CN105470413A - 棱柱形电池单体及其制造方法和包含其的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种棱柱形电池单体及其制造方法和包含其的装置，所述棱柱形电池单体包含：电极组件，该电极组件包含正极、负极和隔膜，该隔膜布置在正极和负极之间，电极组件具有正极端子和负极端子，该正极端子和负极端子从正极和负极的至少一侧突出；两个以上壳体构件，所述两个以上壳体构件彼此联接以便具有与电极组件的外形对应的形状使得壳体构件围绕电极组件，壳体构件具有预定的开口，至少与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面通过该开口露出；和盖板，该盖板在密封的状态下与壳体构件的开口联接。本发明能够提高电池单体的总体刚度，能够提高电池单体抵抗外部物理冲击的安全性，能够降低制造电池单体所必需的成本和时间。

Description

棱柱形电池单体及其制造方法和包含其的装置
技术领域
本发明涉及一种包含两个以上壳体构件的棱柱形电池单体(电池单体)。
本发明要求在2014年9月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2014-0128103的优先权，其公开的内容以其整体通过引用的方式并入本文。
背景技术
随着由于化石燃料的消耗所造成的能源价格的日益增加和对于环境污染关注的逐步上升，对于环境友好的替代能源的需求必定会在将来发挥越来越大的作用。因而，对用于产生各种能源例如核能、太阳能、风能和潮汐发电的技术的研究正在进行中，并且用于更加有效的利用再生能量的电力储存设备也备受关注。
特别是，随着移动装置技术持续发展以及对移动装置的需求持续上升，对用作能源的电池的需求快速地增加。因此，已经开展了对于满足各种需求的电池的研究。
就电池的形状而言，对于足够薄以应用于产品例如移动电话的棱柱形二次电池或袋形二次电池的需求非常大。就电池的材料而言，另一方面，对于表现出高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的锂二次电池例如锂离子电池和锂离子聚合物电池的需求非常大。
另外，二次电池可根据具有如下结构的电极组件的结构来分类：其中正极和负极在隔膜介于正极和负极之间的状态下堆叠。例如，电极组件可被构造成具有：果冻卷(卷绕)型的结构，其中长片型的正极和长片型的负极在隔膜布置在正极和负极之间的状态下被卷绕；堆叠型结构，其中各个具有预定的尺寸的多个正极和负极在隔膜分别布置在正极和负极之间的状态下顺序堆叠。近年来，为了解决果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件引起的问题，已经研制出组合了果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件的具有如下改进的结构的堆叠/折叠类型的电极组件：其中预定数目的正极和负极在隔膜分别布置在正极和负极之间的状态下顺序地堆叠以构成单元单体(unitcell)，然后在将多个单元单体放置到隔离膜上的同时，多个单元单体被顺序地折叠。
另外，根据各个二次电池的电池壳体的形状，二次电池壳体被分类成：圆柱形电池，该圆柱形电池被构造成具有电极组件安装在圆柱形金属容器中的结构；棱柱形电池，该棱柱形电池被构造成具有电极组件安装在棱柱形金属容器中的结构；以及袋形电池，该袋形电池被构造成具有电极组件安装在由铝层压片制成的袋形壳体中的结构。
特别地，近年来，由于制造成本低、重量轻、易改变形状等，已经对被构造成具有如下结构的袋形电池产生了广泛的兴趣：其中该堆叠或堆叠/折叠类型电极组件安装在由铝层压片制成的袋形电池壳体中。另外，该袋形电池的使用已经逐渐增加。
图1是典型地示出了传统的有代表性的袋形二次电池的一般结构的分解透视图。
参见图1，袋形二次电池100包含电极组件130；电极突片131和132，该电极突片131和132从电极组件130延伸；电极引线140和141，该电极引线140和141通过焊接分别连接到电极突片131和132；以及电池壳体120，该电池壳体120用于接纳电极组件130。
电极组件130是包含正极和负极的发电元件，该正极和负极在隔膜分别布置在正极和负极之间的状态下顺序地堆叠。电极组件130被构造成具有堆叠型结构或堆叠/折叠型结构。电极突片131和电极突片132从电极组件130的对应的电极板延伸。电极引线140和电极引线141分别与从电极组件130的对应的电极板延伸的电极突片131和电极突片132例如通过焊接而电连接。电极引线140和电极引线141部分地从电池壳体120向外露出。另外，用于改进在电池壳体120与电极引线140和电极引线141之间的密封性同时保证在电池壳体120与电极引线140和电极引线141之间的电绝缘的绝缘膜150部分地附着到电极引线140和电极引线141的上表面和下表面。
