CN104303330A - 用于二次电池的电池壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池壳体，其包括接纳部分，接纳部分具有安装在其中的电极组件，其中，通过使片式基材变形而形成的接纳部分具有阶梯状结构，在该阶梯状结构中，形成接纳部分的形状的至少一个角部和/或表面被变形。

Description

用于二次电池的电池壳体
技术领域
本发明涉及一种新颖结构的用于二次电池的电池壳体，且更具体地涉及一种如下的电池壳体，所述电池壳体包括具有安装在其中的电极组件的接纳部分，其中，通过使片式壳体材料变形形成的接纳部分被构造成具有阶梯状结构，在该阶梯状结构中，形成接纳部分的形状的至少一个角部和/或表面被变形。
背景技术
二次电池已经广泛地用作用于移动设备比如移动手机、膝上型电脑和摄像放像机的电源。特别是，锂二次电池的应用迅速增加，这是因为锂二次电池具有每单位重量的高工作电压和高能量密度。
基于电极和电解质的构造，锂二次电池可被分为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池。特别是，锂离子聚合物电池已经越来越多地使用，这是因为锂离子聚合物电池具有低的电解质泄漏的可能性且可容易制造。
锂离子聚合物电池(LiPB)构造成具有通过热焊接电极(阴极和阳极)和分隔物制造的电极组件被用电解质浸渍的结构。通常，锂离子聚合物电池构造成电极组件安装在由密封状态下的铝层压片形成的袋形电池壳体中的结构。为此，锂离子聚合物电池通常称为袋形电池。
图1是典型地示出包括堆叠式电极组件的代表性二次电池的一般结构的视图。
参考图1，二次电池10构造成具有这样的结构，在该结构中，包括阴极、阳极和分别布置在阴极和阳极之间的分隔物的电极组件30安装在袋形电池壳体20中，电极组件30的阴极突出物和阳极突出物31和32分别焊接到两根电极引线40和41，并且在电极引线40和41暴露于电池壳体20的外侧的状态下，电极组件30密封在电池壳体20中。
电池壳体20由软卷绕材料诸如铝层压片形成。电池壳体20包括具有电极组件30所在的中空接纳部分23的壳体本体21和在一侧处连接到壳体本体21的盖22。
除图1中显示的堆叠式结构之外，二次电池10的电极组件30还可构造成具有果冻卷式结构或堆叠/折叠式结构。堆叠式电极组件30构造成具有阴极突出物31和阳极突出物32分别焊接到电极引线400和410的结构。
二次电池的电池壳体20通过如下步骤来制造，即，挤压片式基材比如铝层压片的基材，利用以对应于接纳部分23的长方体形状形成的冲压器并切割变形的片形基材以便具有对应于盖在接纳部分23的纵向方向上和对应于气窝在接纳部分23的横向方向上的尺寸。
然而，近年来，根据纤薄式设计趋势或各种其它设计趋势需要新颖电池单元。另一方面，常规电池单元构造成包括具有相同尺寸或容量的电极组件和对应于该电极组件的电池壳体。为此，为了制造考虑了应用有电池单元的装置的设计的新颖结构的电池单元，需要减小电池单元的容量或改变装置的设计使得装置的尺寸增加。
此外，在装置的设计变化期间电连接是复杂的，且因此，难以制造满足期望条件的电池单元。
同时，对于二次电池，电极组件安装在接纳部分中，接纳部分由盖覆盖使得接纳部分被密封，盖和主体之间的接触部分被热密封，且活化和时效步骤被执行。为了去除在此时产生的气体，活化步骤在具有气窝的电池壳体被根本上密封的状态下执行。气体通过气窝去除，密封根据对应于接纳部分的尺寸而再次执行，并且气窝被切掉。这样，制造了二次电池。
在袋形电池中，然而，在利用冲压器挤压基材以形成接纳部分期间应力是固有的状态下，基材在在接纳部分的厚度方向上延伸，结果是，难以精确地形成接纳部分的形成宽度。接纳部分的厚度方向指竖直方向或电极组件的电极在接纳部分中堆叠的方向，并且接纳部分的形成宽度指在与接纳部分的厚度方向垂直的方向上形成的接纳部分的宽度。
也就是说，当基材被挤压以具有长方体形状时，在接纳部分的角部处出现褶皱A或萎黄(chlorosis)B，如图2和3所示，结果是，湿气可穿透到电池内。
因此，非常需要一种能够固定安装以各种形状形成的电极组件所安装的接纳部分的空间同时基本上解决上述问题的技术。
发明内容
技术问题
因此，本发明被完成以解决上述问题和尚未解决的其它技术问题。
具体地，本发明的目的是提供一种电池壳体，其包括与以各种形状形成的电极组件对应的接纳部分以展现高功率和大容量。
本发明的另一目的是提供一种电池壳体，在该电池壳体中，片式基材的待形成接纳部分的部分通过以新颖形状形成的冲压器来挤压以形成接纳部分，从而改善接纳部分的精度并确保安全性。
技术方案
