CN110383571B - 线缆型电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种线缆型电池。该线缆型电池包括：线缆型电池单元，包括：至少一个内部电极层，具有形成在内部集流体的表面上的内部电极活性材料，内部集流体在长度方向上延伸以具有预设形状的横截面；隔离层，形成为围绕内部电极层；和外部电极层，形成为围绕隔离层并且具有形成在外部集流体的表面上的外部电极活性材料；和保护电路模块，电连接到线缆型电池单元，以保护线缆型电池单元。

Description

线缆型电池
技术领域
本申请要求于2017年11月22日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0156287号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
本公开内容涉及一种线缆型电池，更具体地，涉及一种能够保护电池单元免于过充电或过放电的线缆型电池。
背景技术
随着技术发展和对移动装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。通常，镍镉电池或氢离子电池已被用作二次电池。然而，近来广泛地使用锂二次电池，因为与镍基二次电池相比，由于罕见的记忆效应而使得充电和放电不受约束，自放电率非常低，并且能量密度高。
锂二次电池主要使用锂氧化物和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括二次电池单元和作为电池壳体的外部构件，在二次电池单元中，分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板在它们之间具有隔膜的情况下进行布置，外部构件密封和容纳二次电池单元以及电解质溶液。
锂二次电池包括正极、负极、插置于正极与负极之间的隔膜、以及电解质。根据正极活性材料和负极活性材料使用何种材料，锂二次电池分为锂离子电池(Lithium IonBattery，LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium Ion Battery，PLIB)。通常，通过将正极活性材料或负极活性材料施加到由铝或铜片(sheet)、网(mesh)、膜(film)、箔(foil)等制得的集流体上然后将其干燥来制备锂二次电池的电极。
目前在本领域中使用的大多数二次电池是圆柱型、矩形型或袋型二次电池。根据外部材料的种类，二次电池分为袋型、圆柱型和矩形型。通过将具有负极、正极和隔膜的电极组件安装到圆柱形或矩形金属罐或者铝层压片的袋型壳体中，然后将电解质注入电极组件中来制造这些二次电池。为此，可以以低成本容易地制造二次电池。然而，用于安装二次电池的一定的空间是必需的，并且形状的变形受到限制。因此，圆柱型、矩形型或袋型二次电池对于开发各种类型的便携式装置造成了限制。
因此，需要一种形状易于变形的新形式的二次电池。对于这种需求，已经提出了一种线缆型二次电池，这是一种与横截面直径相比具有非常长的长度的二次电池。线缆型二次电池的主要特征在于它具有在长度方向上可拉伸的细长形状，即，所谓的线缆结构。然而，形成为具有很长长度的常规二次电池具有没有适当地保护电池单元而使电池单元勉于过充电或过放电的问题。
发明内容
技术问题
因此，本公开内容旨在提供一种可保护电池单元免于过充电或过放电的线缆型电池。
另外，本公开内容旨在提供一种可使保护电路模块绝缘、防水和防尘的线缆型电池。
此外，本公开内容旨在提供一种可保护电池单元免受外部冲击的线缆型电池。
技术方案
在本公开内容的一个方面中，提供了一种线缆型电池，包括：线缆型电池单元，所述线缆型电池单元包括：至少一个内部电极层，所述内部电极层具有形成在内部集流体的表面上的内部电极活性材料，所述内部集流体在长度方向上延伸以具有预设形状的横截面；隔离层，所述隔离层形成为围绕所述内部电极层；和外部电极层，所述外部电极层形成为围绕所述隔离层并且具有形成在外部集流体的表面上的外部电极活性材料；和保护电路模块，所述保护电路模块电连接到所述线缆型电池单元，以保护所述线缆型电池单元。
另外，所述线缆型电池单元可形成为柔性的。
此外，所述保护电路模块可包括端部连接型保护电路模块，并且所述端部连接型保护电路模块可连接到所述线缆型电池单元的一端。
