CN115428242A - 电池电芯和电池电芯制造设备 - Google Patents

电池电芯和电池电芯制造设备 Download PDF

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金橡熏
姜旻亨
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Abstract

根据本发明的实施方式的一种电池电芯，该电池电芯包括：电池壳体，其包括容纳部分和密封部分，在容纳部分中安装有电极组件，密封部分具有已经密封外周缘的结构；电极引线，其电连接到电极组件中包括的电极接头，并且电极引线经由密封部分突出到电池壳体外；以及引线膜，其位于电极引线的上部部分和下部部分中的至少一个中的与密封部分对应的部分处，其中，引线膜具有朝向电池壳体的内侧凹进的凹陷部分，并且凹陷部分向电池壳体的外部开口，并且位于凹陷部分的气体引入部分上的密封部分包括在从电池壳体的内侧向外的方向上凹进的凹进密封部分，并且凹进密封部分与气体引入部分的任意部分在平面上不交叠。

Description

电池电芯和电池电芯制造设备
技术领域
本申请要求于2021年1月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0012231的优先权。
本公开涉及电池电芯和电池电芯制造设备，并且更具体地，涉及电池电芯内部产生的气体的外部排放得到改善的电池电芯和电池电芯制造设备。
背景技术
随着技术发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。特别地，二次电池作为不仅用于诸如移动电话、数码相机、笔记本计算机和可穿戴装置这样的移动装置而且用于诸如电动自行车、电动汽车和混合动力车辆这样的电力装置的能源而备受关注。
取决于电池壳体的形状，这些二次电池被分为其中电极组件被包括在圆柱形或棱柱形的金属罐中的圆柱形电池和棱柱形电池以及其中电极组件被包括在铝层压片的袋型壳体中的袋型电池。这里，电池壳体中所包括的电池组件是包括正极、负极和插置在正极和负极之间的隔膜并能够充电和放电的电力元件，并被分为其中涂覆有活性材料的长片型正极和负极被缠绕使隔膜插置在其间的果冻卷型以及其中多个正极和负极依次堆叠使隔膜插置在其间的堆叠型。
在它们当中，特别地，其中堆叠型或堆叠/折叠型电池组件被包括在由铝层压片制成的袋型电池壳体中的袋型电池由于制造成本低、重量小以及易于改造而被越来越多地使用。
图1是示出了常规电池电芯的俯视图。图2是沿着图1的轴线a-a’截取的截面图。参照图1和图2，常规电池电芯10包括电池壳体20，电池壳体20具有供电池组件11安装在其中的容纳部分21以及通过密封电池壳体20的外周缘而形成的密封部分25。这里，电池电芯10包括经由密封部分25突出到电池壳体20外的电极引线30，并且引线膜40位于电极引线30的上部部分和下部部分与密封部分25之间。
然而，随着近年来电池电芯的能量密度增加，存在在电池电芯内部产生的气体的量也增加的问题。在常规电池电芯10的情况下，不包括能够排放电池电芯内部产生的气体的部件，因此由于气体的产生，在电池电芯中可能发生排气。另外，水分可以渗透到因排气而损坏的电池电芯中，这可以引起副反应，并且存在电池性能劣化并且产生额外气体的问题。相应地，越来越需要开发电池电芯内部产生的气体的外部排放得到改善的电池电芯。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供电池电芯内部产生的气体的外部排放得到改善的电池电芯和电池电芯制造设备。
本公开要解决的目的不限于以上提到的目的，并且本领域技术人员可以通过本说明书和附图来清楚理解这里未提到的目的。
技术方案
在本公开的一方面，提供了一种电池电芯，该电池电芯包括：电池壳体，所述电池壳体具有供电极组件安装在其中的容纳部分以及通过密封电池壳体的外周缘而形成的密封部分；电极引线，所述电极引线电连接到所述电极组件中所包括的电极接头，并经由所述密封部分突出到所述电池壳体外；以及引线膜，所述引线膜位于所述电极引线的上部部分和下部部分中的至少一个中的与所述密封部分对应的部分处，其中，所述引线膜具有在所述电池壳体的内侧方向上凹进的凹陷部分，所述凹陷部分朝向所述电池壳体的外部开口，位于所述凹陷部分的进气口部分上的所述密封部分具有从所述电池壳体的内侧向外凹进的凹进密封部分，并且所述凹进密封部分与所述进气口部分的至少一部分在平面上不交叠。
所述凹陷部分的所述进气口部分可以暴露于所述电池壳体的内部。
所述凹陷部分可以包括第一凹陷部分和第二凹陷部分，所述第一凹陷部分可以沿着所述电极引线的突出方向延伸，并且所述第二凹陷部分可以沿着所述密封部分的长度方向延伸。
所述第一凹陷部分的一端可以朝向所述电池壳体的外部开口，并且所述第一凹陷部分的另一端可以与所述第二凹陷部分连通。
所述凹进密封部分可以位于所述第二凹陷部分上。
所述凹进密封部分可以沿着所述第二凹陷部分的长度方向延伸。
所述凹进密封部分的长度可以等于或大于所述第二凹陷部分的长度。
所述凹进密封部分的宽度可以等于或大于所述第二凹陷部分的宽度。
所述引线膜可以在60℃具有20巴(barrer)至60巴的气体渗透性。
所述引线膜可以在25℃、50％RH下在10年内具有0.02克至0.2克的水分渗透量。
所述引线膜可以包含聚烯烃类材料。
在所述凹陷部分中可以插入空气通风层，并且所述空气通风层可以具有空气通风性高于所述引线膜的材料。
