CN106601976A - 电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池单元,其包括:电极组件;袋状壳体,将电极组件容纳在其中;以及电极引线,包括外引线和内引线,外引线突出到袋状壳体的外部,内引线设置在外引线与电极组件之间,被容纳在袋状壳体中,并且通过袋状壳体的膨胀力而断开。

Description

电池单元
技术领域
本申请涉及电池单元,更具体地,涉及在发生过充电时能够阻断电流的流动的袋型(pouch-type)电池单元。
背景技术
随着诸如摄像机、移动电话、个人计算机(PC)、平板电脑等便携式电气产品的使用增加,与这些产品一起使用的作为驱动电源的二次电池的重要性也已经增加。
随着现有技术领域例如数字摄像机、蜂窝电话、膝上型计算机、动力工具、电动自行车、电动车辆、混合动力车辆、大容量电力存储等的发展,已经积极地研究了可以充电和放电的二次电池。
特别地,与其它二次电池例如现有的铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锌镍电池等相比,锂二次电池具有更高的每单位重量能量密度,并且可以被迅速充电。因此,锂二次电池的使用已经增加。
具有3.6V或更高的工作电压的锂二次电池被用作便携式电子设备的电源,或者彼此串联或并联连接的多个锂二次电池被使用在高输出电动车辆、混合动力车辆、动力工具、电动自行车、电力存储、不间断电源(UPS)等中。
由于锂二次电池具有三倍于镍镉电池或镍金属氢化物电池的工作电压,并且具有比镍镉电池或镍金属氢化物电池更高的每单位重量能量密度特性,因此锂二次电池的使用迅速增加。
使用液体电解质的锂离子电池通常是以如下形式使用的,其中使用具有圆柱形或棱柱形的金属罐(can)作为容器来焊接和密封。使用金属罐作为容器的罐型二次电池具有固定形式,这限制了使用罐型二次电池作为电源的电气产品的设计并且难以减小其体积。因此,电极组件和电解质被放在并密封在由膜形成的袋包装中的袋型二次电池已经被开发和使用。
然而,在锂二次电池过热的情况下,存在锂二次电池爆炸的风险,使得以稳定的方式包装锂二次电池是重要的,以避免爆炸。
锂二次电池的过热是由于若干原因而发生的。这些原因之一可能是超过限值的过电流流过锂二次电池的情况。当过电流流动时,在锂二次电池中因焦耳热而产生热量,使得锂二次电池的内部温度迅速上升。另外,内部温度的迅速上升引起电解质溶液的分解反应,从而产生热失控,这会导致锂二次电池的爆炸。过电流发生在以下情况中:锋利的金属物体穿透锂二次电池;阴极和阳极之间的绝缘因介于阴极和阳极之间的隔离膜(separator)的收缩而破坏;或者由于连接到外部的充电电路或负载的异常,冲击电流被施加到锂二次电池。
因此,锂二次电池在其耦合到保护电路的状态下使用,以便受保护免于诸如发生过电流的异常情况,并且在该保护电路中通常含有当发生过电流时不可逆地断开充电电流或放电电流流过的线路的熔断元件(fuse element)。然而,在熔断元件发生故障的情况下,构成电池模块和/或电池组的锂二次电池(即,电池单元)的内部压力可能持续增加,使得存在诸如引燃、爆炸等风险。
因此,需要在电池单元的内部压力增加时更可靠地阻断电流的流动,以确保安全。
发明内容
本发明的一方面提供了一种当电池单元过充电时自动地阻断施加到电池单元的电流的电极引线。
本公开的一方面还提供了一种在不使用单独的电源或控制器的情况下通过机械操作阻断施加到电池单元的电流的技术。
本公开的一方面还提供了一种具有电流阻断功能并且能够以一体式形成的电极引线。
本公开的一方面还提供了一种通过最小化电流流过的路径来减小电阻的技术。
本公开的各方面不限于上述方面。也就是说,本领域技术人员可以从下面的说明书中明显地理解没有提及的其它方面。
根据本发明的示例性实施例,电池单元包括:电极组件;袋状壳体,将电极组件容纳在其中;以及电极引线,包括外引线和内引线,外引线突出到袋状壳体的外部,内引线设置在外引线与电极组件之间,被容纳在袋状壳体中,并且通过袋状壳体的膨胀力而断开。
根据本公开的另一个示例性实施例,电池单元包括:电极组件;袋状壳体,将电极组件容纳在其中;以及电极引线,包括外引线和内引线,外引线突出到袋状壳体的外部,内引线设置在外引线与电极组件之间,被容纳在袋状壳体中,并且具有在其中形成的凹口,以凹口为界的内引线的一侧接合到袋状壳体,以凹口为界的内引线的另一侧与袋状壳体分离。
根据本发明的示例性实施例,电池单元包括:电极组件;袋状壳体,将电极组件容纳在其中;以及电极引线,包括外引线和内引线,外引线突出到袋状壳体的外部,内引线设置在外引线与电极组件之间,被容纳在袋状壳体中,并且在袋状壳体膨胀的方向上分成两个侧面。
根据本发明的另一个示例性实施例,电池单元包括:电极组件;袋状壳体,将电极组件容纳在其中;以及电极引线,包括外引线和内引线,外引线突出到袋状壳体的外部,内引线设置在外引线与电极组件之间,并且被容纳在袋状壳体中,其中内引线包括均接合到袋状壳体并且彼此重叠的第一内引线和第二内引线。
其它示例性实施例的详细内容在详细说明中被描述,并且在附图中被示出。
附图说明
从下面结合附图进行的详细描述中,本发明的上述目标、特征和优点以及其它目标、特征和优点将更加显而易见。
图1是根据本发明示例性实施例的电池单元的主视图。