根据本发明的一方面，上述及其它目的通过提供一种电池壳体来实现，该电池壳体包括安装有电极组件的接纳部分，其中，通过使片式基材变形形成的接纳部分构造成具有阶梯状结构，在该阶梯状结构中形成接纳部分的形状的至少一个角部和/或表面被变形。
在常规的电池壳体中，安装有电极组件的接纳部分构造成具有如下结构，即，接纳部分的内周的平面形状相对于接纳部分的中心轴线对称的结构或具有接纳部分的竖直截面形状在接纳部分的扁平侧表面和下端处是直的。例如，圆柱形或硬币型电池壳体的平面形状是对称的圆形的，并且圆柱形或硬币型电池壳体的竖直截面形状在电池壳体的侧表面和下端处是笔直的。而且，具有薄的六面体结构的棱柱或袋形电池壳体的平面形状是对称的正方形或矩形的，并且棱柱或袋形电池壳体的竖直截面形状在电池壳体的侧表面和下端处是笔直的。
另一方面，与常规的电池壳体不同，根据本发明的电池壳体构造成具有形成接纳部分的形状的至少一个角部和/或表面被变形的阶梯状结构。
在本发明中，因此，“角部和/或表面被变形”指的是接纳部分的内周的平面形状关于接纳部分的中心轴线不是对称的，和/或接纳部分的竖直截面形状在选自接纳部分的侧表面和下端表面之中的至少之一处不是笔直的。
这种变形可以呈现下面将描述的各种形式。满足上述条件的变形必须被理解为落入本发明的范围内。
基材可以由适合于例如袋形电池的包括树脂层和金属层的层压片形成。具体地，基材可以包括第一聚合物树脂的上层、阻挡金属的中间层和第二聚合物树脂的下层。具体地，第一聚合物树脂可以是可热焊接的聚合物材料，比如，浇注聚丙烯树脂。阻挡金属可以是例如铝。第二聚合物树脂可以是展现出优异的耐气候性的树脂，比如尼龙树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂或聚萘二甲酸乙二醇酯树脂。然而，该材料不限于上述实例。
此外，根据大容量的趋势，电池壳体的尺寸大大地增加且电池壳体的厚度大大地减小。具体地，应用于本发明的基材可以具有0.3mm至6mm的厚度。
在具体实例中，接纳部分可具有构造成具有包括两个或更多个台阶的阶梯状结构的侧壁，并且所述台阶可以具有在接纳部分的深度方向上逐渐减小的高度。在该结构中，因为台阶的高度在接纳部分的深度方向上逐渐减小，因此能够最小化由于在接纳部分的形成期间片式基材的伸长造成的接纳部分的厚度的变化。
具体地，在阶梯状结构包括n个台阶的情形中，第n台阶可以位于阶梯状结构在接纳部分的深度方向上的最下端处，第n-1个台阶可以位于第n个台阶的顶部处，并且第n个台阶可以具有比第n-1个台阶小的高度。
例如，在阶梯状结构包括三个台阶的情形中，第一台阶可以位于阶梯状结构在接纳部分的深度方向上的最下端处，第二台阶可以位于第一台阶的顶部处，且第二台阶可以具有比第一台阶小的高度。此外，第三台阶可以位于第二台阶的顶部处且第三台阶可以具有比第二台阶小的高度。因此，第一台阶、第二台阶和第三台阶的高度可以逐渐减小。
在具体实例中，第n个台阶的高度可以等于第n-1个台阶的高度的50％至90％。也就是说，第二台阶的高度可以等于第一台阶的高度的50％至90％，并且第三台阶的高度可以等于第二台阶的高度的50％至90％。
在本发明中，因此，“各个台阶的高度彼此不同”可意味着形成接纳部分的片式基材的伸长率在各个台阶的形成期间变化。
结果是，接纳部分的侧壁在第n台阶处的厚度可以等于接纳部分在第n-1个台阶处的侧壁的厚度的90％至99％。即，在第二台阶处接纳部分的侧壁的厚度可以等于在第一台阶处接纳部分的侧壁的厚度的90％至99％，并且接纳部分在第三台阶处的侧壁的厚度可以等于接纳部分在第二台阶处的侧壁的厚度的90％至99％。因此，接纳部分的侧壁的厚度是较均匀的，尽管接纳部分被深度地形成为包括多个台阶，从而确保电池壳体的总体耐用性。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造如下电池单元的方法，所述电池单元具有安装在具有上述构造的电池壳体中的电极组件。
电池单元制造方法包括：(a)将片式基材放置在具有凹槽的模具中；(b)利用冲压器将片式基材压入模具的凹槽内，冲压器的外部构造成具有不对称的结构，使得在由片式基材形成的接纳部分的角部处不会出现皱褶和萎黄；(c)将电极组件安装在接纳部分中；以及(d)将盖放置在接纳部分上以密封接纳部分，其中，模具的凹槽以与冲压器的外部的形状对应的形状形成，使得当片式基材接触冲压器和模具的凹槽时，片式基材与冲压器的外部的形状一致。
冲压器可以形成为各种三维形状。在具体实例中，可以在冲压器的底部处形成阶梯状结构。
在该情形中，阶梯状结构可以形成在冲压器的底部的中间、一侧或一个角部处。替代地，可以采用其他结构。例如，阶梯状结构可以形成在冲压器的底部处，使得阶梯状结构稍微偏离冲压器的顶部的中间。