所述空气通风层可以具有50μm至150μm的厚度。
所述空气通风层可以具有1.6e5巴至1.6e7巴的气体渗透性。
所述空气通风层可以包括聚烯烃类树脂、氟类树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维或其中的两种或更多种。
所述引线膜与所述电极接头可以彼此间隔开。
所述引线膜还可以包括内层，所述内层被配置为覆盖所述凹陷部分的内表面中的至少一个。
所述内层的材料可以具有与所述引线膜的材料相比更高的熔点，并可以不与电解质溶液反应。
所述内层可以包含聚烯烃类材料、氟类材料和多孔陶瓷类材料中的至少一种。
基于所述电极引线的突出方向，围绕所述凹陷部分的后表面的所述引线膜的宽度可以为2mm或更大。
围绕所述凹陷部分的上表面的所述引线膜的厚度可以为100μm至300μm。
在本公开的另一方面，还提供了一种用于制造上述的电池电芯的电池电芯制造设备，该电池电芯制造设备包括：第一密封工具，所述第一密封工具中形成有第一密封表面和凹进表面，其中，所述凹进表面被配置为在所述凹陷部分的进气口部分的至少一部分上密封所述电池壳体，并且所述第一密封表面被配置为在除了由所述凹进表面密封的区域外的所述凹陷部分上密封所述电池壳体。
所述第一密封工具可以包括第一密封表面、凹进表面和第一倾斜表面。
所述电池电芯制造设备还可以包括第二密封工具，在所述第二密封工具中形成有第二密封表面，并且，所述第二密封表面可以被配置为除了所述凹陷部分上的区域外，密封所述电池壳体。
所述第二密封工具可以包括第二密封表面和第二倾斜表面。
所述第一密封表面的长度可以比所述第二密封表面的长度短。
所述第一密封表面的长度可以沿着所述凹陷部分的长度方向延伸。
所述第一密封表面的宽度可以沿着所述凹陷部分的宽度方向延伸。
所述第一密封工具与所述第二密封工具可以彼此集成。
有益效果
根据实施方式，本公开提供了包括电极引线的电池电芯以及制造电池电芯的设备，具有向内凹陷并朝向电池壳体的外部开口的凹陷部分的引线膜形成到所述电极引线，由此改善电池电芯内部产生的气体的外部排放。
另外，根据实施方式，在本公开中，位于凹陷部分的进气口部分上的密封部分包括凹进密封部分，所述凹进密封部分从电池壳体的内部向外部凹进并且与进气口部分的至少一部分在平面上不交叠，由此改善在电池电芯内部产生的气体的外部排放。
本公开的效果不限于以上效果，并且本领域技术人员将通过本说明书和附图将清楚理解这里未提到的效果。
附图说明
图1是示出了常规电池电芯的俯视图。
图2是沿着图1的轴线a-a’截取的截面图。
图3是示出了根据本公开的实施方式的电池电芯的俯视图。
图4是示出了图3的电池电芯中所包括的电极引线的立体图。
图5是沿着图4的轴线c-c’截取的截面图。
图6是沿着图4的轴线d-d’截取的截面图。
图7是示出了根据本公开的另一实施方式的电极引线的放大图。
图8是沿着图3的轴线b-b’截取的截面图。
图9是根据本公开的另一实施方式中的沿着图3的轴线b-b’截取的截面图。
图10是示出了根据本公开的另一实施方式的电池电芯制造设备的截面图。图10的(a)是示出了根据本公开的实施方式的第一密封工具1000的截面图，并且图10的(b)是示出了根据本公开的另一实施方式的第一密封工具1000的截面图。
图11是示出了根据本公开的另一实施方式的电池电芯制造设备的截面图。图11的(a)是示出了根据本公开的实施方式的第二密封工具2000的截面图，并且图11的(b)是示出了根据本公开的另一实施方式的第二密封工具2000的截面图。
图12是沿着图7的轴线b1-b1'截取的截面图，其示出了由图10的(b)的电池电芯制造设备制造的电池电芯。
图13是沿着图7的轴线b2-b2’截取的截面图，其示出了由图10的(b)的电池电芯制造设备制造的电池电芯。
具体实施方式
下文中，参考附图，将详细地描述本公开的各种实施方式，以由本领域的技术人员容易地实现它们。本公开可以按各种不同的形式来实现，不限于本文中描述的实施方式。
为了清楚地说明本公开，省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中，为相同或相似的部件分配相同的参考符号。
另外，由于为了方便描述而任意地表达图中示出的每个部件的大小和厚度，因此本公开不必限于图。为了在图中清楚地表达各种层和区域，厚度被放大。另外，在图中，为了方便说明，一些层和区域的厚度被夸大。
另外，当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“上方”或“上面”时，这不仅包括它“直接在”另一部分“上”的情况，而且包括另一部分设置在它们之间的情况。相反地，当一部分被说明为“正好”在另一部分上时，这意味着它们之间没有其它部分。另外，当一部分被说明为在参考部分的“上方”或“上面”时，这意味着该部分位于参考部分的上面或下面，并不意味着在与重力相反的方向上在参考部分的“上方”或“上面”。
另外，在整个说明书中，当一个部件“包括”某个部件时，这意味着还可以包括其它部件，而非排除其它部件，除非另有说明。
另外，在整个说明书中，在参考“俯视图”时，这意味着从上方观察目标部分，并且当参照“截面图”时，这意味着从侧部观察目标部分的纵切截面。
下文中，将描述根据本公开的实施方式的袋式电池电芯100。然而，这里，将基于袋式电池电芯100的两个侧表面中的一个侧表面进行描述，但不必限于此，可以在另一侧表面的情况下描述相同或相似的内容。
图3是示出了根据本实施方式的电池电芯的俯视图。
