CN111834600A - 超大宽度双接头袋型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超大宽度袋型二次电池，本发明的袋型二次电池包括：电极组件，包括正极板、负极板以及分离膜；袋，包覆所述电极组件；以及电极接头，连接在所述电极组件的两端，并且突出到袋的外部，其中，连接在所述电极组件的两端的电极接头分别包括2个以上的正极接头和负极接头，在将连接有电极接头的第一方向的棱的长度设为Hc，将与所述第一方向正交且除电极接头突出的长度以外的第二方向的棱的长度设为Wc时，二次电池具有Wc/Hc>4的超大宽度，从而可以提高车辆的搭载效率和能量密度且不会增加内阻。

Description

超大宽度双接头袋型二次电池
技术领域
本发明涉及一种袋型二次电池，更详细地，涉及一种在电极接头之间具有大宽度的超大宽度袋型二次电池。
背景技术
二次电池作为用以解决使用化石燃料的现有的汽油车辆、柴油车辆等的大气污染等的方案而提出的电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)等的动力源而受到瞩目。
另一方面，为了将二次电池搭载在车辆，需要解决改善能量密度和解除空间限制的技术问题，尤其，为了空间上的效率而将电池组设置在车辆的底部，此时需要一种电池单元，其电极接头之间的棱长度显著大于设置有电极接头的棱。
但是，由于大宽度或超大宽度电池单元的电极接头之间的长度变长，使得单元内阻增加，从而导致电力损失增加，并且由于电池单元的各区域的温度差大，使得电池单元的性能降低，寿命也减少，因此，需要一种能够在减少单元的内阻的同时，实现大宽度的技术。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种能够在不增加电池单元内阻的同时，实现超大宽度的超大宽度袋型二次电池。
另外，本发明的目的在于，提供一种设计超大宽度袋型二次电池所需的电极接头结构、电极组件以及电极接头的连接结构。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明的袋型二次电池包括：电极组件，包括正极板、负极板以及分离膜；袋，包覆所述电极组件；以及电极接头，连接在所述电极组件的两端，并且突出到袋的外部，其特征在于，连接在所述电极组件的两端的电极接头分别包括2个以上的正极接头和负极接头，在将连接电极接头的第一方向的棱的长度设为Hc，将与所述第一方向正交且除电极接头突出的长度以外的第二方向的棱的长度设为Wc时，Wc/Hc>4。另外，本发明的特征在于，优选地，Wc/Hc>5，更优选地，Wc/Hc>7。
另外，本发明的特征在于，所述正极接头和所述负极接头的第二方向的棱两端具有厚度沿着第一方向逐渐减小的形状。
另外，本发明的特征在于，在连接有所述电极接头的连接部中以包覆电极接头的形态设置密封膜，以在密封袋时保护电极接头，所述密封膜以分别包覆正极接头和负极接头的形态设置。
另外，本发明的特征在于，第二方向的棱的长度Wc为300mm以上，第一方向的棱的长度Hc为70mm以上。
另外，本发明的特征在于，在将所述正极接头的厚度设为t1，将所述负极接头的厚度设为t2时，0.3mm<t1<1.5mm，1.0<t1/t2<2.0。
另外，本发明的特征在于，在将所述正极接头的宽度设为Wt1，将所述负极接头的宽度设为Wt2时，0.3<(Wt1+Wt2)/Hc<0.6。
另外，本发明的特征在于，在将包覆所述正极接头的正极接头密封膜的宽度设为Ws1，将包覆所述负极接头的负极接头密封膜的宽度设为Ws2时，0.4<(Ws1+Ws2)/Hc<1.2。
另外，本发明的特征在于，在将包覆正极接头的正极接头密封膜的一端与包覆负极接头的负极接头密封膜的一端之间的距离设为Wsg时，0.08<Wsg/(Ws1+Ws2)<0.32。
另外，本发明的特征在于，在所述袋的一侧棱形成包覆所述电极组件的弯曲部，在所述袋的另一侧棱形成接合袋的两端的密封部。
另外，本发明的电池模块包括上述的袋型二次电池而组成。
(三)有益效果
通过如上结构，本发明的袋型二次电池可以在实现最大限度的空间效率和最优能量密度的状态下搭载在车辆上。
另外，本发明的袋型二次电池通过实现可对应于车辆的宽度的超大宽度，不仅可以减少电池组的部件数量，还可以提高生产性、降低成本，并且可通过使用超大宽度的电极组件来提升能量密度。