另外，所述线缆型电池可进一步包括绝缘构件，所述绝缘构件配置成围绕所述端部连接型保护电路模块。
此外，所述绝缘构件可包括热熔胶。
另外，所述保护电路模块可包括容纳型保护电路模块，并且所述容纳型保护电路模块可设置成容纳所述线缆型电池单元。
此外，所述容纳型保护电路模块可设置为柔性板，以围绕所述线缆型电池单元的外围。
另外，电路部件可被安装到所述容纳型保护电路模块的内部。
同时，在本公开内容的另一方面中，提供了一种包括所述线缆型电池的电池组，并且还提供了一种包括所述线缆型电池的装置。
有益效果
根据本公开内容的实施方式，通过使用连接到电池单元的保护电路模块，可保护电池单元免于过充电或过放电。
另外，通过使用结合到保护电路模块的绝缘构件，可使保护电路模块绝缘、防水和防尘。
此外，由于保护电路模块设置成围绕电池单元的外围，因此可保护电池单元免受外部冲击。
附图说明
图1是示出根据本公开内容第一实施方式的线缆型电池采用的线缆型电池单元的示意性透视图。
图2是示出沿图1的A-A'线截取的电池单元的截面图。
图3是示出根据本公开内容第一实施方式，保护电路模块结合到线缆型电池的示意性透视图。
图4是示出绝缘构件结合到图3的保护电路模块的示意性透视图。
图5的(a)部分和(b)部分是示出根据本公开内容第二实施方式，保护电路模块容纳线缆型电池的电池单元的示意性透视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应当理解的是，本说明书及所附权利要求书中所用的术语不应解释为限于一般意义和字典意义，而是应在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，根据与本公开内容的技术方面对应的意义和概念来解释。因此，本文中给出的描述仅仅是为了说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开内容的范围，所以应当理解，在不背离本公开内容的范围的情况下，可对其做出其他等同和修改。
在附图中，为了描述的方便和清楚，可夸大、省略或示意性地示出每个元件或元件的特定部分的尺寸。因此，每个元件的尺寸并不完全反映元件的实际尺寸。当与本公开内容相关的公知功能或元件的详细描述会不必要地模糊本公开内容的主题时，将省略其详细描述。
本文所用的术语“组合”或“连接”不仅可指一个构件和另一个构件直接组合或直接连接的情况，而且还可指一个构件经由连接构件间接与另一个构件组合或间接连接的情况。
图1是示出根据本公开内容第一实施方式的线缆型电池采用的线缆型电池单元的示意性透视图，图2是示出沿图1的A-A'线截取的电池单元的截面图，图3是示出根据本公开内容第一实施方式，保护电路模块结合到线缆型电池的示意性透视图，图4是示出绝缘构件结合到图3的保护电路模块的示意性透视图。
参照图1至图3，根据本公开内容第一实施方式的线缆型电池10包括线缆型电池单元100和保护电路模块200。在此，线缆型电池单元100是与横截面直径相比具有较大长度的电池单元100。在下文中，电池单元100表示在长度方向上伸长的线缆型电池单元100。
电池单元100可将从外部供应的电能转换为化学能，存储转换的化学能，将存储的化学能转换为电能，并且将转换的电能供应到外部。电池单元100可具有连接到正极端子或负极端子的第一导线140，并且第二导线150也可结合到电池单元100，以连接到负极端子或正极端子。
参照图2，电池单元100包括内部电极层110、隔离层120和外部电极层130。
内部电极层110包括内部集流体111和内部电极活性材料112，使得内部电极活性材料112形成在具有预设形状的水平横截面的内部集流体111的表面上。在此，预设形状是指形状没有特别限制，可使用任何形状，只要该形状不损害本公开内容的本质即可。内部集流体111的水平横截面可以是圆形或多边形。在此，圆形结构包括几何学上完全对称的圆形和不对称的椭圆形结构。多边形结构没有特别限制，多边形结构例如可以是三角形、矩形、五边形或六边形。然而，在制造期间也可使用管型集流体、卷绕线型集流体、或者卷绕片型或网型集流体。此外，内部电极层110可以是负极或正极。
隔离层120形成为在内部电极层110的外表面处围绕内部电极层110。隔离层120包括用作离子通道的电解质。此外，外部电极层130形成在隔离层120的外表面上，以围绕隔离层120。
