CN113302784A - 二次电池的壳体和二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开了一种二次电池的壳体和二次电池。为了实现目的，根据本发明的一个方面，一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，包括：每一个都具有凹陷形状的第一凹部和第二凹部；外周部，外周部配置为当壳体展开时围绕第一凹部和第二凹部的每一个的外周；和连接部，连接部设置在第一凹部与第二凹部之间，以将第一凹部和第二凹部连接，其中，当壳体展开时，连接部具有相对于第一凹部和第二凹部的每一个沿一个方向凹进的形状。

Description

二次电池的壳体和二次电池
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年12月17日提交的韩国专利申请第10-2019-0169263号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请整体结合在此。
技术领域
本发明涉及一种二次电池的壳体和二次电池，更具体地，涉及一种具有与相关技术相比能够减小二次电池占据的体积的结构的二次电池的壳体和二次电池。
背景技术
可重复充电和放电的二次电池根据其制造方法或结构可分成圆柱型二次电池、棱柱型二次电池和袋型二次电池。在这些二次电池之中，这种袋型二次电池一般具有将电极组件容纳在片形袋外壳中的结构，电极组件具有其中电极和隔膜交替设置的结构。
根据相关技术，为了制造袋型二次电池，执行成形(forming)工序，在成形工序中，按照与电极组件的区域对应的区域来按压具有片形的袋的部分区域，以形成具有凹陷形状的杯部(cup)，然后，将电极组件安装在形成于袋中的杯部中。之后，将袋的部分区域彼此附接以形成密封部。
通过将袋的部分区域彼此附接而形成的密封部是通过将在成形工序中未被按压的区域附接而形成的。因而，由于未被执行成形工序的密封部与执行了成形工序的杯部之间的台阶部分，密封部的部分区域可能偏离杯部的宽度。图1图解了根据相关技术制造的袋型二次电池1的袋2的上部和下部的每一个中设置的密封部3的部分区域，与其中容纳电极组件的杯部的宽度偏离一宽度P的状态。
如上所述，突出区域可成为对二次电池的容量没有做出贡献的死区空间(deadspace)增加的原因，结果导致二次电池的能量密度降低的问题。
发明内容
技术问题
因此，本发明实现的目的是去除在根据相关技术制造的袋型二次电池的密封部中产生的死区空间，从而增加二次电池的能量密度。
技术方案
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，包括：具有凹陷形状的第一凹部；设置在所述第一凹部的一侧并且具有凹陷形状的第二凹部；外周部，所述外周部配置为当所述壳体展开时围绕所述第一凹部和所述第二凹部的每一个的外周；和连接部，所述连接部设置在所述第一凹部与所述第二凹部之间，以将所述第一凹部和所述第二凹部连接，其中，当所述壳体展开时，所述连接部具有相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个沿一个方向凹进的形状，因此在所述第一凹部和所述连接部彼此连接的区域以及所述第二凹部和所述连接部彼此连接的区域的每一个上设置有台阶部分。
为实现上述目的，根据本发明的第二方面，一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，包括：具有凹陷形状的第一凹部；设置在所述第一凹部的一侧并且具有凹陷形状的第二凹部；外周部，所述外周部配置为当所述壳体展开时围绕所述第一凹部和所述第二凹部的每一个的外周；和连接部，所述连接部设置在所述第一凹部与所述第二凹部之间，以将所述第一凹部和所述第二凹部连接，其中，当所述壳体展开时，所述连接部将所述第一凹部和所述第二凹部平坦地连接，因此在所述第一凹部和所述连接部彼此连接的区域以及所述第二凹部和所述连接部彼此连接的区域的每一个上没有设置台阶部分。
所述外周部可包括：设置在所述第一凹部的外周的第一外周部；和设置在所述第二凹部的外周的第二外周部。
当所述壳体展开时，所述第一凹部和所述第二凹部可具有关于所述连接部彼此对称的形状。
当所述壳体展开时，所述壳体可在所述第一外周部和所述第二外周部彼此相接的区域弯折成V形，使得由所述第一凹部限定的凹陷空间A1和由所述第二凹部限定的凹陷空间A2彼此面对。
当所述壳体展开时，所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度W1和所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度W2的每一个可小于所述连接部相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个凹进的厚度W3。
