CN108140759A - 带有增加的压力和热量施加面积的用于电池壳体的密封设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种密封装置，该密封装置具有以下结构：其中，利用一对密封块和从所述密封块延伸的挤压部，增大了挤压面积和热量施加面积。基于以上结构，根据本发明的密封装置能够向当待密封部被挤压时拉伸的待密封部或绝缘膜施加热量和压力，由此能够将电极引线和与电极引线邻近的待密封部牢固地结合。

Description

带有增加的压力和热量施加面积的用于电池壳体的密封设备
技术领域
本申请要求在2015年12月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2015-0179813的优先权和利益，该韩国专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文。本发明涉及一种带有增加的压力和热量施加面积的、用于电池壳体的密封设备。
背景技术
近来，随着移动装置的技术发展和需求的增加，对于作为能量源的能够充电和放电的二次电池的需求已快速增加，因此，已经对能够满足各种需求的二次电池进行了大量研究。
另外，作为电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PLUG-IN HEV)等的动力源，二次电池已经受到关注，这些车辆作为解决使用化石燃料的现有汽油车辆和柴油车辆的空气污染的方案而被提出。
在这些二次电池中，具有高能量密度和放电电压的锂二次电池已被广泛研究、商业化和广泛使用。作为代表性的一种，对于袋型锂二次电池单体存在着高的需求，在袋型锂二次电池单体中，鉴于电池的形状，厚度较薄，层叠排列容易，且形状能够部分地变化。
袋型电池单体具有以下结构：其中，电极组件和电解质溶液被内置在能够容纳该电极组件的袋型层压片中。在狭义上，该层压片也可以被称为“袋型电池壳体”，并且该层压片的树脂层可以通过加热而被熔合。
特别地，袋型电池单体具有以下结构：其中，层压片包围电极组件，使得电极组件不被暴露于外部。这里，通过在电池壳体的外周部分处向彼此重叠的层压片的密封预定部施加热量和压力而将层压片密封。图1中示出了袋型电池单体的示例性结构。
参考图1，电池单体10具有以下结构：其中，在电极引线11、12突出到电池壳体14外侧的状态下，电池壳体14的作为外周端部的密封预定部14a、14b和14c被密封。这里，电极引线12在广义上可以具有如下概念：其包括由导电材料形成的条状引线构件和附接到该引线构件的两个表面的绝缘膜16。
更准确地，密封预定部是指在其上形成有电极组件容纳部的电池壳体的底座本体中从该底座本体的一个侧端部延伸的部分、或者是指在相对于壳体本体形成为独立构件的底座盖与本体紧密接触的状态下彼此重叠的电池壳体的外周部分。这些密封预定部利用热量和压力被结合，以形成电池单体的密封部。
同时，因为与电极引线11和12的突出部分对应的电池壳体的密封预定部14a和14c被以电极引线11和12的厚度彼此间隔开，所以通常与电极引线11和12的外形对应地施加强压力，由此形成其中密封预定部14a和14c与电极引线11和12紧密接触的状态，并在上述状态下施加热量从而结合所述密封预定部。此外，密封预定部14a、14c和引线膜(lead film)16利用热量被结合到一起并彼此成一体，因此，密封预定部分14a和14c可以对应于电极引线11和12的外形，以被结合到电极引线11和12。
然而，因为能够在电极引线11和12与密封预定部14a和14c之间的边界表面中施加热量的面积非常窄，所以，密封预定部14a和14c可能难以在它们彼此紧密接触的状态下被完全结合到电极引线11和12。
此外，在被结合到介于密封预定部14a和14c之间的绝缘膜16时，密封预定部14a和14c被间接地结合到引线构件。然而，在实际过程中，绝缘膜16被压力沿着引线构件的突出方向推动并向密封预定部分14a和14c的外侧偏离。最终，经常发生如下工艺问题，即：绝缘膜16与密封预定部14a和14c未彼此结合，且因此与电极引线11和12邻近的密封预定部14a和14c未被紧密地密封。
如上所述的密封预定部未被紧密地密封的工艺问题会导致如下的严重问题：电解质溶液泄漏，或者水分或异物渗入到所制造的电池单体中，因此电极组件短路。
此外，近年来，电池单体的形状已经多样化以应对具有薄型结构或几何结构的装置。另外，电极组件的体积已经被设计得相对大以具有高容量和输出特性，而用于密封的密封预定部的面积已经被设计得逐渐减小以具有小尺寸的电池壳体。
在这种情况下，上述问题(即，与电极引线邻近的部分的密封预定部未被紧密地密封的问题)变得更严重。
因此，非常需要一种能够根本上解决这些问题的技术。
发明内容
技术问题
为了解决现有技术的上述问题和过去要求的技术问题，已经做出了本发明。
具体地，已经做出了本发明以尝试提供一种密封设备，该密封设备具有如下优点：基于其中压力和热量施加面积被增加的结构，通过甚至向当加压所述密封预定部时将被延伸的绝缘膜或所述密封预定部施加热量和压力，将电极引线和与电极引线邻近的密封预定部牢固地结合。
技术方案
