CN107851741A - 用于二次电池的袋外壳材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种袋外壳材料，其具有一体地在一个袋膜上形成的、形成电极组件接纳部分的两个杯体。根据本发明的袋外壳具有一体地形成的上袋部件和下袋部件，其中上袋和下袋的连接部分不向外凸出，从而提供电池长度减小的效果。

Description

用于二次电池的袋外壳材料
技术领域
本申请要求在2015年11月3日向韩国提交的韩国专利申请10-2015-0154006的优先权，该申请的公开内容通过引用并入于此。本公开涉及用于包围电极组件的袋外壳材料。更加具体地，本公开涉及包括两个杯体的袋外壳材料，所述两个杯体形成电极组件接纳部分，并且在一个袋膜中一体地形成。
背景技术
近来，随着便携式电子设备诸如笔记本计算机、摄影机和蜂窝式电话的需求日益增长，并且电动车辆、蓄能电容器、机器人和卫星的发展已经常规化，已经关于能够重复充电/放电的高性能二次电池进行了积极的研究。
近来，在商业上可以获得的二次电池包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池和锂二次电池。在这些电池中，锂二次电池如与镍-基二次电池相比几乎不引起记忆效应从而允许自由充电/放电，具有显著低的自放电率和高能量密度，因此已经受到很多关注。通常，根据外壳或应用的类型，二次电池可以分类成罐型二次电池和袋型二次电池。
图1和图2a是示意传统的袋型二次电池的结构的分解透视图。如在图1中所示，传统袋型二次电池1a包括具有电极端子21的电极组件20和构造为接纳电极组件20的袋外壳部件10a。
参考图1，密封部分40被设置在电极接纳部分的周边处，并且电池的全长La由电极组件接纳部分的长度和设置在电极组件接纳部分的两端处的两个密封部分40的宽度确定。因此，当上袋部件11a和下袋部件12a如在图1中所示被各自地设置时，密封部分在电极组件接纳部分的所有的四个侧面处形成，并且因此由于密封部分的宽度，全长增加。
图2a是另一个类型的传统袋型二次电池1b的分解透视图，其中上袋部件和下袋部件被一体地形成为一个袋膜。参考图2a，电极组件接纳部分在一个袋部件中形成，袋膜的预定部分被折叠，电极组件接纳部分的开口被另一个袋部件覆盖，并且然后上袋部件和下袋部件被密封。在此情形中，除了在上袋和下袋之间的连接部，密封部分在三个横向侧部处形成。如与二次电池1a相比，二次电池1b的全长La减小了一个密封部分的宽度。然而，在无密封部分的连接部的情形中，在密封之后，该连接部的一部分不理想地朝向外侧突出。图2b是示意二次电池类型1b的实际实施例的照片图像，其中上袋部件与下袋部件连接的折叠部分突出。结果，即使当以二次电池1b的类型形成袋外壳材料时，与二次电池1a相比，仍然不存在减小全长的显著效果。认为这个现象是因为如下原因而引起的：在将电解质注射到袋外壳材料中之后，由于在密封时被施加以防止空气保留于电池中的真空，上袋部件和下袋部件的在被连接部分附近的区域形成彼此接触。
因此，需要研制一种被构造为在密封之后防止在上袋部件和下袋部件之间的连接部突出的袋外壳材料。
发明内容
技术问题
本公开被设计用于解决相关技术的问题，并且因此本公开涉及提供一种包括彼此一体地形成的上袋部件和下袋部件的袋外壳材料，其中在密封之后在上袋部件和下袋部件之间的连接部不朝向外侧突出。本公开的这些和其它目的和优点可以根据以下详细说明而得到理解并且将从本公开的示例性实施例变得更加显而易见。而且，将易于理解，本公开的目的和优点可以利用所附权利要求所示装置及其组合实现。
技术方案
本公开提供一种能够解决上述技术问题的袋外壳材料。
根据本公开的第一实施例，提供一种包括第一杯体和第二杯体的袋外壳材料，该第一杯体和第二杯体被以如此方式堆叠，使得杯体的内侧面对彼此以形成能够包围电极组件的电极组件接纳部分，第一杯体和第二杯体被彼此间隔开，使得具有预定宽度W的杯体连接部被置入其间，并且从杯体和杯体连接部延伸的密封部分在袋外壳材料的外周表面上一体地形成；每一个杯体包括从杯体连接部延伸的第一横向侧部和面对第一横向侧部的第二横向侧部；并且第一杯体的第一横向侧部的高度Ha1、第二杯体的第一横向侧部的高度Ha2和宽度W之和等于第一杯体的第二横向侧部的高度Hb1和第二杯体的第二横向侧部的高度Hb2之和。