参照图3，根据本实施方式的电池电芯100包括电池壳体200、电极引线300和引线膜400。
电池壳体200包括供电极组件110安装在其中的容纳部分210以及通过密封电池壳体200的外周缘而形成的密封部分250。可以通过热、激光等来将密封部分250密封。电池壳体200可以是包括树脂层和金属层的层压片。更具体地，电池壳体200可以由层压片制成，并可以包括形成最外层的外树脂层、防止材料渗透的阻挡金属层以及用于密封的内树脂层。
另外，电极组件110可以具有果冻卷型(卷绕型)、堆叠型(层压型)或复合型(堆叠/折叠型)的结构。更具体地，电极组件110可以包括正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜。
下文中，将主要描述电极引线300和引线膜400。
图4是示出了图3的电池电芯中所包括的电极引线的立体图。
参照图3和图4，电极引线300电连接到电极组件110中包括的电极接头115，并经由密封部分250突出到电池壳体200外。另外，引线膜400位于电极引线300的上部部分和下部部分中的至少一个中与密封部分250对应的部分处。相应地，引线膜400可以改善密封部分250和电极引线300的密封性能，同时防止在密封期间在电极引线300中发生短路。
图5是沿着图4的轴线c-c’截取的截面图。图6是沿着图4的轴线d-d’截取的截面图。
参照图5和图6，引线膜400具有在电池壳体200的内侧方向上凹进的凹陷部分450，并且凹陷部分450朝向电池壳体200的外部开口。另外，凹陷部分450的内表面可以基于电极引线300的突出方向闭合。
另外，参照图5和图6，引线膜400还可以包括覆盖凹陷部分450的内表面中的至少一个的内层410。
例如，参照图5的(a)和图6的(a)，凹陷部分450中的内层410可以覆盖引线膜400的整个表面。即，除了开口的表面外，内层410可以形成在凹陷部分450的整个内表面上。
相应地，即使引线膜400在位于电极引线300的上部部分和下部部分中的至少一个中的状态下与密封部分250一起被密封，凹陷部分450也可以通过内层410保持在非密封状态。
作为另一示例，参照图5的(b)和图6的(b)，内层410可以覆盖凹陷部分450的内表面当中的上表面或下表面。即，凹陷部分450可以具有形成在彼此面对的上表面和下表面中的至少一个上的内层410。
相应地，虽然引线膜400使形成在凹陷部分450中的内层410最小化，但凹陷部分450可以通过内层410保持在非密封状态下。另外，可以简化制造过程并且可以降低成本。
更具体地，内层410可以由与构成引线膜400的材料相比具有更高熔点的材料制成。另外，内层410可以由不与电池壳体200中所包含的电解质溶液反应的材料制成。相应地，由于内层410由上述材料制成，因此内层410没有单独地与电解质溶液反应，并且在高温密封过程中没有引起热熔合、热变形等，使得凹陷部分450可以保持为空的。另外，电池壳体200中产生的气体可以被容易地排放到外部。
在本公开的一个实施方式中，内层410的厚度可以为100μm或更小。
在本公开的一个实施方式中，内层410的气体渗透性可以为40巴或更大。例如，内层410的二氧化碳渗透可以满足以上范围。
例如，引线膜400可以包括聚烯烃类材料，并且内层410可以包括聚烯烃类材料、氟类材料和多孔陶瓷类材料中的至少一种。例如，内层410可以包括满足以上气体渗透性值的聚烯烃类材料、氟类材料和多孔陶瓷类材料中的至少一种。聚烯烃类材料可以包括从由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)组成的组中选择的至少一种材料。氟类材料可以包括从由聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯组成的组中选择的至少一种材料。另外，内层410可以包括吸气材料，使得可以增加气体渗透性，同时可以使水渗透最小化。作为示例，吸气材料可以是氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)、氯化锂(LiCl)、二氧化硅(SiO2)等，以及可以使用与水(H2O)反应的任何材料，但不限于此。
内层410可以在引线膜400和内层410之间具有粘合剂材料，或者可以与引线膜400一起被挤出并粘附到引线膜400。粘合剂材料可以包括压克力类材料。特别地，当内层410与引线膜400一起被挤出时，内层410的气体渗透性可以为40巴或更大。
参照图4至图6，引线膜400可以包括第一引线膜和第二引线膜，第一引线膜可以位于电极引线300的上部部分处，并且第二引线膜可以位于电极引线300的下部部分处。此时，电极引线300可以在位于第一引线膜和第二引线膜之间的状态下与密封部分250一起被密封，使得第一引线膜和第二引线膜可以彼此连接。
因此，引线膜400可以防止电极引线300的侧表面暴露于外部，同时改善密封部分250和电极引线300的密封性能。
例如，在引线膜400中，凹陷部分450可以位于第一引线膜和第二引线膜中的至少一个中。更具体地，在引线膜400中，凹陷部分450可以基于电极引线300形成在第一引线膜或第二引线膜中，或者凹陷部分450可以基于电极引线300形成在第一引线膜和第二引线膜二者中。然而，凹陷部分450的数量不限于上述数量，并且引线膜400可以以适当的数量形成。
因此，通过调节形成在引线膜400中的凹陷部分450的数量，可以控制引线膜400的耐久性和气密性。另外，通过在必要时使凹陷部分450的数量最小化，可以简化制造过程并降低成本。