本发明的一个示例性实施例提供了一种密封设备，该密封设备用于通过在电池单体中施加热量和压力来密封电池壳体的密封预定部，电极引线在该密封预定部中突出，该电池单体具有以下结构：其中，电极组件和电解质溶液被内置在由层压片制成的电池壳体中，
其中，该密封设备包括一对密封块，所述一对密封块用于在密封预定部和从密封预定部突出的电极引线被介于所述一对密封块之间的情况下、通过在上部和下部处向密封预定部施加压力和热量来结合所述密封预定部；
所述密封块形成有两个或更多个突出部，每个突出部沿电极组件的方向和/或沿与电极组件相反的方向延伸；并且
所述突出部进一步向由于密封块的热量和压力而沿着电极引线的端部延伸的所述密封预定部的对应部分施加热量和压力，由此密封被延伸的密封预定部。如上所述，由于加压，薄片形式的密封预定部被不可避免地延伸。在图2所示的传统密封设备20中，在上部和下部处加压密封预定部21的构件在平面上具有对应于密封预定部21的形状，从而在密封预定部21被延伸时向密封设备20的外侧突出。
因此，在传统密封设备中，因为不能向被延伸的密封预定部施加热量和压力，密封预定部可能未被密封，因此电池壳体的密封力可能是低的，从而当电池单体被长时间使用时，由于电池单体的密封处的分离，可能发生电解质溶液的泄漏以及水和异物的渗入。
特别地，在电极引线22和密封预定部21之间的边界表面中，可施加热量的面积非常窄，因此，即使可以密封，密封性仍非常低。因为这个原因，如上所述，如果在上述部分处被延伸的密封预定部未被密封，则这更加致命。
考虑到这一点，本发明提供了一种具有新颖结构的密封设备，其中，不仅所述密封预定部，而且在密封过程中被不可避免地延伸的密封预定部也能够进一步被密封。
详细地，根据本发明的密封设备可以具有突出部，所述突出部从密封块朝向电极组件的方向以及沿着与电极组件相反的方向延伸，因此，通过另外地向沿上述方向延伸的密封预定部施加热量和压力，可以密封所述密封预定部。
即，所述密封设备具有以下结构：其中，利用所述突出部，密封块相对于密封预定部的压力和热量施加面积被显著增加了，在电极引线的、可向其施加热量的面积非常窄的部分处，这是更有效的。
所述突出部的形状可以是在垂直截面上包括多边形或曲线的圆化结构，并且可以考虑到将被延伸的密封预定部分的厚度、密封预定部的延伸形式等来选择该形状。
例如，当密封预定部的厚度薄时，将被延伸的密封预定部具有小的面积，但在加压时以相对尖锐的形状延伸。在此情形中，当突出部加压被延伸的密封预定部时，密封预定部以成角度的边缘部分为曲线的形式被延伸，因此，包括曲线的圆化结构可更适合于大范围加压。
另一方面，当密封预定部的厚度非常厚时，将被延伸的密封预定部具有大的面积并且在加压时以相对圆化的形状被延伸。在此情形中，当突出部加压被延伸的密封预定部时，密封预定部以圆化结构、以成角度的边缘的形式延伸，因此，具有多边形结构的突出部可对于大范围加压更有效。
所述突出部还可以在平面上具有楔形结构。所述突出部具有“V”字形的非常尖锐地突出的形状，并且具有如下优点：所述突出部的尖锐边缘能够更精确地加压所述密封预定部从而所述密封预定部被沿着电极引线以“V”字形延伸。
所述突出部的延伸长度可以相对于密封预定部的宽度为5％到30％。这里，突出部的延伸长度是指突出部从密封块的端部算起的最大长度。
当突出部的延伸长度小于上述范围时，难以有效地加压被延伸的密封预定部，并且热量施加范围也非常受限，因此不能实现本发明的预期效果。相反，当突出部的延伸长度大于上述范围时，这不是优选的，因为所述被延伸的密封预定部通过热量和压力而进一步延伸或被完全熔化，因而不能执行结合。考虑到以上说明，更优选地，突出部的延伸长度可以相对于密封预定部的宽度为15％到20％。
如上所述，根据本发明的密封设备具有能够更紧密地密封与电极引线邻近的密封预定部的特殊结构。在下文中，将通过以下描述的非限制性实例来详细描述电极引线的形状和考虑到电极引线的形状的、用于有效地密封所述密封预定部的密封块和突出部的详细结构。
在一个具体实例中，电极引线可以包括导电的引线构件和以局部地包围该引线构件的形式附接的一对绝缘膜；并且该绝缘膜可以包括在引线构件的两侧端部处彼此结合的余留结合部。
在电极引线中，在绝缘膜的一部分与密封预定部的内表面紧密接触的状态下，绝缘膜的其余部分可以向外突出；所述密封块可以将彼此紧密接触的密封预定部和绝缘膜进一步结合，并且所述突出部可以将沿着引线构件的端部延伸的密封预定部和暴露于外部的绝缘膜进一步结合。
通常，在绝缘膜的一部分介于密封预定部之间的状态下，绝缘膜可以与密封预定部的内表面紧密接触。在此状态下，所述密封块可以向密封预定部施加热量和压力，以将密封预定部的一部分和绝缘膜结合。
然而，如上所述，由于压力，绝缘膜可能被沿引线构件的突出方向推动。在根据本发明的密封设备中，当密封块加压所述密封预定部时，突出部在其上被暴露于外部的绝缘膜可以被加压和固定，因此不仅能够抑制推动绝缘膜的现象，而且能够将被延伸的密封预定部结合到暴露于外部的绝缘膜。即便绝缘膜被部分地推动，利用所述突出部，绝缘膜仍可以立即与将被延伸的密封预定部密封，因此可以防止绝缘膜完全偏离到密封预定部外侧的现象。
