CN115485913A - 包括二次密封的软包型电池单体的制造方法和由此制造的软包型电池单体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软包型电池单体的制造方法,包括:将电极组件容纳在由层压板制成的电池壳体中;对电池壳体的外边缘进行一次密封;并且对被一次密封的外边缘的至少一部分进行二次密封,其中,在一次密封和二次密封后形成的密封部的密封力低,由此可以引导软包型电池单体的排气位置和排气时间。
Description
技术领域
本申请要求于2020年11月13日提交的韩国专利申请第2020-0152143号和于2021年11月11日提交的韩国专利申请第2021-0155191号的优先权的权益,其全部公开内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种包括二次密封的软包型电池单体的制造方法以及由此制造的软包型电池单体。更具体地,本发明涉及一种软包型电池单体的制造方法以及由此制造的软包型电池单体,该方法在软包型电池单体由于其内部压力的增加而膨胀时,软包型电池单体爆炸之前,能够调节软包型电池单体的密封强度以使气体从软包型电池单体中排出,由此软包型电池单体的安全性得到保证。
背景技术
可充放电的锂二次电池已被广泛用作无线移动设备或可穿戴设备的能源,也已被用作电动车辆的能源。
基于外壳构件的种类或形状,锂二次电池可以分类为由层压板制成的软包型二次电池、由金属罐制成的柱形二次电池或由金属罐制成的方形二次电池。
由于软包型二次电池可以制造成各种尺寸、重量轻并且能量密度高,所以软包型二次电池作为需要高输出功率、高容量能源的电动车辆的电源备受瞩目。
在锂二次电池中,电极组件、电连接构件等的温度可能会因充放电期间产生的热量而升高。在高温下,锂二次电池中的电解液分解而产生气体,这导致锂二次电池膨胀。对于被配置成使得多个电池单体固定在壳体中的电池组,膨胀的电池单体在有限的壳体中被进一步加压,从而增加了着火和爆炸的危险。如果在软包型电池单体膨胀和爆炸之前从软包型电池单体中排出气体,则可以防止上述问题。
软包型电池单体使用包括内部粘合层的层压板作为电池壳体,并且电池壳体的外边缘通过热熔合密封。当层压板被加热和加压时,粘合层熔化,由此上壳体的密封部和下壳体的密封部彼此结合。此时,内部粘合层的树脂块形成在其间的结合部中,被称为聚合球或聚合物球。
当聚合球的尺寸大时,电池壳体的密封力高,因此即使内部压力高也不会发生排气。需要一种能够根据需要调节密封力的方法,从而在高压下发生排气或不发生爆炸。
专利文献1解释了当密封由层压膜构成的电池壳体时,能够根据密封工具的加热温度、加压压力和加压时间而形成具有不同图案的密封部。此外,该文献解释了树脂聚集部的端部的上侧和下侧中的至少一个具有在朝向树脂聚集部的方向上变尖的截面形状,在这种情况下,断裂强度降低。
专利文献2涉及一种制造聚合物锂二次电池的方法,其中密封部通过热熔合形成在外壳膜的边缘,密封部的至少一部分用作安全阀,并且用作安全阀的密封区域的热熔温度低于不用作安全阀的密封区域的热熔温度。
在专利文献2中,在电池壳体的外边缘的一部分处形成密封力低的部分,由此能够预先防止二次电池的破裂。
专利文献3公开了一种锂离子聚合物电池,其被配置为使得在软包外壳构件的一侧设置通过超声波熔合形成从而在电池的内压增加时破裂的破裂侧,专利文献4公开了一种软包型二次电池,其被配置为使得在软包型电池单体的外边缘处形成的多个密封表面中的一个表面的密封强度低,并且还公开了一种通过调节工艺条件来控制压力、热量和温度的方法或向除气体排放部之外的其他密封表面添加能够提高密封强度的材料的方法,作为不同地形成密封强度的方法。
专利文献5使用如下方法:使用密封工具进行一次热密封以施加热量和压力,并且加热与一次密封区域部分重叠的区域以通过二次密封(即高频密封)熔合。专利文献5的特征在于,通过两级密封来减小壳体的厚度,从而减小整个密封宽度。
专利文献6中公开了一种对一次密封的软包型电池壳体的外边缘的一部分进行二次密封的方法,其中一次密封和二次密封中的每一者是使用密封工具的热密封。然而,在专利文献6中,一次密封的优选温度范围约为180℃,二次密封的优选温度范围为15℃至20℃,即室温范围。