根据第二实施例，提供一种第一实施例的袋外壳材料，其中在袋外壳材料中包围的电极组件的电极端子被从密封部分的间隙引出，该密封部分从第一杯体和第二杯体的第二横向侧部延伸。
根据第三实施例，提供一种第一实施例或者第二实施例的袋外壳材料，其中每一个杯体的第一横向侧部和第二横向侧部通过面对彼此的两个第三横向侧部彼此连接。
根据第四实施例，提供一种第三实施例的袋外壳材料，其中在第三横向侧部中连接到第一横向侧部的侧边的长度比连接到第二横向侧部的侧边的长度更短。
根据第五实施例，提供一种第三实施例的袋外壳材料，其中构造为补偿第一横向侧部与第二横向侧部的高度差的台阶补偿部分被设置在第三横向侧部和密封部分之间，其中台阶补偿部分被形成为与第三横向侧部共用一侧的三角形。
根据第六实施例，提供一种第五实施例的袋外壳材料，其中从第一横向侧部的一侧延伸的台阶补偿部分的一侧的长度等于或者大于第一横向侧部与第二横向侧部的高度差。
根据第七实施例，提供一种第五实施例的袋外壳材料，其中第三横向侧部和台阶补偿部分形成袋外壳材料的电极组件接纳部分的一个内侧部。
根据第八实施例，提供一种第五实施例的袋外壳材料，其中当组装袋外壳材料时，台阶补偿部分从第三横向侧部的平面朝向外侧突出。
根据第九实施例，提供一种第五实施例的袋外壳材料，其中第一杯体的第一台阶补偿部分、第二杯体的台阶补偿部分、密封部分和杯体连接部各自地与矩形折叠部分共用一侧并且通过折叠部分彼此连接。
根据第十实施例，提供一种第一实施例到第九实施例中的任何一个的袋外壳材料，其中当电极组件被包围时折叠部分被朝向袋外壳材料的内侧折叠，并且因此不朝向外侧突出。
有利的效果
根据本公开的袋外壳材料包括彼此一体地形成的上袋部件和下袋部件，并且在上袋部件和下袋部件之间的连接部不朝向外侧突出。因此，电池的全长减小。
附图说明
附图示意本公开的优选实施例并且与前面的公开一起地用于提供本公开的技术精神的进一步的理解，并且因此，本公开不被理解为限制于附图。同时，为了说明更加清楚，附图中的元件的形状、尺寸、尺度或者比例可能被夸大。
图1是示意传统袋外壳材料的结构的分解透视图。
图2a和图2b是示意传统袋外壳材料的结构的分解透视图。
图3是示意根据本公开的袋外壳材料的结构的分解透视图。
图4是示意在根据本公开的袋外壳材料中接纳的电极组件的具体实施例的概略视图。
图5是示意在密封之后在根据本公开的袋外壳材料中接纳的电极组件的组装图。
图6示出当组装根据本公开的另一个实施例的袋外壳材料时折叠折叠部分和连接到折叠部分的密封部分的机构的具体实施例。
图7是图6的部分A的放大视图。
图8是图4的部分A的放大视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解在说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被理解为被限制于一般的和词典的含义，而是基于允许本发明人为了最佳解释适当地定义术语的原则基于对应于本公开的技术方面的含义和概念解释。因此，在这里给出的说明只是仅仅为了示意的优选实例，而非旨在限制本公开的范围，从而应该理解能够在不偏离本公开范围的情况下对此作出其它等同和修改。
本公开涉及一种用于二次电池的袋外壳材料。袋外壳材料包括形成为一个袋膜的第一杯体和第二杯体，并且杯体被彼此间隔开，使得具有预定宽度的杯体连接部被置入其间。根据实施例，第一杯体和第二杯体被以如此方式堆叠，使得杯体的内侧面对彼此以形成能够接纳电极组件的电极组件接纳部分。另外，袋外壳材料的外周表面设置有从第一杯体、第二杯体和杯体连接部延伸的密封部分。