电池壳体可以通过具有阶梯状结构的冲压器而被挤压，使得电池壳体的接纳部分具有对应于冲压器的阶梯状结构。
根据情况，电池壳体制造方法可进一步包括在步骤(b)和步骤(c)之间在限定在模具和片式基材之间的空间中形成真空，使得片式基材与模具的凹槽紧密接触。
为此，可以在模具的凹槽的一侧处形成开口，以从限定在模具和片式基材之间的空间去除空气。在该结构中，片式基材在步骤(b)通过冲压器而被挤压，且然后在限定在模具和片式基材之间的空间中形成真空。结果是，片式基材被拉到模具的凹槽。因此，片式基材可以更精确地与模具的凹槽的形状一致。在该方法中，冲压器和模具向片式基材施加力。因此，接纳部分被形成为与冲压器和模具的形状更精确地一致。此外，在挤压期间，力更均匀地分布到片式基材。结果是，能够制造没有皱褶和萎黄的接纳部分和电池壳体。
可以利用其它冲压器向任何挤压过程施加真空。特别是，可以使用特定的冲压器向所有过程或仅一个过程施加真空。
在另一具体实例中，模具可设置有凹陷部分，所述凹陷部分构造成具有包括上台阶、中间台阶和下台阶的阶梯状结构，并且冲压器可包括对应于模具的上台阶的形状的第一冲压器、对应于模具的中间台阶的形状的第二冲压器和对应于模具的下台阶的形状的第三冲压器。
具体地，第二冲压器可形成为与模具的上台阶和中间台阶的形状对应的形状，并且第三冲压器可形成为与模具的上台阶、中间台阶和下台阶的形状对应的形状。
具有阶梯状结构的电池壳体可以通过将片式基材放置在模具上来制造，(i)利用第一冲压器挤压片式基材以将模具的上台阶的形状转印到片式基材；(ii)利用第二冲压器挤压片式基材以将模具的上台阶和中间台阶的形状转印到片式基材；以及(iii)利用第三冲压器挤压片式基材以将模具的上台阶、中间台阶和下台阶的形状转印到片式基材。
上述的电池壳体形成方法具有的效果在于，当电池壳体被形成为具有带有两个或更多个台阶的阶梯状结构时，能够最大地限制在各个台阶的角部处的应力集中。即，当在接纳部分处形成侧壁以制造具有阶梯状结构的电池壳体时，形成侧壁的一部分并随后形成侧壁的另一部分。因此，当片式基材被伸长时，能够最小化施加到片式基材的应力。此外，形成冲压器的阶梯状结构的角部可以被倒圆以进一步改善这种效果，从而进一步限制应力集中。
此外，以与之前实例中相同的方式，该方法可进一步包括，在步骤((iii)被执行之后，在限定在模具和片式基材之间的空间中形成真空使得片式基材与模具的凹槽紧密接触。
在另外的具体实例中，冲压器可包括具有不同宽度和高度的两个或更多个冲压器，模具可在模具的内侧设置有包括以对应于各个冲压器的形状形成的台阶的阶梯状结构，并且接纳部分可具有由冲压器和模具形成的阶梯状结构。
接纳部分的阶梯状结构可通过利用具有最大宽度的冲压器中的一个执行挤压且通过利用具有下一个最大宽度的冲压器执行挤压而形成。片式基材的挤压深度可随着片式基材利用宽度呈逆序的冲压器挤压而减小。
具体地，在冲压器的数目是n的情形中，由第n个冲压器形成的片式基材的被挤压深度可等于由第n-1个冲压器形成的片式基材的被挤压深度的60％至90％。
在该制造方法中，能够最小化在接纳部分的形成期间由于片式基材的伸长而造成的接纳部分的厚度的变化，这是因为台阶的高度在接纳部分的深度方向上减小。结果是，接纳部分的侧壁的厚度较均匀，从而确保电池壳体的总体耐用性。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造具有上述构造的电池壳体的设备。
电池壳体制造设备包括：第一模具，其包括冲压模具和脱模器，所述冲压模具具有挤压电池壳体片材的安装在所述冲压模具的底部处的冲压器，所述脱模器在拉伸过程期间将电池壳体片材固定在脱模器和静止模具之间；以及第二模具，其包括块体模具、静止模具和安装模具，所述块体模具具有对应于冲压器的安装在所述块体模具的顶部处的块体，静止模具将电池壳体片材固定在脱模器和静止模具之间，所述安装模具具有凹陷部分，块体模具可变地安装在凹陷部分中。
在具有上述构造的电池壳体制造设备中，各种模具的具体组合被操作以拖动电池壳体片材的如下部分，在模具在一系列过程期间在电池壳体片材的上方和下方与电池壳体片材紧密接触的状态下，电极组件接纳部分将在电池壳体片材的该部分处被形成。因此，能够基本上防止在电池壳体的外表面处发生皱褶，从而防止了产品缺陷，当电池壳体的接纳部分外侧的片在电池壳体制造期间被推入接纳部分内时可能发生皱褶。
附图说明
图1是显示了常规的锂二次电池的分解图；
图2和3是显示了图1的接纳部分的局部放大图；
图4是显示了根据本发明实施例的用于制造电池壳体的冲压器、基材和模具的典型视图；
图5是显示了根据本发明的另一实施例的电池壳体的竖直截面图；