在专利文献6中,二次密封的温度范围非常低的原因在于,为了提高密封强度,需要对通过一次密封熔融的密封区域进行冷却和固化。
如上所述,已经提出了在软包型电池单体中引导电池壳体排气的各种方法;然而,尚未明确提出减小确定密封强度的聚合球的尺寸的方法。
日本注册专利公开第5463212号(2014.01.24)(“专利文献1”)
日本专利申请公开第2000-100399号(2000.04.07)(“专利文献2”)
韩国注册专利公开第0889765号(2009.03.13)(“专利文献3”)
韩国注册专利公开第1520152号(2015.05.07)(“专利文献4”)
韩国注册专利公开第1883527号(2018.07.24)(“专利文献5”)
韩国注册专利公开第1471765号(2014.12.04)(“专利文献6”)
发明内容
技术问题
鉴于上述问题而提出本发明,本发明的目的是提供一种能够调整软包型电池单体的密封部的密封强度从而引导软包型电池单体在期望方向上排气的软包型电池单体的制造方法以及由此制造的软包型电池单体。
技术方案
根据本发明的用于实现上述目的的软包型电池单体的制造方法包括:将电极组件容纳在由层压板制成的电池壳体中;对电池壳体的外边缘进行一次密封;并且对被一次密封的外边缘的至少一部分进行二次密封,其中,通过使用高温密封工具对上壳体和下壳体加压,来进行一次密封和二次密封,并且一次密封的密封温度等于或高于二次密封的密封温度。优选地,一次密封的密封温度可以高于二次密封的密封温度。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,一次密封温度和二次密封温度可以分别为大于130℃至250℃和50℃至小于200℃,优选140℃至220℃和75℃至低于160℃,更优选160℃至200℃和100℃至低于130℃。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,一次密封可以是密封电池壳体的整个外边缘从而密封电池壳体的工序。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,二次密封可以是密封长轴密封部的至少一部分、短轴密封部的至少一部分以及电池壳体的角部的一部分中的至少一者。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,二次密封可以是密封电池壳体的长轴密封部的中部。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,二次密封的密封时间可以长于一次密封的密封时间。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,二次密封的密封时间可以是5秒以上。
在根据本发明的软包型电池单体的制造方法中,二次密封的压力可以高于一次密封的压力。
此外,本发明提供了一种通过软包型电池单体的制造方法制造的软包型电池单体。
在根据本发明的电池单体中,软包型电池单体可以包括由层压板制成的电池壳体,该层压板包括外涂层、金属层以及内部粘合层,在进行一次密封和二次密封之后形成的密封部中的聚合球的厚度可以为在仅进行一次密封之后形成的密封部中的聚合球的厚度的60%至70%。
这里,聚合球的厚度是指当观察软包型电池单体的截面时形成聚合球的部分的最厚部分的厚度。
此外,一次密封部中的聚合球的厚度可以为220μm至300μm,二次密封部中的聚合球的厚度可以为130μm至170μm。
软包型电池单体可以包括由层压板制成的电池壳体,该层压板包括外涂层、金属层和内部粘合层,并且在一次密封和二次密封之后形成的密封部与电极组件容纳部连接的连接部处,一次密封和二次密封之后形成的密封部中的内部粘合层的厚度可以小于密封部外侧的一个内部粘合层的厚度的200%。
在根据本发明的电池单体中,在进行一次密封和二次密封之后形成的密封部的密封力可以小于在仅进行一次密封之后形成的密封部的密封力。