在一个具体实例中，所述密封块可以包括：在上部处加压所述密封预定部的第一块；和在下部处加压所述密封预定部的第二块，并且所述突出部可以分别形成在第一块和第二块中。
即，在该密封设备中，在第一块和第二块彼此面对的状态下，在第一块上形成的突出部和在第二块上形成的突出部彼此面对，并且当第一块和第二块彼此形成紧密接触时，分别在所述块上形成的突出部也彼此紧密接触。
这里，所述第一块和第二块中的每一个可以包括：
一对第一台阶，在垂直截面上，所述一对第一台阶形成在与电极引线的两侧端部对应的位置处；和
第二台阶，所述第二台阶分别从第一台阶延伸，并且形成在与绝缘膜中的余留结合部的两侧端部对应的位置处。
具体地，第一台阶可以具有与引线构件和被局部地添加到该引线构件的绝缘膜的厚度大致对应或比该厚度小的深度，并且第一台阶之间的宽度可以大致对应于引线构件的宽度。
因此，第一台阶可以具有凹槽的形状，该凹槽具有上述深度和宽度，并且，引线构件和绝缘膜可以插入到由第一台阶形成的该凹槽中。
具体地，第二台阶可以具有与余留结合部的厚度大致对应或比该厚度小的深度，并且第二台阶之间的宽度可以是与从在引线构件的一侧的端部处结合的余留结合部的端部到在引线构件的另一侧的端部处结合的余留结合部的端部的长度大致对应的长度。
因此，第二台阶可以具有另一凹槽的形状，该凹槽具有上述深度和宽度，并且余留结合部可以插入到该凹槽中。
用于形成第一块、第二块和每个突出部的材料不受特别限制，只要它是能够传导热量的材料即可，但更具体地，该材料可以是选自能够具有强度和导热性这两者的金属(例如不锈钢、钢、钛等)和导热性金属(例如铝、铜、铅、锡等)的一种或多种。
所述第一块、第二块和各个突出部的内部可以具有用于施加热量的诸如加热器、加热丝等的加热装置。所述第一块、第二块和各个突出部可以被加热装置加热，因此热量可以被施加到与所述第一块、第二块和突出部接触的密封预定部和绝缘膜。这里，多个加热装置可以在被内置第一台阶和第二台阶内，因此，被插入到由这些台阶形成的所述凹槽中的电极引线和密封预定部可以在短时间内通过加热而被快速结合。这里，因为引线构件也被加热，所以密封预定部可以被更有效地结合到附接在引线构件上的绝缘膜。
在下文中，详细描述所述第一块和第二块将电极引线和邻近的密封预定部结合的结构。
首先，当第一块和第二块加压所述密封预定部时，在电极引线被插入在第一台阶之间的同时，密封预定部的一部分可以被第一台阶弯曲，由此与附接到引线构件的两侧表面的绝缘膜紧密接触，然后可以被结合到绝缘膜。
这里，密封预定部的其余部分可以紧密接触与被插入在第一台阶之间的电极引线中的引线构件的上表面和下表面附接的绝缘膜，然后可以被结合到绝缘膜。
即，在本发明中，在密封预定部与形成第一块和第二块上的第一台阶对应地弯曲的状态下，密封预定部可以在引线构件的侧表面处被结合到绝缘膜。应该指出，由于这一点，所述密封预定部可以扩大电极引线的上表面以及沿引线构件的侧表面方向的紧密接触面积，以便为每一个块确保宽广的热量施加面积。
因此，上述密封设备结构可以利用非常有限的热量施加面积，从而能够将密封预定部相对于引线构件和绝缘膜牢固地结合，并能够防止在密封预定部和引线构件之间出现非期望的间隙。
同时，当第一块和第二块加压所述密封预定部时，在绝缘膜被插入在第二台阶之间的同时，密封预定部的一部分可以被第二台阶弯曲，由此与余留结合部的两侧端部紧密接触，然后可以被结合到余留结合部的两侧端部。
另外，密封预定部的其余部分可以与被插入在第二台阶之间的余留结合部的上表面和下表面紧密接触，然后可以被结合到余留结合部的上表面和下表面。
在此结构中，类似于上述第一台阶中的密封结构，在密封预定部与形成在第一块和第二块上的第二台阶对应地弯曲的状态下，密封预定部可以被结合到余留结合部的侧表面。由于这一点，所述密封预定部可以扩大余留结合部的上表面以及沿余留结合部的侧表面方向的紧密接触面积，以便为每一个块确保宽广的热量施加面积。
因此，上述密封设备结构可以利用非常有限的热量施加面积，从而能够将密封预定部相对于余留结合部牢固地结合，并能够防止在密封预定部和余留结合部之间出现非期望的间隙。
同时，所述第一块和第二块的突出部可以在每个第一台阶中包括：
朝向电极组件突出的一对第一突出部；和与第一突出部相反地突出的一对第二突出部，并且
所述第一块和第二块的突出部还可以在每个第二台阶中包括：
朝向电极组件突出的一对第三突出部；和与第三突出部相反地突出的一对第四突出部。
在下文中，详细描述所述突出部将电极引线和邻近的密封预定部结合的结构。
首先，当第一块和第二块加压所述密封预定部时，在电极引线被插入在第二突出部之间的同时，沿电极引线的方向延伸的密封预定部可以被第一台阶弯曲，由此与附接到电极引线的绝缘膜紧密接触，然后可以被结合到绝缘膜。
同时，当第一块和第二块加压所述密封预定部时，第一突出部可以形成为使得沿电极组件的方向延伸的密封预定部与附接到电极引线的绝缘膜紧密接触，然后被结合到绝缘膜。
即，在本发明的密封设备中，被所述第一块和第二块延伸的密封预定部可以被第一突出部和第二突出部沿电极引线的方向和电极组件的方向进一步结合，由此将电极引线和与电极引线邻近的密封预定部更牢固地结合。