电池壳体120包含壳体本体122，该壳体本体122具有凹形接纳部123，电极组件130安装到凹形接纳部123中；和盖121，该盖121一体地连接到壳体本体122。在电极组件130安装到接纳部123中的状态下，壳体本体122的对边124和上端125与盖121彼此联接，在壳体本体122的对边124和上端125处壳体本体122和盖121彼此接触，由此完成电池。电池壳体120被构造成具有树脂层/金属箔层/树脂层的铝层压结构。因此，通过将热和压力施加到壳体本体122的对边124和上端125以及盖121使得将其树脂层彼此结合，能够将彼此接触的壳体本体122的对边124和上端125和盖121彼此结合，被密封的剩余部由此形成。在壳体本体122的对边124和盖121处，电池壳体120的上部件和下部件的树脂层直接地彼此附着，由此通过将壳体本体122的对边124和盖121结合来实现均匀的密封。另一方面，电极引线140和电极引线141定位在壳体本体122的上端125和盖121处，同时从电池壳体120向外突出。为此原因，鉴于电极引线140和电极引线141的厚度以及电极引线140和电极引线141与电池壳体120之间的材料差异，在绝缘膜150介于电极引线140和电极引线141与电池壳体120之间的状态下，壳体本体122的上端125和盖121被热结合以提高密封性。
袋形二次电池的优点在于，电池壳体的形状能够取决于电极组件的形状而容易地改变。然而，袋形二次电池的问题在于，当其被施加了外部冲击时，由于其低刚度，二次电池可能未被充分地保护，并且特别是二次电池由于针状构件而可容易地被损坏，由此二次电池可能损伤和爆炸。
另外，当由于二次电池暴露于高温环境或二次电池的故障所造成短路可能出现在二次电池中时，电解质可在正极接口处被分解，由此产生大量气体。因此，二次电池可能会膨胀，这可能损坏二次电池的电连接。
而且，袋形二次电池具有另一个问题在于，由于在电池壳体的密封期间形成的被密封的剩余部而造成二次电池的容量减少。
为了解决以上问题，近年来已经考虑将被构造成具有以下结构的棱柱形电池单体作为替代：其中堆叠型或堆叠/折叠型电极组件安装在棱柱形的金属电池壳体中。
一般地，棱柱形电池单体由以下方式制造而成：将电极组件插入到具有封闭下端的棱柱形空心壳体中、通过焊接将顶盖组件与壳体联接、通过注入孔将电解质注入壳体中以及密封注入孔。具有封闭下端的棱柱形空心壳体一般通过拉深铝合金片来制造。
然而，拉深具有问题在于，制造用于拉深的设备所必需的成本非常高，花费长时间来制造模具等，以及能获得的形状受到限制。
因此，对于能够根本上解决以上问题的技术很有必要。
发明内容
技术问题
已经提出本发明来解决以上问题和其它尚待解决的技术问题。
由于解决如上所述的问题的大量广泛和深入的研究和试验，本申请的发明人已经发现，如将在下文中所述，在电池壳体由彼此联接以便响应于电极组件的外形围绕电极组件的两个以上壳体构件和盖板构成的情况下，能够提高电池单体的总体刚度，能够提高电池单体抵抗外部物理冲击的安全性，并能够防止电池单体由于在电池单体中产生的气体而变形，由此能够提高电池单体和应该电池单体的装置的安全性，能够以各种方式设计电池单体而不限制形状，能够降低制造电池单体所必需的成本和时间，由此提高生产效率并降低产品缺陷率。根据这些发现已经完成本发明。
技术方案
根据本发明的一个方面，通过提供棱柱形电池单体能够实现以上和其它的目的，棱柱形电池单体包含：电极组件，该电极组件包含正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔膜，电极组件具有从正极和负极的至少一侧突出的正极端子和负极端子；两个以上壳体构件，该两个以上壳体构件彼此联接以便具有与电极组件的外形对应的形状使得壳体构件围绕电极组件，壳体构件具有预定的开口，至少与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面通过该开口露出；以及盖板，该盖板在密封的状态下与壳体构件的开口联接。
如上所述，根据本发明的棱柱形电池单体被构造成使得电池壳体由两个以上壳体构件和盖板构成。因此，能够提高电池单体抵抗外部物理冲击的安全性并防止电池单体由于在电池单体中产生的气体而变形，由此能够提高电池单体的总体安全性。另外，能够以各种方式设计电池单体来降低制造电池单体所必需的成本和时间，并且降低产品缺陷率。
在具体的示例中，电极组件能够被构造成具有如下结构：其中使用隔离膜连续地折叠单元单体，单元单体被构造成具有包含正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔膜的堆叠结构。然而，本发明不局限于此。电极组件的结构不受特别的限制，只要电极组件被两个以上壳体构件和盖板稳定地围绕。
另外，正极端子和负极端子可从电极组件的相同侧突出。
棱柱形电池单体一般地被构造成具有如下结构：其中正极端子和负极端子从电极组件的相同侧突出。因此，应用棱柱形电池单体的装置也被构造成使得正极和负极与棱柱形电池单体的相同侧连接。
如果正极端子和负极端子从电极组件的不同侧突出，有必要提供另外的构件，例如电极引线，用于将电极端子中的一个即正极端子或负极端子引向电极端子中的另一个。另外的构件与电极组件一起安装在电池壳体中。因此，被构造成使得正极端子和负极端子从电极组件的不同侧突出的棱柱形电池单体可比被构造成使得正极端子和负极端子可从电极组件的相同侧突出的棱柱形电池单体具有更小的容量。
因此，根据本发明的棱柱形电池单体可被构造成具有如下结构：其中，正极端子和负极端子可从电极组件的相同侧突出。
在这种情况下，壳体构件可彼此联接以便具有如下结构：其中，壳体构件围绕电极组件的其它表面使得壳体构件具有一个开口，与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面通过该开口露出。可替换地，壳体构件可彼此联接以便具有如下结构：其中，壳体构件围绕电极组件的其它表面使得壳体构件具有两个开口，与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面以及与所述电极组件的一个表面相反的电极组件的另一个表面通过所述两个开口露出。
