CN104810539B - 制造袋型电池单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制造袋型电池单元的方法。在该方法中，电池单元被老化，并且在电池单元在老化中的方向被保持的状态下电池单元被排气。因此，在老化步骤中的电池单元的方向即使在排气步骤中也没有改变，因此电解质不会在排气步骤中被飞散。

Description

制造袋型电池单元的方法

技术领域

本发明的方面涉及一种制造袋型电池单元(pouch-type battery cell)的方法。

背景技术

近来，电池单元已经被多样地用作便携式电子装置的电源。由于便携式电子装置在各种领域中使用，所以对于电池单元的需求迅速地增加。电池单元能够被多次充电/放电，因而在经济上和环境上是高效的。因此，电池单元的使用受到鼓励。

由于要求电子装置的小尺寸和轻重量，所以也要求电池单元的小尺寸和轻重量。根据这样的要求，近来已经出现了能够在尺寸上变小并且在重量上变轻的袋型电池单元。然而，由于具有高反应性的材料诸如锂被提供在袋型电池单元里面，所以电池单元的安全性是重要的。

另外，在制造袋型电池单元的过程中将袋型电池单元里面的气体排出是重要的。当电解质在排放气体的过程中被飞散(scattered)时，袋型电池单元的性能由于电解质的损失而变差。

发明内容

实施方式提供一种制造袋型电池单元的方法，该方法防止电解质在排出袋型电池单元内部的气体的过程中飞散，从而改善袋型电池单元的性能。

根据本发明的一方面，提供一种制造袋型电池单元的方法，该方法包括：老化(aging)电池单元；以及在电池单元在老化中的方向被保持的状态下对电池单元排气(degassing)。

在老化中，电池单元的壳可以包括：单元区域，配置为在其中容纳电极组件；和气体区域，设置为与单元区域连通。

在老化中，电池单元可以安装在托架上。

电池单元的电极接头的引出方向可以面朝托架。

气体区域可以设置在与单元区域的电极接头从其引出的表面相邻的一侧。

该方法还可以包括通过切割包括气体区域的壳的至少一部分而修剪(trimming)该电池单元。

该修剪可以包括：密封单元区域的外边缘；以及切割包括气体区域的壳的至少一部分。

在排气中，在电池单元内部的气体可以通过对电池单元的至少一部分打孔(punching)而排出。

排气可以包括：第一排气步骤，通过对电池单元的至少一部分打孔而排出电池单元内部的气体；挤压步骤，挤压气体从其排出的电池单元；以及第二排气步骤，通过对被挤压的电池单元的至少一部分打孔而排出电池单元内部的气体。

该方法还可以包括在第一排气步骤和挤压步骤之间密封通过打孔形成的电池单元的第一开口。

老化可以包括对电池单元预充电。

在老化中，电池单元的电极接头可以设置为面朝下。

从以下结合附图的详细说明，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。

在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被限制性地解释为通常的含义或者基于词典的含义，而是应当基于发明人能够适当地定义术语的概念从而以最好的方式描述和解释他或她的发明的原则而解释为符合本发明的范围的含义和概念。

在根据本发明的制造袋型电池单元的方法中，电池单元在老化步骤中的方向即使在排气步骤中也没有改变，因此电解质不会在排气步骤中被飞散。

附图说明

示例实施方式将在下文参照附图更充分地描述；然而，它们可以以不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐明的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开透彻和完整，并将示例实施方式的范围充分传达给本领域技术人员。

在附图中，为了图示的清楚，尺寸可以被夸大。将理解，当一元件被称为“在”两个元件“之间”时，它可以是该两个元件之间唯一的元件，或者还可以存在一个或多个居间元件。相同的附图标记始终指示相同的元件。