与此类似，当第一块和第二块加压所述密封预定部时，绝缘膜的余留结合部可以被插入在第四突出部之间，并且，沿电极引线的方向延伸的密封预定部可以在被第二台阶弯曲而包围余留结合部的同时与余留结合部紧密接触，然后可以被结合到余留结合部。
另外，当第一块和第二块加压所述密封预定部时，第三突出部可以形成为使得沿电极组件的方向延伸的密封预定部与附接到电极引线的绝缘膜紧密接触，然后被结合到绝缘膜。
在上述结构中，被延伸的密封预定部可以在从第二台阶延伸的第一突出部至第四突出部中被进一步结合，并且，由于这一点，根据本发明的密封设备可以更牢固地结合所述密封预定部。
本发明的另一实施例提供了一种利用上述密封设备制造的电池单体。
具体地，该电池单体可以包括：
由层压片制成的袋型电池壳体；
非水电解质溶液；和
包括阴极(cathode)、阳极(anode)和分隔物的电极组件，
其中，在电极组件和非水电解质溶液被内置在电池壳体内的状态下，电池壳体的密封预定部被热熔合。
电池单体在其种类方面不受特别限制，但其具体实例可以包括具有诸如高能量密度、放电电压和输出稳定性等优点的锂二次电池，例如锂离子(Li-离子)二次电池、锂聚合物(Li-聚合物)二次电池、锂离子聚合物(Li-离子聚合物)二次电池等。
通常，锂二次电池可以由阴极、阳极、分隔物和含锂盐的非水电解质溶液组成。
例如，可以通过如下方式来制造阴极：在阴极集电体和/或延伸的集电部上涂布阴极活性材料、导电材料和结合剂的混合物，然后进行干燥。可选地，可进一步将填料添加到该混合物。
阴极集电体和/或延伸的集电部通常被形成为具有3到500μm的厚度。阴极集电体和延伸的集电部不受特别限制，只要它们具有导电性而不在电池中引起化学变化即可。例如，可以使用不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或者在铝表面或不锈钢表面上用碳、镍、钛、银等进行表面改性的材料。
阴极集电体和延伸的集电部可以具有在其表面上形成的微小突起和凹陷部，以增强阴极活性材料的结合力，并且可以以诸如膜、薄片、箔片、网、多孔体、泡沫、无纺织物等的各种形式被使用。
阴极活性材料的实例可以包括：包括锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)等的层状化合物，或被一种或多种过渡金属替换的化合物；由化学式Li1+xMn2-xO4(其中x为0到0.33)、LiMnO3、LiMn2O3、LiMnO2等表示的锂锰氧化物；锂铜氧化物(Li2CuO2)；诸如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5、Cu2V2O7等的钒氧化物；由化学式LiNi1-xMxO2表示的Ni位型锂镍氧化物，其中M是Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，并且x为0.01到0.3；由LiMn2-xMxO2(其中M是Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，并且x为0.01到0.1)或Li2Mn3MO8(其中M是Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；化学式中的Li的一部分被碱土金属离子替换的LiMn2O4；二硫化合物；Fe2(MoO4)3等，但阴极活性材料不限于此。
基于包括阴极活性材料的混合物的总重量而言，导电材料通常以1到30wt％的量被添加。该导电材料不受特别限制，只要它具有导电性而不在电池中引起化学变化即可。导电材料的实例可以包括：诸如天然石墨和人造石墨等的石墨；诸如碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和夏黑等的碳黑；诸如碳纤维、金属纤维等的导电纤维；诸如氟化碳、铝、镍粉等的金属粉末；诸如氧化锌、钛酸钾等的导电晶须；诸如氧化钛等的导电金属氧化物；诸如聚亚苯基衍生物等的导电材料，可以使用上述材料。
所述结合剂是有助于活性材料和导电材料等的结合以及与集电体的结合的成分，并且，基于包含阴极活性材料的混合物的总重量，结合剂通常以1到30wt％的量被添加。结合剂的实例可以包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁烯橡胶、氟橡胶、各种共聚物等。
所述填料可选地用作用于抑制阴极膨胀的成分，并且其不受特别限制，只要它是不在电池中引起化学变化的纤维性材料即可。填料的实例可以包括：诸如聚乙烯、聚丙烯等的烯烃基聚合物；诸如玻璃纤维和碳纤维等的纤维性材料。
可以通过如下方式来制造阳极：在阳极集电体和/或延伸的集电部上涂布阳极活性材料，然后进行干燥。如果必要的话，则可以可选地在阳极中包括上述成分。
阳极集电体和/或延伸的集电部通常被形成为具有3到500μm的厚度。阳极集电体和/或延伸的集电部不受特别限制，只要它们具有导电性而不在电池中引起化学变化即可。例如，可以使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、在铜表面或不锈钢表面上用碳、镍、钛、银等进行表面改性的材料，或铝镉合金。另外，类似于阴极集电体，阳极集电体和/或延伸的集电部可以具有在其表面上形成的微小突起和凹陷部以增强阳极活性材料的结合力，并且可以以诸如膜、薄片、箔片、网、多孔体、泡沫、无纺织物等的各种形式被使用。