盖板可与壳体构件的开口或各个开口联接，并且同与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面联接的盖板可与电极组件的正极端子和负极端子电连接。
也就是说，壳体构件可彼此联接以便具有如下结构：其中，壳体构件围绕电极组件的其它表面使得壳体构件具有开口，至少与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面通过该开口露出，并且与所述电极组件的一个表面相反的电极组件的另一个表面选择性地露出。
另外，在与正极端子和负极端子的突出部对应的电极组件的一个表面处与壳体构件的开口联接的盖板电连接到电极组件的正极端子和负极端子。因此，用于与外部装置电连接的正极和负极可容易地在盖板的相同表面处形成，而不提供另外的构件，诸如电极引线。
在具体的示例中，壳体构件可以是具有相同形状的两个壳体构件。
因此，能够通过信号处理制造壳体构件，由此降低制造产品所必需的成本。
在另一个具体的示例中，壳体构件可以是具有不同形状的两个壳体构件。在这种情况下，通过联接壳体构件制造的棱柱形电池单体可不具有相对于一条轴线对称的形状，而可具有不规则的外形。
因此，通过将具有不同形状的两个壳体构件彼此联接，能够制造具有各种设计的电池单体。
在这种情况下，具有相同形状或不同形状的壳体构件可被构造成完全地围绕电极组件的不同表面或部分地围绕电极组件的相同表面。
另外，各个壳体构件可在其至少一个外表面处具有台阶。
因此，根据本发明的棱柱形电池单体的壳体构件可更加容易地应用于具有各种外表面结构例如如上所述的台阶的电极组件。
同时，各个壳体构件可通过锻造、冲裁或切削金属片制造而成。
换句话说，传统的棱柱形电池单体包含：空心的棱柱形壳体，该棱柱形壳体具有一个开口，通过拉深制造而成；和盖板，该盖板用于将开口覆盖在密封的状态下，而根据本发明的棱柱形电池单体通过将多个由锻造、冲裁或切削金属片制造而成的壳体构件与一个或多个盖板联接制造而成。
因此，能够以多种方式设计电池单体而不限制形状，能够降低制造电池单体所必需的成本和时间，由此提高生产效率。另外，能够降低当使用拉深时高的产品缺陷率。
同时，壳体构件可在其联接部处设置有楼梯型台阶。
另外，壳体构件可在与盖板联接的其联接部处设置有楼梯型台阶。可替换地，壳体构件可在与盖板联接的其联接部处设置有楼梯型台阶，并且盖板可在与壳体构件联接的其联接部处设置有楼梯型台阶。
楼梯型台阶可在壳体构件和盖板的联接部处在相对大的区域上形成。因而，壳体构件和盖板可更加稳定地彼此联接。
其处形成楼梯型台阶的联接部可被构造成具有其中联接部彼此接合的结构。
可以将更强的联接力施加到其处形成楼梯型台阶的联接部。因此，当外部物理冲击被施加到壳体构件和盖板时，防止壳体构件和盖板的联接部彼此分开。
另外，实现在壳体构件之间的联接以及在壳体构件和盖板之间的联接的方法不受特别地限制，只要能够稳定地实现壳体构件之间的联接以及壳体构件和盖板之间的联接。具体地，壳体构件之间的联接以及壳体构件和盖板之间的联接可以通过激光焊接来实现。
在具体示例中，棱柱形电池单体可被构造成具有如下结构：其中，在电极组件的正极端子和负极端子与盖板电连接的状态下壳体构件彼此联接以便围绕电极组件的其它表面。
也就是说，电极组件的正极端子和负极端子可与盖板电连接，并且然后壳体构件彼此联接以便围绕电极组件的其它表面。
因此，可露出电极组件的正极端子和负极端子，从而，正极端子和负极端子可更加容易地与盖板联接。
同时，根据本发明的棱柱形电池单体的种类不受特别地限制。在具体示例中，棱柱形电池单体可以是呈现高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的锂二次电池例如锂离子电池或锂离子聚合物电池。
一般地，锂二次电池包含正极、负极、隔膜以及含有锂盐的非水性电解溶液。
例如，正极可通过将正极活性材料、导电剂和粘合剂的混合物施加到正极集流部并使混合物干燥制造而成。根据需要可进一步增加填料到混合物。
正极活性材料可以是但是不局限于：分层化合物，例如钴酸锂(LiCoO2)或锂镍氧化物(LiNiO2)，或用一个或多个过渡金属置换的化合物；由化学式Li1+xMn2-xO4(其中x＝0至0.33)表示的锂锰氧化物，或锂锰氧化物，例如LiMnO3、LiMn2O3或LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；矾氧化物，例如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5或Cu2V2O7；由化学式LiNi1-xMxO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga,并且x＝0.01至0.3)表示的镍基锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(其中M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，并且x＝0.01至0.1)表示的锂锰复合氧化物或由化学式Li2Mn3MO8(其中M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；其化学式部分地由碱土金属离子置换的具有Li的LiMn2O4；二硫化合物；或者Fe2(MoO4)3。
