CN113348589A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种二次电池，在所述二次电池中，电极组件嵌入袋中，该电极组件包括正极和负极，正极的正极接头彼此连接，并且负极的负极接头彼此连接，所述二次电池包括：所述电极组件，其具有带四个侧面的四边形形状，其中在相互面对的两个表面之间限定有作为空的空间的空间部，并且正极接头和负极接头位于所述空间部内；正极引线，其一端与正极接头连接；负极引线，其一端与负极接头连接；以及袋，电极组件嵌入袋中。正极引线的另一端和负极引线的另一端穿过所述袋，以从袋的其中一个最大表面向外突出。包括上述构成的本发明具有这样的结构，其中正极引线和负极引线穿过袋，以从袋的其中一个最大表面(即，顶表面或底表面)向外突出，并因此可以使袋中密封部的数量和尺寸最小化，并且可以降低电极组件内的电流密度偏差。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种袋型二次电池，更具体地涉及这样一种二次电池，其中，正极引线和负极引线被置于袋的顶表面或底表面的中央部分，以使密封部的尺寸最小化，从而能够就体积而言增加容量，并降低电极组件内的电流密度偏差。
背景技术
在移动装置、电动车辆等领域中，对高效二次电池的需求正在迅速增加。但是，在二次电池中，具有高能量密度和低自放电特性并能维持较高电压的锂二次电池已被商品化并广泛使用，并且积极进行了提高锂二次电池性能的研究和开发。
二次电池具有电极组件和电解液嵌入罐和袋等壳体内的结构。电极组件具有正极、隔膜和负极重复层叠的结构。电极组件一般分为果冻卷型和层叠型。在果冻卷型中，正极、隔膜和负极层叠并卷起，以嵌入壳体内。在层叠型中，正极、隔膜和负极被切割成一定尺寸并层叠。
在这些类型中，如图1所示，层叠型电极组件2被制造成具有四边形顶表面和底表面的六面体形状，并嵌入分为上部1a和下部1b的袋内。当电极组件2嵌入袋内时，通过对边缘部(在袋的上部显示为虚线的部分之外)施加热和压力，袋的上部1a和下部1b被密封。
然而，如上所述，进行密封的密封部布置在袋的各边缘部上，并且可能不必要地占用空间。特别是，在安装有多个二次电池的电池模块、电池组等中，密封部会导致电池模块和电池组的尺寸增大。
此外，如图1所示，电流流经的正极端子3b和负极端子4b位于密封部的一侧。但是，在与正极接头3a连接的正极端子3b和与负极接头4a连接的负极端子4b布置成仅偏向一侧的结构中，电极组件2内的电流密度偏差可能会增大，从而导致发热和电极劣化。
发明内容
技术问题
因此，本发明的一个主要目的是提供一种二次电池，其中，将密封部的数量和表面积最小化，以就体积而言增加容量，并且将正极端子和负极端子置于中央部分，以降低电极组件内的电流密度偏差(正极端子和负极端子附近的电流密度与远离正极端子和负极端子的区域中的电流密度之差)。
技术解决方案
为实现上述目的，本发明的目的是提供一种二次电池，在所述二次电池中，电极组件嵌入袋中，所述电极组件包括正极和负极，所述正极的正极接头彼此连接，并且所述负极的负极接头彼此连接，所述二次电池包括：所述电极组件，所述电极组件具有带四个侧面的四边形形状，其中在相互面对的两个表面之间限定有作为空的空间的空间部，并且所述正极接头和所述负极接头位于所述空间部内；正极引线，所述正极引线的一端与所述正极接头连接；负极引线，所述负极引线的一端与所述负极接头连接；以及所述袋，所述电极组件嵌入所述袋中，其中，所述正极引线的另一端和所述负极引线的另一端穿过所述袋，以从所述袋的其中一个最大表面向外突出。
可以在所述电极组件中限定有孔以限定所述空间部，所述孔在相互面对的两个水平边之间和相互面对的两个竖直边之间在厚度方向上穿过所述电极组件的两个表面。
定位在所述空间部内的每一个所述正极接头与定位在所述空间部内的每一个所述负极接头可以间隔预定的距离。限定所述空间部的所述孔可以具有四边形形状。
所述袋可以具有带四个侧面的四边形形状，其中，在三个侧面封闭的状态下，只有一个侧面敞开，使得所述电极组件插入所述袋中，并且当插入所述电极组件时，所述敞开的侧面和供所述正极引线和所述负极引线中的每一者突出的部分被密封。
此外，本发明另外提供一种设置有两个子电极组件的构造。即，所述电极组件可以由两个子电极组件构成，每个所述子电极组件的所述正极接头和所述负极接头从同一侧突出，其中，在所述子电极组件的所述正极接头布置成相互面对的状态下，相互面对的正极接头彼此连接，并且在所述子电极组件的所述负极接头布置成相互面对的状态下，相互面对的负极接头彼此连接，其中，所述子电极组件彼此间隔开，以在所述子电极组件之间限定所述空间部。