另外，为了在不增加内阻的情况下实现超大宽度，提出了在设置有相对窄的电极接头的棱设置多个电极接头的方案，尽管电极接头的数量和厚度增加，也可以提高连接部中的密封性能。
另外，通过只在一侧棱上形成袋的密封部，扩大独立的冷却部件和电极组件的面面接触的面积，因此可以提高冷却效率。
附图说明
图1是根据本发明的袋型二次电池的立体图。
图2是根据本发明的袋型二次电池的平面图。
图3的(a)是一般袋型二次电池的平面图，(b)是比较例的超大宽度袋型二次电池的平面图。
图4是图1中A部分的放大图。
图5是在根据本发明的袋型二次电池的电极接头方向观察的主视图。
图6是图2的X-X'剖视图。
附图标记说明
1000：袋型二次电池
100：电池单元
110：电极组件
120：袋
121：弯曲部 122：密封部
130：连接部
131：正极接头密封膜 132：负极接头密封膜
200：电极接头
210：正极接头 211：正极接头棱
220：负极接头 221：负极接头棱
具体实施方式
本发明的实施例的优点、特征以及其实现方法可参照附图和下述详细说明的实施例而变得明确。但是，本发明不限于以下公开的实施例，可以以各种不同方式来实现，本实施例是为了更加完整地公开本发明并且向本发明所属技术领域的普通技术人员完整地说明本发明的范围而提供的，本发明仅由权利要求的范围来确定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的组件。
在说明本发明的实施例时，当认为对公知功能或结构的具体说明可能会对本发明的主旨造成不必要的混淆时，将省略对其的详细说明。并且，下述的术语是考虑到在本发明的实施例中的功能而定义的，其会根据使用者、操作者的意图或惯例等而有所不同。因此，对术语的定义应基于在本说明书中的整体内容而确定。
下面，参照附图，对根据本发明的电池模块进行说明。
图1和图2是根据本发明的袋型二次电池1000的立体图和平面图，参照图1和图2，本发明的袋型二次电池1000被配置为包括：电池单元100，由袋120包覆包括正极板、负极板以及分离膜的电极组件110；以及电极接头200，连接到电池单元100的两端，此时，在将连接电极接头200的第一方向的棱的长度设为Hc，将与第一方向正交且除电极接头突出的长度以外的第二方向的棱的长度设为Wc时，其特征在于，Wc/Hc>4，另外，两端的电极接头200分别包括2个以上的正极接头210和负极接头220。此时，可以将第二方向的棱的长度Wc延伸并形成为Wc/Hc>5，并且可以将第二方向的棱的长度Wc进一步延伸并形成为Wc/Hc>7。
一般的袋型二次电池具有大约300mm左右的宽度Wc，并且通常设计至600mm左右的大宽度，但是为了在将二次电池设置在车辆的底部时，实现最大限度的空间效率和最优能量密度，在本发明中研究出一种超大宽度袋型二次电池，其将二次电池的高度Hc降低，并且具有可对应于车辆的宽度的大宽度Wc。在本发明中，将连接有电极接头200的第一方向的棱的长度(高度)Hc设计为60～80mm的范围，此时，将宽度Wc设计为大于240mm，从而提供Wc/Hc>4的超大宽度型二次电池。作为另一实施例，将第一方向的棱的长度(高度)Hc设计为70mm以上的范围，此时，将宽度Wc设计为300mm以上，从而提供Wc/Hc>4的超大宽度型二次电池。作为又一实施例，将第一方向的棱的长度(高度)Hc设计为90～110mm的范围，此时，将宽度Wc设计为630mm以上，从而提供Wc/Hc>7的超大宽度型二次电池。在将第二方向的棱的长度Wc延伸的情况下，可以增加电池的容量，但是，随着电极接头之间的距离变长，可能发热或内阻增加，因此，在将第二方向的棱的长度Wc延伸的同时，需要解决发热和内阻的增加。
在车辆的下部设置电池组时，可以将宽度不长的一般型二次电池在长度方向上排列多个并组成电池组，以对应于车辆的宽度，但是在这种情况下，随着电池单元的数量增加，会发生部件数增加、生产性下降以及成本增加的问题，并且在实现电池单元的高容量方面存在局限。相反地，本发明通过设计如上所述的可对应于车辆的宽度的超大宽度的袋型二次电池，不仅可以减少部件数量，还可以提高生产性、降低成本，并且可通过使用超大宽度的电极组件110来提高能量密度。
