CN105474428B - 具有由两个或更多个构件构成的电池壳体的棱柱形电池单体 - Google Patents

具有由两个或更多个构件构成的电池壳体的棱柱形电池单体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种棱柱形电池单体，其中电极组件被嵌入棱柱形单体壳体中，并且盖板被联接到单体壳体的开口的上端，电极组件被构造成使得分隔膜置于阳极和阴极之间，其中棱柱形单体壳体被构造成使得两个或更多个壳体构件相对于盖板上的突出端子的水平横截面沿长轴方向、或短轴方向、或沿长轴和短轴方向分开。

Description

具有由两个或更多个构件构成的电池壳体的棱柱形电池单体
技术领域
本发明涉及一种具有包括两个或更多个构件的电池壳体的棱柱形电池单体，更特别地，涉及一种棱柱形电池单体，其中在电极组件被安装在棱柱形单体壳体中的状态下，盖板被安装在棱柱形单体壳体的开口顶部，电极组件构造成具有其中分隔物布置在阴极和阳极之间的结构，盖板设置有阳极端子或阴极端子作为突出端子，并且棱柱形单体壳体被构造成具有如下结构，其中基于盖板相对于突出端子的水平截面形状，在长轴方向上、在短轴方向上或者在长轴方向和短轴方向上分开的两个或更多个壳体构件被联接到彼此。
背景技术
可基于具有阴极/分隔物/阳极结构的电极组件的结构将二次电池分类。例如，电极组件可被构造成具有果冻卷(缠绕)型结构、堆叠型结构或堆叠/折叠型结构，在果冻卷(缠绕)型结构中，在分隔物分别布置在阴极和阳极之间的状态下缠绕长片型阴极和长片型阳极，在堆叠型结构中，在分隔物分别布置在阴极和阳极之间的状态下顺序堆叠具有预定尺寸的多个阴极和阳极，在堆叠/折叠型结构中，在分隔物分别布置在阴极和阳极之间的状态下顺序堆叠具有预定尺寸的多个阴极和阳极以构成二分单体(bicell)或全单体(fullcell)并且然后将多个二分单体或全单体折叠。
此外，基于每一个二次电池的电池壳体的形状可将二次电池分类成圆柱形电池、棱柱形电池和袋状电池，其中，圆柱形电池被构造成具有其中电极组件被安装在圆柱形金属容器中的结构，棱柱形电池被构造成具有其中电极组件被安装在棱柱形金属容器中，袋状电池被构造成具有其中电极组件被安装在由铝层压片制成的袋状壳体中的结构。
特别地，近年来，根据减小电子移动装置的尺寸和重量的趋势已经发展出具有相对小的宽度的棱柱形电池，并且棱柱形电池已经产生除传统圆柱形电池之外的应用。
一般，通过将一些电池元件插入到在其底部封闭的棱柱形中空壳体中、焊接顶盖组件、通过注入端口注入电解液并且密封注入端口来制造棱柱形电池。一般通过使用如图1所示的深拉方法机械加工铝合金片来制造在其底部封闭的棱柱形中空壳体。深拉方法是从平板制造无缝中空容器的典型成形方法。例如，使用如附图标记21表示的箭头指示的冲模20压制位于模具30上的平板10的塑性变形方法可被用作深拉方法。
深拉方法具有如下优点，其能够通过一系列连续过程从平板制造最终中空壳体，从而提高了制造效率。但是深拉方法具有以下问题。
首先，深拉方法包括大约10个或更多个复杂繁琐的步骤。为此，用于执行深拉方法的设备的制造成本非常高。特别地，制造模具花费2至3个月的长周期，这大大增大了开发满足消费者需求的电池所需的时间。
其次，在使用深拉方法机械加工金属片的情况下，取决于模具的形状，金属片的各个区域具有不同的拉延程度。根据情况，在金属片的拉延超过可允许拉延范围的情况下可能发生角落破裂现象。因此，能够使用深拉方法获得的形状受到限制。
由于以上原因，在使用深拉方法的情况下，产品不良率高并且壳体的形状受到限制。
因此，非常需要能够根本解决以上问题的技术。
发明内容
技术问题
因此，已经作出本发明来解决以上问题和尚未解决的其它技术问题。
作为为了解决上述问题进行的各种广泛且深入的研究的结果，本申请的发明人已经完成本发明。本发明的目的是提供一种构造成具有以下结构的棱柱形电池单体，在该结构中，具有特定结构的两个或更多个分开的壳体构件被联接到彼此以构成单体壳体，从而简化了制造过程，提高了生产效率，并且降低了生产成本。
本发明的另一个目的是提供一种棱柱形电池单体，该棱柱形电池单体能够在不限制棱柱形单体壳体的形状的情况下被多样化地设计，并且其中制造该单体壳体所需的成本和时间减少，从而在提高生产效率的同时降低了产品不良率。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，通过提供一种棱柱形电池单体能够实现以上和其它目的，其中在电极组件被安装在棱柱形单体壳体中的状态下，盖板被安装在棱柱形单体壳体的开口顶部，电极组件构造成具有其中分隔物布置在阴极和阳极之间的结构，盖板设置有作为突出端子的阳极端子或阴极端子，并且棱柱形单体壳体被构造成具有如下结构，其中基于盖板相对于突出端子的水平截面形状，在长轴方向上、在短轴方向上或者在长轴方向和短轴方向上分开的两个或更多个壳体构件被联接到彼此。
因此，根据本发明的棱柱形电池单体被构造成具有其中分开的壳体构件被联接到彼此以构成一个单体壳体的结构。与使用深拉方法制造的电池单体相比，降低了制造成本并且大大减少了电池单体制造时间。此外，能够多样化地设计电池单体，并且同时，能够降低产品不良率。例如，能够容易地制造具有能够使用深拉方法容易制造的尺寸的电池单体。