图2是根据本发明示例性实施例的电极引线在组装前的主视图。
图3是根据本发明示例性实施例的图2的电极引线在组装前的后视图。
图4是示出根据本发明示例性实施例的电极引线和袋状壳体彼此接合的状态的主视图。
图5A是当电池单元在正常状态下时,沿图4的线A-A截取的剖视图;图5B是当电池单元在袋状壳体膨胀使得电极引线断开的状态下时,沿图4的线A-A截取的剖视图;以及图5C是当电池单元在袋状壳体膨胀后又收缩的状态下时,沿图4的线A-A截取的剖视图。
图6是根据本发明另一个示例性实施例的电极引线在组装前的主视图。
图7是根据本发明另一个示例性实施例的电极引线在组装前的后视图。
图8是示出根据本发明另一个示例性实施例的电极引线和袋状壳体彼此接合的状态的主视图。
图9A是当电池单元在正常状态下时,沿图8的线A-A截取的剖视图;图9B是当电池单元在袋状壳体膨胀使得电极引线断开的状态下时,沿图8的线A-A截取的剖视图;以及图9C是当电池单元在袋状壳体膨胀后又收缩的状态下时,沿图8的线A-A截取的剖视图。
图10A是根据本发明另一个示例性实施例的电极引线在组装前的主视图;图10B是不同于图10A的电极引线在组装前的主视图;以及图10C是不同于图10B的电极引线在组装前的主视图。
图11是示出根据本发明另一个示例性实施例的电极引线和袋状壳体彼此接合的状态的主视图。
图12A是当电池单元在正常状态下并且电极引线对应于图10A的电极引线时,沿图11的线C-C截取的剖视图;图12B示出袋状壳体膨胀使得电极引线断开的电池单元的状态;以及图12C示出袋状壳体膨胀后又收缩的电池单元的状态。
图13A是当电池单元在正常状态下并且电极引线对应于图10B的电极引线时,沿图11的线C-C截取的剖视图;图13B示出袋状壳体膨胀使得电极引线断开的电池单元的状态;以及图13C示出袋状壳体膨胀后又收缩的电池单元的状态。
图14A是当电池单元在正常状态下并且电极引线对应于图10C的电极引线时,沿图11的线C-C截取的剖视图;图14B示出袋状壳体膨胀使得电极引线断开的电池单元的状态;以及图14C示出袋状壳体膨胀后又收缩的电池单元的状态。
图15A是示出根据本发明另一个示例性实施例的电极引线和袋状壳体彼此接合的状态的主视图;以及图15B示出将图15A的示例性实施例应用到在一个方向形成有多个电极引线的电池单元的示例。
图16A是当电池单元在正常状态下时,沿图15A的线D-D截取的剖视图;图16B是当电池单元在袋状壳体膨胀使得电极引线断开的状态下时,沿图15A的线D-D截取的剖视图;以及图16C是当电池单元在袋状壳体膨胀后又收缩的状态下时,沿图15A的线D-D截取的剖视图。
附图中每个元件的符号
10:电池单元
11:电极组件
14:袋状壳体
100,200,300,400:电极引线
具体实施方式
应当理解,在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆,例如客运汽车(包括运动型多功能车辆(SUV))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如,从石油以外的资源得到的燃料)。如在此提到的,混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆,例如,既有汽油动力又有电动力的车辆。
在此使用的术语只是出于描述特定实施例的目的,并非意图限制本发明。如在此使用的,单数形式“一”、“一个/一种”以及“该/所述”意在也包括复数形式,除非上下文清楚地指出。还应当理解,当在本说明书中使用时,术语“包括”和/或“包含”指明所叙述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在,但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如在此使用的,术语“和/或”包括所列出的相关项目中的一个或多个的任何组合以及全部组合。贯穿说明书,除非有明确的相反描述,否则词语“包括”及其变形例如“包含”或“含有”将被理解为暗示包括所述元件,但不排除任何其它元件。另外,说明书中所描述的术语“单元”、“件”、“器”和“模块”指代用于处理至少一个功能和操作的单元,并且可以通过硬件部件或软件部件及其组合实现。
此外,本发明的控制逻辑可以被体现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介,其包含可执行程序指令,可执行程序指令由处理器、控制器/控制单元等执行。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在联网的计算机系统中,使得计算机可读媒介以分布式方式例如由远程信息处理服务器或者控制器局域网(CAN)存储和执行。
从下面参考附图对示例性实施例进行的描述中,本发明的各种优点和特征以及实现它们的方法将变得显而易见。
然而,本发明不限于将在下面描述的示例性实施例,而是可以以各种不同的形式实现,提供这些示例性实施例仅是为了使本发明完整并允许本领域技术人员完全认识到本发明的范围,本发明将由权利要求的范围限定。贯穿说明书,类似的附图标号代表类似的元件。
在下文中,将参考附图描述根据本发明示例性实施例的电池单元。
