CN105900274A - 袋型二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种袋型二次电池，包括：包括单体和电极的电极组件；袋，所述袋具有用于接纳电极组件的接纳空间，所述袋包括上片材和下片材，上片材和下片材分别包围电极组件的上板表面和下板表面；和用于通过在厚度方向上挤压上片材和下片材形成阶地以固定电极组件的阶地密封部，阶地是空的空间，电极组件接纳在接纳空间中。按照本发明实施方式，本发明的效果不仅在于通过选择性地在封阻接纳电极组件的袋的阶地的上片材和下片材上形成片材贯通孔以排出制造期间产生的气体，同时通过利用阶地密封部密封片材贯通孔而稳定地固定电极组件，而且防止了内部短路，由此最终提供了一种确保优良安全性的二次电池。

Description

袋型二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种袋型二次电池及其制造方法，且更具体地，涉及能够稳定地固定电极组件且防止内部短路的袋型二次电池及其制造方法。
背景技术
技术发展的推进及对于移动应用的增大需要已经引起对于用作能量源的电池的增长需求，且因此，关于能够满足该需求的电池已经进行了许多研究。
代表性地，关于电池形状，对于薄且由此可以应用于诸如例如移动电话的产品的角状二次电池和袋型二次电池有高的需求。另外，从材料的特征来说，对于诸如例如锂离子电池和锂离子聚合物电池有高的需求，这些电池具有高的能量密度、放电电压和输出稳定度。
图1是示出通常袋型二次电池的分解透视图。袋型二次电池100包括电极组件20、从电极组件20延伸的电极接头21、焊接到电极接头21的电极引线23和24以及构造成将电极组件20接纳在其中的袋30。
这里，电极组件20是电力产生元件，其中在分隔物置于其间的情况下正电极和负电极依次堆叠，并且电极组件20具有堆叠型构造或者堆叠/折叠型构造。电极接头21从电极组件20的相应电极板延伸。
另外，电极引线23和24经由焊接而电连接到从相应的电极板延伸的相应的电极接头21，并且相应的电极引线中的部分暴露于袋30的外部。此时，绝缘膜(未示出)被附接到电极引线23和24的上下表面的部分，以提高袋30密封电极引线的效率，同时确保其电绝缘性。
另外，袋30由铝层压片形成，并且提供了可以接纳电极组件20的空间。
袋型二次电池具有低固定力，因为电极组件20和电极引线23、24固定到袋30的密封区域，并且电极组件20会无意地在袋30内移动。
同时，图2是示出在电极组件安置在袋中时的、电极接头和电极引线的布置的概念图。这些正电极接头21从电极组件20的正电极集电体21a突出，并经由焊接而一体地连接到正电极引线23。
袋30密封正电极引线23，使正电极引线23的与正电极接头结合部相连的相反的端部23a被暴露，并且这些正电极接头21一体地彼此联接以便形成所述结合部。因而，袋30的内部上端从电极组件20的上端的表面间隔开一定距离，并且结合部的正电极接头21在与其延伸方向交叉的方向上弯折。如在图2中所示，其中电极接头和电极引线联接的区域具有类似于字母“V”的形状，由此称为V形成区域。如在图1中所示，通过电极接头和电极引线的联接区域，袋30的内部空间包括所谓的阶地(terrace)40，阶地40是未被电极组件20和电极引线23、24占据的空的空间。
在常规袋型二次电池中，当电池掉落或者接收到振动冲击时，电极组件20因阶地40而易于沿着与电池壳体的交界面移动。
具体地，包含锂盐的电解液注入到袋30中，用作电极组件20和袋30之间交界面处的润滑剂，由此促进电极组件20的移动。电极组件20的移动使不同电极在V形区域处的接触，而导致内部短路，最终使得电池安全性劣化。因此，袋型电池的制造要求确保其安全性的解决方案。
[现有技术文献]
(专利文献1)韩国专利登记公开No.10-0884945
(专利文献2)日本专利特开No.2005-038613