图6是显示了根据本发明的另一实施例的电池壳体制造过程的典型视图；
图7和8是图6的局部放大图；
图9是显示了制造图5的电池壳体的过程的典型视图；
图10是显示了根据本发明实施例的具有冲压器的电池壳体制造设备的竖直截面图；
图11是显示了根据本发明实施例的第一电极组的结构的视图；
图12是显示了根据本发明实施例的第二电极组的结构的视图；
图13是显示了根据本发明实施例的堆叠式电极组件的典型视图；
图14是显示了图12的第一电极组的固定结构的典型视图；并且
图15是显示了根据本发明实施例的制造第一电极组的过程的视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。然而，应注意，本发明的范围不被所示实施例限制。
图4是显示了根据本发明实施例的用于制造电池壳体的冲压器、基材和模具的典型视图。
参考图4，片式基材200由包括树脂层和金属层的层压片形成。具体地，基材包括第一聚合物树脂的上层、阻断金属的中间层和第二聚合物树脂的下层。在电池制造期间，第一聚合物树脂的上层热焊接到彼此，从而实现密封。
具体地，通过利用以对应于安装有电极组件的接纳部分(未显示)的形状形成的冲压器而由片式基材200制造电池壳体的方法按如下执行。首先，片式基材200被装载在模具300上。模具300设置有具有对应于冲压器100的形状的内部形状的凹槽(未显示)。随着基材200被冲压器100挤压，因此，形成了接纳部分(未显示)。
通过利用一个冲压器来执行形成接纳部分的方法。形成接纳部分的方法包括将冲压器压到片式基材以形成接纳部分的过程。因为冲压器具有新颖结构，所以接纳部分可被形成而没有褶皱和萎黄。
阶梯状结构110在挤压方向上(在由箭头指示的方向上)形成在冲压器100的底部的一个角部处。在另一实施例中，阶梯状结构110可以形成在冲压器100的中间、一侧或一个角部处。
此外，制造电池壳体的方法可进一步包括向模具300施加真空的过程。更具体地，可以在限定在片式基材200和模具300之间的空间中形成真空。因此，为了从限定在片式基材200和模具300之间的空间去除空气，可以在模具300的凹槽的一侧处形成开口(未显示)。如上所述，片式基材200被冲压器100挤压且在限定在片式基材200和模具300之间的空间中形成真空。结果是，片式基材200被拉到模具300的凹槽。因此，片式基材200可更精确地与模具300的凹槽的形状一致。在该方法中，冲压器100和模具300向片式基材200施加力。因此，接纳部分被形成为与冲压器100和模具300的形状更精确地一致。此外，在挤压期间更均匀的力被分布到片式基材200。结果是，能够制造没有皱褶和萎黄的接纳部分和电池壳体。
图5是显示了根据本发明另一实施例的电池壳体的竖直截面图。
参考图5，电池壳体40包括具有在由箭头表示的方向上凹陷的结构的接纳部分410。接纳部分410构造成具有包括第一台阶411、第二台阶412和第三台阶413的阶梯状结构。台阶411、412和413具有在由箭头表示的方向上逐渐减小的高度H1、H2和H3。第二台阶412的高度H2等于第一台阶411的高度H1的50％至90％，并且第三台阶413的高度H3等于第二台阶412的高度H2的50％至90％。
此外，第二台阶412的厚度T2等于第一台阶411的厚度T1的90％至99％，并且第三台阶413的厚度T3等于第二台阶412的厚度T2的90％至99％。结果是，接纳部分410的侧壁的厚度是较均匀的，从而确保电池壳体400的总体耐用性。
图6是显示了根据本发明另一实施例的电池壳体制造过程的典型视图。图7和8是图6的局部放大图。
参考这些图，三个拉伸过程510、520和530被执行以制造具有三个台阶的电池壳体542。具体地，对应于相应的台阶的三个冲压器511、521和531在三个拉伸过程510、520和530中相对于静止模具501被使用。更具体地，静止模具501设置有具有包括上台阶、中间台阶和下台阶的阶梯状结构的凹陷部分。三个冲压器511、521和531中的一个，比如，具有最大宽度和最小高度的冲压器511首先执行拉伸过程510。第一冲压器511的外部以对应于静止模具501的上台阶的形状形成。随后，具有第二最大宽度和第二最小高度的冲压器521执行拉伸过程520，并且随后具有最小宽度和最大高度的冲压器531执行拉伸过程530。用于执行在第一拉伸过程510之后的拉伸过程的冲压器521和531可以以对应于除待形成的台阶之外的之前形成的台阶的形状形成。也就是说，在一个台阶被形成之后使用的下一冲压器的外侧对应于除要形成的台阶之外的之前形成的台阶。在该方法中，已经是被伸长或变形为形成台阶的基材的形状可以在下面的过程期间被再模压。第二冲压器521的外部对应于静止模具501的中间台阶的形状以及静止模具501的上台阶的形状。此外，第三冲压器531的外部对应于静止模具501的上台阶、中间台阶和下台阶的形状。这样，拉伸过程510、520和530针对各个台阶被执行，从而最大地限制在各个台阶的角部处的应力集中。