基于包含正极活性材料的化合物的总重量，一般添加导电剂使得导电剂按重量计具有1％至30％。导电剂不受特别的限制，只要导电剂呈现高导电性同时导电剂不引起在应用导电剂的电池中的任何化学变化。例如，可用做导电剂的是：石墨，例如天然石墨或人工石墨；炭黑类，例如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑或热裂法炭黑；导电纤维，例如碳纤维或金属纤维；金属粉末，例如氟化碳粉、铝粉或镍粉；导电晶须，例如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，例如钛氧化物；或导电材料，例如聚苯衍生物。
粘合剂是帮助在活性材料和导电剂之间结合并帮助与集流部结合的成分。根据包含正极活性材料的化合物的总重量，一般添加按重量计1％至30％的剂量的粘合剂。作为粘合剂的示例，可使用聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羟甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶、氟橡胶以及各种共聚物。
填料是用于抑制正极的膨胀的可选的成分。没有特别的对填料的限制，只要其不会引起在应用填料的电池中的化学变化并由纤维材料制成。作为填料的示例，可使用：烯烃聚合物，例如聚乙烯和聚丙烯；和纤维材料，例如玻璃纤维和碳纤维。
在另一方面，负极可通过将负极活性材料施加到负极集流部并使负极活性材料干燥制造而成。上述的成分可根据需要选择性地添加到负极活性材料。
例如，可使用如下物质作为负极活性材料：碳，例如非石墨化碳或石墨基碳；金属复合氧化物，例如LixFe2O3(0≤x≤1)，LixWO2(0≤x≤1)，SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn，Fe，Pb，Ge；Me’：Al，B，P，Si，周期表的1、2和3族元素、卤族元素；0≤x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物，例如SnO，SnO2，PbO，PbO2，Pb2O3，Pb3O4，Sb2O3，Sb2O4，Sb2O5，GeO，GeO2，Bi2O3，Bi2O4或Bi2O5；导电聚合物，例如聚乙炔；或Li-Co-Ni基材料。
隔膜和隔离膜介于正极和负极之间。例如，可使用呈现高离子渗透性和高机械强度的绝缘膜作为隔膜和隔离膜。隔膜一般具有0.01至10μm的孔径和5至300μm的厚度。例如，作为用于隔膜的材料可使用片材或无纺布，该片材或无纺布由呈现耐化学性和疏水性的烯烃聚合物诸如聚丙烯、玻璃纤维或聚乙烯制成。在使用固体电解质例如聚合物作为电解质的情况下，固体电解质也可起到隔膜的作用。
另外，在具体的示例中，隔膜和/或隔离膜可以是有机/无机复合多孔的用于提高电池安全性的安全性增强的隔膜(SRS)。
SRS隔膜可通过将作为活性层成分的无机粒子和粘合剂聚合物施加到聚烯烃隔膜基底上制造而成。除了包含在隔膜基底中的多孔结构外，由于在作为活性层成分的无机粒子间的间隙体积，形成了均匀的多孔结构。
在使用有机/无机复合多孔隔膜的情况下，与在使用常规的隔膜情况下相比，由于在形成时膨胀，能够限制电池厚度的增加。另外，在浸入液体电解溶液时能够胶凝的聚合物被用作粘合剂聚合物的情况下，聚合物也可用作电解质。
另外，通过调整作为在隔膜中的活性层成分的无机粒子和粘合剂聚合物的含量，有机/无机复合多孔隔膜可呈现优良的附着特性。因此，可容易地执行电池组装过程。
无机粒子不受特别的限制，只要无机粒子是电化学稳定的。也就是说，能够用在本发明中的无机粒子不受特别的限制，只要无机粒子不会在应用无机粒子的电池的工作电压范围内(例如基于Li/Li+0至5V)被氧化和/或减少。具体地，在使用具有离子电导率的无机粒子的情况下，能够提高在电化学元件中的离子电导率，由此提高电池的性能。因此，优选地是，无机粒子的离子电导率尽可能高。另外，在无机粒子具有高密度的情况下，在涂覆时可能难以分散无机粒子，并且电池的重量可能增加。为此，优选地是，无机粒子的密度尽可能低。另外地，在无机粒子具有高介电常数的情况下，电解盐例如锂盐的溶解度，在液体电解质中可能增加，由此提高电解溶液的离子电导率。
包含锂盐的非水性电解溶液由极性有机电解溶液和锂盐构成。作为电解溶液可以使用：非水性液体电解溶液、有机固体电解质或无机固体电解质。
作为非水性液体电解溶液的示例，可以提到非质子有机溶剂，例如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四羟基琺瑯、2-甲基四氢呋喃、二甲基亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、恶烷、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、恶烷衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯和丙酸乙酯。