发明内容
[技术问题]
因此，已经鉴于上述问题完成本发明，并且本发明的目的在于提供一种袋型二次电池，该袋型二次电池具有阶地密封部，阶地密封部将形成在接纳了电极组件的袋中的阶地密封。
另外，本发明另一目的在于提供一种袋型二次电池，其中在阶地密封部上设置通孔，以允许电池制造期间产生的气体排出，同时允许阶地密封部密封通孔。
[技术解决方案]
根据本发明的一方面，上述及其它的目的能够通过提供一种袋型二次电池实现，该袋型二次电池包括：电极组件，其包括单体和电极；袋，所述袋具有接纳空间，所述接纳空间被构造成在其中接纳电极组件，所述袋包括上片材和下片材，所述上片材和下片材构造成分别包围电极组件的上板表面和下板表面；和阶地密封部，通过沿上片材和下片材的厚度方向对包围阶地的上片材和下片材进行挤压以便上片材和下片材彼此接触，而形成所述阶地密封部，所述阶地是接纳空间中的除了电极组件占据的空间之外的空的空间。
在根据本发明的袋型二次电池中，阶地密封部可以形成为使得，阶地密封部在与片材的厚度方向交叉的平面中的横截面具有圆形形状、多边形形状和无定形形状中的任何一种。
在根据本发明的袋型二次电池中，阶地密封部的所述横截面可具有沿着电极组件形成的直线部，以便防止在阶地密封部与电极组件接触的区域中限定空的空间。
在根据本发明的袋型二次电池中，当电极组件的板表面具有多边形形状时，阶地密封部可以形成在具有多边形形状的电极组件的各角部中的至少一个中。
在根据本发明的袋型二次电池中，电池可以进一步包括电连接到电极组件的电极的电极引线，电极引线的一端暴露于袋外部。另外，袋可以包括外周密封区域，所述外周密封区域通过使上片材和下片材的外周区域彼此结合而形成以密封电极组件。另外，外周密封区域、电极组件和电极引线可以包围阶地密封部。
在根据本发明的袋型二次电池中，阶地密封部可以成形为使得，阶地密封部在与片材的厚度方向交叉的方向上的横截面接触所有的外周密封区域、电极组件以及电极引线。
在根据本发明的袋型二次电池中，电池可以进一步包括至少一个片材贯穿孔，所述至少一个片材贯穿孔形成在上片材和下片材中的至少一个片材中，以沿厚度方向贯穿所述至少一个片材，并且片材贯穿孔可以形成在与阶地密封部重叠的位置处。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造袋型二次电池的方法，包括：提供包括单体和电极的电极组件以及具有接纳空间的袋，所述接纳空间构造成接纳电极组件，所述袋包括上片材和下片材，所述上片材和下片材构造成分别包围电极组件的上板表面和下板表面；将所述电极组件接纳在袋中的接纳空间中；以及通过沿上片材和下片材的厚度方向对包围阶地的上片材和下片材进行挤压以使上片材和下片材彼此结合而形成阶地密封部，所述阶地是接纳空间中的除了电极组件占据的空间之外的空的空间。
在根据本发明的制造袋型二次电池的方法中，所述形成可以包括形成阶地密封部使得阶地密封部在与片材的厚度方向交叉的平面中的横截面具有圆形形状、多边形形状和无定形形状中的任何一种。
在根据本发明的制造袋型二次电池的方法中，阶地密封部的所述横截面可具有沿着电极组件形成的直线部，以便防止在阶地密封部与电极组件接触的区域中限定空的空间。
在根据本发明的制造袋型二次电池的方法中，当电极组件的板表面具有矩形形状时，所述形成可以包括在具有矩形形状的电极组件的各角部中的至少一个中形成阶地密封部。
在根据本发明的制造袋型二次电池的方法中，所述方法可以进一步包括：在形成阶地密封部之前或之后，在上片材和下片材中形成片材贯穿孔，以便沿厚度方向贯穿所述上片材和下片材；并且其中片材贯穿孔可以形成在与阶地密封部重叠的位置处。
[有利效果]
根据本发明的实施方式，由于在封闭接纳电极组件的袋中的阶地的上片材和下片材中选择性地形成片材贯穿孔，可以排出制造期间产生的气体，并允许阶地密封部密封片材贯穿孔，这可提供能够稳定固定电极组件并且防止内部短路的二次电池，由此最终实现优秀的安全性。另外，可以在制造期间通过贯穿孔排出袋内的气体。