当所述壳体展开时，所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度W1和所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度W2的每一个可与所述连接部相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个凹进的厚度W3相同。
当所述壳体展开时，所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度W1和所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度W2的每一个可大于所述连接部相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个凹进的厚度W3。
所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度W1以及所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度W2之和可对应于所述连接部的宽度W4。
当所述壳体展开时，所述第一凹部和所述连接部彼此连接的区域以及所述第二凹部和所述连接部彼此连接的区域的每一个可设置为曲面。
通过所述第一凹部的内表面之中的设置在与所述连接部相反的一侧的内表面与所述第一外周部彼此相接限定出的角度α可以是钝角。
由所述第一外周部和所述第二外周部限定的角度θ与所述角度α之间可满足以下等式1，[等式1]θ+2α＝360°。
所述角度θ可具有范围从80度到160度的值。
为实现上述目的，根据本发明的第三方面，一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，包括：具有凹陷形状的第一凹部；设置在所述第一凹部的一侧并且具有凹陷形状的第二凹部；和外周部，所述外周部配置为当所述壳体展开时围绕所述第一凹部和所述第二凹部的每一个的外周，其中所述外周部包括：设置在所述第一凹部的外周的第一外周部；和设置在所述第二凹部的外周的第二外周部，其中，当所述壳体展开时，所述壳体在所述第一外周部和所述第二外周部彼此相接的区域弯折成V形，使得由所述第一凹部限定的凹陷空间A1和由所述第二凹部限定的凹陷空间A2彼此面对。
为实现上述目的，根据本发明的第四方面，一种二次电池，包括所述二次电池的壳体。
有益效果
根据本发明，可去除在根据相关技术制造的袋型二次电池的密封部中产生的死区空间，从而增加二次电池的能量密度。
附图说明
图1是图解根据相关技术制造的二次电池的结构的示图。
图2是图解根据本发明的二次电池的壳体展开的状态的平面图。
图3是图解根据本发明一实施方式的二次电池的壳体展开的状态的垂直剖面图。
图4是图解根据本发明的第一实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。
图5是图解根据本发明的第二实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。
图6是图解根据本发明的第三实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。
图7是图解根据本发明另一实施方式的二次电池的壳体展开的状态的垂直剖面图。
图8是图解根据本发明的第四实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。
图9是图解将电极组件容纳在根据本发明的二次电池的壳体中的状态的透视图。
图10是图解图3的第一凹部与连接部之间的几何关系的剖面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图描述根据本发明的二次电池的壳体和二次电池的结构。
二次电池的壳体和二次电池
图2是图解根据本发明的二次电池的壳体展开的状态的平面图，图3是图解根据本发明一实施方式的二次电池的壳体展开的状态的垂直剖面图。
在本申请中，“壳体展开时的状态”可指当通过释放存在于壳体中的预定结合力使壳体展开，但在不向壳体施加人为力的情况下放置壳体时的壳体的状态。
根据本发明的二次电池的壳体10(下文中，称为‘壳体’)可配置为容纳电极组件，电极组件具有其中电极和隔膜交替设置的结构。
在此，如图2和图3中所示，壳体10可包括具有凹陷形状的凹部100。凹部100可包括第一凹部110和设置在第一凹部110的一侧的第二凹部120。
如上所述，凹部100可以是具有凹陷形状的构造。因此，可在凹部100中限定出凹部的内部空间。就是说，如图2和图3中所示，壳体10可具有由第一凹部110限定的凹陷空间A1和由第二凹部120限定的凹陷空间A2。
根据本发明，壳体10可进一步包括外周部300，当壳体10展开时，外周部300围绕第一凹部110和第二凹部120的外周。
在这种情况下，外周部300可包括围绕第一凹部110设置的第一外周部310和围绕第二凹部120设置的第二外周部320。如图2和图3中所示，第一外周部310和第二外周部320可彼此接触。