外部电极层130包括外部集流体131和外部电极活性材料132，使得外部电极活性材料132形成在外部集流体131的表面上。在制造工序期间外部集流体131也可使用管型集流体、卷绕线型集流体、或者卷绕片型或网型集流体。此外，与内部电极层110对应，外部电极层130可以是正极或负极。也就是说，当内部电极层110是正极时，外部电极层130是负极。另外，当内部电极层110是负极时，外部电极层130是正极。
内部集流体111和外部集流体131起到收集由内部电极活性材料112和外部电极活性材料132的电化学反应产生的电子或者提供电化学反应所需的电子的作用。内部集流体111和外部集流体131可由诸如铜或铝之类的金属制成。此外，电池单元100可形成为柔性的，使得它可自由变形，为此，可使用诸如聚吡咯之类的导电聚合物作为集流体。然而，集流体的材料不限于金属或聚吡咯。
同时，电池单元100可包括保护涂层160。保护涂层160是绝缘材料并且可由一般聚合物树脂，例如PVC、HDPE或环氧树脂制成。
保护电路模块200以各种方式电连接到电池单元100，以保护电池单元100。例如，保护电路模块200电连接到电池单元100，从而例如通过防止电池单元100的过充电和过放电中至少之一或者防止过电流流入电池单元100中来执行各种保护操作。保护电路模块200还可测量电池单元100的电压。在此，保护电路模块200测量电池单元100的电压，然后当在充电或放电期间产生异常电压时，阻断充电电流或放电电流。
保护电路模块200可以是端部连接型保护电路模块210。参照图3，端部连接型保护电路模块210连接到电池单元100的一端。也就是说，端部连接型保护电路模块210电连接到形成在电池单元100的一端的第一导线140和第二导线150。当电池单元100的导线140、150与端部连接型保护电路模块210的连接部分暴露于外部时，可产生电短路。因此，如图4中所示，可设置绝缘构件300来围绕端部连接型保护电路模块210，以便将端部连接型保护电路模块210绝缘。也就是说，当在不使用壳体的情况下使用诸如热熔胶之类的粘合剂时，可在减小体积和重量的同时将端部连接型保护电路模块210绝缘，从而防止导线140、150与端部连接型保护电路模块210的连接部分处的电短路。然而，当在不使用绝缘构件300的情况下可将端部连接型保护电路模块210绝缘时，可省略绝缘构件300。此外，绝缘构件300不仅可防止导线140、150与端部连接型保护电路模块210的连接部分处的电短路，而且还可对其提供防水效果或防尘效果。然而，绝缘构件300不限于热熔胶，可使用诸如各种复合树脂之类的各种材料，只要可将导线140、150与端部连接型保护电路模块210的连接部分绝缘即可。同时，绝缘构件310不仅可结合到端部连接型保护电路模块210，而且还可结合到电池单元100的不与端部连接型保护电路模块210结合的另一端，以对其提供绝缘、防水或防尘功能。
在下文中，将参照附图描述根据本公开内容第一实施方式的线缆型电池10的操作和效果。
可提供具有较长长度的线缆型电池10，使得该电池可用于各种目的。线缆型电池10包括线缆型电池单元100以及结合到电池单元100以防止电池单元100的过充电和过放电的保护电路模块200。在此，电池单元100形成为柔性的，从而在各个方向上弯曲，并且端部连接型保护电路模块210可结合到电池单元100的一端。此外，可代替壳体使用的诸如热熔胶之类的绝缘构件300可结合到端部连接型保护电路模块210，通过这样做，可将导线140、150与端部连接型保护电路模块210的连接部分绝缘。
图5的(a)部分和(b)部分是示出根据本公开内容第二实施方式，保护电路模块容纳线缆型电池的电池单元的示意性透视图。
在下文中，将参照附图描述根据本公开内容第二实施方式的线缆型电池10的操作和效果。然而，将不再详细描述与根据本公开内容第一实施方式的线缆型电池10有关的相同特征。
本公开内容的第二实施方式与其中设置端部连接型保护电路模块210的第一实施方式不同之处在于设置容纳型保护电路模块220。