图6中显示的设备按如下使用。
首先，将片式基材512放置在静止模具501上。片式基材512在静止模具501和第一冲压器511之间被挤压，使得片式基材512对应于阶梯状结构的上台阶的形状。结果是，片式基材512被变形成片式基材522。片式基材522被在静止模具501和第二冲压器521之间挤压，使得片式基材522对应于阶梯状结构的上台阶和中间台阶的形状。结果是，片式基材522被变形成片式基材532。片式基材532被在静止模具501和第三冲压器531之间挤压，使得片式基材532对应于阶梯状结构的上台阶、中间台阶和下台阶的形状。结果是，片式基材532被变形成片式基材542。因此，在片式基材542处形成了具有阶梯状结构的接纳部分。
此外，如图7和8所示，形成冲压器511、521和531以及静止模具501的外部形状的一些角部，比如接触电池壳体片材(未显示)的角部502、503、504和505，被倒圆，如参考符号R表示的。
同时，利用图6中显示的设备的方法可包括向静止模具501施加真空的过程，如之前关于图4显示的实施例描述的。真空可利用其它冲压器而被施加到任何挤压过程。具体地，真空可利用特定冲压器施加到所有过程或仅一个过程。
图9是显示了图5的制造电池壳体的过程的典型视图。
参考图9，三个拉伸过程610、620和630被执行以制造具有三个台阶710、720和730的电池壳体642。在三个拉伸过程610、620和630中使用了对应于相应的台阶710、720和730的三个冲压器611、621和631。具体地，在第一拉伸过程610中，将片式基材612放置并固定在静止模具601上，并且使用第一冲压器611来挤压片式基材612以形成具有第一台阶710的电池壳体622。在第二拉伸过程620中，使用具有比第一冲压器611小的宽度和大的高度的第二冲压器612来挤压电池壳体622，以形成进一步具有第二台阶720的电池壳体632。此时，由第二冲压器621形成的电池壳体632的深度D2等于由第一冲压器611形成的电池壳体622的深度D1的60％至90％。在第三拉伸过程630中，使用具有比第二冲压器621小的宽度和大的高度的第三冲压器631来挤压电池壳体632，以形成进一步具有第三台阶730的电池壳体642。以与在第二拉伸过程620中相同的方式，由第三冲压器631形成的电池壳体642的深度D3等于由第二冲压器621形成的电池壳体632的深度D2的60％至90％。
这样，对于各个台阶执行拉伸过程610、620和630，从而最大地限制各个台阶710、720和730的角部处的应力集中。
此外，如图7和8所示，形成冲压器和静止模具的外部形状的一些角部，比如接触电池壳体片材的角部，可被倒圆。
图10是显示了根据本发明实施例的具有冲压器的电池壳体制造设备的竖直截面图。
参考图10，电池壳体制造设备800包括安装有具有块体821的可变模具830的第二模具820和挤压电池壳体片材(未显示)的第一模具810。
第一模具810包括冲压模具813。用于形成电极组件(未显示)的接纳部分的冲压器811和具有第一通口812的脱模器814安装到第一模具810的冲压模具813的下侧，冲压器811穿过第一通口812插入。脱模器814直接地挤压电池壳体片材(未显示)。
第二模具820包括安装模具824和静止模具823，可变模具830安装到安装模具824且安装模具824具有凹陷部分825，静止模具823具有第二通口822，可变模具830的块体821穿过该第二通口822插入。块体821对应于冲压器811的形状。
具体地，在第二模具820的安装模具824处形成了近似地构造成四边形形状的凹陷部分825。在凹陷部分825处形成了两个通孔826，可变模具830的安装轴832穿过该通孔826插入，使得可变模具830相对于安装模具824的可变移动被引起。因此，可变模具830安装在凹陷部分825和通孔826中，使得可变模具830可以可变地向上和向下往复移动。电池壳体片材(未显示)在一个方向上从第二模具820的顶部供应。
同时，在块体模具831和安装模具824之间布置了四个压缩弹簧833，使得可变模具830可以在第二模具820中容易地可变地向上和向下往复移动。
尽管冲压器和模具的角部被显示为以四边形形状形成，但是图10中显示的冲压器和模具可以以与图7和8中显示的相同的方式倒圆。
在下面，将参考上述附图详细地描述电池壳体制造设备的操作。
