CN106981589B

CN106981589B - 电池单元

Info

Publication number: CN106981589B
Application number: CN201611262726.8A
Authority: CN
Inventors: 金泰日; 金东洲; 金镇高; 李承鲁
Original assignee: SK Innovation Co Ltd
Current assignee: SK On Co Ltd
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN106981589A; KR20170085690A; KR102576583B1; US20170207426A1

Abstract

本发明涉及电池单元，该电池单元包括：壳体，其包括限定容纳空间的深度的侧壁部分和从侧壁部分延伸以使容纳空间完整的平面部分；和电极组件，其通过堆叠多个电极板形成，并且容纳在形成在壳体内部的容纳空间中。侧壁部分包括从平面部分延伸的第二侧壁；和从第二侧壁延伸的第一侧壁。第一侧壁和第二侧壁相对于平面部分具有不同的倾斜角。

Description

电池单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0005119号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及一种可提供显著增加的内部空间的电池单元。

通常，蓄电池(secondary cell batteries)可被再充电，并且容量大。镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池是典型的蓄电池。在这些典型的蓄电池中，锂离子电池作为下一代能源因其具有使用期长、容量大等优异的特性而备受关注。

工作电压为3.6V或更高的锂离子蓄电池通常用作移动电子装置中的电源，并且几个锂离子电池可以彼此连接以用于高输出混合动力车辆中。由于锂离子蓄电池的工作电压可以是镍镉电池或镍氢电池的工作电压的三倍，并且每单位重量的锂离子蓄电池的能量密度特性是优异的，锂离子蓄电池的使用正在迅速增加。

通常，锂离子蓄电池以电池单元制造，并且根据外部材料的形状被划分为具有嵌入在金属罐中的电极组件的罐型蓄电池或具有嵌入在铝层压板的袋(pouch)中的电极组件的袋型(pouch-type)蓄电池。

这种锂离子蓄电池通常通过当电极组件容纳在壳体中时将电解质注入到壳体中并密封壳体来制造。

图1是说明相关技术的袋型电池单元的结构的分解透视图。图2是图1所示的袋型电池单元的立体图。图3是沿图2的线I-I'截取的截面图。

参照图1至图3，相关技术的袋型电池单元通常包括电极组件10和容纳电极组件10的袋状壳体(pouch case)20。

这里，电极组件10设置有电极板，即，阳极板和阴极板，并且在阳极板和阴极板之间可插入隔板(未示出)。每个阳极板和每个阴极板具有设置在其上的至少一个电极接线片(electrode tab)11，即阳极接线片和阴极接线片。

阳极接线片和阴极接线片分别连接到电极引线12，即阳极引线和阴极引线，并且部分的阳极引线和部分的阴极引线从袋状壳体20暴露在外部，起到电极端子的作用，从而电连接到设置在蓄电池的外部的元件，例如，另一个蓄电池或外部装置。

电极组件10被配置在如图1所示的堆叠型(stack-type)电极组件中。这里，堆叠型电极组件是具有多个阳极板和多个阴极板的电极组件，并且阳极板和阴极板交替地堆叠，阳极板和阴极板之间插入有隔板。

袋状壳体20包括上壳体21和下壳体22。电极组件10和电解质容纳在由上壳体21和下壳体22形成的内部空间中。上壳体21和下壳体22具有沿着其边缘形成以密封内部空间的密封部分S，并且密封部分S彼此结合以密封内部空间。

袋状壳体20保护内部部件诸如电极组件10、电解质等，并且包括铝薄膜，以补充利用电极组件10和电解质所获得的电化学性能并改善散热性能。

这种铝薄膜置于由绝缘材料形成的绝缘层之间，以确保与蓄电池的内部部件(例如电极组件10和电解质)以及与蓄电池的其它外部部件的电绝缘性能。

然而，因为相关技术的袋状壳体20硬度低，所以当电解质注入其中且气体从袋状壳体20的内部除去时，如图3所示(参考箭头)，袋状壳体20的形状塌陷并被压扁(crushed)。

以这种方式，当袋状壳体20的形状塌陷时，袋状壳体20的内部空间不能被保持，反而有点减小，因此，将被电解质填充的空间也减小。

发明内容

本发明的一个方面可提供一种电池单元，其可以通过保持壳体的形状来为壳体的内部空间留出余地。

根据本发明的一个方面，电池单元包括：壳体，其包括限定容纳空间的深度的侧壁部分和从侧壁部分延伸以使容纳空间完整的平面部分；以及电极组件，其通过堆叠多个电极板形成，并且被容纳在壳体内部形成的容纳空间中，其中侧壁部分包括从平面部分延伸的第二侧壁和从第二侧壁延伸的第一侧壁，并且第一侧壁和第二侧壁相对于平面部分具有不同的倾斜角。