图1是根据本发明示例性实施例的电池单元的主视图。
参考图1,电池单元10包括:电极组件11;一对电极引线100、200或300;袋状粘结层110、210或310;和袋状壳体14。
电极组件11包括阴极板、阳极板、隔离膜和电极接片(tab)T。电极组件11可以是通过在堆叠的阴极板和阳极板之间插入隔离膜而形成的堆叠式电极组件。
另外,电极组件11还可以形成为卷绕型。
可以通过将阴极活性材料施加于由铝(Al)制成的收集板来形成阴极板。另外,可以通过将阳极活性材料施加于由铜(Cu)制成的收集板来形成阳极板。
与电极板(即,阴极板或阳极板)一体形成的电极接片T对应于电极板11a和11b中的没有施加电极活性材料的非涂覆区域。具体地,电极接片T包括阴极接片和阳极接片,阴极接片对应于阴极板中的没有施加阴极活性材料的区域,阳极接片对应于阳极板中的没有施加阳极活性材料的区域。
电极引线100、200或300为薄平面金属,它们附接到电极接片T并且从电极组件11向外延伸。电极引线100、200或300包括附接到阴极接片的阴极引线和附接到阳极接片的阳极引线。阴极引线和阳极引线可以在相同方向上延伸,或者在相反方向上延伸,这取决于阴极接片和阳极接片的位置。
袋状粘结层110、210或310附接到电极引线100、200或300在宽度方向上的周围并被插入在电极引线100、200或300与袋状壳体14的内表面之间,并且袋状粘结层110、210或310由具有绝缘特性和热熔特性的膜形成。袋状粘结层110、210或310可以是由选自由下列各项组成的群组的一种或多种材料制成的层(单层或多层):聚酰亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。
袋状粘结层110、210或310防止电极引线100、200或300与袋状壳体14的金属层之间发生短路。另外,袋状粘结层110、210或310用以在引出电极引线100、200或300的区域中提高袋状壳体14的密封力。
也就是说,由于由金属板形成的电极引线100、200或300与袋状壳体14的内表面彼此没有粘结好,因此即使袋状壳体14的边缘区域B被热熔化以密封袋状壳体,引出电极引线100、200或300的区域中的密封特性也可能劣化。另外,在电极引线100、200或300的表面上涂覆有镍(Ni)的情况下,这个密封特性劣化现象加剧。
因此,在电极引线100、200或300与袋状壳体的内表面之间插入袋状粘结层110、210或310,由此可以改善电池单元10的密封特性。
通过在袋状壳体14将电极组件11容纳在其中的状态下热熔化第一表面14a和第二表面14b彼此接触的边缘区域B,以此密封带状壳体14,使得电极引线100,200或300被引出到袋状壳体14的外部。
袋状壳体14可以具有多层结构,以便确保优异的热熔特性、用于保持形状并保护电极组件11的刚性、以及绝缘特性。例如,袋状壳体可以具有包括第一层、第二层和第三层的多层结构,第一层位于最内侧,面对电极组件11,第二层位于最外层,由此直接暴露于外部环境,第三层介于第一层和第二层之间。
在这种情况下,例如,第一层可以由具有对电解质溶液的耐腐蚀性、绝缘特性和热熔特性的材料(例如,聚丙烯(PP))制成,第二层可以由具有用于保持形状的刚性和绝缘特性的材料(例如,聚对苯二甲酸乙二酯(PET))制成,第三层可以由金属(例如,铝(Al))制成。
在异常情况下,例如电池单元10中发生短路、过充电等,在电池单元中可能产生气体。袋状壳体14因气体而膨胀,并且在异常情况没有被解决时可能爆炸。
图2是根据本发明示例性实施例的电极引线100在组装前的主视图。图3是根据本发明示例性实施例的电极引线100在组装前的后视图。图4是示出根据本发明示例性实施例的电极引线100和袋状壳体14接合到彼此的状态的主视图。
参考图2到图4,根据本示例性实施例的电池单元10包括:电极组件11;将电极组件11容纳在其中的袋状壳体14;以及电极引线100,其包括突出到袋状壳体14外部的外引线110和设置在外引线110与电极组件11之间的内引线120,内引线120被容纳在袋状壳体14中并且通过袋状壳体14的膨胀力在相反方向上移动从而被断开。
根据本示例性实施例的电池单元10包括:电极组件11;将电极组件11容纳在其中的袋状壳体14;以及电极引线100,其包括突出到袋状壳体外部的外引线110和设置在外引线110与电极组件11之间的内引线120,内引线120被容纳在袋状壳体14中,并且具有在其中形成的凹口(notch),以凹口为界的内引线的一侧接合到袋状壳体14,并且以凹口为界的内引线的另一侧与袋状壳体14分离。
袋状壳体14具有面对彼此的第一表面14a和第二表面14b,并且内引线120包括:第一内引线121,其连接到外引线110且接合到第一表面14a;以及第二内引线122,其连接到第一内引线121,接合到第二表面14b,且连接到电极组件11。
在第一表面14a与第一内引线121之间的空间和第二表面14b与第二内引线122之间的空间中的至少一个空间中形成将袋状壳体14与内引线120接合到彼此的袋状粘结层170,并且内引线120具有薄弱部(weak part)130,薄弱部130形成在内引线120的通过袋状粘结层170接合到袋状壳体14的那部分与没有接合到袋状壳体14的那部分之间,薄弱部分130具有比其它部分高的脆度。