在根据本发明的棱柱形电池单体中，盖板可以是单一单元构件并且阳极端子可被形成在盖板的中部作为突出端子。
在具体示例中，棱柱形单体壳体可以以其中在短轴方向上分开的两个壳体构件联接到彼此的形状形成。在此情况下，壳体构件可以以相同的形状形成。但是，本发明不限于此。在如上所述壳体构件以相同的形状形成的情况下，能够简化制造过程并且能够提高生产效率，从而降低生产成本。
在另一具体示例中，棱柱形单体壳体可以以其中在长轴方向上分开的两个壳体构件联接到彼此的形状形成。在此情况下，壳体构件可以以相同的形状形成。但是，本发明不限于此。在具有上述结构的壳体构件被联接到彼此的情况下，壳体构件可被形成为使得壳体构件的相对端比壳体构件的其它部分具有更大的厚度，以便提高联接强度和可密封性。
同时，可以使用各种方法来制造壳体构件。例如，可以通过弯曲金属片使得金属片具有与单体壳体对应的形状，来制造壳体构件。替代性地，可以通过锻造、冲切或切割来制造壳体构件。
具体地，使用深拉方法制造的棱柱形单体壳体在通过拉延实现棱柱形单体壳体的机械加工期间可能破裂，使得棱柱形单体壳体的强度大大降低。根据情况，棱柱形单体壳体可能破损，这增大了产品不良率。而且，棱柱形单体壳体的降低的强度减小了密封力，并且由于外部冲击，棱柱形单体壳体容易破损。此外，由于这些问题，不能够制造具有均匀深度和宽度的棱柱形单体壳体。另一方面，根据本发明的电池单体不具有上述限制。
在本发明中，壳体构件可以以各种方式联接到彼此。
在具体示例中，可以在壳体构件彼此紧密接触的状态下通过焊接壳体构件之间的界面以具有单体壳体的形状使得壳体构件的接触端面向彼此，来制造单体壳体。
在另一具体示例中，可以在壳体构件彼此紧密接触的状态下通过焊接壳体构件之间的界面以具有单体壳体的形状使得壳体构件的接触端彼此重叠，来制造单体壳体。在此情况下，壳体构件的重叠的接触端可以被滚压，使得重叠的接触端的厚度之和等于壳体构件中任何一个的厚度，并且然后壳体构件之间的界面可以被焊接。
焊接壳体构件的方法不受特别地限制，只要两个壳体构件能够以高强度联接到彼此。例如，可以通过激光焊接、电弧焊接、电阻焊接、气体焊接、超声波焊接等将壳体构件联接到彼此。具体地，壳体构件可以通过激光焊接联接到彼此。
用于构成根据本发明的棱柱形电池单体的单体壳体和盖板的材料不受特别地限制，只要用于单体壳体和盖板的材料具有对于单体壳体和盖板合适的物理性能，能够以平板的形式制造，并且能够在制造单体壳体和盖板的过程中使用。具体地，单体壳体和盖板可以由铝或铝合金制成。
此外，单体壳体可具有预定厚度。例如，单体壳体可具有0.1mm至1.0mm的厚度。具体地，如果单体壳体的厚度过大，则所制造的电池单体的总体厚度或体积可能增加。另一方面，如果单体壳体的厚度过小，则单体壳体可能不具有期望的机械强度，其结果是其不能够保护棱柱形电池单体免受外部冲击。
根据本发明的电池单体可被构造成如下结构，其中折叠型电极组件、堆叠型电极组件或堆叠/折叠型电极组件被接纳在单体壳体中。
根据本发明的棱柱形电池单体的类型不受特别地限制，只要上述电极组件被安装在单体壳体中。作为具体示例，电池单体可以是具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池。
包括锂二次电池的电池单体的构造、结构和制造方法在本发明所属的领域中是众所周知的，并且因此将略去其详细描述。
根据本发明的另一方面，提供了一种电池组，该电池组包括具有上述构造的一个或更多个棱柱形电池单体。
根据本发明的又一方面，提供了一种使用该电池组作为电源的装置。具体地，该装置可以从以下各项中选择：膝上型计算机、移动电话、便携式显示播放器(PDP)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、数字静态相机(DSC)、数字视频录像机(DVR)、智能电话、全球定位系统(GPS)、摄像机、电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和电力存储设备。
上述装置和设备在本发明所属领域中是众所周知的，并且因此将略去其详细描述。
附图说明
从下面结合附图进行的详细描述中将更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其它优点，其中：
图1是典型地示出使用传统的深拉工艺制造棱柱形电池壳体的部分过程的侧剖视图；
图2是示出根据本发明的实施例的棱柱形电池单体的外观的透视图；
图3是示出在壳体构件之间联接之前根据本发明的实施例在短轴方向上分开的壳体构件的透视图；
图4是示出在壳体构件之间联接之前根据本发明的另一实施例在长轴方向上分开的壳体构件的透视图；
图5和6是示出图4所示的在长轴方向上分开的壳体构件之间联接的平面图；并且
图7是示出其中根据本发明的又一实施例的分开的壳体构件彼此联接的一系列过程的一系列部分截面图。
具体实施方式
通过制备构成在其顶部开口的棱柱形单体壳体的壳体构件、制备与单体壳体的顶部对应的盖板、以及通过焊接将盖板联接到壳体构件来制造根据本发明的棱柱形电池单体。
根据本发明的棱柱形电池单体特征在于能够在不使用传统的深拉方法的情况下制造在其底部封闭的棱柱形单体壳体。