附图说明
图1是示出通常袋型二次电池的分解透视图。
图2是示出当电极组件安置在袋中时的、电极接头和电极引线的布置的概念图。
图3是根据本发明一个实施方式的袋型二次电池的透视图。
图4是示出根据本发明一个实施方式的袋型二次电池的示意性平面图。
图5是沿图3中的线V-V截取的截面图。
图6a至6d是示出在根据本发明一个实施方式的袋型二次电池中的阶地密封部的替代实施方式的平面图。
图7是示出多个根据本发明一个实施方式的袋型二次电池被连续对准的概念图。
图8是示出根据本发明一个实施方式的制造袋型二次电池的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，为允许本领域技术人员容易实施本发明，将参考附图详细说明本发明实施方式。但是，本发明以各种不同形式实现，并不局限于本文所述实施方式。在整个说明书中，相同的或者类似的元件以相同附图标记指示。
另外，在整个说明书中，只要没有特别抵触性描述，则当一元件称为“包括”另一元件时，所述元件不应被理解为不包括其它元件，并且所述元件可以包括至少一个其它元件。另外，将理解，当一元件称为“在”另一元件“上”时，这是指所述元件高于或低于其它元件，并不意味着所述元件必需沿重力方向位于其它元件上方。
图3是示出根据本发明一个实施方式的袋型二次电池的透视图，图4是示出根据本发明一个实施方式的袋型二次电池的示意性平面图，并且图5是沿着图3中的线V-V截取的截面图。
参考图3和4，根据本发明一个实施方式的袋型二次电池10包括电极组件20、袋30和阶地密封部50。
电极组件20是单元单体的组件。每个单元单体包括：正电极，其具有涂覆有正电极活性材料的正电极板；负电极，其具有涂覆有负电极活性材料的负电极板；和分隔物，其将正电极和负电极彼此电分离。
通过将阳极活性材料、导电剂和粘结剂的混合物施加在正电极板上且将其烘干，而制造正电极。如果必要，填充剂可以被加到所述混合物。
正电极板主要由铝(Al)形成。正电极板可以由不锈钢、镍(Ni)、钛(Ti)或者焙烧碳(baked carbon，C)形成，或者可以通过用例如碳、镍、钛或者银(Ag)处理铝(Al)或者不锈钢的表面形成。任何其它材料的使用可以是无限制的，只要它们是高导电性的，并且不引起二次电池的化学变化。
可以通过将负电极活性材料施加在负电极板上并进行干燥来制成负电极，并且如果需要，可以进一步包括如上所述的部件。
负电极板主要由铜(Cu)形成。负电极板可以由不锈钢、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)或者焙烧碳(C)形成，或者可以通过用例如碳、镍、钛或者银处理铜或者不锈钢的表面形成。替代地，负电极板可以由例如铝镉合金形成。类似于正电极板，负电极板可具有在其表面上的细微肋状结构，以便提高活性材料的结合力。负电极板可以以任何各种形式实施，例如膜、片、箔、多孔材料、发泡体或者无纺织物。
分隔物置于负电极和正电极之间，并且用以将这些电极彼此电绝缘。典型地，分隔物可以是例如已知的聚烯烃基分隔物和具有在烯基衬底上形成的有机/无机复合层的复合材料分隔物中的任何类型，而无特别限制。
另外，用于电绝缘的分隔物置于相邻的单元单体之间。此时，单元单体可具有其中最外电极极性相同的二分单体构造或者其中最外电极极性相反的的全单体构造。
另外，电极组件20可具有基于单元单体堆叠法的任何各种构造。亦即，电极组件20可以形成例如简单堆叠构造、堆叠/折叠式构造或者果冻卷构造。
简单堆叠构造是其中多个单元单体依次一个堆叠在另一个之上的构造。堆叠/折叠式构造是如下构造，即其中多个单元单体以给定距离布置在带状分隔物上，并且分隔物沿给定方向卷起以便单元单体插入分隔物的各折叠之间。果冻卷构造是其中单元单体形成为带状并且沿给定方向卷起的构造。