图1是根据本发明实施方式的袋型电池单元的透视图。

图2是图1所示的袋型电池单元的分解透视图。

图3是示出制造图2所示的袋型电池单元的方法的工艺流程图。

图4至图9是示出制造图2所示的袋型电池单元的方法的截面图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，仅简单地通过图示的方式示出和描述了本发明的某些示范性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改，而都不背离本发明的精神或范围。因此，附图和描述将被认为在本质上是说明性的而非限制性的。此外，当一元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接地在另一元件上，或者间接地在另一元件上而一个或多个居间元件插入在两者之间。此外，当一元件被称为“连接到”另一元件时，它可以直接连接到另一元件，或者间接连接到另一元件而一个或多个居间元件插入在两者之间。在下文，相同的附图标记指示相同的元件。

图1是根据本发明实施方式的袋型电池单元100的透视图。图2是图1所示的袋型电池单元100的分解透视图。为了方便起见，图1所示的电池单元100在图2中被翻转。在下文，将参照图1和图2描述根据此实施方式的袋型电池单元100。

如图1和图2所示，根据此实施方式的袋型电池单元100可以包括电极组件110和配置为在其中容纳电极组件110的壳120。

电极组件110是其中离子或电子通过与电解质(该电解质与电极组件110一起容纳在壳120中)的相互作用而移动的构件，从而产生电化学能。

这里，电极组件110是在其一侧具有电极接头111的构件。电极组件110和壳120组成袋型电池单元100，从而通过离子和电子的运动产生电化学能。电极组件110可以包括第一电极板114、第二电极板115、插入在第一电极板114和第二电极板115之间的隔板116、以及配置为包括引出到电极组件110外部的第一电极接头112和第二电极接头113的电极接头111。在这种情况下，第一电极板114和第二电极板115可以分别包括正电极板和负电极板。第一电极接头112和第二电极接头113可以分别具有正极性和负极性。电极接头111穿过壳120的密封部分129从电极组件110的一侧引出到外部，使得在袋型电池单元100内部产生的电化学能能够被传输到外部。

电极组件110可以通过各种方法制造，诸如将第一电极板114、第二电极板115和隔板116卷绕或堆叠在一起的方法。在本发明中，显然电极组件110可以包括所有类型的电极组件，诸如堆叠型和卷绕型的电极组件。

壳120是在其中容纳电极组件110的构件，并可以包括第一壳121和第二壳122。

在此实施方式中，容纳部分123可以凹入地形成在第一壳121中，电极组件110可以容纳在容纳部分123中。容纳部分123可以通过由平板制造凹陷容器而没有任何接合点(joint)的深冲压工艺制造。第二壳122形成为覆盖其中容纳电极组件110的第一壳121的形状。不同于第一壳121，第二壳122可以具有平板形状。

另外，第一壳121和第二壳122的每个可以具有其中第一绝缘层124、金属层125和第二绝缘层126从其内侧顺序地层叠的结构。也就是，第一壳121的第一绝缘层124可以与第二壳122的第一绝缘层124相对，第一壳121的第二绝缘层126和第二壳122的第二绝缘层126可以形成壳120的外观。在这种情况下，第一绝缘层124例如可以包括聚丙烯，诸如流延聚丙烯(CP)。因此，在电极组件110容纳在第一壳121的容纳部分123中然后第一壳121和第二壳122被彼此紧密地贴合的状态下通过热熔融第一壳121的外边缘127和第二壳122的外边缘128而形成密封部分129，从而制造壳120。制造壳120的工艺将在下面详细地描述。

图3是示出制造图2所示的袋型电池单元100的方法的工艺流程图。图4至图9是示出制造图2所示的袋型电池单元100的方法的截面图。在下文，将参照图3至图9描述根据此实施方式的制造袋型电池单元100的方法。

首先，如图4所示，电池单元100a可以被老化(S110)。

在这种情况下，成为要被老化的对象的电池单元100a可以处于电极组件110被容纳在壳120a中然后电解质被填充在壳120a中的状态。壳120a可以包括其中容纳电极组件110的单元区域130和邻近于单元区域130的气体区域140。这里，单元区域130和气体区域140可以通过至少部分的空间彼此连通。因此，当电池单元100a被老化时产生的气体可以被转移到气体区域140。此外，包括单元区域130和气体区域140的壳120a的外边缘可以被密封以形成密封部分129a。因此，在老化过程中产生的气体不能排出到电池单元100a外部。