作为有机固体电解质的示例，可以提到聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯和含离子解离基团的聚合物。
作为无机固体电解质的示例，可以提到锂(Li)的氮化物、卤化物和硫酸盐，例如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH和Li3PO4-Li2S-SiS2。
锂盐是在上述的非水性电解质中易溶的材料并且可包括，例如，LiCl,LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低脂肪族羟酸锂、四苯基硼酸锂和酰亚胺。
另外，为了提高充放电特性和阻燃性，可将如下物质添加到非水性电解溶液：例如，吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酰三胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N,N-取代咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等。根据情况，为了赋予不燃性，非水性电解溶液可进一步包含含卤素溶剂，例如四氯化碳和三氟乙烯。而且，为了提高高温保持特性，非水性电解溶液可进一步包含二氧化碳气体。
根据本发明的另一个方面，提供了一种具有上述构造的棱柱形电池单体的制造方法，方法包括：(a)制备电池单体，各个电池单体被构造成具有堆叠结构，该堆叠结构包含至少一个正极、至少一个负极和布置在至少一个正极和至少一个负极之间的至少一个隔膜；(b)在步骤(a)制备的电池单体放置在长片型隔离膜上的状态下顺序地折叠电池单体以制备电极组件；(c)将在步骤(b)制备的电极组件的正极端子和负极端子电连接到盖板；以及(d)将壳体构件和盖板联接以便围绕电极组件，在步骤(c)电极组件的正极端子和负极端子与盖板电连接，将电解质注入壳体构件中并密封壳体构件。
单元单体可被构造成使得具有不同的极性的单元单体的最外部电极在隔离膜置于单元单体的最外部电极之间的状态下彼此面对。
具体地，单元单体的最外部电极可具有相同的极性或不同的极性。电极组件可通过如下方式制造而成：将单元单体放置在隔离膜上使得具有不同极性的单元单体的最外部电极在隔离膜置于具有不同极性的单元单体的最外部电极之间的状态下彼此面对，然后连续地卷绕隔离膜。
另外，壳体构件之间的联接以及壳体构件和盖板之间的联接可通过激光焊接来实现，使得壳体构件更加稳定地彼此联接并使得壳体构件更加稳定地与盖板联接。
同时，在步骤(d)，电解质在壳体构件与盖板联接的状态下即在密封的状态下可被注入壳体构件中。具体地，电解质可通过被形成在盖板中的电解质注入孔而注入壳体构件中。
根据本发明的进一步的方面，提供了一种包含一个或多个具有上述构造的棱柱形电池单体的装置。装置是可从如下组中选出的任何一个，该组由移动电话、平板计算机、膝上型计算机、电动工具、可穿戴电子装置、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆和电力储存设备组成。
该装置是在本发明附属的领域中公知的，并因此省略其详细的描述。
有益效果
如以上描述显而易见的是，根据本发明的棱柱形电池单体被构造成使得电池壳体由两个以上壳体构件以及盖板构成，所述两个以上壳体构件彼此联接以便响应于电极组件的外形而围绕电极组件。因此，能够提高电池单体的总体刚度，能够提高电池单体抵抗外部物理冲击的安全性，并且能够防止电池单体由于在电池单体中产生的气体所造成的变形，由此能够提高电池单体和应用电池单体的装置的安全性，能够以各种方式设计电池单体而不限制形状，能够降低制造电池单体所必需的成本和时间，由此提高生产效率并降低产品缺陷率。
附图说明
将从结合附图所作的下列详细描述更加清晰地理解本发明的以上和其它的目的、特征和其它优点。
图1是示出了传统的袋形二次电池的一般结构的分解透视图；
图2是示意性地示出了根据本发明的实施例的棱柱形电池单体的结构的分解透视图；
图3是示意性地示出了构成图2的棱柱形电池单体的电极组件的结构的典型视图；
图4是示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的棱柱形电池单体的壳体构件之间的联接结构的平面视图；
图5至图7是示意性地示出了根据本发明的其它实施例的棱柱形电池单体的盖板和壳体构件之间的各种联接结构的典型视图；
图8至图15是示意性地示出了根据本发明的另一些实施例的棱柱形电池单体的各种结构的典型视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该注意，本发明的范围不局限于示出的实施例。
图2是示意性地示出了根据本发明的实施例的棱柱形电池单体的结构的分解透视图。
参见图2，棱柱形电池单体200包含两个壳体构件210和220以及一个盖板230。
壳体构件210和220包含第一壳体构件210和第二壳体构件220，第二壳体构件220具有与第一壳体构件210相同的形状。壳体构件210和220彼此联接以便具有与电极组件(未示出)的外形对应的形状使得壳体构件210和220围绕电极组件。当壳体构件210和220彼此联接时，壳体构件210和220具有预定的开口，棱柱形电池单体200的上端表面245通过该开口露出。