在本说明书中使用的术语“棱柱形”意在全面地表达壳体的水平截面形状不包括弯曲的区域，诸如圆形区域或椭圆形区域，而是包括线性区域。例如，壳体可以以四边形、三角形或五边形形成。优选地，壳体可以以其中一相对边(较长侧边)比另一相对边(较短侧边)长的矩形形成。此外，棱柱形也包括其中两条直线相交所处的角是圆角的形状。
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。然而，应注意的是，本发明的范围不限于所图示的实施例。
图2是典型地示出根据本发明的实施例的棱柱形电池单体的外观的透视图。
参照图2，根据本发明实施例的棱柱形电池单体100被构造成具有如下结构，即：包括阴极、阳极和分别布置在阴极与阳极之间的分隔物的电极组件(未示出)被安装在棱柱形单体壳体130中。
棱柱形电池单体100被构造成具有如下结构，即：具有突出端子120的盖板110被安装在单体壳体130的开口顶部处，单体壳体130以矩形形成。盖板110是单一单元构件。
图3是典型地示出在盖板210联接到壳体构件230a和230b之前根据本发明的实施例在短轴方向上分开的两个壳体构件230a和230b的透视图。
参照图3，在短轴方向上分开的两个壳体构件230a和230b以相同的形状形成。具有突出端子220的盖板210被联接到壳体构件230a和230b的开口顶部。
图4是典型地示出盖板310联接到壳体构件330a和330b之前根据本发明的另一实施例在长轴方向上分开的壳体构件330a和330b的透视图。
参照图4，在长轴方向上分开的两个壳体构件330a和330b以相同的形状形成。具有突出端子320的盖板310被联接到壳体构件330a和330b的开口顶部。
如先前所述，壳体构件230a、230b、330a和330b以相同的形状形成。因此，能够简化制造棱柱形电池单体的过程，以缩短制造时间，并且降低制造成本。
图5和6是示出图4所示的在长轴方向上分开的壳体构件330a和330b之间联接的平面图。
在此情况下，壳体构件330a和330b具有0.1mm至1.0mm的厚度。在面向彼此的同时联接到彼此的壳体构件330a和330b的相对端的厚度t1大于与壳体构件330a和330b的相对端相邻的壳体构件330a和330b的其它侧的厚度t2。例如，厚度t1可以是厚度t2的1.1倍至5倍。
可以通过弯曲金属片使得金属片具有与单体壳体对应的形状，来制造壳体构件330a和330b。替代性地，通过锻造、冲切或切割来制造壳体构件330a和330b。
参照图5，在壳体构件330a和330b彼此紧密接触以具有单体壳体的形状使得壳体构件330a和330b的接触端340a面向彼此的状态下，焊接壳体构件330a和330b之间的界面。
根据情况，如图6所示，在壳体构件330a和330b彼此紧密接触以具有单体壳体的形状使得壳体构件330a和330b的接触端340a具有彼此重叠的对应的台阶的状态下，焊接壳体构件330a和330b之间的界面。激光焊接可被用作焊接方法。
图7中示出了其中壳体构件的接触端彼此重叠的另一示例。参照图7，壳体构件330a和330b的接触端340a和340b被滚压，使得接触端340a和340b的厚度之和几乎等于壳体构件330a或330b的厚度并且然后壳体构件330a和330b之间的界面被焊接。
参照回到图5和6，壳体构件330a和330b的制造和壳体构件330a和330b之间的联接同样适用于在短轴方向上分开的两个壳体构件230a和230b。
因此，根据本发明的棱柱形电池单体被构造成具有如下结构，即：两个或更多个壳体构件230a、230b、330a和330b彼此联接以构成一个单体壳体。与使用传统深拉方法制造的电池单体相比，降低了设备制造成本，并且因此，也降低了电池制造成本。而且，设计和制造用于执行该方法的设备所需的时间非常短。因此，能够大幅减少从设计到生产新型电池所耗费的时间。
此外，同时，能够在不限制单体壳体的高度以及单体壳体的较长侧边对较短侧边的长度比的情况下多样化地设计单体壳体，并且能够减少产品不良率。
尽管为了说明目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应理解，在不背离所附权利要求书中公开的发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和代替是可能的。
工业实用性
如同从以上描述显而易见的，根据本发明的棱柱形电池单体被构造成具有如下结构，即：具有特定结构的两个或更多个分开的壳体构件被联接到彼此以构成单体壳体。因此，简化了制造过程并且提高了生产效率，从而降低了生产成本。
此外，同时，能够在不限制棱柱形单体壳体的形状的情况下多样化地设计棱柱形电池单体并且能够减少制造单体壳体所需的成本和时间，从而在提高生产效率的同时减少产品不良率。

Claims (30)

1.一种棱柱形电池单体，其中，
在电极组件被安装在棱柱形单体壳体中的状态下，盖板被安装在所述棱柱形单体壳体的开口顶部处，所述电极组件被构造成具有其中分隔物布置在阴极和阳极之间的结构，
所述盖板设置有作为突出端子的阳极端子或阴极端子，并且
