CN107154469A

CN107154469A - 电池单元

Info

Publication number: CN107154469A
Application number: CN201710035271.4A
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: 2016-01-18
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2037-01-17
Also published as: CN107154469B; KR20230107515A; US10629944B2; US20170207483A1; KR102553312B1; KR20170086346A

Abstract

本发明涉及电池单元，该电池单元包括：壳体，该壳体包括界定容纳空间的深度的侧壁部分和从侧壁部分延伸并使容纳空间完整的平面部分；和电极组件，该电极组件以堆叠多个电极板的方式形成，并且容纳在壳体的容纳空间中。另外，侧壁部分包括第一侧壁和从第一侧壁向外突出并扩大容纳空间的第二侧壁。

Description

电池单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月18日向韩国知识产权局提交的第10-2016-0006074号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景

1.领域

本发明涉及一种具有最大内部空间的电池单元。

2.相关技术的描述

通常，二次电池可再充电，容量大，包括镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-H)电池和锂离子(Li-ion)电池等。在上述电池中，锂离子电池因其使用寿命长、容量大等优异特性已作为下一代能源备受关注。

锂二次电池的工作电压为3.6V或更高，可为便携式电子装置提供动力。或者，几个锂二次电池可以彼此串联，并用于高输出混合动力车辆中。由于锂二次电池的工作电压比镍镉电池或镍-金属氢化物(N-MH)电池的工作电压高三倍，并且每单位重量的能量密度比较高，锂二次电池的使用迅速增长。

通常，锂二次电池可以电池单元为基础进行制造。另外，根据外部材料的形状，锂二次电池被划分为罐式(can-type)二次电池，其中电极组件插入金属罐中，和袋式(pouch-type)二次电池，其中电极组件插入铝(Al)层压板的袋(pouch)中。

通常，上述二次电池可通过这样的方式制造：将电解液(electrolyte)注入其中，并密封外部材料，电极组件容纳外部材料中。

图1是相关技术袋式电池单元的组成的分解透视图，图2是说明图1所示的电池单元组装后状态的透视图。另外，图3是沿图2的I-I'线获得的截面图。

参照图1至图3，相关技术袋式电池单元通常包括电极组件10和容纳电极组件10的袋式壳体20。

在这种情况下，电极组件10可包括电极板，即，阳极板和阴极板。另外，在阳极板和阴极板之间可插入隔膜(separator，未示出)。而且，每个阳极板和每个阴极板可包括一个或多个极耳(electrode taps)11，即，阳极极耳和阴极极耳。

阳极极耳和阴极极耳分别连接到电极引线12，即，连接到阳极引线和阴极引线。另外，部分的阳极引线和部分的阴极引线可暴露在袋式壳体20的外面，从而作为电极端子(electrode terminal)以便电连接到二次电池的外部元件，即，不同的二次电池或外部器件。

如图1所示，电极组件10可形成为堆叠结构。在这种情况下，堆叠的电极组件是指具有以下结构的电极组件：其包括多个阳极板和多个阴极板，且阳极板和阴极板交替堆叠，隔膜插入阳极板和阴极板之间。

壳体20包括上壳体21和下壳体22。另外，电极组件10和电解液容纳在由上壳体21和下壳体22形成的内部空间中。在上壳体21和下壳体22中，可沿着其边缘形成密封部分S，以密封内部空间。另外，密封部分S可彼此结合(密封)，从而密封内部空间。

壳体20可形成为其中包括Al薄膜的形式，以保护内部组件(例如电极组件10、电解液等)，增补电学和化学性能，并且通过电极组件10和电解液改善其散热性能。

另外，Al薄膜插入使用绝缘材料形成的绝缘层之间，以具有针对二次电池的内部构件(例如电极组件10和电解液)或二次电池的外部上的不同构件的电绝缘性能。

然而，相关技术的袋式壳体可能不具有相对高的硬度水平。所以，如图3所示，在将电解液注入其中并从中排出气体的过程中，可能会出现壳体形状塌陷(collapses)并被压破(crushed)的问题(参考箭头)。