第一壳体构件210和第二壳体构件220分别完全地围绕棱柱形电池单体200的前表面241和后表面242。另外，第一壳体构件210和第二壳体构件220部分地围绕棱柱形电池单体200的左侧表面243、右侧表面244和下端表面246。
与棱柱形电池单体200的上端表面245对应，在密封的状态下，盖板230与第一壳体构件210和第二壳体构件220的开口联接，该开口通过在第一壳体构件210和第二壳体构件220之间联接而形成。
图3是示意性地示出构成图2的棱柱形电池单体的电极组件的结构的典型视图。
参见图3，电极组件300被构造成具有如下结构：在将单元单体310、320、330、340和350放置在隔离膜390上的状态下将多个单元单体310、320、330、340和350顺序地折叠。
另外，各个单元单体310、320、330、340和350具有从各个正极的外边缘的一端突出的正极端子360和从各个负极的外边缘的一端突出的负极端子370。正极端子360和负极端子370从单元单体310、320、330、340和350的相同侧突出。
当联接壳体构件210和220(见图2)以围绕电极组件300时，正极端子360和负极端子370定位于当壳体构件210和220彼此联接时形成的壳体构件210和220的开口中，并且与盖板230电连接(见图2)。
图4是示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的棱柱形电池单体的壳体构件之间的联接结构的平面图。
参见图4，壳体构件410和420分别在其联接部414和424处设置有楼梯型台阶。
楼梯型台阶在壳体构件410和420的联接部414和424处形成，壳体构件410和420借助其而彼此联接。具体地，联接部414和424在壳体构件410和420的左侧壁411和421、右侧壁412和422以及下端壁413和423处形成使得联接部414和424分别是凸形的和凹形的，使得联接部414和424彼此接合。
壳体构件410和420之间的联接通过其处形成楼梯型台阶的联接部414和424之间的连接由激光焊接来实现。
楼梯型台阶在壳体构件410和420的联接部414和424处在相对大面积上形成。因此，壳体构件410和420更加稳定地彼此联接。另外，将更强的联接力施加到接合部414和424。因此，当将外部物理冲击施加到壳体构件410和420时，防止壳体构件410和420的联接部414和424彼此分开。
图5至图7是示意性地示出根据本发明的其它实施例的棱柱形电池单体的盖板和壳体构件之间的各种联接结构的典型视图。
首先参见图5，盖板530在密封的状态下联接到壳体构件510和520的开口540。
凹形的楼梯型台阶511和521在盖板530联接到的壳体构件510和520的开口540处形成。联接开口540的盖板530没有台阶。盖板530具有与楼梯型台阶511和521对应的尺寸。
因此，将盖板530在密封的状态下插入到在壳体构件510和520的开口540处形成的楼梯型台阶511和521。
参见图6，与壳体构件610和620的开口640联接的盖板630在其相反的两端处设置有楼梯型台阶631和632，并且盖板630联接到的壳体构件610和620的开口640没有台阶。图6的余下的联接结构与图5的该结构相同。
参见图7，楼梯型台阶711和721在盖板730联接到的壳体构件710和720的开口740处形成，并且盖板730在其相反两端处设置有与楼梯型台阶711和721对应的楼梯型台阶731和741。图7的余下的联接结构与图5的该结构相同。
图8至图15是示意性地示出根据本发明的另一些实施例的棱柱形电池单体的各种结构的典型视图。
首先参见图8，棱柱形电池单体800包含两个壳体构件810和820以及一个盖板830。
壳体构件810和820分别完全地围绕棱柱形电池单体800的左侧表面843和右侧表面844。另外，壳体构件810和820部分地围绕棱柱形电池单体200的前表面841、后表面842和下端表面845。图8的棱柱形电池单体的余下的结构与图2的棱柱形电池单体的该结构相同。
参见图9，棱柱形电池单体900包含两个壳体构件910和920以及两个盖板931和932。
壳体构件910和920具有相同的形状。壳体构件910和920彼此联接以便具有与电极组件(未示出)的外形对应的形状使得壳体构件910和920围绕电极组件。当壳体构件910和920彼此联接时，壳体构件910和920具有预定的开口，棱柱形电池单体900的上端表面945和下端表面946通过该开口露出。
壳体构件910完全地围绕棱柱形电池单体900的前表面941和右侧表面944，并且壳体构件920完全地围绕棱柱形电池单体900的后表面942和左侧表面943。
与棱形电池单体900的上端表面945和下端表面946对应，盖板931和932在密封的状态下分别与壳体构件910和920的开口联接，通过在壳体构件910和920之间联接而形成壳体构件910和920的开口。
参见图10，棱柱形电池单体100包含两个壳体构件1010和1020以及一个盖板1030。
壳体构件1010和1020具有不同的形状。壳体构件1010和1020彼此联接以便具有与电极组件(未示出)的外形对应的形状使得壳体构件1010和1020围绕电极组件。当壳体构件1010和1020彼此联接时，壳体构件1010和1020具有预定的开口，棱柱形电池单体1000的上端表面1045通过该开口露出。