首先，将电池壳体片材(未显示)从根据本发明的电池壳体制造设备的侧面供应到电池壳体制造设备800的第二模具820的顶部。此外，将第一模具810向下移动到第二模具820，使得第一模具810的脱模器814以紧密接触状态固定电池壳体片材。在冲压或形成电池壳体片材之前，脱模器814可以独立地从第一模具810移动。当第一模具810和第二模具820朝向彼此移动时，脱模器814可以将电池壳体片材压在脱模器814和静止模具823之间以固定电池壳体片材。第一模具810的向下移动被继续，使得冲压模具813的冲压器811被插入静止模具824的第二通口822同时冲压模具813的冲压器811挤压电池壳体片材。具体地，冲压模具813的冲压器811插入到块体821的开口内。此时，通过冲压器811的物理向下插入而将块体模具831从第二通口822和凹陷部分825向下弹性地移动到安装模具824，使得通过拉伸而在电池壳体片材处形成接纳部分。随后，第一模具810向上移动，使得块体模具831返回到其初始位置。结果是，具有在此处形成的接纳部分的电池壳体片材与第二模具820分开。
此外，利用图10中显示的设备的方法可包括向块体821施加真空的过程，如之前关于图4中显示的实施例描述的。
同时，电极组件可包括阴极、阳极和分别地布置在阴极和阳极之间的分隔物。此外，电极组件可构造成具有阴极和阳极以突出的状态分别焊接到两个电极端子的结构。电极可以形成为板形状。板形电极可以沿电极组件的中心轴线堆叠。相对于电极组件的中心轴线不对称的结构可以形成在电极组件的至少一侧处，从而构成电极组件的外周。电极组件的每一个板形电极的表面积可定义为每一个板形电极的与电极组件的中心轴线垂直的平面的表面积。板形电极中的一个的表面积可以小于另一板形电极的表面积。电极组件可构造成具有果冻卷式结构或堆叠式结构。然而，电极组件的结构不特别受限。
堆叠式电极组件可以包括构造成具有这样的结构的第一电极组，在该结构中，阴极板、阳极板和分隔物板被层压同时被堆叠使得阴极板或阳极板以及分隔物板中的一个分隔物板位于堆叠式电极组件的最外面。
此外，堆叠式电极组件可以包括构造成具有这样的结构的第二电极组，在该结构中，阴极板、阳极板和分隔物板被层压同时被堆叠使得分隔物板位于堆叠式电极组件的最外面。
例如，第一电极组可构造成具有阴极板、分隔物板、阳极板和分隔物板被层压同时被顺序地堆叠的结构，或具有阳极板、分隔物板、阴极板和分隔物板被层压同时被顺序地堆叠的结构。
堆叠式电极组件可构造成具有仅第一电极组被堆叠的结构。
堆叠式电极组件可包括构造成具有这样的结构的第三电极组，在该结构中，在分隔物板被布置在阴极板和阳极板之间使得阴极板和阳极板位于堆叠式电极组件的最外面的状态下，阴极板、阳极板和分隔物板被层压同时被堆叠。
堆叠式电极组件可包括构造成具有阴极板或阳极板和分隔物板被层压同时被堆叠的结构的第四电极组。
堆叠式电极组件可构造成具有仅第一电极组被堆叠的结构、仅第二电极组被堆叠的结构、仅第三电极组被堆叠的结构、仅第四电极组被堆叠的结构或第一电极组、第二电极组、第三电极组和第四电极组被组合的结构。
第二电极组可在第一电极组的最上端或最下端处被堆叠。
在仅第二电极组被堆叠的结构中，阴极板或阳极板可布置在第二电极组之间。
用于更牢固地维持阴极板、分隔物板和阳极板的堆叠结构的固定构件可被增加到第一电极组至第四电极组。
固定构件可以是与第一电极组至第四电极组不同的另外的外部构件。固定构件可以是粘性带或结合带，以覆盖电极组中的每一个的外面的一部分或整体。
电极组中的每一个的外面可包括电极组中的每一个的侧面、顶部、前部和后部。
固定构件可以是构成第一电极组至第四电极组的分隔物板的一部分。在该情形中，分隔物板的端部可以热焊接以固定第一电极组至第四电极组。然而，本发明不限于此。
分隔物板的端部可以延伸，使得分隔物板具有比阴极板和阳极板的尺寸大的长度，即水平长度或竖直长度。分隔物的延伸端部可以通过热焊接而连接到彼此。
固定构件可包括能够将第一电极组固定到第三电极组的所有构件。
在堆叠式电极组件构造成包括第一电极组和第二电极组的情形中，与构造成具有阴极板、阳极板和分隔物板被简单地堆叠的结构的堆叠式电极组件相比，提高生产率和产量是可能的。
此外，阴极板、分隔物板和阳极板被层压在第一电极组的单元中，并且因此，可以最小化由于隆起而造成的堆叠式电极组件的体积的膨胀。
在堆叠式电极组件构造成包括第一电极组和第二电极组的情形中，防止了在折叠过程期间造成的电极组件的失准且可以省略处理装备。此外，可以使用仅一个层压机来形成第一电极组或第二电极组。此外，通过简单堆叠来制造堆叠式电极组件是可能的。因此，可以减少在折叠过程期间造成的对电极的破坏，并且可以改善电解液润湿性。而且，可以使用单侧有机和无机复合分隔物，比如，安全性加强的分隔物(SRS)，作为暴露到外侧的分隔物板。因此，可以减小电池厚度，并且同时可以降低加工成本。