在薄弱部130形成凹口。凹口可以具有槽形状或者具有在其中以预定间距形成有孔的形状。凹口有助于电极引线100的断裂。
第一内引线121和第二内引线122以彼此重叠的方式进行设置,并且在第一内引线121与第二内引线122之间形成包含绝缘粘结成分的引线粘结层140。
不具有粘结特性的绝缘体150优选地将第一内引线121与第二内引线122彼此绝缘,并且被设置在第一内引线121与第二内引线122之间,其中引线粘结层140被设置在以薄弱部130为界的一侧,而绝缘体150被设置在以薄弱部130为界的另一侧。
引线粘结层140被设置在绝缘体150的一侧,并且在绝缘体150的另一侧形成当袋状壳体14膨胀时弯曲的弯曲部160。在弯曲部160形成凹口。
第一内引线121和第二内引线122彼此一体地形成,并且弯曲部160形成于将第一内引线121与第二内引线122彼此连接的部分处。袋状粘结层170仅被设置在以薄弱部130为界的一侧。当袋状壳体14膨胀时弯曲的弯曲部160形成于以薄弱部130为界的形成有袋状粘结层170的部分的端部。
第一内引线121和第二内引线122彼此一体地形成,并且弯曲部160形成于将第一内引线121与第二内引线122彼此连接的部分处。第一内引线121和第二内引线122以从薄弱部130到弯曲部160被压紧从而能够导电的方式接合。第一内引线121和第二内引线122中的至少一个内引线可以由通过袋状壳体的膨胀而塑性变形的塑性材料制成。
图5A是当电池单元10在正常状态下时,沿图4的线A-A截取的剖视图;图5B是当电池单元10在袋状壳体膨胀使得电极引线100断开的状态下时,沿图4的线A-A截取的剖视图;以及图5C是当电池单元在袋状壳体膨胀后又收缩的状态下时,沿图4的线A-A截取的剖视图。
参考图5A到图5C,当电池单元10正常操作时,电池单元10中不存在气体,使得第一内引线121和第二内引线122被保持在它们彼此重叠的状态。当由于发生过充电而在电池单元10中填充气体时,袋状壳体14膨胀。当袋状壳体14膨胀时,在第一内引线121和第二内引线122中,在第一内引线121和第二内引线122变得彼此远离的方向上产生拉力。
另一方面,在设置有不具有粘结特性的绝缘体150的位置处,第一内引线121和第二内引线122彼此间隔开。由于力因袋状粘结层170而沿第一内引线121和第二内引线122变得彼此远离的方向作用于第一内引线121和第二内引线122,因此在薄弱部130发生断裂。因此,第一内引线121和第二内引线122失去导线的功能,电流被阻断。然后,即使袋状壳体14收缩,第一内引线121和第二内引线122彼此间隔开的形状也保持不变,因为电极引线100由塑性材料制成。因此,即使异常状态结束,过电流也不会再次流到电极组件11,可以确保电池单元10使用的稳定性。
虽然在图2到图5c中仅示出薄弱部130和弯曲部160分开形成的情况,但是薄弱部130还可以形成在弯曲部160中。在这种情况下,袋状粘结层170的端部可以充当铰链轴。
另一方面,虽然在附图中没有单独示出,但是第一内引线121和第二内引线122也可以以压接方式彼此粘合,而不使用绝缘体。也就是说,经过薄弱部130的电流直接朝着第二内引线122移动,而不朝着弯曲部160移动。在这种情况下,由于不存在绝缘体,因此导线的长度被缩短。也就是说,电流路径被缩短,使得电阻减小。
图6是根据本发明另一个示例性实施例的电极引线200在组装前的主视图。图7是根据本发明另一个示例性实施例的电极引线200在组装前的后视图。图8是示出根据本发明另一示例性实施例的电极引线200和袋状壳体14接合到彼此的状态的主视图。
参考图6到图8,根据本示例性实施例的电池单元10包括:电极组件11;将电极组件11容纳在其中的袋状壳体14;以及电极引线200,其包括突出到袋状壳体14外部的外引线210和设置在外引线210与电极组件11之间的内引线220,内引线220被容纳在袋状壳体14中并且在袋状壳体14膨胀的方向上分成两个侧面。
根据本示例性实施例的电池单元10包括:电极组件11;将电极组件11容纳在其中的袋状壳体14;以及电极引线200,其包括突出到袋状壳体14外部的外引线210和设置在外引线210与电极组件11之间的内引线220,内引线220被容纳在袋状壳体14中,其中内引线220包括均接合到袋状壳体14并且彼此重叠的第一内引线221和第二内引线222。
袋状壳体14具有面对彼此的第一表面14a和第二表面14b,并且内引线220包括:第一内引线221,其连接到外引线210且接合到第一表面14a;以及第二内引线222,其连接到第一内引线221,接合到第二表面14b,并且连接到电极组件11。在第一表面14a与第一内引线221之间以及在第二表面14b与第二内引线222之间形成将袋状壳体14和内引线220接合到彼此的袋状粘结层270,并且在内引线220中形成脆度比袋状粘结层270高的薄弱部230。
在薄弱部230中形成凹口。凹口可以具有槽形状或者具有在其中以预定间距形成有孔的形状。凹口有助于电极引线200的断裂。第一内引线221和第二内引线222彼此一体地形成,并且薄弱部230形成于将第一内引线221和第二内引线222彼此连接的部分处。第一内引线221和第二内引线222以彼此重叠的方式进行设置,并且在第一内引线221与第二内引线222之间形成包含绝缘粘结成分的引线粘结层240。