阳极活性材料的实例可以包括：碳，例如非石墨化碳、石墨基碳等；金属复合氧化物，例如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me’：Al、B、P、Si、周期表中的1族、2族和3族元素、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)等；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物，例如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4、Bi2O5等；导电聚合物，例如聚乙炔等；Li-Co-Ni基材料等。
所述分隔物介于阴极和阳极之间，并且作为分隔物，使用了具有高的离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。所述分隔物通常具有0.01到10μm的气孔直径并且通常具有5到300μm的厚度。作为分隔物，例如，使用了：具有耐化学性和疏水性的诸如聚丙烯的烯烃基聚合物；由玻璃纤维、聚乙烯等制成的薄片或无纺织物。当诸如聚合物的固体电解质被用作电解质时，该固体电解质还可以用作分隔物。
电解质溶液可以是含锂盐的非水电解质溶液，并且可以由非水电解质溶液和锂盐形成。
非水电解质溶液的实例可以包括非水有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质等，但是，非水电解质溶液不限于此。非水有机溶剂的实例可以包括非质子有机溶剂，例如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四羟基呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲基、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。
有机固体电解质的实例可以包括聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚搅拌赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和包括离子解离性基团的聚合物等。
无机固体电解质的实例可以包括Li氮化物、Li卤化物、Li硫酸盐，例如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、Li3PO4-Li2S-SiS2等。
所述锂盐是有利于在非水电解质中溶解的材料。例如，可以使用LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂族碳酸锂、4-苯基硼酸锂、酰亚胺等。
此外，为了改善充电/放电特性、阻燃性等，例如，吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫磺、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N,N-取代咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等可以被添加到非水电解质溶液。在某些情形中，为了赋予不燃性，可以进一步添加含卤素的溶剂，例如四氯化碳、三氟化乙烯等。为了改善高温存储特性，可以进一步添加二氧化碳气体或者可以进一步添加氟代碳酸亚乙酯(FEC)、丙烯磺内酯(PRS)等。
在一个具体实例中，可以通过将诸如LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiN(SO2CF3)2等的锂盐添加到包括EC或PC(它是高介电溶剂)的环状碳酸盐和DEC、DMC或EMC(它是低粘度溶剂)的线状碳酸盐的混合溶剂来制备含锂盐的非水电解质溶液。
本发明的又一实施例提供了包括至少一个电池单体的电池组、或包括至少两个电池组的电池模块或包括至少一个电池单体的装置。
该装置可以是(但不限于)诸如笔记本电脑、上网本、平板PC或智能板的移动装置，或者是诸如电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆等的大型装置。
附图说明
图1是袋型电池单体的示意图；
图2是根据现有技术的密封设备的示意图；
图3是根据本发明的示例性实施例的密封设备的示意图；
图4是密封设备的示意性平面图；
图5是密封设备的垂直截面图；
图6是示出了其中密封设备被安装到电池单体的电极引线和密封预定部的结构的示意图；
图7到8是示出了其中密封预定部在密封设备中被结合的一系列过程的示意图；
图9是图6中的部分A的放大示意图；并且
图10是示出了根据本发明的另一示例性实施例的突出部的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考根据本发明的实例的附图来描述本发明，所提供的这些图是为了更好地理解本发明，因此，本发明的范围不限于附图。