这里，在一个接头布置在另一个接头下方从而彼此面接触的状态下，可以通过使用超声波热熔来进行相互面对的正极接头的结合和相互面对的负极接头的结合。
这里，当相互面对的正极接头相互结合时，在所述正极引线布置在最上部的正极接头上的状态下，所述正极引线可以与所述正极接头结合在一起，并且当所述相互面对的负极接头相互结合时，在所述负极引线布置在最上部的负极接头上的状态下，所述负极引线可以与所述负极接头结合在一起。
所述袋可以通过将两个分别插入有所述子电极组件的子袋彼此连接而构成。每个所述子袋可以具有四边形形状，其中，在仅暴露所述正极接头和所述负极接头的一个侧面敞开而其余三个侧面封闭的状态下，所述子袋的敞开的侧面在所述子电极组件的所述相互面对的正极接头彼此连接并且所述子电极组件的所述相互面对的负极接头彼此连接的位置处相互面对。所述敞开的侧面可以相互结合以密封所述袋的内部。
具有上述构成要素的多个二次电池可以彼此连接，以另外提供大容量的电存储装置，如电池模块和/或电池组。
有益效果
包括上述构成的本发明具有这样的结构，其中正极引线和负极引线穿过袋，以从袋的其中一个最大表面(即，顶表面或底表面)向外突出。因此，可以使袋中密封部的数量和尺寸最小化，并且可以降低电极组件内的电流密度偏差。
此外，根据本发明，两个子电极组件彼此连接，两个子袋彼此连接。因此，可以去除袋的边缘部上的密封部。
附图说明
图1是示出在根据现有技术的袋型二次电池中袋被密封前的状态的立体图。
图2是示出根据本发明的第一实施方式的二次电池的内部的立体图。
图3是示出电极组件嵌入图2的二次电池中的袋内之前的状态的立体图。
图4是构成根据第一实施方式的电极组件的正极、隔膜和负极的分解立体图。
图5是示出根据第一实施方式的二次电池中限定的密封部S的立体图。
图6是示出根据本发明的第二实施方式的二次电池的内部的立体图。
图7是根据第二实施方式的二次电池中的子电极组件和子袋的分解立体图。
图8是示出子电极组件彼此联接的状态的平面图。
图9是示出子电极组件彼此联接的状态的侧视图。
图10是示出根据第二实施方式的二次电池中限定的密封部S的立体图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本发明，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易地实施本发明。然而，本发明可以以几种不同的形式来实施，而不限于本文所述的实施方式。
为了清楚地描述本发明，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同或相似的元件被赋以相同的附图标记。
另外，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应限制性地解释为普通含义或以字典为基础的含义，而应当根据发明人能够正确定义术语的概念从而以最佳方式描述和解释其发明的原则来解释为符合本发明范围的含义和概念。
本发明涉及一种二次电池，其中电极组件20嵌入袋10中，该电极组件20包括正极23和负极25，正极23的正极接头20a彼此连接，负极25的负极接头22a彼此连接。与正极接头20a连接的正极引线20b以及与负极接头22a连接的负极引线22b被置于袋10的中央部分，以实现电流密度偏差的减小。下面，将参照附图更详细地描述根据本发明的实施方式。
第一实施方式
图2是示出根据本发明的第一实施方式的二次电池的内部的立体图，并且图3是示出电极组件嵌入袋内之前的状态的立体图。参照附图，本实施方式中的电极组件20具有带四个侧面(即，侧表面)的四边形形状，并由正极23、隔膜24和负极25(如图4所示)重复层叠而构成。电极组件20具有空间部21，该空间部21是在彼此面对的相对短边(水平边)之间和彼此面对的相对长边(竖直边)之间(即，在一个区域(中央部分)内)限定的空的空间。
从正极23突出的正极接头20a和从负极25突出的负极接头22a布置在空间部21内。即，正极23、负极25和隔膜24中的每一者均具有在相同位置开有四角孔(如图4所示)的结构，以在相互层叠时限定空间部21。因此，通过层叠四角孔构成空间部21，以在厚度方向上穿过电极组件的两个表面。
在此，如图3所示，负极接头22a在向上弯曲后合并在一起，然后与负极引线22b结合。正极接头20a在向上弯曲后合并在一起，然后与正极引线20b结合。即，正极引线20b的一端和负极引线22b的一端分别与正极接头20a以及负极接头22a结合。定位在空间部21内的正极接头20a和负极接头22a在电极组件20的宽度方向上彼此间隔预定的距离。