不具有粘结特性的绝缘体250优选地将第一内引线221与第二内引线222彼此绝缘,并且被设置在第一内引线221与第二内引线222之间。在袋状粘结层270的端部形成当袋状壳体14膨胀时弯曲的弯曲部260。弯曲部260形成于绝缘体250的一侧,并且薄弱部230形成于绝缘体250的另一侧。薄弱部230形成于引线粘结层240的端部处。
当袋状壳体14膨胀时弯曲的弯曲部260形成于袋状粘结层270的端部。在弯曲部260中形成凹口。凹口可以具有槽形状或者具有在其中以预定间距形成有孔的形状。凹口有助于电极引线200的断裂。第一内引线221和第二内引线222以从薄弱部230到弯曲部260被压紧从而能够导电的方式接合。第一内引线221和第二内引线222中的至少一个内引线可以由通过袋状壳体14的膨胀而塑性变形的塑性材料制成。
图9A是当电池单元10在正常状态下时,沿图8的线A-A截取的剖视图;图9B是当电池单元10在袋状壳体膨胀使得电极引线200断开的状态下时,沿图8的线A-A截取的剖视图;以及图9C是当电池单元在袋状壳体膨胀后又收缩的状态下时,沿图8的线A-A截取的剖视图。
参考图9A到9C,当电池单元10正常操作时,电池单元10中不存在气体,使得第一内引线221和第二内引线222被保持在它们彼此重叠的状态。当由于发生过充电而在电池单元10中填充气体时,袋状壳体14膨胀。当袋状壳体14膨胀时,在第一内引线221和第二内引线222中,在第一内引线221和第二内引线222变得彼此远离的方向上产生拉力。另一方面,在设置有不具有粘结特性的绝缘体250的位置,第一内引线221和第二内引线222彼此间隔开。
由于力因袋状粘结层270而在第一内引线221和第二内引线222变得彼此远离的方向上作用于第一内引线221和第二内引线222,因此在薄弱部230发生断裂。因此,第一内引线221和第二内引线222失去导线的功能,电流被阻断。然后,即使袋状壳体14收缩,第一内引线221和第二内引线222彼此间隔开的形状也保持不变,因为电极引线200由塑性材料制成。因此,即使异常状态结束,过电流也不会再次流到电极组件11,可以确保电池单元10使用的稳定性。
另一方面,根据本示例性实施例,薄弱部230形成于第一内引线221与第二内引线222之间的连接点。因此,不需要单独的绝缘体。在这种情况下,由于不存在绝缘体,导线的长度被缩短。也就是说,电流路径被缩短,使得电阻减小。
图10A是根据本发明另一个示例性实施例的电极引线300a、300b或300c在组装前的主视图;图10B是不同于图10A的电极引线300a、300b或300c在组装前的主视图;以及图10C是不同于图10B的电极引线300a、300b或300c在组装前的主视图。
图11是示出根据本发明另一个示例性实施例的电极引线300a、300b或300c和袋状壳体14接合到彼此的状态的主视图。
参考图10A到图11,根据本示例性实施例的电池单元10包括:电极组件11;将电极组件11容纳在其中的袋状壳体14;以及电极引线300a、300b或300c,其包括突出到袋状壳体14外部的外引线310a、310b或310c和设置在外引线310a、310b或310c与电极组件11之间的内引线320a、320b或320c,内引线320a、320b或320c容纳在袋状壳体中,具有与将电极组件11与外引线310a、310b或310c以最短长度连接到彼此的直线平行的长度方向,并且通过袋状壳体14的膨胀力在相反的方向上移动从而被断开。
根据本示例性实施例的电池单元10包括:电极组件11;将电极组件11容纳在其中的袋状壳体14;以及电极引线300a、300b或300c,其包括突出到袋状壳体14外部的外引线310a、310b或310c和设置在外引线310a、310b或310c与电极组件11之间的内引线320a、320b或320c,内引线320a、320b或320c容纳在袋状壳体14中,其中内引线320a、320b或320c具有接合到袋状壳体14并且被弯曲成“S”形状的两个表面。
袋状壳体14具有面对彼此的第一表面14a和第二表面14b,并且内引线320a、320b或320c包括:第一内引线321a、321b或321c,其连接到外引线310a、310b或310c且接合到第一表面14a;以及第二内引线322a、322b或322c,其接合到第二表面14b,并且连接到电极组件11。在第一表面14a与第一内引线321a、321b或321c之间以及在第二表面14b与第二内引线322a、322b或322c之间形成将袋状壳体14和内引线320a、320b或320c接合到彼此的袋状粘结层370a、370b或370c,并且在内引线320a、320b或320c中形成脆度比袋状粘结层370a、370b或370c高的薄弱部330a、330b或330c。
薄弱部330a、330b或330c形成于以袋状粘结层370a、370b或370c为界的一侧,并且在以袋状粘结层370a、370b或370c为界的另一侧形成当袋状壳体14膨胀时弯曲的弯曲部360a、360b或360c。在薄弱部330a、330b或330c中形成凹口。凹口可以具有槽形状或者具有在其中以预定间距形成有孔的形状。凹口有助于电极引线300a、300b或300c的断裂。