图3示出了根据本发明的一个实例的密封设备的示意图，图4示出了密封设备的平面图，并且图5示出了密封设备的垂直截面图。
参考这些图，密封设备100是用于向电池单体的密封预定部150施加热量和压力的密封块，并且包括在上部和下部处的彼此相对的第一块110和第二块120。
第一块110和第二块120中的每一个均包括从一个侧端部向外延伸的一对突出部300和从另一个侧端部向外延伸的一对突出部(未示出)。突出部300从形成在第一块110和第二块120上的台阶201和202延伸。
具体地，在具有第一块110和第二块120在其上彼此面对的表面的电池单体中，可以形成台阶201和202，电极引线50的突出部分被插入到台阶201和202中。为了更易于说明台阶201和202的结构，将描述图5和6所示的电极引线50的结构。
参考图3到6，电极引线50包括导电引线构件51和以局部地包围引线构件51的形式附接的一对绝缘膜52。
此外，绝缘膜52可以包括在引线构件51的两侧端部处彼此结合的余留结合部52a。
因此，在本发明中，电极引线50是指添加了绝缘膜52的状态下的引线构件51，但此概念可以包括或可以不包括绝缘膜52的余留结合部52a。
相应地，第一块110和第二块120可以具有对应的内表面形状，使得电极引线50(即，添加了绝缘膜52的状态下的引线构件51)能够被插入。
在本发明中，利用台阶的概念来说明这一点。这些台阶可以包括一对第一台阶201，在垂直截面上，所述一对第一台阶201形成在与电极引线50的两侧端部对应的位置处。添加了绝缘膜52的状态下的引线构件51可以与密封预定部150一起被插入在第一台阶201之间，并且，在第一台阶201之间的部分可以称为第一凹槽210。
此外，第一块110和第二块120还可分别包括第二台阶202，在垂直截面上，第二台阶202形成在与绝缘膜52中的余留结合部52a的两侧端部对应的位置处，并且第二台阶202可以分别从第一台阶201延伸。
余留结合部52a可以与密封预定部150一起被插入在第二台阶202之间，并且，在第二台阶202之间的部分可以称为第二凹槽220。
这里，所述突出部可以分别从第一台阶201和第二台阶202突出。
具体地，所述突出部可以在每个第一台阶201中包括：朝向电极组件60突出的一对第一突出部310a和310b；以及与第一突出部310a和310b相反地突出的一对第二突出部312a和312b。
所述突出部还可以在每个第二台阶202中包括：朝向电极组件60突出的一对第三突出部320a和320b；以及与第三突出部320a和320b相反地突出的一对第四突出部322a和322b。
相应地，第一突出部310a和310b以及第二突出部312a和312b中的每一个可以包括从第一台阶201延伸的台阶，并且第三突出部320a和320b以及第四突出部322a和322b中的每一个可以包括从第二台阶202延伸的台阶。
加热装置(未示出)可以设置在每个突出部310a、310b、312a、312b、320a、320b、322a和322b的内部中，从而能够向密封预定部150施加热量，并且该加热装置可以与设置在第一块110和第二块120中的加热装置相同或不同。
在下文中，参考图6到9，将详细描述通过第一块110和第二块120来结合电极引线50和邻近的密封预定部150的结构。
首先，当第一块110和第二块120加压所述密封预定部150时，电极引线50可以与密封预定部150一起被插入在第一台阶201之间。
这里，密封预定部150的一部分可以被第一台阶弯曲，从而被加压并且与附接到引线构件51的两侧表面的绝缘膜52紧密接触。在此状态下，通过施加到第一块110和第二块120的内表面的热量，绝缘膜52和密封预定部150可以沿电极引线50的侧表面方向被结合。另外，插入到第一凹槽210中并与第一凹槽210紧密接触的密封预定部150可以与附接到电极引线50中的引线构件51的上表面和下表面的绝缘膜52紧密接触，然后可以被结合到绝缘膜52。
即，在本发明中，在密封预定部150与形成在第一块110和第二块120上的第一台阶201对应地弯曲的状态下，密封预定部150可以在引线构件51的侧表面处被结合到绝缘膜52。应该指出，由于这一点，密封预定部150可以扩大电极引线50的上表面以及沿引线构件51的侧表面方向的紧密接触面积，以便为每一个块确保宽广的热量施加面积。
同时，当第一块110和第二块120加压所述密封预定部150时，绝缘膜52可以被插入在第二台阶202之间。
这里，密封预定部150的一部分可以被第二台阶弯曲、加压并与余留结合部52a的两侧端部紧密接触，然后可以利用热量而被结合。此外，插入到第二凹槽220中并与第二凹槽220紧密接触的密封预定部150可以与余留结合部52a的上表面和下表面紧密接触，然后可以被结合到余留结合部52a的上表面和下表面。
在此结构中，类似于上文所述的第一台阶201中的密封结构，在密封预定部150与形成在第一块110和第二块120上的第二台阶202对应地弯曲的状态下，密封预定部150可以被结合到余留结合部52a的侧表面。由于这一点，密封预定部150可以扩大余留结合部52a的上表面以及沿余留结合部52a的侧表面方向的紧密接触面积，以便为每一个块确保宽广的热量施加面积。