第一侧壁的倾斜角可小于第二侧壁的倾斜角。

第二侧壁的倾斜角可大于第一侧壁的倾斜角并且等于或小于90°。

第二侧壁可接触电极组件并控制电极组件的移动。

根据本发明的一个方面，电池单元包括：壳体，其包括限定容纳空间的深度的侧壁部分和从侧壁部分延伸以使容纳空间完整的平面部分；以及电极组件，其通过堆叠多个电极板形成，并且被容纳在壳体内部形成的容纳空间中，其中壳体具有平行于平面部分的外侧的折线(bent line)，其形成在侧壁部分内，并将侧壁部分分成第一侧壁和第二侧壁。

壳体可包括彼此结合的第一壳体和第二壳体，并且部分的容纳空间可分别形成在第一壳体和第二壳体中。

附图说明

结合附图，从下面详细的描述中将更清楚地理解本发明的上述和其它方面、特征以及优点，其中：

图1是说明相关技术的袋型电池单元的结构的分解透视图。

图2是图1所示的袋型电池单元的透视图；

图3是沿图2的线I-I'截取的截面图；

图4是示意性地说明实施方案的袋型电池单元的立体图；

图5是图4所示的袋型电池单元的透视图；以及

图6是沿图5的线II-II'截取的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图如下描述本发明的实施方案。

然而，本发明可以以许多不同的形式进行示例，并且不应被解释为限于本文所阐述的具体实施方案。相反，提供这些实施方案以使得本发明将是全面的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。

在整个说明书中，应理解当一个元件(例如层、区域或薄片(衬底))被称为在另一元件“上(on)”，“连接到”或“结合到(couple to)”另一元件时，它可以直接在所述另一元件“上”，“连接到”或“结合到”所述另一元件，或者可存在介入其间的其他元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一元件上”，“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，在其间没有介入其它元件或层。相同的附图标记始终表示相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意和所有组合。

显而易见的是，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，但是这些构件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个构件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不背离示例性实施方案的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可被称为第二构件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。

在本文中可以使用空间相对术语，诸如“在上面(above)”、“上面的(upper)”、“在下面(below)”和“下面的(lower)”等，以便于描述图中所示的一个元件相对于另一元件(元件)的关系。应当理解，空间相对术语旨在包含除了图中所示的方位之外的使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，那么被描述为相对于其他元件“在上面”或“上面的”的元件将相对于其他元件或特征被定位为“在下面”或“下面的”。因此，术语“在上面”可包含取决于附图的特定方向的在上面方向和在下面方向。另外装置可以以其他方式确定取向(旋转90度或其它方向)，并且可相应地解释本文中使用的空间相对描述符。

本文中使用的术语仅描述特定实施方案，并且本发明不限于此。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”时，它们指定所述特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其组合。

在下文中，将参考说明本发明的实施方案的示意图来描述本发明的实施方案。在附图中，例如，由于制造技术和/或公差，可以估计所示形状的修改。因此，本发明的实施方案不应被解释为限于本文所示的区域的特定形状，例如，不限于包括由制造造成的形状变化。以下实施方案也可单独地或作为其组合来构成。

以下描述的本发明的内容可具有各种配置，并且在此仅提出所需的配置，但是本发明不限于此。

图4是示意性地说明实施方案的袋型电池单元的分解透视图。图5是图4所示的袋型电池单元的透视图。图6是沿图5的线II-II'截取的截面图。

参照图4至图6，袋型电池单元包括电极组件100和袋状壳体200。

电极组件100包括多个电极板和多个电极接线片110，并且被容纳在袋状壳体200的容纳部分204中。这里，电极板包括多个阳极板和多个阴极板，并且电极组件100包括彼此堆叠以使得其宽表面彼此面对的阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间插入隔板。

通过用活性物质浆料涂覆集电器形成阳极板和阴极板，并且通常通过混合颗粒相活性物质、亚导体(subconductor)、粘合剂和增塑剂，同时向其中添加溶剂形成浆料。

电极组件100还包括在垂直方向上堆叠的阳极板和阴极板。这里，阳极板和阴极板分别具有设置在其上的电极接线片110，并且具有相同极性的阳极板和阴极板彼此接触，以分别连接到公共电极引线120。

袋状壳体200包括第一壳体210和第二壳体220。第一壳体210和第二壳体220包括密封部分202和容纳部分204。

密封部分202沿着容纳部分204的外侧设置。

第一壳体210的密封部分202和第二壳体220的密封部分202彼此结合，以密封由容纳部分204形成的内部空间。

密封部分202以热熔融方式彼此结合，但是密封部分202的结合方式不限于此。为了显著减小密封部分202的面积，密封部分202可在彼此结合之后至少折叠一次。

密封部分202按照容器形状成形以提供内部空间。在一个实施方案中，密封部分202从具有容器形状的容纳部分204的侧部延伸。

电极组件和电解质(未示出)被容纳在容纳部分204的内部空间中。如图4所示，容纳部分204形成在第一壳体210和第二壳体220中。然而，根据需要，容纳部分204也可以仅形成在第一壳体210和第二壳体220中的一个中。

此外，该实施方案的容纳部分204包括平面部分205和侧壁部分208。

平面部分205是形成为具有宽面积的容纳部分204的一个表面，并且形成容纳部分204的内部空间的底表面或上表面。因此，平面部分205从侧壁部分208延伸以使内部空间完整。