内引线320a、320b或320c还包括将第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c连接到彼此的中间引线323a或323b。中间引线323a或323b以与第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c重叠的方式设置在第一内引线321a、321b或321c与第二内引线322a,322b或322c之间。在第一内引线321a、321b或321c与中间引线323a或323b之间的空间以及第二内引线322a、322b或322c与中间引线323a或323b之间的空间中的任何一个空间中形成包含绝缘粘结成分的引线粘结层340a或340b。
引线粘结层340a或340b形成于第一内引线321a、321b或321c与中间引线323a或323b之间的空间以及第二内引线322a、322b或322c与中间引线323a或323b之间的空间中的任何一个空间中,并且在另一个空间设置不具有粘结特性但具有绝缘特性的绝缘体350a、350b或350c。
弯曲部360a、360b或360c形成于第一内引线321a、321b或321c与中间引线323a或323b之间以及中间引线323a或323b与第二内引线322a、322b或322c之间,并且薄弱部330a、330b或330c形成于弯曲部360a、360b或360c中。绝缘体350a、350b或350c被设置于内引线320a、320b或320c的形成有薄弱部330a、330b或330c的重叠部分。薄弱部330a、330b或330c被设置于绝缘体350a、350b或350c的一侧,并且引线粘结层340a或340b被设置于绝缘体350a、350b或350c的另一侧。
第一内引线321a、321b或321c、中间引线323a或323b以及第二内引线322a、322b或322c被弯曲成“S”形状,并且彼此一体地形成。第一内引线321a、321b或321c、第二内引线322a、322b或322c以及中间引线323a或323b中的至少一个引线可以由通过袋状壳体14的膨胀而塑性变形的塑性材料制成。
图12A是当电池单元10在正常状态下并且电极引线300a、300b或300c对应于图10A的电极引线时,沿图11的线C-C截取的剖视图;图12B示出袋状壳体膨胀使得电极引线300a、300b或300c断开的电池单元10的状态;以及图12C示出袋状壳体膨胀后又收缩的电池单元10的状态。图13A是当电池单元10在正常状态下并且电极引线300a、300b或300c对应于图10B的电极引线时,沿图11的线C-C截取的剖视图;图13B示出袋状壳体膨胀使得电极引线300a、300b或300c断开的电池单元10的状态;以及图13C示出袋状壳体膨胀后又收缩的电池单元10的状态。
参考图12A到图13C,当电池单元10正常操作时,电池单元10中不存在气体,使得第一内引线321a、321b或321c、第二内引线322a、322b或322c以及中间引线323a或323b被保持在它们彼此重叠的状态。当由于发生过充电而在电池单元10中填充气体时,袋状壳体14膨胀。当袋状壳体14膨胀时,在第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c中,在第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c变得彼此远离的方向产生拉力。另一方面,在设置有不具有粘结特性的绝缘体350a、350b或350c的部分,第一内引线321a、321b或321c或第二内引线322a、322b或322c与中间引线323a或323b间隔开。由于力因袋状粘结层370a、370b或370c而在第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c变得彼此远离的方向上作用于第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c,因此在薄弱部330a、330b或330c发生断裂。因此,电极引线300a、300b或300c失去导线的功能,电流被阻断。然后,即使袋状壳体14收缩,第一内引线321a、321b或321c和第二内引线322a、322b或322c与中间引线323a或323b间隔开的形状也保持不变,因为电极引线300a、300b或300c由塑性材料制成。因此,即使异常状态结束,过电流也不会再次流到电极组件11,可以确保电池单元10使用的稳定性。
另一方面,根据本示例性实施例,第一内引线321a、321b或321c、中间引线323a或323b以及第二内引线322a、322b或322c被形成为直线。因此,根据需要,在阻断电流的同时,电流路径被缩短,所以电阻减小。
图14A是当电池单元10在正常状态下并且电极引线300a、300b或300c对应于图10C的电极引线时,沿图11的线C-C截取的剖视图;图14B示出袋状壳体膨胀使得电极引线300a、300b或300c断开的电池单元10的状态;以及图14C示出袋状壳体膨胀后又收缩的电池单元10的状态。