保护电路模块200设置为容纳型保护电路模块220，参照图5的(a)部分和(b)部分，容纳型保护电路模块220设置成容纳电池单元100。在此，图5的(a)部分示出了连接到电池单元100的正极和负极的两个导线221、222形成在容纳型保护电路模块220的一端的情况，图5的(b)部分示出了连接到电池单元100的正极和负极的导线221、222分别形成在容纳型保护电路模块220的两端的情况。
容纳型保护电路模块220可设置为诸如柔性印刷电路板(FPCB，FLEXIBLE PRINTEDCIRCUIT BOARD)之类的柔性板，以围绕电池单元100的外围。也就是说，可通过将展开的柔性板卷绕成圆形以围绕电池单元的外围，然后通过粘合和热熔将柔性板的端部彼此结合来制造容纳型保护电路模块220。如果柔性板如上所述围绕电池单元100，则当电池单元100被弯曲时，柔性板与电池单元联动而一起被弯曲。由于该原因，可充分地利用电池单元100被弯曲的优点。
此外，由于柔性板围绕电池单元100，因此柔性板不仅可保护电池单元100免受外部物理冲击，而且还可绝缘。
同时，各种类型的电路部件被安装到包括柔性板的容纳型保护电路模块220。在此，当电路部件暴露到外部时，尽管可保护电池单元100免受物理冲击，但安装到容纳型保护电路模块220的电路部件仍可被损坏。为了防止电路部件被损坏，电路部件可安装在容纳型保护电路模块220的内部。也就是说，在容纳型保护电路模块220的柔性板围绕电池单元100的状态下，电路部件可位于其中设置有电池单元100的容纳型保护电路模块220的内部，从而防止电路部件由于外部冲击等而被损坏。
然而，本公开内容并不排除电路部件安装在外部的情况。当电路部件安装在容纳型保护电路模块220的外部时，可利用绝缘片等将容纳型保护电路模块220密封或绝缘。
此外，电池单元100的正极端子和负极端子可通过各种焊接方法，例如点焊、锡焊、激光焊接等结合到容纳型保护电路模块220。
同时，根据本公开内容实施方式的电池组(未示出)可包括根据上述本公开内容实施方式的一个或多个线缆型电池10。此外，除了线缆型电池10之外，电池组(未示出)可进一步包括用于容纳线缆型电池10的壳体等。
同时，根据本公开内容实施方式的装置可包括上述的线缆型电池10或电池组(未示出)，并且电池组(未示出)可包括线缆型电池10。此外，装置(未示出)可包括各种机器、装置、工具、仪器等，例如应急电源、电脑机房电源、便携式电源、医疗设备电源、消防设备电源、报警设备电源或疏散设施电源。在此，上述的线缆型电池10或电池组(未示出)可用作装置(未示出)的电源。特别地，根据本公开内容实施方式的装置(未示出)可以是市售可得的可穿戴装置，该可穿戴装置可包括能够符合身体曲线的各种工具，诸如颈带、腕带和环，并且可包括各种耳机等。也就是说，线缆型电池10或电池组(未示出)可用作诸如颈带型装置、腕带型装置、环型装置和各种耳机之类的各种可穿戴装置的电源。
已经详细地描述了本公开内容。然而，应当理解的是，详细描述和具体示例虽然表明了本公开内容的优选实施方式，但是仅以举例说明的方式给出，因为根据这些详细描述，在本公开内容范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
工业实用性
本公开内容涉及一种线缆型电池，特别适用于与二次电池相关的工业。

Claims (3)

1.一种线缆型电池，包括：
线缆型电池单元，所述线缆型电池单元包括：至少一个内部电极层，所述内部电极层具有形成在内部集流体的表面上的内部电极活性材料，所述内部集流体在长度方向上延伸以具有预设形状的横截面；隔离层，所述隔离层形成为围绕所述内部电极层；和外部电极层，所述外部电极层形成为围绕所述隔离层并且具有形成在外部集流体的表面上的外部电极活性材料；和
保护电路模块，所述保护电路模块电连接到所述线缆型电池单元，以保护所述线缆型电池单元，
其中所述保护电路模块包括容纳型保护电路模块，
其中所述容纳型保护电路模块设置成容纳所述线缆型电池单元，并且
其中所述线缆型电池单元形成为柔性的，并且所述容纳型保护电路模块设置为柔性板，以围绕所述线缆型电池单元的外围，使得当所述线缆型电池单元被弯曲时，所述柔性板与所述线缆型电池单元联动而一起被弯曲，
其中电路元件被安装到所述容纳型保护电路模块的内部。
2.一种电池组，包括根据权利要求1所述的线缆型电池。
3.一种包括根据权利要求1所述的线缆型电池的装置。
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