此外，根据本发明的壳体10可进一步包括将第一凹部110和第二凹部120连接的连接部150。如图2和图3中所示，连接部150可设置在第一凹部110与第二凹部120之间。如图3中所示，连接部150可相对于第一凹部110和第二凹部120开放。因此，第一凹部110的凹陷空间A1和第二凹部120的凹陷空间A2可通过连接部150彼此连通。
根据本发明，当壳体10展开时，壳体10可在第一外周部310和第二外周部320彼此相接的区域弯折成V形。在图3中，在第一外周部310和第二外周部320彼此相接的区域示出了V形的弯折部200。因而，如图3中所示，当壳体10展开时，由第一凹部110限定的凹陷空间A1和由第二凹部120限定的凹陷空间A2可彼此面对。
根据相关技术，为了制造袋型二次电池，在按压具有平坦形状的片形外壳的部分区域以在片形外壳中形成凹部之后，执行将片形外壳折叠的工序。
然而，根据相关技术，在被折叠之前，由于除了限定出凹部的区域之外，就待折叠区域来说片形外壳具有平坦的形状，因此必须以180度折叠片形外壳。然而，在这种情况下，由于片形外壳的折叠角度很大，所以在折叠工序前后片形外壳的形状的变形会增加。因而，会产生对提高二次电池的容量没有做出贡献的死区空间，从而导致片形外壳的外观极大变形的问题。
然而，根据本发明，由于片形外壳(即，壳体)被折叠的区域具有V形，所以与现有技术相比，在折叠工序中片形外壳的折叠角度减小。因而，在折叠工序前后片形外壳的形状的变形可被最小化。因而，可减小对提高二次电池的容量没有做出贡献的死区空间，从而将在片形外壳中产生的外观的变形最小化。
图4是图解根据本发明的第一实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图，图5是图解根据本发明的第二实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。此外，图6是图解根据本发明的第三实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。
如上所述，由于凹部100具有凹陷形状，所以构成凹部100的第一凹部110和第二凹部120可分别相对于第一外周部310和第二外周部320凹进预定厚度。图4至图6图解了第一凹部110相对于第一外周部310凹进预定厚度W1，并且第二凹部120相对于第二外周部320凹进预定厚度W2的状态。
当壳体10展开时，第一凹部110和第二凹部120具有关于连接部150彼此对称的形状。因而，参照图4至图6，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1可与第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2相同。然而，与此不同，第一凹部110和第二凹部120可具有彼此不对称的形状。因而，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1可与第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2不相同。
如图3至图6中所示，根据本发明一实施方式，当壳体10展开时，壳体10的连接部150可具有相对于第一凹部110和第二凹部120沿一个方向凹进的形状。例如，如图3至图6中所示，连接部150可相对于第一凹部110和第二凹部120向下凹进。因而，在第一凹部110和连接部150彼此连接的区域以及第二凹部120和连接部150彼此连接的区域的每一个上可设置有台阶部分。
在此，参照图4，根据本发明的第一实施方式，当壳体10展开时，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1和第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2的每一个可小于连接部150相对于第一凹部110和第二凹部120的每一个凹进的厚度W3。此外，根据本发明的第一实施方式，当壳体10展开时，第一外周部310和第二外周部320彼此相接而提供的弯折部200的下端部可设置在第一凹部110和第二凹部120的每一个的下端部下方。
或者，参照图5，根据本发明的第二实施方式，当壳体10展开时，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1和第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2的每一个可与连接部150相对于第一凹部110和第二凹部120的每一个凹进的厚度W3相同。此外，根据本发明的第二实施方式，当壳体10展开时，第一外周部310和第二外周部320彼此相接而提供的弯折部200的下端部可设置在与第一凹部110和第二凹部120的每一个的下端部相同的高度处。