电极组件20设有电极接头21和22，电极接头21和22从相应电极板延伸并且具有不同极性。电极接头21和22焊接到电极引线23和24，电极引线23和24由与相应电极接头相同的材料形成并且具有与相应电极接头相同的极性。亦即，在电极接头21和22中，对应于正电极的正电极接头21被联接到正电极引线23，并且对应于负电极的负电极接头22被联接到负电极引线24。
如上所述，电极引线23和24可以电连接到电极组件20的电极，并且在其一个端部处可以暴露于袋30的外部。
根据本实施方式的电极组件20的板表面具有矩形形状。虽然电极组件20将稍后描述为具有上述构造，但本发明实施方式不局限于此。
构造成接纳电极组件20的袋30具有接纳电极组件20的接纳空间，并且包括上片材31和下片材32，上片材31和下片材32相应地包围电极组件20的上板表面和下板表面。
上片材31和下片材32可以相应地具有能够接纳电极组件20的空间(见图1)，并且在上片材31和下片材32中的、接纳电极组件20的空间可以经由例如挤压而凹进。
上片材31和下片材32中的每个可采用堆叠体的形式，所述堆叠体包括用于电绝缘的绝缘膜、布置在绝缘膜上并且在加热和挤压时可以熔融以允许密封的热粘着膜、以及插入在绝缘膜和热粘着膜之间以防止湿气进入的金属膜。
绝缘膜用以保护电池以免受外部影响。为此，绝缘膜可以由例如具有高机械强度的尼龙或者聚对苯二甲酸二乙酯形成。金属膜典型地可以由铝形成。热粘着膜由于其热粘着特性而用作粘合剂。热粘着膜可以由例如聚烯烃基树脂层或者流延聚丙烯(C-PP)形成。
当电极组件20安置在下片材32中的接纳空间中时，产生阶地40；41、42、43和44，所述阶地是接纳空间中的除了电极组件20占据的空间之外的空的空间。在上片材31接合到下片材32时，电极组件20被密封，从而上片材31的接纳空间位于电极组件20上方。在上片材31和下片材32经由加热挤压而彼此结合时，袋30中的接纳空间被密封。可以经由沿着上片材31和下片材32的外周区域形成的外周密封区域33的结合来密封接纳空间。
当袋30中的接纳空间被密封时，通过沿厚度方向(z轴)挤压上片材31和下片材32中与阶地40相对应的部分，将上片材31和下片材32彼此结合。这里，上片材31和下片材32的接触区域是阶地密封部50。另外，阶地密封部50可以是由外周密封区域33、电极组件20和电极引线23及24包围的区域。
当电极组件20的板表面具有多边形形状时，阶地密封部50可以形成在多边形电极组件的各角部中的至少一个中。如在图4中示例性示出的，当电极组件20的板表面具有矩形形状时，可以在四个相应角部处形成阶地41、42、43和44。虽然图4示出了在所有的四个角部处形成的阶地密封部50，但阶地密封部50可以形成在四个角部中的仅一个角部处。此时，阶地密封部50可具有近似矩形形状，但要指出的是，阶地密封部的形状可以根据袋30和电极组件20的构造而改变。
通过形成阶地密封部50的处理，制造期间产生的气体可以向外排出，并且安装在阶地40内的电极组件20可以被更牢固地固定和支撑。
图6a至6d是示出根据本发明一个实施方式的袋型二次电池中的阶地密封部的替代实施方式的平面图。
阶地密封部50成形为使得与片材厚度方向交叉的平面(x-y平面)的横截面具有圆形形状、多边形形状和无定形形状中的任何一种，并且可以选自图6a至6d中例示的各种形状。
阶地密封部50的横截面可具有如图6a中例示的圆形形状，并且两个阶地密封部50可以形成在一个阶地中，如图6B所示。
另外，阶地密封部50在与片材厚度方向交叉的平面(x-y平面)中的横截面可以成形为接触所有的外周密封区域33、电极组件20和电极引线23或24。在一个示例中，当阶地密封部50具有如图6d例示的星形形状时，阶地密封部成形为使得其相应顶点接触到所有的外周密封区域33、电极组件20和电极引线23或24。
另外，阶地密封部50的横截面可具有直线部50a，直线部50a沿着电极组件形成，以便在其中阶地密封部接触电极组件20的区域中不存在空的空间(见图4)。