此外，与根据现有技术的具有上部和下部相互分离的结构的袋不同，如图3所示，袋10具有开口六面体形状，其在三个侧面具有表面，并在顶表面和底表面之间的一个侧面没有表面。另外，袋10的顶表面(或底表面)上限定有具有预定长度的切开部12，使正极引线和负极引线从袋向外突出。
切开部12设置在当电极组件20插入到袋10中时与电极组件20的空间部21的内部重叠的位置处，并且具有足以使正极引线20b和负极引线22b突出的宽度和长度。
另外，当电极组件20插入到袋10中使得正极引线20b和负极引线22b从切开部12向外突出时，切开部12和袋10的供电极组件20进入的开口部被密封(通过施加热和压力)，以限定密封部S。
在此，当在上下内表面相互接触的状态下竖直地施加压力时，供电极组件20进入的开口部可以被密封。另一方面，可以在切开部12的边缘部被拉动而相互重叠的状态下，通过施加热和压力来密封切开部12；或者可以在切开部12被与袋10相同材料制成的罩(未示出)覆盖的状态下，通过施加热和压力来密封切开部12。另选地，也可以通过施加确保适当的绝缘性能和密封性能的粘合剂材料来建立密封。
在本实施方式中，袋10具有四边形六面体形状，顶表面和底表面之间具有四个侧面。在三个侧表面封闭的状态下，只有一个侧表面敞开，以便插入电极组件20。当插入电极组件20时，敞开的侧表面以及供正极引线和负极引线突出的部分被密封。因此，与根据现有技术的具有四个密封部的结构相比，可以减少密封部的数量，以相对于总体积来说增加电极组件的体积，从而增加容量。
另外，在本实施方式中，正极引线20b和负极引线22b穿过切开部12向外突出，并且切开部12布置成位于袋10的顶表面或底表面的中央部分。因此，在电极组件内，正极端子和负极端子附近的电流密度与远离正极端子和负极端子的区域中的电流密度之间的差异(电流密度偏差)可以最小化，以提高充电/放电效率并延缓电极的劣化。
因此，本实施方式中提供的二次电池具有满足本发明的目的(即，旨在提供就体积而言容量增大并且电流密度偏差减小的二次电池)的构成和效果。
第二实施方式
在本实施方式中，两个子电极组件40和50彼此连接以构成电极组件，并且两个子袋30和60彼此连接以构成袋。
图6是示出根据本发明的第二实施方式的二次电池的内部的立体图，并且图7是子电极组件和子袋的分解立体图。在如所示的实施方式中，正极、隔膜和负极依次层叠在每个子电极组件40和50中。从正极突出后合并在一起的正极接头41和51与从负极突出后合并在一起的负极接头42和52从同一侧突出。
如图8所示，在子电极组件40和50的正极接头41和51布置成彼此面对并且子电极组件40和50的负极接头42和52彼此面对的状态下，相互面对的正极接头41和51彼此连接，并且相互面对的负极接头42和52彼此连接。在此，子电极组件40和50相互间隔以限定空间部80，并且空间部80优选具有最小尺寸以占据袋内的小空间。
如图9中更清楚地所示出，在一个接头布置在另一个接头下方从而彼此面接触的状态下，通过使用超声波热熔来进行相互面对的正极接头41和51的结合以及相互面对的负极接头42和52的结合。
在此，当相互面对的正极接头41和51相互结合时，在正极引线70a布置在最上部的正极接头上的状态下，正极引线70a与正极接头41和51结合在一起。与正极接头的结合结构类似，当相互面对的负极接头42和52相互结合时，在负极引线70b布置在最上部的负极接头上的状态下，负极引线70b与负极接头42和52结合在一起。
通过将分别插入有子电极组件40和50的两个子袋30和60彼此连接而构成袋。子袋30和60中的每一者均具有四边形六面体形状。在仅暴露正极接头41或51和负极接头42或52的一个侧面(侧表面)敞开而三个侧面(侧表面)封闭的状态下，子袋40和50的敞开的侧面(侧表面)在子电极组件的相互面对的正极接头41和51彼此连接并且子电极组件的相互面对的负极接头42和52彼此连接的位置处相互面对。使敞开的侧面(侧表面)相互结合，以密封袋的内部。
与上述第一实施方式类似，可以在边缘部被拉动成相互重叠的状态下通过施加热和压力来进行结合；或者可以在要结合的部分被与袋相同的材料制成的罩(未示出)覆盖的状态下施加热和压力来进行结合。另选地，可以通过施加确保绝缘性能和密封性能的粘合剂材料来建立密封。
在根据本实施方式的二次电池中，正极引线70a和负极引线70b被置于袋的中央部分，因此可以去除沿袋的边缘布置的密封部。因此，与现有技术相比，可以就体积而言增加容量，并且可以降低电流密度偏差。即，本实施方式中提供的二次电池也具有满足本发明的目的的构成和效果。