图3是示意根据本公开的实施例的袋外壳材料的透视图。参考图3，袋外壳材料100在一个袋膜中包括第一杯体110和第二杯体120，并且具有预定宽度的杯体连接部130被设置在第一杯体和第二杯体之间。换言之，第一杯体110和第二杯体120被以杯体连接部130的宽度W彼此间隔开。袋外壳材料100被沿着位于在杯体110、120和杯体连接部130之间的连接部处的假想折叠线折叠从而第一杯体和第二杯体可以被堆叠以形成电极组件接纳部分。折叠线可以是由第一杯体和杯体连接部共用的一侧和/或由第二杯体和杯体连接部共用的一侧。另外，具有预定宽度的密封部分140在袋外壳材料的外周表面上形成。因此，第一杯体和第二杯体被以如此方式堆叠，使得第一杯体的密封部分面对第二杯体的密封部分。然后，密封部分被加热以密封袋外壳材料。
在附图中，由波浪线(～)示意的端部分意味着对应于由该线示意的部分的空间。
在这里，在通过用袋外壳材料密封而获得的二次电池中，第一杯体和第二杯体的底表面171、172分别地形成顶表面和底表面。另外，在袋外壳材料中，第二横向侧部112、122被连接到密封部分以形成二次电池的顶侧表面，第三横向侧部131、132被连接到密封部分以形成二次电池的左侧表面或者右侧表面，并且第一横向侧部111、121与杯体连接部一起地形成底侧表面。如在这里所使用地，“顶”、“底”、“左”和“右”是以相对的概念使用的而不限定绝对位置。例如，参考图5，在用袋外壳材料密封的二次电池中，从其引出电极端子的部分是顶侧表面，与顶侧表面相对并且包括杯体连接部的部分是底侧表面，并且除了顶侧表面和底侧表面之外的具有密封部分的横向侧面是左侧表面和右侧表面。
图4示出在袋外壳材料100中接纳的电极组件200的实施例。根据本公开的实施例，袋外壳材料100可以被以构造为接纳长方体形电极组件的形状形成。在这里，在袋外壳材料的四个侧面中的仅仅三个侧面(顶侧表面、左侧表面和右侧表面)打开并且其余侧面(底侧表面)通过连接部被连接而不打开。因此，优选的是将电极组件的电极端子制备成从该三个打开的侧面引出。参考图4，电极组件200被以如此方式形成，使得电极端子被从顶侧表面引出。
根据实施例，第一杯体110和第二杯体120包括从杯体连接部130延伸的第一横向侧部111、121和面对第一横向侧部的第二横向侧部112、122。第一杯体的第一横向侧部111的高度Ha1、第二杯体的第一横向侧部121的高度Ha2和宽度W之和等于第一杯体的第二横向侧部112的高度Hb1和第二杯体的第二横向侧部122的高度Hb2之和。另外，杯体中的第一横向侧部和第二横向侧部通过两个第三横向侧部131、132被连接。
图5示出在密封之后根据实施例的袋外壳材料100。通常，考虑到将被接纳的电极组件的高度地确定袋外壳材料中的第一杯体的高度和第二杯体的高度。典型地，第一杯体可以具有通过从电极组件的高度减去第二杯体的高度而获得的高度。另外，适当的空间裕度被确定并且被添加到第一杯体的高度。否则，每一个杯体的高度可以是电池的预定厚度的1/2。当将所确定的杯体高度应用于所有的侧面例如杯体的四个侧面时，上述突起可以在在一个杯体和另一个杯体之间的连接部处形成。本公开旨在解决该问题。根据本公开，杯体的横向侧部的高度被设定为不同的高度，从杯体连接部延伸的横向侧部(第一横向侧部)的高度被设定为低于面对第一横向侧部的横向侧部(第二横向侧部)的位置(高度)，并且在第一横向侧部和第二横向侧部之间的高度差由杯体连接部补偿。
参考图5，在密封袋外壳材料100之后，杯体连接部130与第一杯体的第一横向侧部和第二杯体的第一横向侧部一起地形成二次电池的底侧表面。因此，即使当在密封时施加真空时，仍然能够防止从二次电池的横向侧面朝向外侧突出。
根据实施例，第一横向侧部和第二横向侧部通过第三横向侧部彼此连接。因此，在第三横向侧部中与第一横向侧部连接的侧边的长度可以比与第二横向侧部连接的侧边的长度更短。
根据实施例，袋外壳材料100在第三横向侧部和密封部分之间设置有被构造为补偿第一横向侧部与第二横向侧部的高度差的台阶补偿部分150。该台阶补偿部分被形成为与第三横向侧部共用一侧的三角形。
在袋外壳材料100中，第三横向侧部131、132形成二次电池的一个横向侧部。在第三横向侧部中，因为由第一横向侧部111、121共用的一侧(第一侧)的长度不同于由第二横向侧部112、122共用的一侧(第二侧)的长度，所以要求能够补偿这种长度差异的补偿表面。根据本公开的实施例，袋外壳材料设置有台阶补偿部分150从而补偿在第一侧和第二侧之间的长度差异。根据本公开的实施例，从第一横向侧部的一侧延伸的台阶补偿部分150的长度可以与在第一横向侧部和第二横向侧部之间的高度差相同，或者可以比该高度差更长。在后一情形中，在用袋外壳材料密封之后，台阶补偿部分可以从第三横向侧部的平面朝向外侧突出。根据本公开的实施例，第三横向侧部和台阶补偿部分形成袋外壳材料的电极组件接纳部分的左侧表面和右侧表面。