在本公开的一个实施方式中，在60℃，引线膜400的气体渗透性可以为20巴至60巴或30巴至40巴。例如，引线膜400的二氧化碳渗透可以满足以上范围。此外，基于引线膜400的200μm的厚度，在60℃，气体渗透性可以满足以上范围。如果引线膜400的气体渗透性满足以上范围，则可以更有效地释放在二次电池内部产生的气体。
在本说明书中，可以通过ASTM F2476-20来测量气体渗透性。
在本公开的一个实施方式中，在25℃、50％RH下，在10年内，引线膜400的水分渗透量可以为0.02克至0.2克、或0.02克至0.04克、或0.06克、或0.15克。如果引线膜400的水分渗透量满足以上范围，则可以更有效地防止来自引线膜400的水分渗透。
在该实施方式中，可以通过采用ASTM F 1249方法来测量水分渗透量。此时，可以使用经MCOON官方认证的设备来测量水分渗透量。
在本公开的一个实施方式中，引线膜400在60℃可以具有20巴至60巴的气体渗透性并且在25℃、50％RH下在10年内具有0.02克至0.2克的水分渗透量。如果引线膜400的气体渗透性和水分渗透量满足以上范围，则可以更有效地防止水分从外部渗透，同时排放在二次电池内部产生的气体。
在本公开的一个实施方式中，引线膜400可以包括聚烯烃类树脂。例如，引线膜400可以包括满足上述气体渗透性和/或水分渗透量值的聚烯烃类树脂。聚烯烃类树脂可以包括从由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)组成的组中选择的至少一种材料。虽然引线膜400包含聚丙烯，但在60℃下引线膜400的气体渗透性可以为20巴至60巴。另外，水分渗透量可以为0.06克至0.15克。在这种情况下，可以更有效地排放二次电池内部产生的气体，并且可以容易地防止水分从外部渗透。
另外，由于引线膜400由上述材料制成，因此引线膜400可以保持电池电芯100的气密性并防止内部电解质溶液的泄漏。
图7是示出了根据本公开的另一实施方式的电极引线的放大图。
参照图7，根据本公开的实施方式的电池电芯100具有形成在密封部分250内部的凹进密封部分250H。这里，凹进密封部分250H从电池壳体200的内部向外凹进。更具体地，凹进密封部分250H从容纳部分210的内部向外凹进。
另外，凹进密封部分250H位于凹陷部分450的进气口部分上。
参照图7，密封部分250与进气口部分的至少一部分在平面上不交叠。这里，当进气口部分的至少一部分与密封部分250在平面上不交叠时，这意味着当从上方观察电池壳体200时，进气口部分的至少一部分与密封部分250不交叠。由于凹进密封部分250H位于凹陷部分450的进气口部分上，因此可以避免凹陷部分450的进气口部分与引线膜400中的密封部分250之间的干扰，使得电池壳体200内部的气体可以容易地流入凹陷部分450中。
参照图7，凹陷部分450可以包括第一凹陷部分451和第二凹陷部分455。第一凹陷部分451可以沿着电极引线300的突出方向延伸，并且第二凹陷部分455可以沿着密封部分250的长度方向延伸。这里，密封部分250的长度方向是指与电极引线300的突出方向正交的方向。
然而，凹陷部分450的形状不限于上述形状，并且凹陷部分450可以以适当的形状形成在引线膜400内。
这里，第一凹陷部分451的一端可以朝向电池壳体200的外部开口，并且第一凹陷部分451的另一端可以与第二凹陷部分455连通。更具体地，第一凹陷部分451和第二凹陷部分455可以彼此集成。即，第二凹陷部分455可以用作电池壳体200中产生的气体通过其引入的进气口，并且第一凹陷部分451可以用作引入到第二凹陷部分455中的气体通过其排放到外部的出气口。
另外，参照图7，凹进密封部分250H可以设置在第二凹陷部分455上。作为另一示例，凹进密封部分250H也可以设置在第一凹陷部分451和第二凹陷部分455之间的边界线上。
更具体地，凹进密封部分250H可以沿着第二凹陷部分455的长度方向延伸。这里，第二凹陷部分455的长度意指第二凹陷部分455的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。另外，凹进密封部分250H的长度可以等于或大于第二凹陷部分455的长度。这里，凹进密封部分250H的长度意指凹进密封部分250H的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。
另外，凹进密封部分250H的宽度可以等于或大于第二凹陷部分455的宽度。这里，第二凹陷部分455的宽度意指第二凹陷部分455的在电极引线300的突出方向上的一端和另一端之间的距离的最大值，并且凹进密封部分250H的宽度意指凹进密封部分250H的在电极引线300的突出方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。然而，凹进密封部分250H的大小不限于以上，并且凹进密封部分250H可以以适当的大小形成在引线膜400内。
相应地，在引线膜400中，引线膜400上的第二凹陷部分455可以不与密封部分250接触。换句话说，引线膜400的第二凹陷部分455所在的区域可以避免与密封部分250干扰。相应地，第二凹陷部分455可以暴露于电池壳体200的内部。由于第二凹陷部分455用作电池壳体200中产生的气体通过其引入的进气口，因此第二凹陷部分455暴露于引线膜400内的电池壳体200的内部的面积增加，使得气体可以从电池壳体200的内部顺畅地引入到第二凹陷部分455中。