另一方面，随着电极组件110的长度变长，电极接头200之间的导电路径也会变长，因此电池单元100的内阻增加，从而导致发生电力损失，电池单元100的发热量增加。为了解决如上所述的问题，本发明提供一种方案，在超大宽度袋型二次电池1000的两端分别连接2个以上的正极接头210和负极接头220，优选地，分别连接一个正极接头210和一个负极接头220。
图3的(a)示出具有一般的宽度的袋型二次电池，图3的(b)示出作为本发明的比较例的在两端仅连接1个正极接头或负极接头的超大宽度袋型二次电池。
增加电极接头的数量和厚度是减少内阻的有效方案，但是如果电极接头的数量和厚度增加，可能会在与电池单元100连接的连接部130处发生密封问题。为了解决所述问题，本发明通过电极接头的截面形状和在电极接头的连接部130设置密封膜131、132的方法作为解决方法提出。图4是放大图1的A部分的图，在连接正极接头210和负极接头220的连接部130分别设置正极接头密封膜131和负极接头密封膜132，并且正极接头210和负极接头220的第二方向的棱两端具有厚度沿着第一方向逐渐减小的形状。即，在连接部130通过密封膜131、132分别包覆正极接头210和负极接头220，并且使位于密封部的正极接头棱211和负极接头棱221的厚度逐渐减小，因此尽管电极接头的厚度增加，也可以具有优异的密封性。
图5是为了说明根据一实施例的设计结构而在电极接头的方向观察根据本发明的超大宽度袋型二次电池的图。参照图5，如上所述，本发明的超大宽度袋型二次电池在两端分别连接1个正极接头210和负极接头220，并且正极接头210和负极接头220分别在被正极接头密封膜131和负极接头密封膜132包覆的状态下通过袋120密封。
另一方面，在将正极接头210的厚度设为t1，负极接头220的厚度设为t2时，优选地，0.3mm<t1<1.5mm。当正极接头210的厚度为0.3mm以下时，内阻的减小效果会下降，当正极接头210的厚度为1.5mm以上时，密封性能变差。另外，一般袋型二次电池的正极接头210和负极接头220的厚度比例为2以上，相反地，本发明的超大宽度袋型二次电池的正极接头210的厚度相对较小，优选地，设定为1.0<t1/t2<2.0。如上所述，通过将正极接头210的厚度比设定为较小，可以提高密封性能而不需要大幅度增加内阻，优选地，可设定为0.8mm<t1<1.2mm，1.4<t1/t2<1.8，更优选地，可设定为1.6<t1/t2<1.7。
超大宽度袋型二次电池在两端连接多个电极接头时，为了在确保正极接头210与负极接头220之间的最小限度的绝缘距离的同时，确保变厚的正极接头210和负极接头220的密封性能，需要在满足上述条件的范围内设定电极接头的宽度、密封膜的宽度、绝缘距离等。
在将正极接头210的宽度设为Wt1，将负极接头220的宽度设为Wt2时，优选设定为0.3<(Wt1+Wt2)/Hc<0.6，更优选地，设定为0.4<(Wt1+Wt2)/Hc<0.6。当正极接头210和负极接头220的宽度之和为所述范围以下时，无法阻止内阻的增加，当正极接头210和负极接头220的宽度之和为所述范围以上时，难以确保充分的密封性能。另外，在将包覆正极接头210的正极接头密封膜131的宽度设为Ws1，将包覆负极接头220的负极接头密封膜132的宽度设为Ws2时，优选设定为0.7<(Ws1+Ws2)/Hc<1.2。当比例小于0.7时，无法充分地保护电极接头，当比例大于1.2时，难以对袋进行密封，更优选地，设定为0.7<(Ws1+Ws2)/Hc<0.9。
另一方面，为了确保正极接头210与负极接头220之间的最小限度的绝缘距离，将正极接头210与负极接头220之间的距离设定为Wtg/Hc>0.1，更优选地，设定为Wtg/Hc>0.12。另外，在将正极接头密封膜131的一端与负极接头密封膜132的一端之间的距离设为Wsg时，优选设定为0.08<Wsg/(Ws1+Ws2)<0.32，更优选地，设定为0.12<Wsg/(Ws1+Ws2)<0.30。
表1是用于比较宽度的增大与接头的厚度以及宽度的增大与接头的数量之间的关系的示例性实验结果，并且是基于基准模型，通过增大宽度比来比较仅连接1个正极接头或负极接头的超大宽度袋型二次电池(比较例)与在两端分别连接1个正极接头210和负极接头220的超大宽度袋型二次电池(实施例)的电池单元内阻的表格。比较例1的正极接头和负极接头的厚度与基准袋型二次电池的厚度相同，比较例2是为了减小内阻而增加了正极接头和负极接头的厚度。实施例1是在两端分别设置了2个电极接头，实施例2是为了增加电极接头的截面积而增加了电极接头的宽度。
