多种方式的电池部120。
另一方面，本发明实施例的电池模块1000层压两个以上如上所述的电池单元100。
此时，如图12所示，相邻的电池单元100以具有不同极性的第一电极片130和第二电极片140接触的方式层压，并且能够串联连接多个电池单元100。
更详细而言，图12中，相邻的电池单元100中一个第一电极片130可与另一个第二电极片140接触，一个第二电极片140与又一第一电极片130接触。
并且，如图13所示，本发明的另一实施例的电池模块1000可包括：壳体200，其内部安装有多个电池单元100；以及一对支撑部件300，在壳体200内部沿多个电池单元100的层压方向支撑两侧。
支撑部件300通过使多个电池单元100相互紧贴而使第一电极片130与第二电极片140容易连接。
并且，支撑部件300可在壳体200内部防止电池单元100的移动来提高耐久性。
并且，本发明的电池模块1000可通过由多个电池单元100串联连接而形成的单位体进行并联连接来形成大容量电池组。
图13所示的方式为一实施例，可以通过各种方式形成壳体200及支撑部件300。
另一方面，本发明的电池单元100的制造方法为用于制造如上电池单元100的具体方法，将各实施例的流程图示于图13至图17。
图14所示的本发明实施例的电池单元100的制造方法包括第一电极片130固定步骤S10、第二电极片140固定步骤S20以及外壳110密封步骤S30。
此时，如图15所示，本发明实施例的电池单元100的制造方法还可以实施焊接步骤S40。
焊接步骤S40是在第一电极片130固定步骤S10之前，将第一电极片130及第二电极片140焊接到第一电极部121及第二电极部122的步骤。
图15所示的例子示出为了制造出如图1至图5所示的第一电极片130及第二电极片140焊接在第一电极部121及第二电极部122的突出区域的形态而实施焊接步骤S40的例子。
并且，如图1至图3所示，第一电极片130及第二电极片140可以紧贴固定在外壳110的外表面。
即，为了制造出如图1至图3所示的电池单元100，在第一电极片130固定步骤S10中，将第一电极片130折曲并固定在外壳110的外表面的一侧面，在第二电极片140固定步骤S20中，将第二电极片140折曲并固定在外壳110的外表面的另一侧面。
外壳110密封步骤S30是为了维持内部密封而进行接合的步骤，当外壳110为袋形的情况下可通过热熔合实施。
图16所示的例子是制造出图4及图5所示的电池单元100的方法，在第一电极片130固定步骤S10中，第一电极片130固定在外壳110的内表面的一侧面，在第二电极片140固定步骤S20中，第二电极片140固定在外壳110内表面的另一侧面。
此时，第一电极片130固定步骤S10及第二电极片140固定步骤S20优选如下实施：第一电极片130及第二电极片140的外围通过粘接剂150固定在外壳110。
并且，在第一电极片130固定步骤S10之后，实施第一中空部111形成步骤S50，切开外壳110的一定区域来形成第一中空部111，以使第一电极片130的被粘接剂150包围的一定区域向外部露出。
而且，在第二电极片140固定步骤S20之后，实施第二中空部112形成步骤S60，切开外壳110的一定区域来形成第二中空部112，以使第二电极片140的被粘接剂150包围的一定区域向外部露出。
第一中空部111及第二中空部112分别与第一电极片130的一定区域和第二电极片140的一定区域对应地中空。
图17所示的例子是制造图8所示的电池单元100的方法，第一电极部121及第二电极部122在外壳110内部以不同方向向隔板123外侧突出，在第一电极片130固定步骤S10中，第一电极部121的突出区域中的一定区域的外围通过粘接剂150固定在外壳110的内表面的一侧面，在第二电极片140固定步骤S20中，第二电极片140的突出区域中的一定区域的外围通过粘接剂150固定在外壳110内表面的另一侧面。
此时，在第一电极片130固定步骤S10之后，还实施第三中空部113形成步骤S70，切开外壳110的一定区域来形成第三中空部113，以使被粘接剂150包围的第一电极部121的一定区域向外部露出而形成第一电极片130；在第二电极片140固定步骤S20之后，还实施第四中空部114形成步骤S80，切开外壳110的一定区域来形成第四中空部114，以使被粘接剂150包围的第二电极片140的一定区域向外部露出而形成第二电极片140。
即，第三中空部113及第四中空部114是指当形成如图8所示方式的电池部120时形成在外壳110上的中空区域，第一电极片130及第二电极片140通过第三中空部113及第四中空部114分别位于外壳110的两侧面。
如上所述，本发明的电池单元100、其制造方法及包括该电池单元的电池模块1000具有如下优点：容易制造，通过使第一电极片130及第二电极片140位于外壳110的两侧面，从而通过层压容易连接多个电池单元100，能够以简单结构使整体大小小型化。
并且，本发明的电池单元100、其制造方法及包括该电池单元的电池模块1000具有能够通过简化用于实现电源连接的工序来提高整体的制造效率性的优点。
本发明不局限于上述实施例来解释技术思想。适用范围宽广，而且只要不脱离权利要求书中保护的本发明的宗旨则能够由本领域技术人员实施各种变形。因此，这样的改良及改变只要是本领域技术人员显而易见的，则属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池单元，其包括：
外壳；
电池部，设置在所述外壳的内部，且包括第一电极部、第二电极部及隔板；以及
第一电极片及第二电极片，分别连接于所述第一电极部及第二电极部，且位于所述外壳的两侧面。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，第一电极片及第二电极片分别焊接在所述第一电极部及第二电极部。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其中，所述第一电极片及第二电极片折曲并通过粘接剂紧贴固定在所述外壳。
4.根据权利要求3所述的电池单元，其中，所述第一电极片及第二电极片固定在所述外壳的外表面。
5.根据权利要求3所述的电池单元，其中，所述第一电极片及第二电极片固定在所述外壳内，与所述第一电极片及第二电极片对应的所述外壳的一定区域中空，分别形成使所述第一电极片及第二电极片的一定区域向外部露出的第一中空部及第二中空部。
6.根据权利要求4所述的电池单元，其中，所述电池单元在分别接合有所述第一电极片及第二电极片的外壳内表面与电池部之间还具备由导热性材料或非导电性材料构成的功能性板。
7.根据权利要求2所述的电池单元，其中，所述第一电极部及第二电极部在所述外壳的内部以不同的方向向所述隔板的外侧突出，
所述第一电极部及第二电极部的突出区域中的一定区域的外围通过粘接剂紧贴固定在所述外壳，
在所述外壳的一定区域形成中空的第三中空部及第四中空部，以使被所述粘接剂包围的空间向外部露出而分别形成所述第一电极片及第二电极片。
8.一种电池模块，其层压有两个以上权利要求1至7中任一项所述的电池单元。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述电池模块以相邻的电池单元中的一个第一电极片与另一个第二电极片接触的方式层压。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其还包括：壳体，其内部安装所述多个电池单元；以及一对支撑部件，在所述壳体的内部支撑所述多个电池单元的两侧。
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