同时，在本发明的密封设备100中，电极引线50和邻近的密封预定部150可以与上述过程同时地在所述突出部处被进一步结合。
具体地，当第一块110和第二块120加压所述密封预定部150时，电极引线50与密封预定部150可以一起被插入在第一台阶201之间，并且，利用第一凹槽210和电极引线50之间的加压力，密封预定部150的部分152、154、156和158可以被沿着电极引线50的方向延伸。这种延伸实际上是非常局部地引起的。特别地，密封预定部150趋向于在密封预定部150被所述台阶弯曲的部分处延伸。
然而，在本发明的密封设备100中，即使第一块110和第二块120加压所述密封预定部150，因为在从所述台阶延伸的突出部的内侧中延伸的密封预定部152、154、156和158得到定位，所以，由于来自突出部300的热量而延伸的密封预定部150可以被结合。特别地，在电极引线50被插入在第二突出部312a和312b之间的同时，沿电极引线50的方向延伸的密封预定部152和156可以被第二突出部312a和312b上的第一台阶201弯曲，由此与附接到电极引线50的绝缘膜52紧密接触，然后可以进一步被结合到绝缘膜52。
同样，当第一块110和第二块120加压所述密封预定部150时，利用第一凹槽210和电极引线50之间的加压力，密封预定部150的部分154和158可以沿电极组件60的方向被延伸，其中，第一突出部310a和310b可以形成为使得沿电极组件60的方向延伸的密封预定部150与附接到电极引线50的绝缘膜52紧密接触，然后被结合到绝缘膜52。
即，在本发明的密封设备100中，被第一块110和第二块120延伸的密封预定部150可以被第一突出部310a、310b和第二突出部312a、312b沿电极引线50的方向和电极组件60的方向进一步结合，由此，更牢固地结合电极引线50和与其邻近的密封预定部150。
此外，当第一块110和第二块120加压所述密封预定部150时，绝缘膜52的余留结合部52a可以被插入在第四突出部322a和322b之间，并且，沿电极引线50的方向延伸的密封预定部150可以在被第二台阶202弯曲而包围余留结合部52a的同时与余留结合部52a接触，然后可以被结合到余留结合部52a。同时，第三突出部320a和320b可以形成为使得沿电极组件60的方向延伸的密封预定部150与附接到电极引线50的绝缘膜52紧密接触，然后被结合到绝缘膜52。
如上所述，根据本发明的密封设备100可以具有以下结构：其中，利用所述突出部，密封块相对于密封预定部150的压力和热量施加面积被显著增加了，并且可以具有如下的结构优点：即，这些突出部可以进一步向沿电极组件60的方向和与此相反的方向延伸的密封预定部150施加热量和压力，由此密封所述密封预定部150，因此，密封预定部150可以被更牢固地结合。
图9是示出了根据本发明的另一个示例性实施例的突出部的各种形状的示意图。
参考图9，所述突出部可以在垂直截面上具有楔形形状、多边形形状或圆化形状。
首先，具有楔形形状的突出部300a具有“V”字形的非常尖锐的突出形状，并且具有如下优点：该突出部的尖锐边缘能够更精确地加压所述密封预定部从而所述密封预定部被沿着电极引线以“V”字形延伸。
当密封预定部的厚度非常厚时，具有多边形形状的突出部300b是优选的。通常，厚的密封预定部具有大面积并且以圆化结构延伸。在此情况下，当突出部300b加压被延伸的密封预定部时，密封预定部被以圆化结构、以成角度的边缘的形式延伸，因此，具有多边形形状的突出部300b可以更大范围地加压所述密封预定部。
另一方面，当密封预定部的厚度薄时，要被延伸的密封预定部具有小面积，但在加压时被以相对尖锐的形状延伸。在此情况下，当具有圆化结构的突出部300c利用该圆化结构加压所述被延伸的密封预定部的成角度的边缘部分时，由此防止密封预定部被延伸超过所述突出部。
本领域技术人员将会理解，基于以上描述，能够在本发明的范围内进行各种修改和变型。
工业适用性
如上所述，根据本发明的密封设备可以具有以下结构：其中，利用所述突出部，密封块相对于密封预定部的压力和热量施加面积被显著增加了，并且可以具有如下的结构优点：即，这些突出部可以进一步向沿电极组件的方向和与此相反的方向延伸的密封预定部施加热量和压力，由此密封所述密封预定部，因此，所述密封预定部可以被更牢固地结合。

Claims (22)

1.一种密封设备，所述密封设备用于通过在电池单体中施加热量和压力来密封电池壳体的密封预定部，电极引线在所述密封预定部中突出，所述电池单体具有以下结构：其中，电极组件和电解质溶液被内置在由层压片制成的电池壳体中，
其中，所述密封设备包括一对密封块，所述一对密封块用于在所述密封预定部和从所述密封预定部突出的所述电极引线被介于所述一对密封块之间的情况下、通过在上部和下部处向所述密封预定部施加压力和热量来结合所述密封预定部；
所述密封块形成有两个或更多个突出部，每个所述突出部沿所述电极组件的方向和/或沿与所述电极组件相反的方向延伸；并且
所述突出部进一步向由于所述密封块的热量和压力而沿着所述电极引线的端部延伸的所述密封预定部的对应部分施加热量和压力，由此将延伸的所述密封预定部密封。