在壳体形状塌陷的情况下，壳体的内部空间不能保持，而是减小。因此，可能出现待填充电解液的空间也减小的问题。

发明内容

本发明的一个方面可提供一种可以保持壳体的形状并确保(securing)其内部空间的电池单元。

根据本发明的一个方面，电池单元包括：壳体，其包括界定容纳空间的深度的侧壁部分和从侧壁部分延伸并使容纳空间完整的平面部分；以及电极组件，其以以下方式形成：多个电极板堆叠并容纳在壳体的容纳空间中。另外，侧壁部分包括第一侧壁和从第一侧壁向外突出并扩大容纳空间的第二侧壁。

在示例性实施方案中，第二侧壁与平面部分所在的平面之间的倾角(angle ofinclination)可比第一侧壁与该平面之间的倾角窄。

在示例性实施方案中，第一侧壁的倾角形成为比第二侧壁的倾角宽，且小于90°。

在示例性实施方案中，电池单元可包括将第一侧壁连接到第二侧壁的连接部分。

在示例性实施方案中，可在连接部分与第一侧壁相交(meet)的部分和连接部分与第二侧壁相交的部分中形成两条折线。

在示例性实施方案中，两条折线可以以两条折线中的每一条的端部相交(meet)的方式形成。

根据本发明的一个方面，电池单元包括：电极组件，其包括堆叠的多个电极板和从多个电极板中的每一个中延伸的极耳；以及壳体，其包括容纳多个电极板的第一容纳部分和容纳极耳的第二容纳部分。此外，第一容纳部分和第二容纳部分形成为具有不同宽度。

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、特征以及其他优点，其中：

图1是相关技术袋式电池单元的组成的分解透视图。

图2是说明图1所示的电池单元组装后状态的透视图；

图3是沿图2的线I-I'获取的截面图；

图4是根据示例性实施方案的袋式电池单元的示意分解透视图；

图5是说明图4所示的电池单元组装后状态的透视图；

图6是沿图5的线II-II'获取的截面图；

图7是图4所示的电池单元的侧视图；以及

图8是根据本发明的不同示例性实施方案的电池单元的示意透视图。

具体实施方式

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。除非上下文另有明确说明，如本文所使用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(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，其明确说明所述特征、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，所示形状的改变是可以预计的。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。以下实施方案也可由一个或其组合构成。

图4是根据示例性实施方案的袋式电池单元的示意分解透视图，而图5是说明图4所示的电池单元组装后状态的透视图。另外，图6是沿图5的线II-II'获取的截面图，图7是图4所示的电池单元的侧视图。

参照图4至图7，根据示例性实施方案，袋式电池单元包括电极组件100和壳体200。

电极组件100包括多个电极板和极耳110，并且被容纳在壳体200的容纳部分204中。在这种情况下，电极板包括阳极板和阴极板。另外，电极组件100可形成为堆叠结构，其中阳极板和阴极板的相对宽的表面彼此相对，其间插入隔膜。

阳极板和阴极板可形成为涂覆有活性物质浆料的集电体(current collector)的结构。通常，以以下方式形成浆料：搅拌添加有溶剂的粒状活性物质、辅助导体(auxiliaryconductor)、粘合剂、增塑剂等。

同样，电极组件100可包括在垂直方向上堆叠的多个阳极板和多个阴极板。在这种情况下，多个阳极板和多个阴极板中的每一个可包括极耳110。另外，极耳110可与具有相同极性的不同极耳110接触并连接到具有相同极性的电极引线120。

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中的每一个可包括密封部分202和容纳部分204。

密封部分202可设置为沿着容纳部分204的周边的边缘部分。

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，并封闭由容纳部分204形成的内部空间。

密封部分202利用热熔法结合，但是本发明不限于此。另外，为了显著减小密封部分202的面积，密封部分202可以形成为以下形式：在密封部分结合在一起之后至少折叠一次。

容纳部分204可以形成为具有容器的形状并且提供内部空间。在这种情况下，密封部分202可以形成为在形成为具有容器形状的容纳部分204的端部处展开。

容纳部分204的内部空间可包含电极组件100和电解液(未示出)。如图4所示，容纳部分204可形成在第一壳体210和第二壳体220的整体中。然而，根据需要，容纳部分204可仅形成在第一壳体210和第二壳体220中的一个中。