另外，老化过程可以包括预充电(初始地充电/放电)过程。这里，预充电过程可以通过施加电压到电池单元100a的两个电极接头111来进行。在这种情况下，通过预充电过程，从正电极板(其是第一电极板114(见图2)和第二电极板115(见图2)中的任何一个)的锂金属氧化物排出的锂离子移动到作为碳电极的负电极板(其是第一电极板114和第二电极板115中的另一个)从而嵌入到碳中，从而产生锂化合物。因此，固体电解质界面(SEI)可以形成在负电极板的表面上。然而，由于在SEI形成时引起的有机溶剂的分解，气体会在电池单元内部产生。根据无水有机溶剂和负电极活性材料的类型，氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)等会被产生而作为产生的气体。

在初始充电/放电之后，随着在高温存储中时间的流逝，可能持续地发生当SEI被充电引起的电化学能和热能而部分地崩塌时暴露的负电极板的表面与SEI周围的电解质反应的现象。在这种情况下，气体可以持续地产生。如上所述，气体可以在老化过程中持续地产生。在这种情况下，气体可以填充在壳120a的单元区域130和气体区域140中。

另外，当被老化时，电池单元100a可以安装在托架200上。在这种情况下，电池单元100a可以安装在托架200上使得电池单元100a的电极接头111的引出方向面向下，即朝向托架200。因此，可以稳定地进行老化过程并在制造过程中用托架200保护电极接头111。当电池单元100a安装在托架200上时，壳120a的气体区域140可以位于单元区域130的一侧，即与单元区域130的电极接头111被引出的表面相邻的一侧。

接着，如图5至图7所示，被老化的电池单元100b可以被排气(S120)。在这种情况下，电池单元的排气可以例如包括：通过对老化的电池单元100b打孔而排出被老化的电池单元100b内部的气体的第一排气步骤(S121)；挤压气体从其排出的电池单元的步骤(S122)；以及通过对被挤压的电池单元100d打孔而再次排出被挤压的电池单元100d内部的气体的第二排气步骤(S123)。

首先，如图5所示，在老化的电池单元100b内部的气体通过对老化的电池单元100b打孔而排出。

在这种情况下，第一开口150可以通过对电池单元100b的一个区域打孔而形成，使得在老化过程产生并填充在单元区域130和气体区域140中的气体可以排出到电池单元100b的外部。通过对电池单元100b打孔形成的第一开口150的位置或形状没有限制，壳120b的密封部分129b或气体区域140可以被打孔。

另外，在根据此实施方式的制造袋型电池单元100的方法中，当该方法从老化步骤进行到排气步骤时，电池单元100b的方向可以不改变。也就是，即使在排气步骤中，电池单元100b也可以被设置为使得电极接头111面朝托架200。如果电池单元100b的方向在排气步骤中被改变成与之前的设置方向垂直的方向，则剩余的电解质和气体会在方向改变的过程中填充在气体区域140中。因此，当电池单元100b的气体区域140在第一排气步骤中被打孔时，电解质和气体会通过第一开口150飞溅到单元区域130中或飞溅到外部。在这种情况下，由于电解质的损失，作为最终产品的袋型电池单元100的性能会下降，并且壳120的外观会被损害。此外，可能发生安全事故。然而，在本发明中，在排气步骤中的电池单元100b的方向与老化步骤中的电池单元100a的方向相同，因此可以防止电解质和气体的飞散。因此，可以改善作为最终产品的袋型电池单元100的性能并防止壳120的外观的损害和安全事故的发生。

另外，如图6所示，电池单元100c的密封部分129c或形成在气体区域140中的第一开口150可以在第一排气步骤之后被密封。因此，壳120c的单元区域130和气体区域140到外部的空气循环被阻挡，使得壳120c的单元区域130和气体区域140可以被密封。

接着，经受第一排气步骤的电池单元可以被挤压(S122)。

在这种情况下，电池单元的机械强度可以通过挤压电池单元而改善。挤压过程可以通过例如在10至100℃的温度施加预定压力到电池单元来进行，第一电极板114、第二电极板115和隔板116之间的附着能够被改善，从而可以防止电极组件110的卷绕松开。此外，第一电极板114、第二电极板115和隔板116彼此紧密地贴合，因此可以改善电池单元的电安全性以及电池单元的机械强度。作为最终产品的袋型电池单元100的厚度可以通过挤压电池单元而确定。