壳体构件1010完全地围绕棱柱形电池单体1000的前表面1041、左侧表面1043和右侧表面1044，并且壳体构件1020完全地围绕棱柱形电池单体1000的后表面1042和下端表面1046。
与棱柱形电池单体1000的上端表面1045对应，盖板1030在密封状态下与通过在壳体构件1010和1020之间联接而形成的壳体构件1010和1020的开口联接。
参见图11，棱柱形电池单体1100包含两个壳体构件1110和1120以及一个盖板1130。
壳体构件1110和1120具有相同的形状。当从上方看时，各个壳体构件1110和1120形成为具有矩形的形状。壳体构件1110和1120被构造成具有以下结构：其中盖板1130联接到的第一侧表面1111和1121是敞开的并且与第一侧表面1111和1121相邻的第二侧表面1112和1122也是敞开的。
壳体构件1110和1120彼此联接在如下状态下：其中盖板1130联接到的第一侧表面1111和1121指向相同的方向，并且敞开的第二侧表面1112和1122彼此面对使得壳体构件1110和1120围绕电极组件(未示出)。
当壳体构件1110和1120彼此联接时，壳体构件1110和1120具有预定的开口，棱柱形电池单体1100的第一侧表面1111和1121通过该开口露出。
盖板1130在密封的状态下与由壳体构件1110和1120之间的联接而形成的壳体构件1110和1120的开口联接。
当壳体构件1110和1120彼此联接时，壳体构件1110和1120具有与电极组件的外形对应的形状。各个壳体构件1110和1120在其外边缘处设置有楼梯型台阶1170。
参见图12，棱柱形电池单体1200包含两个壳体构件1210和1220以及一个盖板1230。
当从上方看时，各个壳体构件1210和1220形成为具有多边形，并且当如箭头1261所指示的从下方看时，楼梯型台阶1270不在各个壳体构件1210和1220处形成。图12的棱柱形电池单体的余下的结构与图11的棱柱形电池单体1100的该结构相同，因而省略其详细的说明。
参见图13，棱柱形电池单体1300包含两个壳体构件1310和1320以及一个盖板1330。
壳体构件1310和1320具有相同的形状。当从上方看时，各个壳体构件1310和1320形成为具有半圆形。壳体构件1310和1320被构造成具有如下结构：其中第一侧表面1311和1321部分地敞开，并且盖板1330在密封的状态下与壳体构件1310和1320的开口联接。图13的棱柱形电池单体的余下的结构与图12的棱柱形电池单体1200的该结构相同，因而省略其详细的说明。
参见图14，棱柱形电池单体1400包含四个壳体构件1410、1420、1430和1440以及一个盖板1450。
第一壳体构件1410和第四壳体构件1440被构造成具有如下结构：其中盖板1450联接到的第一侧表面1411和1441、在与第一侧表面1411和1441相邻的状态下彼此面对的第二侧表面1412和1442以及分别在与第一侧表面1411和1441相反的状态下面对第二壳体构件1420和第三壳体构件1430的第三侧表面1413和1443是敞开的。
第二壳体构件1420和第三壳体构件1430被构造成具有如下结构：其中彼此面对的第二侧表面1422和1432以及分别面对第一壳体构件1410和第四壳体构件1440的第一侧表面1421和1431是敞开的。
棱柱形电池单体1400在除底表面之外的其外表面处设置有与电极组件(未示出)的外形对应的楼梯型台阶1470。
参见图15，棱柱形电池单体1500包含两个壳体构件1510和1520以及一个盖板1530。
当从上方看时，各个壳体构件1510和1520形成为具有矩形。壳体构件1510和1520被构造成具有如下结构：其中盖板1530联接到的第一侧表面1511和1521以及彼此面对的顶表面1522和底表面1512是敞开的。
壳体构件1510和1520具有与电极组件(未示出)的外形对应的楼梯型台阶1570。壳体构件1510和1520在顶表面1522和底表面1512彼此面对的状态下彼此联接。盖板1530在密封的状态下与由敞开的第一侧表面1511和1521形成的开口联接。
如以上实施例所示，根据本发明的棱柱形电池单体包含：两个以上壳体构件，所述两个以上壳体构件彼此联接以便具有与电极组件的外形对应的形状使得壳体构件围绕电极组件；以及一个或多个盖板。因此，能够容易地构造具有各种形状的组件例如楼梯型台阶，并同时能够提高棱柱形电池单体抵抗外部物理冲击的安全性。
尽管为了示出的目的已经公开本发明的示例性实施例，那些本领域的技术人员将理解，在不偏离如附带的权利要求书中所公开的本发明的范围和精神的情况下，能够做出各种不同的修改、增加和替换。

Claims (23)

1.一种棱柱形电池单体，包含：
电极组件，所述电极组件包含：正极、负极和置于所述正极和所述负极之间的隔膜，所述电极组件具有从所述正极和所述负极的至少一侧突出的正极端子和负极端子；
两个以上壳体构件，所述两个以上壳体构件彼此联接以便具有与所述电极组件的外形对应的形状，使得所述壳体构件围绕所述电极组件，所述壳体构件具有预定的开口，至少与所述正极端子和所述负极端子的突出部对应的所述电极组件的一个表面通过所述开口露出；以及
盖板，所述盖板在密封的状态下与所述壳体构件的所述开口联接。
2.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述电极组件被构造成具有如下结构：使用隔离膜连续地折叠单元单体，所述单元单体各自被构造成具有堆叠结构，所述堆叠结构包含正极、负极和置于所述正极和所述负极之间的隔膜。