根据本公开的实施例，在袋外壳材料100中，第一杯体的第一台阶补偿部分、第二杯体的台阶补偿部分、密封部分和杯体连接部可以各自地与矩形折叠部分共用一侧并且可以通过折叠部分被彼此连接。根据本公开的实施例，袋外壳材料包括通过在具有延展性的一个袋膜中使得预定部分凹陷而一体地形成的第一杯体、第二杯体和杯体连接部。另外，在非凹陷部分中袋膜的外周部分形成被构造为密封袋外壳材料的密封部分，并且在密封部分和第三横向侧部之间形成被构造为补偿第一横向侧部与第二横向侧部的高度差的台阶补偿部分。当如上所述用一张袋膜一体地形成所有的构件时，无助于形成二次电池的外表面的折叠部分160在第一杯体的第一台阶补偿部分、第二杯体的台阶补偿部分、密封部分和杯体连接部之间形成。根据本公开的实施例，折叠部分允许折叠袋外壳材料100以形成电极组件接纳部分，并且当密封外周表面时可以被充分地折叠从而它可以被插入二次电池中。当折叠部分160被切割并且移除时，在第一杯体的第一台阶补偿部分、第二杯体的台阶补偿部分、密封部分和杯体连接部之间产生空闲的空间，并且因此它们的密封可能未予完成。在此情形中，应该制备独立的密封部分。因此，优选的是如上所述折叠该折叠部分并且将其插入内侧中。
图6和图7示出示意折叠该折叠部分160并且将其插入二次电池的内侧中的过程的概略视图。另外，图8是图4中的部分A的放大视图，其中所示意的点线160l在功能上用作折叠线从而折叠部分可以被折叠并且插入电池的内侧中。
在另一个方面中，提供一种包括袋外壳材料的二次电池。该二次电池在根据本公开的袋外壳材料中包括电极组件和电解质，并且可以通过将电极组件和电解质引入袋外壳材料随后进行密封而获得。
根据本公开的实施例，袋外壳材料的密封部分40的粘结可以通过热熔合等执行。袋外壳材料可以包括外部绝缘层、金属层和内部绝缘层。在这里，外部绝缘层可以包括绝缘材料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂或者尼龙树脂，从而确保在二次电池和其外侧之间的绝缘。特别地，使用外部绝缘层是为了针对外部压力或者力保护金属层。因此，考虑到外壳材料的耐候性、耐化学性和可模塑性，优选的是外部绝缘层包括双轴取向聚酯树脂层和/或取向聚酰胺树脂层。外部绝缘层可以具有5-50μm，特别地15-30μm的厚度。当外部绝缘层太薄时，可以在层自身中产生针孔并且针对外力的保护效果劣化。
聚酯树脂的具体实例可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚邻苯二甲酸酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、共聚酯或者聚碳酸酯(PC)膜。作为双轴取向聚酰胺膜树脂，可以使用选自由尼龙6、尼龙6.6、尼龙6与尼龙6.6的共聚物、尼龙6.10和聚亚甲基己二酰二胺(MXD6)组成的组的至少一种以形成单层或者复合层。另外，可以施加具有改进的耐热性、耐候性和耐化学性的烯烃树脂以形成层。外部绝缘层可以通过诸如干燥层叠、挤出层叠等的方法被附着到金属层。
根据本公开的实施例，内部绝缘层包括改性聚丙烯诸如流延聚丙烯(CPP)、热熔聚合树脂诸如聚丙烯、丁烯和乙烯的三元共聚物等。热熔聚合树脂在功能上用作用于粘结上袋和下袋的密封剂。内部绝缘层可以被涂覆或者层叠在金属层的另一侧上并且可以被形成为具有20-40μm，特别地30-40μm的厚度。
根据本公开的实施例，金属层是金属薄膜，并且可以包括选自由铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)及其合金组成的组的金属。然而，金属层不限于此。优选地，金属层包括铝。