此外，根据示例性实施方案，容纳部分204可包括平面部分205和侧壁部分206。

平面部分205可被设置为具有较大面积的表面，并且可提供容纳部分204的内部空间的底表面或上表面。因此，平面部分205可以以平面部分205从侧壁部分206延伸并使内部空间完整的方式形成。

另外，平面部分205可以形成为具有与电极组件100的面积相对应的尺寸，并且形成为与密封部分202基本平行。

侧壁部分206可从密封部分202延伸并连接到平面部分205的周边(perimeter)。

因此，侧壁部分206可界定容纳部分204的内部空间的深度。

侧壁部分206可包括第一侧壁206a、第三侧壁206b、第二侧壁206c和连接部分206d。

参照图4，第一侧壁206a可形成在电池单元的相对的两侧面(opposing sides)上，形成为四边形形状。在这种情况下，其上形成第一侧壁206a的两侧面可被设置为电极组件100的电极引线120从中伸出的侧面。在示例性实施方案的情况下，电极引线120可以从由电池单元形成的矩形短侧面伸出。因此，第一侧壁206a可设置在短侧面上。

第三侧壁206b可形成在平面部分205的相对的两侧面上，并且可设置在电池单元的长侧面上，垂直于第一侧壁206a。

如图7所示，第一侧壁206a和密封部分202之间或第一侧壁206a和平面部分205之间的倾角可定义为θ1。第三侧壁206b的倾角可定为比第一侧壁206a的倾角θ1宽，但本发明的构造不限于此。

以与随后描述的示例性实施方案相同的方式，第一侧壁206a和第三侧壁206b的倾角可以形成为相等，或者第三侧壁206b的倾角可形成为比第一侧壁206a的倾角窄。

以与第一侧壁206a相同的方式，第二侧壁206c可设置在电池单元的短侧面上(电极引线120设置于电池单元的短侧面上)，并且可置于(interposed)第一侧壁206a之间。

因此，每个第一侧壁206a可形成在电池单元的拐角(corner)内，而第二侧壁206c可设置为从第一侧壁206a向外突出。

如图7所示，第二侧壁206c和密封部分202之间或第二侧壁206c和平面部分205之间的倾角可定义为θ2。在这种情况下，第二侧壁206c的倾角θ2可定义为比第一侧壁206a的倾角θ1窄。

因此，第一侧壁206a的倾角θ1可形成为比第二侧壁206c的倾角θ2宽，并且小于90°。另外，第二侧壁206c可形成为在朝向密封部分202的方向上进一步从第一侧壁206a向外突出。

根据示例性实施方案，电池单元可保持为具有与如图1所示的相关技术电池单元相同的尺寸。因此，当第二侧壁206c向外突出时，可以减小第二侧壁206c形成于其中的密封部分202的结合面积。

在可以保持密封部分202的结合可靠性的范围内，第二侧壁206c可最大程度地突出。

将第一侧壁206a连接到第二侧壁206c的连接部分206d可以形成在第二侧壁206c的相对的端部(ends)上。

由于第二侧壁206c形成的倾角不同于第一侧壁206a形成的倾角，连接部分206d可将第一侧壁206a连接到第二侧壁206c，并且可插入到第一折线C1和第二折线C2之间。在这种情况下，第一折线C1可设置为在第一侧壁206a与连接部分206d相交的部分中形成的折线。另外，第二折线C2可以设置为形成在连接部分206d与第二侧壁206c相交的部分中形成的折线。

壳体200可形成为在第一折线C1和第二折线C2中沿不同方向弯曲。因此，容纳部分204的侧壁部分206可具有相对高的硬度水平以防止壳体200的外部形状变形。

就相关技术来说，在将电解液注入到壳体中并从中排出气体的过程中，可能出现壳体的形状塌陷并且其一部分被压碎的问题。在这种情况下，由于壳体的侧壁整体塌陷，并且壳体的内部空间减小，如图3所示，填充有电解液的空间也可能减小。

因此，不可将所需量的电解液注入其中，或者电解液可在电极组件100和平面部分205之间流动，所以可设置平面部分205与电极组件100间隔开。因此，电池单元被制造为具有电池单元的相对表面凸起(swell)的形状。

然而，根据示例性实施方案，电池单元可包括具有不同倾角的第一侧壁206a和第二侧壁206c，第一侧壁206a和第二侧壁206c形成在电极引线120从中伸出的侧面上的。另外，由于第一侧壁206a和第二侧壁206c的倾角可以不同，在第一侧壁206a和第二侧壁206c之间可形成多条折线C1和C2。