参照图7，在引线膜400中，凹陷部分450可以形成在相对于电极引线300的不同位置处。
例如，如图7的(a)中所示，在引线膜400中，凹陷部分450可以位于电极引线300上方。更具体地，凹陷部分450可以形成在与电极引线300的中部对应的位置处。
作为另一示例，如图7的(b)中所示，引线膜400的长度可以大于电极引线300的宽度，并且凹陷部分450可以位于电极引线300的端部和引线膜400的端部之间。这里，引线膜400的长度意指引线膜400的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值，并且电极引线300的宽度意指电极引线300的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。换句话说，在引线膜400中，凹陷部分450可以形成在避开电极引线300的位置处。然而，凹陷部分450的位置不限于以上位置，并且凹陷部分450可以以适当的位置形成在引线膜400内。
相应地，通过调节形成在引线膜400中的凹陷部分450的位置，可以控制引线膜400的耐久性和气密性。另外，如有必要，通过根据凹陷部分450的位置来调节凹陷部分450的大小，可以简化制造过程并降低成本。
另外，参照图3和图7，根据该实施方式，引线膜400和电极接头115可以基于电极引线300彼此间隔开。由于凹陷部分450的凹进端上的引线膜400不与密封部分250接触，因此引线膜400可以被设计为具有比常规引线膜窄的宽度，因此引线膜400和电极接头115彼此可以充分地间隔开。这里，引线膜400的宽度是指引线膜的在电极引线300的突出方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。
相应地，可以防止因引线膜400与电极接头115彼此交叠而形成的台阶，并且还可以防止由于该台阶而出现不良的粘附性能，并且可以防止电池电芯100在高压下受损。
图8是沿着图3的轴线b-b’截取的截面图。
参照图8，在电池电芯100内部产生的气体可以朝向引线膜400的凹陷部分450排放。这里，电池电芯100的内部压力高于凹陷部分450的内部压力，并且所得的压力差可以充当气体的驱动力。这里，由于凹陷部分450朝向外部开口，因此凹陷部分450内部的压力可以与外部的压力相同。
相应地，电池电芯100内部产生的气体可以朝向凹陷部分450排放，并且引入到凹陷部分450中的气体可以容易地朝向外部排放。另外，电池电芯100内部产生的气体的外部排放也可以增加。
另外，由于凹陷部分450在电池壳体200的内侧方向上凹进并朝向电池壳体200的外部开口，因此凹陷部分450可以不暴露于电池壳体200内部的电解质溶液，并且还可以确保袋的气密性和耐用性。
此时，凹陷部分450的凹进端可以用作电池壳体200中产生的气体通过其引入的进气口，并且凹陷部分450的朝向电池壳体200的外部开口的端部可以用作引入到凹陷部分450中的气体通过其排放到外部的出气口。
参照图8，围绕凹陷部分450的上表面的引线膜400的厚度H可以为100μm至300μm或100μm至200μm。在本说明书中，如果围绕凹陷部分450的上表面的引线膜400的厚度H满足以上范围，则电池壳体200内部的气体可以被更容易地引入到凹陷部分450中。在本说明书中，围绕凹陷部分450的上表面的引线膜400是指在凹陷部分450和电极引线300之间的引线膜400。
参照图8，基于电极引线300的突出方向，围绕凹陷部分450的后表面的引线膜400的宽度W可以为2mm或更大或2mm至3mm。这里，围绕凹陷部分450的后表面的引线膜400的宽度意指凹陷部分450的凹进端与引线膜400的电池壳体200的内端之间的距离的最大值。如果围绕凹陷部分450的后表面的引线膜400的宽度W满足以上范围，则可以更容易地防止在电池壳体200内部产生的气体被引入到凹陷部分中450时引线膜400被撕裂。
如果当电池壳体200中产生的气体流入凹陷部分450中时密封部分250与进气口部分接触，则气体从电池壳体200的内部流入到凹陷部分450中可能受到密封部分250干扰。因此，存在流入凹陷部分450中的气体的量显著减少的问题。例如，在引线膜400中，由于在凹陷部分450的凹进端的上表面处的引线膜上的气体渗透性，导致电池壳体200内部的气体可能被引入到凹陷部分450中。这里，如果凹陷部分450的凹进端的上表面上的引线膜与密封部分250接触，则气体从电池壳体200的内部流入到凹陷部分450中可能受到密封部分250干扰。
参照图8，凹进密封部分250H设置在凹陷部分450的进气口部分上，因此可以避免凹陷部分450的进气口部分与引线膜400中的密封部分250之间的干涉。
另外，在引线膜400中，凹陷部分450的进气口部分可以暴露于电池壳体200的内部。在本说明书中，电池壳体200的内部意指在电池壳体200的内部方向上的空间，而非密封部分250的在电池壳体的内侧处的端部。即，在引线膜400中，由于凹陷部分450的进气口部分暴露于电池壳体200的内部的面积增加，因此气体可以从电池壳体200的内部顺畅地引入到凹陷部分450中。
图9是根据本公开的另一实施方式中的沿着图3的轴线b-b’截取的截面图。