电极组件200包括阴极板和阳极板，分隔物被置入其间。在这里，电极组件200可以具有在分隔物被置入其间时缠绕一个阴极板和一个阳极板的结构，或者在分隔物被置入其间时堆叠多个阴极板和多个阳极板的结构。另外，阴极板和阳极板每一个可以通过将活性材料浆液施加到电极集电器而形成。通常，可以通过在将溶剂添加于此时搅拌颗粒活性材料、辅助导体、结合剂和增塑剂而形成浆液。
同时，电极组件200可以具有在此处无浆液被施加到电极板的非涂覆部分。非涂覆部分可以设置有对应于每一个电极板的电极接线片。换言之，阴极接线片被附接到电极组件的阴极板并且阳极接线片可以被附接到电极组件的阳极板。阴极接线片和阳极接线片分别地被电连接到阴极引线和阳极引线以形成电极端子210。电极端子210被引出到袋外壳材料100的外侧。
另外，未在这里描述的其它电池元件诸如分隔物、传导性材料、结合剂树脂和电解质可以包括当前地在电池特别地锂二次电池领域中使用的元件。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解详细说明和具体实例在示意本公开的优选实施例时是仅仅作为示意给出的，因为从这个详细说明，对于本领域技术人员而言，在本公开范围内的各种改变和修改将变得清楚。
[元件的说明]
袋外壳材料：10a、10b、100
电极组件：20、200
电极端子：21、210
第一杯体：11a、11b、110
第二杯体：12a、12b、120
杯体连接部：130
密封部分：40、140
第一横向侧部：111、121
第二横向侧部：112、122
第三横向侧部：131、132
台阶补偿部分：150
折叠部分：160
全长：La

Claims (10)

1.一种袋外壳材料，所述袋外壳材料包括第一杯体和第二杯体，所述第一杯体和所述第二杯体被以如下方式堆叠，即：所述杯体的内侧彼此面对以形成能够包围电极组件的电极组件接纳部分，所述第一杯体和所述第二杯体在具有预定宽度(W)的杯体连接部被置入所述第一杯体和所述第二杯体之间的情况下被彼此间隔开，并且从所述杯体和所述杯体连接部延伸的密封部分在所述袋外壳材料的外周表面上一体地形成；
每一个所述杯体包括从所述杯体连接部延伸的第一横向侧部和面对所述第一横向侧部的第二横向侧部；并且
所述第一杯体的所述第一横向侧部的高度(Ha1)、所述第二杯体的所述第一横向侧部的高度(Ha2)和所述宽度(W)之和等于所述第一杯体的所述第二横向侧部的高度(Hb1)和所述第二杯体的所述第二横向侧部的高度(Hb2)之和。
2.根据权利要求1所述的袋外壳材料，其中，在所述袋外壳材料中包围的所述电极组件的电极端子被从由所述第一杯体和所述第二杯体的所述第二横向侧部延伸的所述密封部分的间隙引出。
3.根据权利要求1所述的袋外壳材料，其中，每一个所述杯体的所述第一横向侧部和所述第二横向侧部通过彼此面对的两个第三横向侧部彼此连接。
4.根据权利要求3所述的袋外壳材料，其中，在所述第三横向侧部中，连接到所述第一横向侧部的侧边的长度比连接到所述第二横向侧部的侧边的长度更短。
5.根据权利要求3所述的袋外壳材料，其中，在所述第三横向侧部和所述密封部分之间设置台阶补偿部分，所述台阶补偿部分被构造为补偿所述第一横向侧部与所述第二横向侧部的高度差，其中所述台阶补偿部分被形成为与所述第三横向侧部共用一侧的三角形。
6.根据权利要求5所述的袋外壳材料，其中，从所述第一横向侧部的一侧延伸的所述台阶补偿部分的一侧的长度等于或者大于所述第一横向侧部与所述第二横向侧部的高度差。
7.根据权利要求5所述的袋外壳材料，其中，所述第三横向侧部和所述台阶补偿部分形成所述袋外壳材料的所述电极组件接纳部分的一个内侧部。
8.根据权利要求5所述的袋外壳材料，其中，当组装所述袋外壳材料时，所述台阶补偿部分从所述第三横向侧部的平面朝向外侧突出。
9.根据权利要求5所述的袋外壳材料，其中，所述第一杯体的所述第一台阶补偿部分、所述第二杯体的所述台阶补偿部分、所述密封部分和所述杯体连接部各自地与矩形折叠部分共用一侧并且通过所述折叠部分彼此连接。
10.根据权利要求1所述的袋外壳材料，其中，当所述电极组件被包围时所述折叠部分被朝向所述袋外壳材料的内侧折叠，并且因此不朝向外侧突出。
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