片材贯穿孔38是在上片材31和下片材32中的至少一个中形成的孔，以便沿厚度方向贯穿相应片材，并且布置成与阶地密封部50重叠。亦即，阶地密封部50包围片材贯穿孔38的周界，因此没有电池组成材料被引入或排出袋30，从而可以保持袋30的密封性。
如图6a所示，在一个阶地密封部50中可以提供一个片材贯穿孔38。当在一个阶地中形成两个阶地密封部50时，如图6b所示，可以在每个阶地密封部50处提供片材贯穿孔。另外，如图6c所示，可以在一个阶地密封部50处提供多个片材贯穿孔38。另外，片材贯穿孔38的横截面不仅可具有圆形形状，而且可具有与阶地密封部50的横截面形状相对应的形状，如图6d所示，或者可具有任何各种其它形状。
图7是示出多个根据本发明一个实施方式的袋型二次电池连续对准的概念图。
如图7所示，当试图将根据本发明一个实施方式的袋型二次电池平行于彼此堆叠时，这些袋型二次电池可以对准以便这些片材贯穿孔38沿堆叠方向彼此对准，此后这些袋型二次电池可以由支撑杆60稳定固定和储存。
当移动或者外力被传递到根据本发明一个实施方式的袋型二次电池10时，设置在袋30的接纳空间33中的电极组件20经由形成在阶地40中的阶地密封部50固定和支撑，这可以防止对电极组件20的破坏并且防止内部短路，最终可以确保优秀的安全性。
如上所述，根据本发明一个实施方式的袋型二次电池可以获得如下优点，即：经由安装在形成于接纳电极组件的袋中的阶地中的阶地密封部固定电极组件，同时向外排出传递的热。
下文中，将参考附图说明根据本发明一个实施方式的袋型二次电池的制造方法。
图8是示出根据本发明一个实施方式的袋型二次电池的制造方法的流程图。
根据本发明一个实施方式的制造袋型二次电池的方法包括提供电极组件和袋(S100)、将电极组件接纳在袋中(S200)、形成阶地密封部(S400)以及形成片材贯穿孔(S400)。
首先，将电极组件20安装在单元单体中，其中电极组件20包括涂覆有正电极活性材料的正电极板、涂覆有负电极活性材料的负电极板和构造成将正电极板和负电极板彼此电分离的分隔物。
然后，在安装了从构成电极组件20的相应电极板延伸并且具有不同极性的电极接头21之后，均由与相应电极接头相同的材料形成且具有与相应电极接头相同极性的电极引线23、24焊接到相应电极接头21、22。
接着，在电极组件20被接纳在上片材31和下片材32中的接纳空间33中之后，使用加热挤压将上片材31和下片材32彼此密封，以便完成对其中插入且安装有电极组件20的袋30的主密封。
此时，袋30大于电极组件20，并且被填充有通过重复的用于活性的充放电循环而产生的气体。
然后，在袋30的一侧被切断之外，袋30内部的因重复的用于活性的充放电循环产生的气体被移去，并且袋30的切开侧经由重复密封被修整。
接着，为除去可能额外地在袋30的重复密封时产生的气体，在袋30中形成片材贯穿孔38。形成片材贯穿孔38的处理可以在稍后描述的形成阶地密封部50之后执行。
亦即，在上片材31和下片材32中的至少一个中形成片材贯穿孔38，上片材31和下片材32闭合袋30中的未被电极组件20占据的阶地40，由此移除接纳在袋30中的气体。
此后，包围阶地40的上片材31和下片材32沿厚度方向被挤压和彼此接合，由此形成阶地密封部50。
阶地密封部50的技术特性例如其形状与上述的相同，由此在此省略其详细说明。
虽然如上已经参考附图基于具体形状和方向描述了本发明的袋型二次电池，但本领域技术人员可以以多种方式改变和修改本发明，并且这些改变和修改应该阐释为包括在本发明范围内。
[附图标记的说明]
10:袋型二次电池 20:电极组件
21:正电极接头 22:负电极接头
23:正电极引线 24:负电极引线
30:袋 31:上片材
32:下片材 33:密封区域
40:阶地 50:阶地密封部

Claims (12)

1.一种袋型二次电池，包括：