[表1]
Figure BDA0002450777560000081
相比基准袋型二次电池，比较例1是随着电池单元的宽度变长，其内阻增加了0.44mΩ，比较例2是为了减少内阻而增加了正极接头和负极接头的厚度，然而其内阻仍增加了0.39mΩ。相反地，实施例1是在两端分别设置了2个电极接头，其内阻增加量为0.1mΩ且与基准模型并无较大差异，实施例2是增加了电极接头的宽度，其与实施例1并无较大差异，因此，可知将电极接头的数量设为2个以上以及增加电极接头的厚度是减少内阻的最有效的方案。
另外，随着电池单元100的宽度变长，需要提高电池单元100的冷却效率，为此，本发明提供袋120在3个表面上包覆电极组件110的方案。图6示出图2的X-X'部分的剖面，参照图6，本发明的袋120包覆层叠正极板、负极板以及分离膜的电极组件110，在袋的一侧棱形成包覆所述电极组件110的弯曲部121，在袋的另一侧棱形成接合袋的两端的密封部。即，仅在一侧棱上形成袋的密封部122，从而3个面以平面形态包覆电极组件110且没有形成密封部，并且可通过扩大独立的冷却部件与电极组件110面面接触的面积来提高冷却效率。
本发明的技术思想并不限定于上述实施例。本发明的适用范围多样，并且在不脱离权利要求中请求保护的本发明的主旨的范围内，本领域的普通技术人员可以进行各种修改。因此，只要这种修改和变更对于本领域技术人员而言是显而易见的，则均包括在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种袋型二次电池，包括：
电极组件，包括正极板、负极板以及分离膜；
袋，包覆所述电极组件；以及
电极接头，连接在所述电极组件的两端，并且突出到袋的外部，
其中，连接在所述电极组件的两端的所述电极接头分别包括2个以上的正极接头和负极接头，
在将连接有电极接头的第一方向的棱的长度设为Hc，将与所述第一方向正交且除电极接头突出的长度以外的第二方向的棱的长度设为Wc时，Wc/Hc>4。
2.根据权利要求1所述的袋型二次电池，其特征在于，
所述正极接头和所述负极接头的第二方向的棱两端具有厚度沿着第一方向逐渐减小的形状。
3.根据权利要求2所述的袋型二次电池，其特征在于，
在连接有所述电极接头的连接部中以包覆电极接头的形态设置密封膜，以在密封袋时保护电极接头，
所述密封膜以分别包覆正极接头和负极接头的形态设置。
4.根据权利要求1所述的袋型二次电池，其特征在于，
第二方向的棱的长度Wc为300mm以上，
第一方向的棱的长度Hc为70mm以上。
5.根据权利要求1所述的袋型二次电池，其特征在于，
在将所述正极接头的厚度设为t1，将所述负极接头的厚度设为t2时，0.3mm<t1<1.5mm，1.0<t1/t2<2.0。
6.根据权利要求5所述的袋型二次电池，其特征在于，
在将所述正极接头的宽度设为Wt1，将所述负极接头的宽度设为Wt2时，0.3<(Wt1+Wt2)/Hc<0.6。
7.根据权利要求6所述的袋型二次电池，其特征在于，
在将包覆所述正极接头的正极接头密封膜的宽度设为Ws1，将包覆所述负极接头的负极接头密封膜的宽度设为Ws2时，
0.4<(Ws1+Ws2)/Hc<1.2。
8.根据权利要求7所述的袋型二次电池，其特征在于，
在将包覆正极接头的正极接头密封膜的一端与包覆负极接头的负极接头密封膜的一端之间的距离设为Wsg时，
0.08<Wsg/(Ws1+Ws2)<0.32。
9.根据权利要求1所述的袋型二次电池，其特征在于，
在所述袋的一侧棱形成包覆所述电极组件的弯曲部，在所述袋的另一侧棱形成接合袋的两端的密封部。
10.根据权利要求1所述的袋型二次电池，其特征在于，
Wc/Hc>5。
11.根据权利要求1所述的袋型二次电池，其特征在于，
Wc/Hc>7。
12.一种电池模块，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的袋型二次电池。
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