此外,本发明可以提供上述解决方法的所有可能的组合。
有益效果
从以上描述明显地,在本发明中,软包型电池单体的密封部的一部分被双重密封,以调整双重密封部的密封力。此外,在本发明中,软包型电池单体的密封部的一部分被双重密封,以减小在双重密封部中形成的聚合球的尺寸。聚合球尺寸减小的部分的密封力减小,由此能够控制软包型电池单体的排气位置和排气时间。
由于可以在软包型电池单体爆炸之前引导自排气,如上所述,能够防止软包型电池单体在高温环境中被点燃。
附图说明
图1示出了根据本发明的软包型电池单体的制造工艺。
图2是软包型电池壳体的局部垂直剖视图。
图3是一次密封完成后的电池壳体的截面照片。
图4是二次密封完成后的电池壳体的截面照片。
图5示出了在一次密封(a)和二次密封(b)之后由聚合球形成的临时连接区域的长度。
图6示出了在一次密封(a)和二次密封(b)之后的聚合球的厚度。
图7示出了样品1的密封力测量曲线。
图8示出了样品2的密封力测量曲线。
图9示出了样品3的密封力测量曲线。
具体实施方式
现在,将参照附图详细描述本发明的优选实施例,使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。然而,在详细描述本发明的优选实施例的工作原理时,当对包含在本文中的已知功能和配置的详细描述可能使本发明的主题模糊时,将省略该详细描述。
此外,在所有附图中将使用相同的附图标记来指代执行相似功能或操作的部件。在说明书中,在提及一个部件与另一部件连接的情况下,不仅可以是该一个部件可以直接连接到另一部件,还可以是该一个部件可以通过又一部件间接连接到另一部件。此外,除非另有说明,否则包含某个元件并不意味着排除其他元件,而是意味着可以进一步包含这些元件。
此外,通过限制或添加来实现要素的描述可以应用于所有发明,除非特别限制,并且不限制特定发明。
此外,在本发明的说明书和权利要求中,除非另有说明,否则单数形式旨在包括复数形式。
此外,在本发明的说明书和权利要求中,除非另有说明,否则“或”包括“和”。因此,“包括A或B”是指三种情况,即包括A的情况、包括B的情况以及包括A和B的情况。
本发明涉及一种通过施加热量和压力来密封电池壳体的外边缘的软包型电池单体的制造方法,其中,为了实现确保密封电池壳体的外边缘的力的目的以及实现在外边缘的特定部分处引导排气的目的,进行一次密封和二次密封。此外,在本发明中,能够通过一次密封和二次密封来调整密封力。
众所周知,在密封软包型电池时,密封力会随着密封次数的增加而增加。基于能够通过控制聚合球的尺寸来控制密封力并且可以通过二次密封来减小密封力的事实,而得出本发明。
也就是说,具有高密封力的一次密封部可以通过一次密封形成在电池壳体的整个外边缘处,并且一次密封部的一部分可以通过二次密封变形以形成具有低密封力的二次密封部。此外,在本发明中,能够得出通过改变二次密封条件来增加密封力的结构。
具体地,根据本发明的软包型电池单体的制造方法包括:将电极组件容纳在由层压板制成的电池壳体中的步骤、一次密封电池壳体的外边缘的步骤以及对一次密封的外边缘的至少一部分进行二次密封的步骤。
层压板可以被配置成具有堆叠有外部树脂层、空气和水分阻挡金属层以及热熔性内部粘合层的层叠结构,并且可以进一步包括在外部树脂层与金属层之间以及金属层与内部粘合层之间的粘合层。
外部树脂层需要对外部环境表现出优异的耐受性,因此需要超过预定的拉伸强度和耐候性。在这方面,构成外涂层的聚合物树脂可以包括表现出优异的拉伸强度和耐候性的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或定向尼龙。
金属层可以由铝(Al)或铝合金制成,以除了防止异物(例如气体和水分)引入或电解液泄漏的功能之外还表现出提高电池壳体强度的功能。铝合金的实例可以包括合金编号8079、1N30、8021、3003、3004、3005、3104和3105。这些材料可以单独使用或以其两种以上的组合的形式使用。
表现出热熔性、对电解液具有低吸湿性并且不膨胀或不被电解液腐蚀的聚合物树脂可用作内部粘合层。具体地,内部粘合层可以由流延聚丙烯(CPP)制成。