如图11所示，第一电极组构造成具有分隔物板310、阴极板320、分隔物板330和阳极板340被层压同时被顺序地堆叠的结构。
如图12所示，第二电极组构造成具有分隔物板410、阳极板420和分隔物板430被层压同时被顺序地堆叠的结构。
图13显示了构造成具有图12的第二电极组被堆叠在由第一电极组构成的第一电极组堆叠件的最上端的结构的堆叠式电极组件，在图11中显示了第一电极组中的一个。
图14显示了固定构件T1被增加到图11的第一电极组的实施例。具体地，固定构件T1被增加到第一电极组300的侧面或前部。
为了确保简单的堆叠结构的堆叠稳定性，可以将附加的固定构件增加到堆叠结构的侧面以固定堆叠结构。固定构件可以实现为围绕第一电极组300的整个表面的带T1，如图14(a)所示。替代地，固定构件可以实现为仅固定电极组300的每一个侧面的固定构件T2，如图14(b)所示。
图15是典型地显示了根据本发明的制造第一电极组的过程的视图。
如图15所示，用于分隔物板310、阴极板320、分隔物板330和阳极板340的材料被同时地装载(利用片式装载单元)。用作中间层的用于阴极板320的材料被切割成设计尺寸且随后被装载到层压机L1和L2中。随后，用于布置在用于阴极板320的材料的下方和上方的分隔物板310和330的材料同时地装载到层压机L1和L2中。同时，用于阳极板340的材料被装载到层压机L1和L2中。
随后，层压机L1和L2形成结构体，在该结构体中，两个电极板和两个分隔物板利用热和压力被层压到彼此，即，第一电极组。随后，切割机C3将结构体切割成多个第一电极组。之后，可以关于每一个第一电极组执行各种检查过程，比如厚度检查(a)、视觉检查(b)和短路检查(c)。
随后，利用固定构件固定如上述制造的每一个第一电极组，并且堆叠第一电极组以构成第一电极组被堆叠的结构体。随后，图12中显示的第二电极组被堆叠在结构体上，并且然后利用固定构件将第二电极组和结构体固定，从而完成堆叠式电极组件。
构成电极组件的具有不同平面尺寸的电极组的数目可以由本领域技术人员基于安装有电极组件的装置的形状或所需容量来灵活地调节。例如，电极组件可包括两个或三个电极组。替代地，电极组件可包括四个或更多个电极组。
尽管已经为图示目的公开了本发明的示范性实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种变型、添加和替代是可能的。
工业实用性
从上面描述明显的是，在根据本发明的电池壳体和该电池壳体的制造方法中，形成接纳部分的形状的至少一个角部和/或表面被变形以构造阶梯状结构。因此，可以提供包括与具有各种形状的电极组件对应的接纳部分的电池壳体，从而最大化装置的每单位容积的容量。
此外，台阶的高度在接纳部分的深度方向上逐渐减小，并且因此，能够最小化在接纳部分形成期间由于片式基材的伸长而造成的接纳部分的厚度变化，从而确保电池壳体的总体耐用性。

Claims (23)

1.一种电池壳体，包括接纳部分，在所述接纳部分中安装有电极组件，其中，通过使片式基材变形而形成所述接纳部分，所述接纳部分被构造成具有阶梯状结构，在所述阶梯状结构中，形成所述接纳部分的形状的至少一个角部和/或表面被变形。
2.根据权利要求1所述的电池壳体，其中，所述基材由包括树脂层和金属层的层压片形成。
3.根据权利要求2所述的电池壳体，其中，所述基材包括第一聚合物树脂的上层、阻挡金属的中间层和第二聚合物树脂的下层。
4.根据权利要求1所述的电池壳体，其中，所述基材具有0.3mm至6mm的厚度。
5.根据权利要求1所述的电池壳体，其中，所述接纳部分具有侧壁，所述侧壁被构造成具有包括两个或更多个台阶的阶梯状结构，并且所述台阶具有在所述接纳部分的深度方向上逐渐减小的高度。
6.根据权利要求5所述的电池壳体，其中，在所述阶梯状结构包括n个台阶的情形中，第n个台阶位于所述阶梯状结构在所述接纳部分的深度方向上的最下端，第n-1个台阶位于所述第n个台阶的顶部上，并且所述第n个台阶具有比所述第n-1个台阶小的高度。
7.根据权利要求6所述的电池壳体，其中，所述第n个台阶的高度等于所述第n-1个台阶的高度的50％至90％。
8.根据权利要求6所述的电池壳体，其中，在所述第n个台阶处的所述接纳部分的侧壁的厚度等于在所述第n-1个台阶处的所述接纳部分的侧壁的厚度的90％至99％。
9.一种制造电池单元的方法，所述电池单元具有安装在根据权利要求1至8中任一项所述的电池壳体中的电极组件，所述方法包括：
(a)将片式基材放置在具有凹槽的模具上；