在根据上述第一实施方式和第二实施方式的二次电池中，正极引线和负极引线被置于袋的最大表面(即，顶表面或底表面)的中央部分，因此，可以就体积而言增加容量。当多个二次电池相互电连接以构成电池模块和/或电池组时，可以减小二次电池的尺寸，并且可以简化负极引线和正极引线的连接结构。
包括上述构成的本发明具有这样的结构，其中正极引线和负极引线穿过袋，以从袋的其中一个最大表面向外突出，并因此可以使袋中密封部的数量和尺寸最小化，并且可以减小电极组件内的电流密度偏差。
此外，根据本发明，两个子电极组件彼此连接，并且两个子袋彼此连接。因此，可以去除袋的边缘部上的密封部。
虽然借助具体的实施方式和附图对本发明进行了描述，但本发明并不局限于此，并且本发明所属领域的技术人员可以在本发明的技术构思和所附权利要求书的等效范围内进行各种变化和变型。

Claims (11)

1.一种二次电池，在所述二次电池中，电极组件嵌入袋中，所述电极组件包括正极和负极，所述正极的正极接头彼此连接，并且所述负极的负极接头彼此连接，所述二次电池包括：
所述电极组件，所述电极组件具有带四个侧面的四边形形状，其中在相互面对的两个表面之间限定有作为空的空间的空间部，并且所述正极接头和所述负极接头位于所述空间部内；
正极引线，所述正极引线的一端与所述正极接头连接；
负极引线，所述负极引线的一端与所述负极接头连接；以及
所述袋，所述电极组件嵌入所述袋中，
其中，所述正极引线的另一端和所述负极引线的另一端穿过所述袋，以从所述袋的其中一个最大表面向外突出。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述电极组件中限定有孔以限定所述空间部，所述孔在相互面对的两个水平边之间和相互面对的两个竖直边之间在厚度方向上穿过所述电极组件的两个表面。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，定位在所述空间部内的每一个所述正极接头与定位在所述空间部内的每一个所述负极接头间隔预定的距离。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其中，限定所述空间部的所述孔具有四边形形状。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的二次电池，其中，所述袋具有带四个侧面的四边形形状，
其中，在三个侧面封闭的状态下，只有一个侧面敞开，使得所述电极组件插入所述袋中，并且
当插入所述电极组件时，所述敞开的侧面和供所述正极引线和所述负极引线中的每一者突出的部分被密封。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件由两个子电极组件构成，每个所述子电极组件的所述正极接头和所述负极接头从同一侧突出，
其中，在所述子电极组件的所述正极接头布置成相互面对的状态下，相互面对的正极接头彼此连接，并且在所述子电极组件的所述负极接头布置成相互面对的状态下，相互面对的负极接头彼此连接，
其中，所述子电极组件彼此间隔开，以在所述子电极组件之间限定所述空间部。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，在一个接头布置在另一个接头下方从而彼此面接触的状态下，通过使用超声波热熔来进行相互面对的正极接头的结合和相互面对的负极接头的结合。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，当相互面对的正极接头相互结合时，在所述正极引线布置在最上部的正极接头上的状态下，所述正极引线与所述正极接头结合在一起，并且，
当所述相互面对的负极接头相互结合时，在所述负极引线布置在最上部的负极接头上的状态下，所述负极引线与所述负极接头结合在一起。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的二次电池，其中，所述袋通过将分别插入有所述子电极组件的两个子袋彼此连接而构成。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，每个所述子袋具有四边形形状，
其中，在仅暴露所述正极接头和所述负极接头的一个侧面敞开而其余三个侧面封闭的状态下，所述子袋的敞开的侧面在所述子电极组件的所述相互面对的正极接头彼此连接并且所述子电极组件的所述相互面对的负极接头彼此连接的位置处相互面对，并且
所述敞开的侧面相互结合以密封所述袋的内部。
11.一种电池模块，所述电池模块装配有至少两个或更多个根据权利要求1至4和6至8中的任一项所述的二次电池。
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