或者，参照图6，根据本发明的第三实施方式，当壳体10展开时，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1和第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2的每一个可大于连接部150相对于第一凹部110和第二凹部120的每一个凹进的厚度W3。此外，根据本发明的第三实施方式，当壳体10展开时，第一外周部310和第二外周部320彼此相接而提供的弯折部200的下端部可设置在第一凹部110和第二凹部120的每一个的下端部上方。
图7是图解根据本发明另一实施方式的二次电池的壳体展开的状态的垂直剖面图，图8是图解根据本发明的第四实施方式，二次电池的壳体中的第一凹部、第二凹部和连接部连接的状态的放大垂直剖面图。下文中，将主要描述与关于根据本发明一实施方式或本发明第一实施方式至第三实施方式的二次电池的壳体的上述内容的差异。
如图7和图8中所示，根据本发明另一实施方式，当壳体10展开时，连接部150可将第一凹部110和第二凹部120平坦地连接。因而，在第一凹部110和连接部150彼此连接的区域以及第二凹部120和连接部150彼此连接的区域的每一个上没有设置台阶部分。在此，如图8中所示，当壳体10展开时，第一凹部110和连接部150彼此连接的区域Z1以及第二凹部120和连接部150彼此连接的区域Z2可设置为平滑曲面。
在与关于根据本发明另一实施方式或本发明第四实施方式的壳体的上述内容不矛盾的范围内，关于根据本发明一实施方式或本发明第一至第三实施方式的二次电池的壳体的上述内容可原样应用于根据第四实施方式的壳体。
图9是图解将电极组件容纳在根据本发明的二次电池的壳体中的状态的透视图。如图9中所示，在根据本发明的壳体展开的状态下，将电极组件20容纳在第一凹部110(见图3)和第二凹部120(见图3)中。之后，将设置第一凹部和第一外周部的区域和设置第二凹部和第二外周部的区域相互折叠。然后，可将第一外周部和第二外周部彼此附接，从而制造出二次电池。
在此，如图9中所示，壳体10的第一凹部和第二凹部的厚度之和可对应于电极组件的厚度。这是因为电极组件容纳在由第一凹部和第二凹部限定的空间中。
因而，参照图4至图6以及图8，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1以及第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2之和可对应于连接部150的宽度W4。例如，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1以及第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2之和可与连接部150的宽度W4相同。在这种情况下，当使用根据本发明的壳体10制造二次电池时，由于壳体中限定出的内部空间的宽度是恒定的，所以可稳定地容纳被制造为具有预定宽度的电极组件。然而，与此不同，第一凹部110相对于第一外周部310凹进的厚度W1以及第二凹部120相对于第二外周部320凹进的厚度W2之和可小于或大于连接部150的宽度W4。
再次参照图3，当展开壳体10时，根据本发明的壳体10可在第一外周部310和第二外周部320彼此相接的区域具有V形。因而，在第一外周部310和第二外周部320彼此相接的区域可设置有弯折部200，并且弯折部200可具有预定角度。在图3中，用θ表示弯折部200的角度。角度θ可具有范围从80度到160度的值。
此外，如图3中所示，在第一凹部110的内表面之中的设置在与连接部150相反的一侧的内表面与第一外周部310彼此相接的区域处可限定出预定角度α。在此，角度α可以是钝角。
在此，角度θ和角度α之间可满足以下等式1。
[等式1]
θ+2α＝360°
图10是图解图3的第一凹部与连接部之间的几何关系的剖面图。
等式1可以是由于制造根据本发明的壳体10的工序而建立的公式。
就是说，可通过将片形外壳弯折成V形，然后垂直于地面向下按压片形外壳以形成凹部来制造根据本发明的壳体10。
因而，当(i)第一凹部的厚度恒定、(ii)通过垂直于地面向下按压形成第一凹部和连接部、以及(iii)第一凹部和第二凹部彼此对称时，如图10中所示，θ/2和180°-α可相同，因而可推导出等式1。
根据本发明的二次电池可包括：具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件；和壳体。用上述内容代替该壳体的内容。
虽然已经参照具体实施方式描述了本发明的实施方式，但是对本领域技术人员显而易见的是，在不背离由以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可做出各种改变和修改。

Claims (15)

1.一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，所述壳体包括：
具有凹陷形状的第一凹部；
设置在所述第一凹部的一侧并且具有凹陷形状的第二凹部；