参照图9，空气通风层500可以被插入到凹陷部分450中。空气通风层500包含空气通风性高于引线膜400的材料。较高的空气通风性可以意味着当具有预定压力的气体在一个方向上传输时，所传输的气体的量相对较大。如果空气通风层500被插入到凹陷部分450中，则即使压力没有超过预定水平，在电池壳体200内部产生并引入到凹陷部分450中的气体也可以通过具有高通风性的空气通风层500排放到电池壳体200的外部，因此电芯内部的气体可以更容易地排放到电芯的外部。
例如，空气通风层500可以包括比引线膜400更多孔的材料。即，空气通风层500可以包括每单位体积的孔的比率比引线膜400高的材料。
在本公开的一个实施方式中，空气通风层500的气体渗透性可以为1.6e5巴至1.6e7巴或1e6巴至3e6巴。例如，空气通风层500的二氧化碳渗透性可以满足以上范围。
在本公开的一个实施方式中，空气通风层500可以包括从由聚烯烃类树脂、氟类树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维组成的组中选择的至少一种材料。例如，空气通风层500可以包括从由满足所描述的气体渗透性的聚烯烃类树脂、氟类树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维组成的组中选择的至少一种材料。聚烯烃类树脂可以包括从由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)组成的组中选择的至少一种材料。氟类树脂可以包括从由聚四氟乙烯和聚偏二氟乙烯组成的组中选择的至少一种材料，并且天然材料可以包括从由棉花和羊毛组成的组中选择的至少一种材料。
在本公开的一个实施方式中，空气通风层500的厚度可以为50μm至150μm或50μm至100μm。如果空气通风层500的厚度满足以上范围，则电池壳体200内部的气体可以更容易地排放到电池壳体200的外部。
图10是示出了根据本公开的另一实施方式的电池电芯制造设备的截面图。图10的(a)是示出了根据本公开的实施方式的第一密封工具1000的截面图，并且图10的(b)是示出了根据本公开的另一实施方式的第一密封工具1000的截面图。
参照图10的(a)，根据本实施方式的电池电芯制造设备是用于制造电池电芯100的设备，并包括其中形成有第一密封表面1050和凹进表面1050H的第一密封工具1000。
凹进表面1050H在凹陷部分450的进气口部分的至少一部分上密封电池壳体200。因此，可以形成凹进密封部分250H。
第一密封表面1050在除了由凹进表面1050H密封的区域外的凹陷部分450上密封电池壳体200。
通过使用第一密封工具1000，可以通过凹进表面1050H形成凹进密封部分250H，同时保持密封部分250与引线膜400之间的密封性质或粘附性能。凹进表面1050H的形状不限于此，并且凹进表面1050H可以具有凹进为矩形形状、半圆形形状等的具有能够保持电池壳体200的密封性质的大小的结构。
在本公开的一个实施方式中，第一密封表面1050的长度可以沿着凹陷部分450的长度方向延伸。然而，第一密封表面1050没有延伸到凹陷部分450的进气口部分。这里，第一密封表面1050的长度意指第一密封表面1050的在电极引线300的突出方向上的一端和另一端之间的距离的最大值，并且凹陷部分450的长度意指凹陷部分450的在电极引线300的突出方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。
另外，第一密封表面1050的宽度可以沿着凹陷部分450的宽度方向延伸。这里，第一密封表面1050的宽度意指第一密封表面1050的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值，并且凹陷部分450的宽度意指凹陷部分450的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。第一密封表面1050的宽度可以等于或大于凹陷部分450的宽度。
参照图10的(b)，第一密封工具1000可以包括第一密封表面1050、凹进表面1050H和第一倾斜表面1010。
参照图10的(b)，凹进表面1050H可以被形成为如同第一倾斜表面1010的倾斜表面，但凹进表面1050H的倾斜角度可以小于第一倾斜表面1010的倾斜角度。
图11是示出了根据本公开的另一实施方式的电池电芯制造设备的截面图。图11的(a)是示出了根据本公开的实施方式的第二密封工具2000的截面图，并且图11的(b)是示出了根据本公开的另一实施方式的第二密封工具2000的截面图。
参照图11的(a)，根据本实施方式的电池电芯制造设备还可以包括其中形成有第二密封表面2050的第二密封工具2000。
除了凹陷部分450上的区域外，第二密封表面2050密封电池壳体200。因此，即使凹陷部分450位于引线膜400中，引线膜400的没有设置凹陷部分450的一部分与密封部分250也可以彼此密封，使得可以通过第二密封工具2000提高电池壳体200的密封力。
在本公开的一个实施方式中，第一密封表面1050的长度可以比第二密封表面2050的长度短。即，由第一密封表面1050形成的密封部分250的长度可以比由第二密封表面2050形成的密封部分250的长度短。相应地，密封部分250没有设置在凹陷部分450的进气口部分上，使得气体可以从电池壳体200的内部被顺畅地引入到凹陷部分450中。
参照图11的(b)，第二密封工具2000可以包括第二密封表面2050和第二倾斜表面2010。