参考图14A到图14C,在根据本示例性实施例的电池单元10中,以减小内引线320c厚度或宽度的方式在薄弱部330c形成凹口。凹口的厚度和宽度调整内引线320c的断裂时间点。例如,内引线320c的断裂可以发生在电池单元10的电压是5V到6V时。在内引线320c中形成的、薄弱部330c的断裂发生在电池单元10的电压是5V时的凹口比在内引线320c中形成的、薄弱部330c的断裂发生在电池单元的电压是6V时的凹口深。
将电极组件11和第二内引线322c电连接到彼此的电极接片T被包括在第二表面与第二内引线322c之间,第二内引线322c的任何一个表面接合到电极接片T且具有在其上形成的绝缘体350,并且没有接合到电极接片T的第二内引线322c的另一个表面通过具有绝缘特性和粘结性的袋状粘结层370c接合到袋状壳体14,其中绝缘体350具有绝缘特性并且不具有粘结特性。
与第二内引线322c的一个表面共面的第一内引线321c的一个表面通过袋状粘结层370c接合到袋状壳体14,并且绝缘体350被设置在与第二内引线322c的另一个表面共面的第一内引线321c的另一个表面上。
袋状粘结层370c和绝缘体350c以薄弱部330c为基准形成在对角线方向上。另一方面,由于电极接片T的设置,内引线320c与袋状壳体14之间的空间基于内引线320c而改变。也就是说,在设置有电极接片T的地方,内引线320c与袋状壳体14之间的空间可以是窄的,以用作对电极引线300c的变形的阻力。因此,袋状粘结层370c和绝缘体350c被适当地设置为使得电极引线300c变得远离电极接片T。
另一方面,根据电池单元10的耐久性和电极引线300c的断裂的容易程度,确定袋状粘结层370c和绝缘体350c的面积或袋状粘结层370c的粘结水平。在图14A到图14C,示出了以薄弱部330c为基准绝缘体350c的面积大于袋状粘结层370c的面积的示例性实施例。在这种情况下,电极引线300c的断裂特性被改善。
另一方面,图14A到图14C的示例性实施例与图12A到图13C的示例性实施例的不同之处在于,内引线320a、320b或320c不重叠,可以在保持为直线的同时设置在袋状壳体14中。在这种情况下,在图14A到图14C的示例性实施例中的电流路径比图12A到图13C的示例性实施例中的路径进一步缩短,使得电阻进一步减小。
由于除了上述内容之外,图14A到图14C的示例性实施例的内容可以从对图12A到图13C的描述理解,因此将省略详细的描述。图14A到图14C的示例性实施例与图12A到图13C的示例性实施例的不同之处在于,内引线320a、320b或320c不重叠,可以在保持为直线的同时设置在袋状壳体14中。在这种情况下,在图14A到图14C的示例性实施例中的电流路径比图12A到图13C的示例性实施例中的路径进一步缩短,使得电阻进一步减小。
图15A是示出根据本发明又一个示例性实施例的电极引线400和袋状壳体14接合到彼此的状态的主视图;以及图15B示出图15A的示例性实施例被应用到在一个方向上形成有多个电极引线400的电池单元10的示例。
图15A到图15B的示例性实施例类似于上述的示例性实施例。在下文中,将主要描述图15A和图15B的示例性实施例与上述示例性实施例之间的差别。参考图15A,在根据本发明又一个示例性实施例的电池单元10中,可以在左右方向上较长地形成内引线420。也就是说,在前后方向上较长地形成外引线410,而在左右方向上较长地形成内引线420。可以在不重叠或弯曲的情况下形成内引线420。内引线420的一个端部连接到外引线420,并且内引线420的另一个端部连接到电极接片。图15A和图15B的示例性实施例的平面形状类似于图2到图6的示例性实施例的平面形状,并且横截面形状和与袋状壳体14的接合关系类似于图14A到图14C的示例性实施例。
另外,参考图15B,电池单元10也可以被设计为使得通过适当地调整形成有凹口的内引线420和没有形成凹口的另一个内引线420的设置,在同一方向上设置多个电极引线400。
图16A是当电池单元10在正常状态下时,沿图15A的线D-D截取的剖视图;图16B是当电池单元在袋状壳体膨胀使得电极引线400断开的状态下时,沿图15A的线D-D截取的剖视图;以及图16C是当电池单元10在袋状壳体膨胀后又收缩的状态下时,沿图15A的线D-D截取的剖视图。
图15A和图15B中描述的内引线420的断裂类似于图14A到图14C的示例性实施例的操作。也就是说,当袋状壳体14膨胀时,第一表面14a和第二表面14b变得彼此远离。然后,在粘结到第一表面14a的内引线420和粘结到第二表面14b的内引线420被拉伸的同时,在薄弱部430发生断裂。当发生断裂时,即使袋状壳体14收缩,内引线420也保持变形的形态。因此,不发生电流再次流到电池单元10从而对电池单元10过充电的现象。
如上所述,根据本发明示例性实施例,存在下面的效果。
第一,提供了一种当电池单元过充电时自动地阻断施加到电池单元的电流的电极引线。
第二,在不使用单独的电源或控制器的情况下,通过机械操作阻断施加到电池单元的电流。
第三,提供了一种具有电流阻断功能并且能够以一体式形成的电极引线。
第四,通过最小化电流流过的路径减小电阻。
本发明的效果不限于上述效果。也就是说,本领域技术人员可以从下面的权利要求中明显地理解没有提及的其它效果。
在上文,尽管已经参考示例性实施例和附图描述本发明,但是本发明不限于此,在不偏离下面的权利要求中所要求保护的本发明的精神和范围的情况下,本发明所述领域的技术人员可做出各种修改和改变。