3.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述正极端子和所述负极端子从所述电极组件的相同侧突出。
4.根据权利要求3所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件彼此联接以便具有如下结构：所述壳体构件围绕所述电极组件的其它表面使得所述壳体构件具有一个开口，与所述正极端子和所述负极端子的所述突出部对应的所述电极组件的一个表面通过所述开口露出。
5.根据权利要求3所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件彼此联接以便具有如下结构：所述壳体构件围绕所述电极组件的其它表面使得所述壳体构件具有两个开口，与所述正极端子和所述负极端子的所述突出部对应的所述电极组件的一个表面以及与所述电极组件的一个表面相反的所述电极组件的另一个表面通过所述两个开口露出。
6.根据权利要求4或5所述的棱柱形电池单体，其中所述盖板与所述壳体构件的所述开口或各个开口联接，并且同所述电极组件的一个表面联接的所述盖板与所述电极组件的所述正极端子和所述负极端子电连接，其中所述电极组件的所述一个表面与所述正极端子和所述负极端子的所述突出部对应。
7.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件是具有相同形状的两个壳体构件。
8.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件是具有不同形状的两个壳体构件。
9.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件在其至少一个外表面处具有台阶。
10.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中各个所述壳体构件通过锻造、冲裁或切削金属片而制成。
11.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件在其联接部处具有楼梯型台阶。
12.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件在其与所述盖板联接的联接部处具有楼梯型台阶。
13.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述壳体构件在其与所述盖板联接的联接部处具有楼梯型台阶，并且所述盖板在其与所述壳体构件联接的联接部处具有楼梯型台阶。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的棱柱形电池单体，其中形成有所述楼梯型台阶的所述联接部被构造成具有所述联接部彼此接合的结构。
15.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中在所述壳体构件之间的联接与在所述壳体构件和所述盖板之间的联接通过激光焊接实现。
16.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中所述棱柱形电池单体被构造成具有如下结构：在所述电极组件的正极端子和负极端子与盖板电连接的状态下，所述壳体构件彼此联接以便围绕所述电极组件的其它表面。
17.根据权利要求16所述的棱柱形电池单体，其中棱柱形电池单体是锂二次电池。
18.一种制造根据权利要求1所述的棱柱形电池单体的方法，所述方法包括：
(a)制备单元单体，所述单元单体各自被构造成具有堆叠结构，所述堆叠结构包含至少一个正极、至少一个负极以及置于所述至少一个正极和所述至少一个负极之间的至少一个隔膜；
(b)在将步骤(a)制备的所述单元单体放置在长片型隔离膜上的状态下，顺序地折叠所述单元单体以制备电极组件；
(c)将步骤(b)制备的所述电极组件的正极端子和负极端子电连接到盖板；以及
(d)将壳体构件和所述盖板联接以便围绕所述电极组件，在步骤(c)中所述电极组件的所述正极端子和所述负极端子电连接到所述盖板，将电解质注入所述壳体构件中并密封所述壳体构件。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述单元单体被构造成使得在所述隔离膜布置在所述单元单体的最外部电极之间的状态下，具有不同极性的所述单元单体的最外部电极彼此面对。
20.根据权利要求18所述的方法，其中在所述壳体构件之间的联接以及在所述壳体构件和所述盖板之间的联接通过激光焊接实现。
21.根据权利要求18所述的方法，其中步骤(d)包括：通过形成在所述盖板中的电解质注入孔，将所述电解质注入所述壳体构件中。
22.一种包含一个或多个根据权利要求1所述的棱柱形电池单体的装置。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述装置选自：移动电话、平板计算机、膝上型计算机、电动工具、可穿戴电子装置、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆以及电力储存设备。
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