2.根据权利要求1所述的密封设备，其中：
所述密封设备具有以下结构：其中，通过所述突出部，增加了所述密封块相对于所述密封预定部的压力和热量的施加面积。
3.根据权利要求1所述的密封设备，其中：
所述电极引线包括导电的引线构件和以局部地包围所述引线构件的形式被附接的一对绝缘膜；
所述绝缘膜包括在所述引线构件的两侧端部处被彼此结合的余留结合部；
在所述电极引线中，在所述绝缘膜的一部分与所述密封预定部的内表面紧密接触的状态下，所述绝缘膜的其余部分向外突出；并且
所述密封块将彼此紧密接触的所述密封预定部和所述绝缘膜进一步结合，并且所述突出部将沿着所述引线构件的所述端部延伸的所述密封预定部和暴露于外部的所述绝缘膜进一步结合。
4.根据权利要求3所述的密封设备，其中：
所述密封块包括：
在上部处加压所述密封预定部的第一块；和
在下部处加压所述密封预定部的第二块，
所述突出部被分别形成在所述第一块和所述第二块中。
5.根据权利要求4所述的密封设备，其中：
所述第一块和所述第二块中的每一个均包括：
一对第一台阶，在垂直截面上，所述一对第一台阶形成在与所述电极引线的两侧端部对应的位置处；和
第二台阶，所述第二台阶分别从所述第一台阶延伸，并且形成在与所述绝缘膜中的所述余留结合部的两侧端部对应的位置处。
6.根据权利要求5所述的密封设备，其中：
所述第一块和所述第二块的所述突出部在每个所述第一台阶中包括：
朝向所述电极组件突出的一对第一突出部；和
与所述第一突出部相反地突出的一对第二突出部，并且
所述第一块和所述第二块的所述突出部还在每个所述第二台阶中进一步包括：
朝向所述电极组件突出的一对第三突出部；和
与所述第三突出部相反地突出的一对第四突出部。
7.根据权利要求5所述的密封设备，其中：
当所述第一块和所述第二块加压所述密封预定部时，在所述电极引线被插入在所述第一台阶之间的同时，所述密封预定部的一部分被所述第一台阶弯曲，由此与附接到所述引线构件的两侧表面的所述绝缘膜紧密接触，然后被结合到所述绝缘膜。
8.根据权利要求7所述的密封设备，其中：所述密封预定部的其余部分紧密接触与被插入在所述第一台阶之间的所述电极引线中的所述引线构件的上表面和下表面附接的所述绝缘膜，然后被结合到所述绝缘膜。
9.根据权利要求5所述的密封设备，其中：当所述第一块和所述第二块加压所述密封预定部时，在所述绝缘膜被插入在所述第二台阶之间的同时，所述密封预定部的一部分被所述第二台阶弯曲，由此与所述余留结合部的两侧端部紧密接触，然后被结合到所述余留结合部的所述两侧端部。
10.根据权利要求9所述的密封设备，其中：所述密封预定部的其余部分与被插入在所述第一台阶之间的所述余留结合部的上表面和下表面紧密接触，然后被结合到所述余留结合部的所述上表面和下表面。
11.根据权利要求6所述的密封设备，其中：当所述第一块和所述第二块加压所述密封预定部时，在所述电极引线被插入在所述第二突出部之间的同时，沿所述电极引线的方向延伸的所述密封预定部被所述第一台阶弯曲，由此与附接到所述电极引线的所述绝缘膜紧密接触，然后被结合到所述绝缘膜。
12.根据权利要求6所述的密封设备，其中：当所述第一块和所述第二块加压所述密封预定部时，所述第一突出部被形成为使得沿所述电极组件的方向延伸的所述密封预定部与附接到所述电极引线的所述绝缘膜紧密接触，然后被结合到所述绝缘膜。
13.根据权利要求6所述的密封设备，其中：当所述第一块和所述第二块加压所述密封预定部时，所述绝缘膜的所述余留结合部被插入在所述第四突出部之间，并且沿所述电极引线的方向延伸的所述密封预定部在被所述第二台阶弯曲而包围所述余留结合部的同时与所述余留结合部紧密接触，然后被结合到所述余留结合部。
14.根据权利要求6所述的密封设备，其中：当所述第一块和所述第二块加压所述密封预定部时，所述第三突出部被形成为使得沿所述电极组件的方向延伸的所述密封预定部与附接到所述电极引线的所述绝缘膜紧密接触，然后被结合到所述绝缘膜。
15.根据权利要求1所述的密封设备，其中：所述突出部在垂直截面上具有包括多边形或曲线的圆化结构。
16.根据权利要求1所述的密封设备，其中：所述突出部在平面中具有楔形结构。
17.根据权利要求1所述的密封设备，其中：所述突出部的延伸长度相对于所述密封预定部的宽度为5％到30％。
18.一种利用根据权利要求1到17中的任一项所述的密封设备制造的电池单体，所述电池单体包括：
由层压片制成的袋型电池壳体；
非水电解质溶液；和
包括阴极、阳极和分隔物的电极组件，
其中，在所述电极组件和所述非水电解质溶液被内置在所述电池壳体中的状态下，所述电池壳体的所述密封预定部被热熔合。
19.一种电池组，包括至少一个根据权利要求18所述的电池单体。
20.一种电池模块，包括至少两个根据权利要求18所述的电池单体。
21.一种包括至少一个根据权利要求18所述的电池单体的装置。
22.根据权利要求21所述的装置，其中：
所述装置是笔记本电脑、上网本、平板PC、智能板、电动车辆、混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆。
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