电极组件，所述电极组件包括单体和电极；
袋，所述袋具有接纳空间，所述接纳空间被构造成在其中接纳所述电极组件，所述袋包括上片材和下片材，所述上片材和下片材被构造成分别包围所述电极组件的上板表面和下板表面；和
阶地密封部，通过沿所述上片材和所述下片材的厚度方向对包围阶地的所述上片材和所述下片材进行挤压使得所述上片材和所述下片材彼此接触，而形成所述阶地密封部，所述阶地是所述接纳空间中的除了所述电极组件占据的空间之外的空的空间。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述阶地密封部形成为使得：所述阶地密封部在与所述片材的所述厚度方向交叉的平面中的横截面具有圆形形状、多边形形状和无定形形状中的任何一种。
3.根据权利要求2所述的电池，其中，所述阶地密封部的所述横截面具有沿着所述电极组件形成的直线部，以便防止在所述阶地密封部与所述电极组件接触的区域中限定空的空间。
4.根据权利要求1所述的电池，其中，当所述电极组件的板表面具有多边形形状时，所述阶地密封部形成在具有多边形形状的所述电极组件的各角部中的至少一个中。
5.根据权利要求1所述的电池，进一步包括与所述电极组件的电极电连接的电极引线，所述电极引线的一端暴露于所述袋的外部，
其中，所述袋包括外周密封区域，所述外周密封区域通过将所述上片材和所述下片材的外周区域彼此结合而形成以密封所述电极组件，并且
其中，所述阶地密封部被所述外周密封区域、所述电极组件和所述电极引线包围。
6.根据权利要求5所述的电池，其中，所述阶地密封部被成形为使得：所述阶地密封部在与所述片材的所述厚度方向交叉的方向上的横截面接触所有的所述外周密封区域、所述电极组件以及所述电极引线。
7.根据权利要求1所述的电池，进一步包括至少一个片材贯穿孔，所述至少一个片材贯穿孔在所述上片材和所述下片材中的至少一个片材中形成，以沿所述厚度方向贯穿所述至少一个片材，
其中，所述片材贯穿孔形成在与所述阶地密封部重叠的位置处。
8.一种制造袋型二次电池的方法，包括：
提供电极组件和袋，所述电极组件包括单体和电极，所述袋具有接纳空间，所述接纳空间被构造成在其中接纳所述电极组件，所述袋包括上片材和下片材，所述上片材和所述下片材被构造成分别包围所述电极组件的上板表面和下板表面；
将所述电极组件接纳在所述袋中的所述接纳空间中；以及
通过沿所述上片材和所述下片材的厚度方向对包围阶地的所述上片材和所述下片材进行挤压以使所述上片材和所述下片材彼此结合而形成阶地密封部，所述阶地是所述接纳空间中的除了所述电极组件占据的空间之外的空的空间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述形成包括：将所述阶地密封部形成为使得所述阶地密封部在与所述片材的所述厚度方向交叉的平面中的横截面具有圆形形状、多边形形状和无定形形状中的任何一种。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述阶地密封部的所述横截面具有沿着所述电极组件形成的直线部，以便防止在所述阶地密封部与所述电极组件接触的区域中限定空的空间。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，当所述电极组件的板表面具有矩形形状时，所述形成包括在具有矩形形状的所述电极组件的各角部中的至少一个中形成所述阶地密封部。
12.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：在形成所述阶地密封部之前或之后，在所述上片材和所述下片材中形成片材贯穿孔，以便沿所述厚度方向贯穿所述上片材和所述下片材，
其中，所述片材贯穿孔形成在与所述阶地密封部重叠的位置处。
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