在本公开的一个实施方式中，第一倾斜表面1010的倾斜角度可以与第二倾斜表面2010的倾斜角度相同或相近。因此，分别与第一倾斜表面1010和第二倾斜表面2010接触的容纳部分210的外表面的倾斜角度可以彼此相同或相近。
在本公开的一个实施方式中，第一密封工具1000和第二密封工具2000可以彼此集成。例如，第一密封工具1000和成对的第二密封工具2000被集成，并且第一密封工具1000可以位于成对的第二密封工具2000之间。这里，取决于凹陷部分450的位置，成对的第二密封工具2000可以具有相同的宽度或不同的宽度。
相应地，取决于凹陷部分450的位置，第一密封工具1000和第二密封工具2000被集成，由此简化了电池电芯100的制造过程并降低了成本。
图12是沿着图7的轴线b1-b1'截取的截面图，其示出了由图10的(b)的电池电芯制造设备制造的电池电芯。
参照图10的(b)和图12，第一密封工具1000可以包括第一上部密封工具1100和第一下部密封工具1200。另外，第一上部密封工具1100包括形成在其中的第一上部倾斜表面1110、第一上部密封表面1150和上部凹进表面1150H，并且第一下部密封工具1200包括形成于其中的第一下部倾斜表面1210、第一下部密封表面1250和下部凹进表面1250H。这里，基于密封部分250，第一上部密封工具1100位于上部部分处，并且第一下部密封工具1200位于下部部分处。这里，下面的描述是基于第一上部密封工具1100的，但相同的描述也可以应用于第一下部密封工具1200。
更具体地，在第一上部密封工具1100中，上部凹进表面1150H可以位于凹陷部分450的进气口部分的至少一部分上，并且第一上部密封表面1150可以在除了由上部凹进表面1150H密封的区域外的凹陷部分450上位于电池壳体200上。即，上部凹进表面1150H可以与容纳部分210的外表面接触，以在凹陷部分450的进气口部分所在的引线膜上形成凹进密封部分250H。另外，第一上部密封表面1150可以与密封部分250接触，以密封电池壳体200。
例如，当如图7中所示，凹陷部分450包括第一凹陷部分451和第二凹陷部分455时，第一上密封表面1150的长度可以沿着第一凹陷部分451的长度方向延伸，并且上部凹进表面1150H的长度可以沿着第二凹陷部分455的宽度方向延伸。这里，第一上部密封表面1150的长度意指第一上部密封表面1150的基于电极引线300的突出方向的一端和另一端之间的距离的最大值，并且第一凹陷部分451的长度意指第一凹陷部分451的基于电极引线300的突出方向的一端和另一端之间的距离的最大值。另外，上部凹进表面1150H的长度意指上部凹进表面1150H的基于电极引线300的突出方向的一端和另一端之间的距离的最大值。
另外，第一上部密封表面1150和上部凹进表面1150H的宽度可以沿着第二凹陷部分455的长度方向延伸。这里，第一上部密封表面1150的宽度意指第一上部密封表面1150的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值，并且上部凹进表面1150H的宽度意指上部凹进表面1150H的在与电极引线300的突出方向正交的方向上的一端和另一端之间的距离的最大值。
因此，在根据本实施方式的制造设备中，凹进密封部分250H可以通过第一密封工具1000形成在凹陷部分450的进气口所在的区域上。因此，气体可以从电池壳体200的内部顺畅地引入到凹陷部分450中。
图13是沿着图7的轴线b2-b2’截取的截面图，其示出了由图10的(b)的电池电芯制造设备制造的电池电芯。
参照图11的(b)和图13，第二密封工具2000可以包括第二上部密封工具2100和第二下部密封工具2200。另外，第二上部密封工具2100包括形成在其中的第二上部倾斜表面2110和第二上部密封表面2150，并且第二下部密封工具2200包括形成在其中的第二下部倾斜表面2210和第二下部密封表面2250。基于密封部分250，第二上部密封工具2100位于上侧，并且第二下部密封工具2200位于下侧。这里，下面的描述将是基于第二上部密封工具2100的，但相同的描述也可以应用于第二下部密封工具2200。
更具体地，在第二上部密封工具2100中，第二上部密封表面2150可以位于密封部分250的没有设置凹陷部分450的区域上。即，在第二密封工具2000中，除了基于引线膜400的凹陷部分450上的区域外，第二密封表面2050可以位于电池壳体200上，使得引线膜400和密封部分250可以被密封。
因此，即使凹陷部分450位于引线膜400中，引线膜400的没有设置凹陷部分450的区域与密封部分250也可以彼此密封，使得可以通过第二密封工具2000提高电池壳体200的密封力。
根据本公开的另一实施方式的一种电池模块包括上述的电池电芯。此外，根据该实施方式的一个或更多个电池模块可以被封装在电池组壳体中，以形成电池组。
上述的电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种装置。这些装置可以是诸如电动自行车、电动汽车、混合动力车辆等这样的运输装置，但本公开不限于此，并且本公开可以应用于可以使用电池模块和包括电池模块的电池组的各种装置，这也在本公开的权利的范围内。
尽管以上已详细描述了本公开的优选实施方式，但本公开的权利的范围不限于此，并且本领域的技术人员使用随附权利要求书中限定的本公开的基本构思进行的各种修改和改进也落入本公开的权利的范围内。

Claims (29)

1.一种电池电芯，该电池电芯包括：
电池壳体，所述电池壳体具有容纳部分和密封部分，电极组件安装在所述容纳部分中，所述密封部分通过密封所述电池壳体的外周缘而形成；