外周部，所述外周部配置为当所述壳体展开时围绕所述第一凹部和所述第二凹部的每一个的外周；和
连接部，所述连接部设置在所述第一凹部与所述第二凹部之间，以将所述第一凹部和所述第二凹部连接，
其中，当所述壳体展开时，所述连接部具有相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个沿一个方向凹进的形状，因此在所述第一凹部和所述连接部彼此连接的区域以及所述第二凹部和所述连接部彼此连接的区域的每一个上设置有台阶部分。
2.一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，所述壳体包括：
具有凹陷形状的第一凹部；
设置在所述第一凹部的一侧并且具有凹陷形状的第二凹部；
外周部，所述外周部配置为当所述壳体展开时围绕所述第一凹部和所述第二凹部的每一个的外周；和
连接部，所述连接部设置在所述第一凹部与所述第二凹部之间，以将所述第一凹部和所述第二凹部连接，
其中，当所述壳体展开时，所述连接部将所述第一凹部和所述第二凹部平坦地连接，因此在所述第一凹部和所述连接部彼此连接的区域以及所述第二凹部和所述连接部彼此连接的区域的每一个上没有设置台阶部分。
3.根据权利要求1或2所述的壳体，其中所述外周部包括：
设置在所述第一凹部的外周的第一外周部；和
设置在所述第二凹部的外周的第二外周部。
4.根据权利要求1或2所述的壳体，其中，当所述壳体展开时，所述第一凹部和所述第二凹部具有关于所述连接部彼此对称的形状。
5.根据权利要求3所述的壳体，其中，当所述壳体展开时，所述壳体在所述第一外周部和所述第二外周部彼此相接的区域弯折成V形，使得由所述第一凹部限定的凹陷空间(A1)和由所述第二凹部限定的凹陷空间(A2)彼此面对。
6.根据权利要求3所述的壳体，其中，当所述壳体展开时，所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度(W1)和所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度(W2)的每一个小于所述连接部相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个凹进的厚度(W3)。
7.根据权利要求3所述的壳体，其中，当所述壳体展开时，所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度(W1)和所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度(W2)的每一个与所述连接部相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个凹进的厚度(W3)相同。
8.根据权利要求3所述的壳体，其中，当所述壳体展开时，所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度(W1)和所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度(W2)的每一个大于所述连接部相对于所述第一凹部和所述第二凹部的每一个凹进的厚度(W3)。
9.根据权利要求3所述的壳体，其中所述第一凹部相对于所述第一外周部凹进的厚度(W1)以及所述第二凹部相对于所述第二外周部凹进的厚度(W2)之和对应于所述连接部的宽度(W4)。
10.根据权利要求2所述的壳体，其中，当所述壳体展开时，所述第一凹部和所述连接部彼此连接的区域以及所述第二凹部和所述连接部彼此连接的区域的每一个设置为曲面。
11.根据权利要求1或2所述的壳体，其中通过所述第一凹部的内表面之中的设置在与所述连接部相反的一侧的内表面与所述第一外周部彼此相接限定出的角度α是钝角。
12.根据权利要求11所述的壳体，其中由所述第一外周部和所述第二外周部限定的角度θ与所述角度α之间满足以下等式1，
[等式1]
θ+2α＝360°。
13.根据权利要求12所述的壳体，其中所述角度θ具有范围从80度到160度的值。
14.一种容纳具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件的二次电池的壳体，所述壳体包括：
具有凹陷形状的第一凹部；
设置在所述第一凹部的一侧并且具有凹陷形状的第二凹部；和
外周部，所述外周部配置为当所述壳体展开时围绕所述第一凹部和所述第二凹部的每一个的外周，
其中所述外周部包括：
设置在所述第一凹部的外周的第一外周部；和
设置在所述第二凹部的外周的第二外周部，
其中，当所述壳体展开时，所述壳体在所述第一外周部和所述第二外周部彼此相接的区域弯折成V形，使得由所述第一凹部限定的凹陷空间(A1)和由所述第二凹部限定的凹陷空间(A2)彼此面对。
15.一种二次电池，包括：
具有其中电极和隔膜交替设置的结构的电极组件；和
根据权利要求1或2所述的二次电池的壳体。
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