另外，第一电极板114、第二电极板115和隔板116在挤压过程中被彼此紧密地贴合，因此气体可能通过与电解质的化学反应等而产生。气体可以填充在壳120c的单元区域130和气体区域140中。

接下来，如图7所示，在被挤压的电池单元100d中的气体可以被排出(S123)。

在这种情况下，第二开口160可以通过对电池单元100d的密封部分129d或气体区域140打孔而形成。通过挤压过程而填充在壳120d的单元区域130和气体区域140中的气体可以通过第二开口160排出。第二开口160的形状和位置没有限制。第二开口160可以形成在与第一开口150相同的位置或者形成在与第一开口150的位置不同的位置。

另外，电池单元100d可以安装在托架200上直到第一排气步骤。替代地，电池单元100d可以安装在托架200上直到第二排气步骤，也就是全部排气过程。

接下来，如图8和图9所示，根据此实施方式的袋型电池单元100可以通过修剪气体通过第二排气步骤从其排出的电池单元而制造。

首先，如图8所示，壳120e的单元区域130的外边缘可以被密封。在这种情况下，直到前一过程彼此连通的单元区域130和气体区域140可以被彼此密封，单元区域130到外部的空气流通可以通过密封过程被阻挡。当邻近于单元区域130设置时，第二开口160可以通过单元区域130的密封而被密封。当远离单元区域130设置时，例如当设置在密封部分129e的末端或在气体区域140中时，第二开口160可以不被密封。

接下来，如图9所示，袋型电池单元100可以通过切割壳120的至少局部部分而制造。例如，在最终产品中，壳120e的不需要的气体区域140和/或密封部分129e的外部部分可以被切割，从而制造包括单元区域130的袋型电池单元100。

示例实施方式已经在这里被公开，尽管采用了特定的术语，但它们仅以一般的和描述的意义来使用和解释，而不是为了限制的目的。在某些情况下，如对于本申请提交时的本领域普通技术人员将是明显的，关于特定实施方式描述的特征、特性和/或元件可以被单独地使用或与关于其他实施方式描述的特征、特性和/或元件结合地使用，除非另外明确地指示。因此，本领域技术人员将理解，可以进行形式和细节上的各种变化而没有背离本发明的精神和范围，本发明的精神和范围在权利要求书中阐明。

本申请要求于2014年1月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0009431的优先权，其全部内容通过引用整体合并于此。

Claims (10)

1.一种制造袋型电池单元的方法，该方法包括：

老化电池单元；和

在所述电池单元在所述老化中的方向被保持的状态下对所述电池单元排气，

其中所述排气包括：

第一排气步骤，通过对所述电池单元的至少一部分打孔而排出所述电池单元内部的气体；

挤压步骤，在所述第一排气步骤之后挤压气体从其排出的所述电池单元，所述挤压步骤包括挤压容纳在所述电池单元中的电极组件；以及

第二排气步骤，在所述挤压步骤之后通过对被挤压的电池单元的至少一部分打孔而排出所述电池单元内部的气体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述老化中，所述电池单元的壳包括：

单元区域，配置为在其中容纳电极组件；和

气体区域，设置为与所述单元区域连通。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述老化中，所述电池单元被安装在托架上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述电池单元的电极接头的引出方向面朝所述托架。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述气体区域设置在与所述单元区域的电极接头从其引出的表面相邻的一侧。

6.根据权利要求2所述的方法，还包括通过切割所述壳的至少一部分而修剪所述电池单元，所述壳的至少一部分包括所述气体区域。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述修剪包括：

密封所述单元区域的外边缘；和

切割所述壳的包括所述气体区域的至少一部分。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第一排气步骤和所述挤压步骤之间密封通过打孔形成的所述电池单元的第一开口。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述老化包括对所述电池单元预充电。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述老化中，所述电池单元的电极接头被设置为面朝下。