Claims (24)

1.一种电池单元,包括:
电极组件;
袋状壳体,将所述电极组件容纳在其中;以及
电极引线,包括外引线和内引线,所述外引线突出到所述袋状壳体的外部,所述内引线设置在所述外引线与所述电极组件之间,被容纳在所述袋状壳体中,并且通过所述袋状壳体的膨胀力而断开。
2.根据权利要求1所述的电池单元,其中所述袋状壳体具有彼此相对的第一表面和第二表面,并且
所述内引线包括:
第一内引线,连接到所述外引线,并且接合到所述第一表面;和
第二内引线,连接到所述第一内引线,接合到所述第二表面,并且连接到所述电极组件。
3.根据权利要求2所述的电池单元,其中在所述第一表面与所述第一内引线之间的空间和所述第二表面与所述第二内引线之间的空间中的至少一个空间中,形成将所述袋状壳体与所述内引线彼此接合的袋状粘结层,并且
所述内引线具有薄弱部,所述薄弱部形成在所述内引线的通过所述袋状粘结层接合到所述袋状壳体的部分与没有接合到所述袋状壳体的部分之间,所述薄弱部具有比其它部分高的脆度。
4.根据权利要求3所述的电池单元,其中在所述薄弱部形成有凹口。
5.根据权利要求3所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线彼此形成一体,并且
所述薄弱部形成于将所述第一内引线与所述第二内引线彼此连接的部分。
6.根据权利要求3所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线以彼此重叠的方式设置,并且
在所述第一内引线与所述第二内引线之间形成有包含绝缘粘结成分的引线粘结层。
7.根据权利要求6所述的电池单元,其中在所述第一内引线与所述第二内引线之间设置有将所述第一内引线与所述第二内引线彼此绝缘的绝缘体,并且
所述引线粘结层设置于以所述薄弱部为界的一侧,并且所述绝缘体设置于以所述薄弱部为界的另一侧。
8.根据权利要求7所述的电池单元,其中所述引线粘结层设置于所述绝缘体的一侧,并且在所述绝缘体的另一侧形成有当所述袋状壳体膨胀时发生弯曲的弯曲部。
9.根据权利要求8所述的电池单元,其中在所述弯曲部形成有凹口。
10.根据权利要求8所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线彼此形成一体,并且
所述弯曲部形成于将所述第一内引线与所述第二内引线彼此连接的部分。
11.根据权利要求6所述的电池单元,其中所述袋状粘结层设置在以所述薄弱部为界的仅一侧。
12.根据权利要求11所述的电池单元,其中在以所述薄弱部为界的形成有所述袋状粘结层的部分的端部,形成有当所述袋状壳体膨胀时发生弯曲的弯曲部。
13.根据权利要求12所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线彼此形成一体,并且
所述弯曲部形成于将所述第一内引线与所述第二内引线彼此连接的部分。
14.根据权利要求12所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线以从所述薄弱部到所述弯曲部被压紧从而能够导电的方式接合。
15.根据权利要求2所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线中的至少一个内引线由塑性材料制成,所述塑性材料通过所述袋状壳体的膨胀而塑性变形。
16.根据权利要求7所述的电池单元,其中在所述袋状粘结层的端部形成当所述袋状壳体膨胀时发生弯曲的弯曲部。
17.根据权利要求16所述的电池单元,其中所述弯曲部设置于所述绝缘体的一侧,并且所述薄弱部形成于所述绝缘体的另一侧。
18.根据权利要求6所述的电池单元,其中所述弯曲部形成于所述引线粘结层的端部。
19.根据权利要求6所述的电池单元,其中在所述袋状粘结层的端部形成有当所述袋状壳体膨胀时发生弯曲的弯曲部。
20.根据权利要求19所述的电池单元,其中在所述弯曲部形成有凹口。
21.根据权利要求19所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线以从所述薄弱部到所述弯曲部被压紧从而能够导电的方式接合。
22.根据权利要求2所述的电池单元,其中所述第一内引线和所述第二内引线中的至少一个内引线由塑性材料制成,所述塑性材料通过所述袋状壳体的膨胀而塑性变形。
23.一种电池单元,包括:
电极组件;
袋状壳体,将所述电极组件容纳在其中;以及
电极引线,包括外引线和内引线,所述外引线突出到所述袋状壳体的外部,所述内引线设置在所述外引线与所述电极组件之间,被容纳在所述袋状壳体中,并且具有形成在其中的凹口,以所述凹口为界的所述内引线的一侧接合到所述袋状壳体,并且以所述凹口为界的所述内引线的另一侧与所述袋状壳体分离。
24.一种电池单元,包括:
电极组件;
袋状壳体,将所述电极组件容纳在其中;以及
电极引线,包括外引线和内引线,所述外引线突出到所述袋状壳体的外部,所述内引线设置在所述外引线与所述电极组件之间,并且被容纳在所述袋状壳体中,
其中所述内引线包括均接合到所述袋状壳体并且彼此重叠的第一内引线和第二内引线。
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