(b)利用冲压器将所述片式基材挤压到所述模具的所述凹槽内，所述冲压器的外侧被构造成具有不对称的结构，使得在由所述片式基材形成的接纳部分的角部处不出现皱褶和萎黄；
(c)将电极组件安装在所述接纳部分中；以及
(d)将盖放置在所述接纳部分上以密封所述接纳部分，其中，
所述模具的所述凹槽被形成为与所述冲压器的外侧的形状对应的形状，使得当所述片式基材接触所述冲压器和所述模具的所述凹槽时，所述片式基材与所述冲压器的外侧的形状一致。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述冲压器的底部处形成阶梯状结构。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述阶梯状结构形成在所述冲压器的底部的中间、一侧或一个角部处。
12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在限定在所述模具和所述片式基材之间的空间中形成真空，使得所述片式基材与所述模具的所述凹槽紧密接触。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，
所述模具设置有凹陷部分，所述凹陷部分被构造成具有包括上台阶、中间台阶和下台阶的阶梯状结构，并且
所述冲压器包括与所述模具的所述上台阶的形状对应的第一冲压器、与所述模具的所述中间台阶的形状对应的第二冲压器、以及与所述模具的所述下台阶的形状对应的第三冲压器。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二冲压器形成为与所述模具的所述上台阶和所述中间台阶的形状对应的形状，并且所述第三冲压器形成为与所述模具的所述上台阶、所述中间台阶和所述下台阶的形状对应的形状。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：
(i)利用所述第一冲压器挤压所述片式基材以将所述模具的上台阶的形状转印到所述片式基材；
(ii)利用所述第二冲压器挤压所述片式基材以将所述模具的上台阶和中间台阶的形状转印到所述片式基材；以及
(iii)利用所述第三冲压器挤压所述片式基材以将所述模具的上台阶、中间台阶和下台阶的形状转印到所述片式基材。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括在限定在所述模具和所述片式基材之间的空间中形成真空，使得所述片式基材与所述模具的所述凹槽紧密接触。
17.根据权利要求9所述的方法，其中，所述冲压器的外侧的角部和所述模具的内侧的角部被倒圆。
18.根据权利要求9所述的方法，其中，所述冲压器包括具有不同宽度和高度的两个或更多个冲压器，所述模具在其内部处设置有阶梯状结构，所述阶梯状结构包括以与各个冲压器对应的形状形成的台阶，并且所述接纳部分具有由所述冲压器和所述模具形成的阶梯状结构。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，通过利用所述冲压器中具有最大宽度的冲压器执行挤压且随后通过利用具有下一个最大宽度的冲压器执行挤压，而形成所述接纳部分的阶梯状结构。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，随着利用宽度呈逆序的冲压器挤压所述片式基材，所述片式基材的被挤压深度减小。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，在所述冲压器的数目是n的情形中，由第n个冲压器形成的所述片式基材的被挤压深度等于由第n-1个冲压器形成的所述片式基材的被挤压深度的60％至90％。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述冲压器的外侧的角部和所述模具的内侧的角部被倒圆。
23.一种制造根据权利要求1至9中任一项所述的电池壳体的设备，所述设备包括：
第一模具，所述第一模具包括冲压模具和脱模器，所述冲压模具具有安装在其底部处的冲压器，所述冲压器挤压电池壳体片材，所述脱模器在拉伸过程期间将所述电池壳体片材固定在所述脱模器和静止模具之间；以及
第二模具，所述第二模具包括块体模具、所述静止模具和安装模具，所述块体模具具有安装在其顶部处的与所述冲压器对应的块体，所述静止模具将所述电池壳体片材固定在所述脱模器和所述静止模具之间，所述安装模具具有凹陷部分，所述块体模具可变地安装在所述凹陷部分中。
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