此外，平面部分205形成为具有与电极组件100的面积相应的尺寸，并且基本上平行于密封部分202。

侧壁部分208将容纳部分204连接到平面部分205。侧壁部分208从密封部分202延伸以连接到平面部分205的外侧，并限定容纳部分204的内部空间的深度。

每个侧壁部分208包括具有不同倾斜角的多个侧壁206和侧壁207。在该实施方案中，侧壁部分208包括第一侧壁206和第二侧壁207。

参照图5和图6，第一侧壁206从密封部分202延伸，并且第一侧壁206和密封部分202之间或第一侧壁206和平面部分205之间的倾斜角定义为θ1。另外，第二侧壁207设置在第一侧壁206和平面部分205之间，并且第二侧壁207与密封部分202或与平面部分205之间的倾斜角定义为θ2。

第一侧壁206的倾斜角θ1小于第二侧壁207的倾斜角θ2。在该实施方案中，第一侧壁206的倾斜角θ1为41°，第二侧壁207的倾斜角θ2为71°，但是第一侧壁206和第二侧壁207的倾斜角不限于此。

侧壁部分208包括第一侧壁206和第二侧壁207，因此在侧壁部分208中设置至少一个区分第一侧壁206和第二侧壁207的第二折线C2。

因此，第一侧壁206被限定为设置在密封部分202和第二折线C2之间的侧壁部分208的一部分，以及第二侧壁207被限定为设置在第二折线C2和平面部分205之间的侧壁部分208的一部分。

在如上所述构造的该实施方案的袋型电池单元中，袋状壳体200的外部可能不容易通过包括在侧壁部分208中的第一侧壁206和第二侧壁207来改变。

在相关技术的袋型电池单元中，当将电解质注入袋状壳体20中且气体从袋状壳体20的内部除去时，袋状壳体20(参照图1)的外部变形同时塌陷。如图3所示，当将电解质注入到袋状壳体20中并且气体从袋状壳体20的内部除去时，袋状壳体20的侧壁明显塌陷，因此袋状壳体20的内部空间减小，导致填充有电解质的空间减小。

因此，可能没有将所需量的电解质注入到内部空间中，或者电解质可在电极组件10(参照图1)和平面部分之间流动，导致平面部分与电极组件10被隔开。因此，制造了具有两个隆起(swelled)的表面的电池单元。

然而，该实施方案的电池单元包括第一折线C1和第二折线C2，每个第一折线C1形成平面部分205的外侧，并且每个第一折线C1区分平面部分205和第二侧壁207，每个第二折线C2区分第一侧壁206和第二侧壁207。第一折线C1和第二折线C2彼此间隔开以彼此平行，并且分别沿彼此相反的方向弯曲(bent)。因此，与根据相关技术的电池单元相比，根据实施方案的保持容纳部分204的外部的电池单元的硬度增加。

因此，即使当从袋状壳体200的内部除去气体时，袋状壳体200的侧壁部分208也不容易塌陷。结果就是，根据实施方案的电池单元可确保显著增加的内部空间，从而用足够量的电解质填充内部空间并防止电池单元的两个表面隆起(swelling)。

此外，第二侧壁207可接触电极组件100以固定电极组件100，因此可以防止电极组件100在袋状壳体200内移动。

在该实施方案中，在第一侧壁206和第二侧壁207之间仅形成单个第二折线C2，但是本发明的构造不限于此。例如，本发明可以以各种方式进行修改，例如在第一侧壁206和第二侧壁207之间形成第三侧壁，或者再在它们之间形成折线。

此外，在该实施方案中，第二侧壁207是斜面，但也可以是竖直面。在一个实施方案中，第二侧壁207的第二倾斜角θ2为90°。

因此，第二侧壁207的第二倾斜角θ2大于第一侧壁206的第一倾斜角θ1，并且第二侧壁207的第二倾斜角θ2可被限定为90°以下。

如上所述，根据一个实施方案，即使当从壳体的内部除去气体时，电池单元也可防止壳体的侧壁部分容易地塌陷。因此，电池单元可确保显著增加的内部空间，从而用足够量的电解质填充内部空间并防止电池单元的两个表面隆起。

虽然以上示出和描述了示例性实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行修改和变化。

Claims

1.电池单元，所述电池单元包括：

壳体，其包括限定容纳空间的深度的侧壁部分和从所述侧壁部分延伸以使所述容纳空间完整的平面部分；和

电极组件，其通过堆叠多个电极板形成，并且容纳在所述壳体内部形成的所述容纳空间中，

其中，所述侧壁部分包括从所述平面部分延伸的第二侧壁和从所述第二侧壁延伸的第一侧壁，并且所述第一侧壁和所述第二侧壁相对于所述平面部分具有不同的倾斜角，

其中，所述第一侧壁的倾斜角为41°，所述第二侧壁的倾斜角为71°。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第二侧壁接触所述电极组件并控制所述电极组件的移动。