所述棱柱形单体壳体被构造成具有如下结构，即：基于所述盖板相对于所述突出端子的水平截面形状，在长轴方向上、在短轴方向上或者在所述长轴方向和所述短轴方向上分开的两个或更多个壳体构件被联接到彼此，
其中，在所述壳体构件彼此紧密接触以具有所述单体壳体的形状使得所述壳体构件的接触端彼此重叠的状态下，通过焊接所述壳体构件之间的界面来制造所述单体壳体，
其中，所述壳体构件的重叠的接触端被滚压，使得所述重叠的接触端的厚度之和等于所述壳体构件中的任一个的厚度，然后所述壳体构件之间的所述界面被焊接。
2.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述盖板是单一单元构件。
3.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述阳极端子作为所述突出端子被形成在所述盖板的中部。
4.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述棱柱形单体壳体形成为其中在所述短轴方向上分开的两个壳体构件联接到彼此的形状。
5.根据权利要求4所述的棱柱形电池单体，其中，所述壳体构件形成为相同的形状。
6.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述棱柱形单体壳体形成为其中在所述长轴方向上分开的两个壳体构件联接到彼此的形状。
7.根据权利要求6所述的棱柱形电池单体，其中，所述壳体构件形成为相同的形状。
8.根据权利要求6所述的棱柱形电池单体，其中，所述壳体构件被形成为使得所述壳体构件的相对端比所述壳体构件的其它部分具有更大的厚度。
9.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，通过弯曲金属片使得所述金属片具有与所述单体壳体对应的形状，来制造所述壳体构件。
10.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，通过锻造、冲切或切割来制造所述壳体构件。
11.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，使用激光焊接来执行所述焊接。
12.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述单体壳体和所述盖板由铝或铝合金制成。
13.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述单体壳体具有0.1mm至1.0mm的厚度。
14.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折叠型结构、堆叠型结构或堆叠/折叠型结构。
15.根据权利要求1所述的棱柱形电池单体，其中，所述电池单体是锂二次电池。
16.一种电池组，包括一个或更多个根据权利要求1所述的电池单体。
17.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的膝上型计算机。
18.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的移动电话。
19.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的便携式显示播放器(PDP)。
20.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的便携式多媒体播放器(PMP)。
21.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的MP3播放器。
22.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的数字静态相机(DSC)。
23.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的数字视频录像机(DVR)。
24.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的智能电话。
25.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的全球定位系统(GPS)。
26.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的摄像机。
27.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的电动车辆。
28.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的混合动力电动车辆。
29.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的插电式混合动力电动车辆。
30.一种使用根据权利要求16所述的电池组作为电源的电力存储设备。
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