电极引线，所述电极引线电连接到所述电极组件中包括的电极接头，并且所述电极引线经由所述密封部分突出到所述电池壳体外；以及
引线膜，所述引线膜位于所述电极引线的上部部分和下部部分中的至少一个中的与所述密封部分对应的部分处，
其中，所述引线膜具有在所述电池壳体的内侧方向上凹进的凹陷部分，
所述凹陷部分朝向所述电池壳体的外部开口，
位于所述凹陷部分的进气口部分上的所述密封部分具有从所述电池壳体的内侧向外凹进的凹进密封部分，并且
所述凹进密封部分与所述进气口部分的至少一部分在平面上不交叠。
2.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述凹陷部分的所述进气口部分暴露于所述电池壳体的内部。
3.根据权利要求1所述的电池电芯，
其中，所述凹陷部分包括第一凹陷部分和第二凹陷部分，
所述第一凹陷部分沿着所述电极引线的突出方向延伸，并且
所述第二凹陷部分沿着所述密封部分的长度方向延伸。
4.根据权利要求3所述的电池电芯，其中，所述第一凹陷部分的一端朝向所述电池壳体的外部开口，并且所述第一凹陷部分的另一端与所述第二凹陷部分连通。
5.根据权利要求3所述的电池电芯，其中，所述凹进密封部分位于所述第二凹陷部分上。
6.根据权利要求5所述的电池电芯，其中，所述凹进密封部分沿着所述第二凹陷部分的长度方向延伸。
7.根据权利要求6所述的电池电芯，其中，所述凹进密封部分的长度等于或大于所述第二凹陷部分的长度。
8.根据权利要求5所述的电池电芯，其中，所述凹进密封部分的宽度等于或大于所述第二凹陷部分的宽度。
9.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述引线膜在60℃具有20巴至60巴的气体渗透性。
10.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述引线膜在25℃、50％RH下在10年内具有0.02克至0.2克的水分渗透量。
11.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述引线膜包含聚烯烃类材料。
12.根据权利要求1所述的电池电芯，
其中，在所述凹陷部分中插入空气通风层，并且
所述空气通风层具有空气通风性高于所述引线膜的材料。
13.根据权利要求12所述的电池电芯，其中，所述空气通风层具有50μm至150μm的厚度。
14.根据权利要求12所述的电池电芯，其中，所述空气通风层具有1.6e5巴至1.6e7巴的气体渗透性。
15.根据权利要求12所述的电池电芯，其中，所述空气通风层包括聚烯烃类树脂、氟类树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维或其中的两种或更多种。
16.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述引线膜与所述电极接头彼此间隔开。
17.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述引线膜还包括内层，所述内层被配置为覆盖所述凹陷部分的至少一个内表面。
18.根据权利要求17所述的电池电芯，
其中，所述内层的材料具有与所述引线膜的材料相比更高的熔点，并且不与电解质溶液反应。
19.根据权利要求18所述的电池电芯，其中，所述内层包含聚烯烃类材料、氟类材料和多孔陶瓷类材料中的至少一种。
20.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，基于所述电极引线的突出方向，围绕所述凹陷部分的后表面的所述引线膜的宽度为2mm或更大。
21.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，围绕所述凹陷部分的上表面的所述引线膜的厚度为100μm至300μm。
22.一种用于制造根据权利要求1所述的电池电芯的电池电芯制造设备，该电池电芯制造设备包括：
第一密封工具，在所述第一密封工具中形成有第一密封表面和凹进表面，
其中，所述凹进表面被配置为在所述凹陷部分的所述进气口部分的至少一部分上密封所述电池壳体，并且
所述第一密封表面被配置为在除了由所述凹进表面密封的区域外的所述凹陷部分上密封所述电池壳体。
23.根据权利要求22所述的电池电芯制造设备，其中，所述第一密封工具包括第一密封表面、凹进表面和第一倾斜表面。
24.根据权利要求22所述的电池电芯制造设备，所述电池电芯制造设备还包括：
第二密封工具，在所述第二密封工具中形成有第二密封表面，
其中，所述第二密封表面被配置为除了所述凹陷部分上的区域外，密封所述电池壳体。
25.根据权利要求24所述的电池电芯制造设备，其中，所述第二密封工具包括第二密封表面和第二倾斜表面。
26.根据权利要求24所述的电池电芯制造设备，其中，所述第一密封表面的长度比所述第二密封表面的长度短。
27.根据权利要求22所述的电池电芯制造设备，其中，所述第一密封表面的长度沿着所述凹陷部分的长度方向延伸。
28.根据权利要求22所述的电池电芯制造设备，其中，所述第一密封表面的宽度沿着所述凹陷部分的宽度方向延伸。
29.根据权利要求24所述的电池电芯制造设备，其中，所述第一密封工具与所述第二密封工具彼此集成。
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