第一折线C1和第二折线C2可形成为在相反的方向上弯曲，从而增加了支撑平面部分205的硬度水平。因此，即使在壳体200中的气体被除去的情况下，也不会使壳体200的侧壁部分206容易塌陷。

因此，由于可确保最大的内部空间，所以内部空间可充分填充电解液，从而防止电池单元的相对的表面凸起。

此外，第一侧壁206a和第三侧壁206b可尽可能大面积的与电极组件100接触，并且可使电极组件100固定。因此，即使在第二侧壁206b向外延伸的情况下，也可抑制电极组件100在壳体200中的移动。

此外，根据示例性实施方案，壳体的容纳空间可包括具有不同倾角的第一侧壁206a和第二侧壁206c。因此，容纳空间可分成由第一侧壁206a和第三侧壁206b形成的第一容纳部分和由第二侧壁206c形成的第二容纳部分。另外，第一容纳部分可用作容纳堆叠的电极板的空间，而第二容纳部分可用作容纳从电极板和电极引线120延伸的极耳110的空间。

因此，第一容纳部分和第二容纳部分可形成为具有不同的宽度。

同时，示例性实施方案举例说明了第二侧壁206c仅形成在设置有电极引线的短侧面上的情况，但是本发明的构造不限于此。例如，第二侧壁206c也可形成于其中形成有第三侧壁206b的长侧面上。然而，密封部分的宽度在第三侧壁206b上可显著较小。因此，在第二侧壁206c形成在第三侧壁206b上的情况下，可增加电池单元的宽度。

本发明不限于上述示例性实施方案，并且可进行各种修改。

在示例性实施方案的情况中，电池单元可以以与上述示例性实施方案中的电池单元类似的方式配置，并且可以仅在第三侧壁的结构上有所不同。因此，将省略与上述示例性实施方案相同的部件的描述，仅描述它们之间的差别。

参照图8，根据示例性实施方案，可形成电池单元使得第一侧壁206a和第三侧壁206b具有相同的倾角。

另外，第一折线C1的一端和第二折线C2的一端可形成为与平面部分205在一点相交，而第一折线C1的另一端和第二折线C2的另一端可形成为与密封部分202在不同点相交。

由于上述构造，平面部分205可形成为完全矩形形状，因此使电极组件更稳定地固定于其上。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案，可提供一种即使在壳体中的气体被除去的情况下也不会使壳体的侧壁部分容易塌陷的电池单元。因此，可确保最大的内部空间并且在其中可填充足量的电解液。另外，可防止电池单元的相对表面凸起。

虽然以上已经示出和描述了示例性实施方案，但是对于本领域技术人员显而易见的是，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，其包括：

壳体，所述壳体包括界定容纳空间的深度的侧壁部分和从所述侧壁部分延伸并使所述容纳空间完整的平面部分；和

电极组件，所述电极组件以堆叠多个电极板的方式形成，并且容纳在所述壳体的所述容纳空间中，

其中，所述侧壁部分包括第一侧壁和从所述第一侧壁向外突出并扩大所述容纳空间的第二侧壁。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述第二侧壁与所述平面部分所在的平面之间的倾角比所述第一侧壁与所述平面之间的倾角窄。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其中所述第一侧壁的倾角形成为比所述第二侧壁的倾角宽并且小于90°。

4.根据权利要求1所述的电池单元，所述电池单元包括将所述第一侧壁连接到所述第二侧壁的连接部分。

5.根据权利要求4所述的电池单元，其中在所述连接部分与所述第一侧壁相交的部分和所述连接部分与所述第二侧壁相交的部分中形成两条折线。

6.根据权利要求5所述的电池单元，其中，所述两条折线以两条折线各自的端部相交的方式形成。

7.电池单元，其包括：

电极组件，所述电极组件包括堆叠的多个电极板和从所述多个电极板的每一个电极板中延伸的极耳；和

壳体，所述壳体包括容纳所述多个电极板的第一容纳部分和容纳所述极耳的第二容纳部分；

其中，所述第一容纳部分和所述第二容纳部分形成为具有不同的宽度。