图1示出了根据本发明的软包型电池单体的制造工艺。
参照图1,将电极组件110容纳在电池壳体101中,并进行使用一次密封工具200密封电池壳体101的整个外边缘的一次密封,以形成一次密封部220。随后,使用二次密封工具300对一次密封部220的一部分进行二次密封以形成二次密封部320。
一次密封是密封电池壳体以阻止材料在电池壳体的外部和内部之间移动的工序,其中电池壳体的整个外边缘被密封。
可以由形成有电极组件容纳部的第一壳体和结合到第一壳体的上部的第二壳体构成软包型电池壳体。或者,电极组件容纳部可以形成在第一壳体和第二壳体两者中。
第一壳体和第二壳体可以彼此分离,或者可以在其对应端部彼此结合的状态下弯曲使得第一壳体和第二壳体被密封。
在图1的电池壳体中,电极组件容纳部形成在第一壳体101和第二壳体102中的每一个中,并且第一壳体101和第二壳体102在彼此结合的状态下弯曲,其中在弯曲部分处可以不形成密封部,或者可以在弯曲部分处形成比外边缘的其余部分更窄的密封部。
图1中所示的一次密封工具200被被配置成具有四边形环形,以密封电池壳体的整个外边缘。然而,本发明不限于此。图1示出了一次密封工具和二次密封工具仅设置在电池壳体的密封部上方,并且省略了设置在电池壳体的密封部下方以与一次密封工具和二次密封工具重叠的一次下密封工具和二次下密封工具。一次下密封工具和二次下密封工具中的每一个可以具有与一次密封工具和二次密封工具中相应的一个的尺寸和形状相对应的尺寸和形状,或者可以形成为大于一次密封工具和二次密封工具中相应的一个的支撑件的形状。
此外,一次密封工具和一次下密封工具可以在直线上设置在电池壳体的四个外边缘密封部中的仅一个的上方和下方,以便仅将密封部密封。
在一次密封和二次密封中,使用高温密封工具对上壳体和下壳体加压。一次密封的密封温度等于或高于二次密封的密封温度。
具体地,一次密封温度和二次密封温度可以分别为大于130℃至250℃和50℃至小于200℃,优选140℃至220℃和75℃至低于160℃,更优选160℃至200℃和100℃至低于130℃。
或者,一次密封温度可以为160℃至200℃,二次密封温度可以为100℃至200℃,优选100℃至140℃。
在一次密封步骤中,第一壳体和第二壳体的内部粘合层被熔化并彼此结合。一次密封温度可以等于或高于粘合层的熔化温度。
当电池壳体的外边缘在高温下被密封时,如上所述,在第一壳体与第二壳体之间的界面的连接到电极组件容纳部的部分形成聚合球,聚合球是构成内部粘合层的聚合物树脂块。
当聚合球的尺寸增加时,电池壳体的排气压力增加。因此,在本发明中,通过高温一次密封在电池壳体的整个外边缘处形成具有高结合力的密封部。
同时,在本发明中,可以在密封部的一部分处任意地形成具有低密封力的部分,作为用于引导软包型电池单体的排气位置和排气时间的技术。相反,即使在需要高密封力的情况下,也能够通过根据本发明的结构进行控制。
具体地,对一次密封部的已经被密封的一部分进行低温二次密封,期望在该部分处发生排气以便形成具有低密封力的排气部。
在二次密封步骤中,减小了聚合球的尺寸,从而降低了已经执行二次密封的密封部的密封力。
通常,与软包型电池单体的短轴密封部相比,在软包型电池单体的长轴密封部更容易发生排气。在引起电池壳体的四个密封部中的任意一个处发生排气的情况下,可以执行二次密封,作为进一步密封电池壳体的长轴密封部中的至少一个的工序。
在排气部形成为较窄的情况下,压力可以更加集中,从而可以迅速发生排气。此外,当在电池壳体的长轴密封部的中部处进行二次密封时,考虑到电池单体的内部压力集中在长轴密封部的中部处的事实,可能会引起最迅速地发生排气。
在具体示例中,二次密封时间可以比一次密封时间长。具体地,二次密封时间可以为5秒以上,更具体地为8秒以上。此外,一次密封时间可以为4秒以下,具体为3秒以下。
由于如上所述在一次密封中在高温下进行加压的,从而内部粘合层被熔化到即使加压时间很短也能充分确保密封性的程度。相反,由于在二次密封中在低温下进行加压,因此需要确保聚合球熔化并广泛扩散的时间。为此,需要进行较长时间的加压。聚合球的将形成临时连接区域的一部分通过二次密封沿壳体广泛分布。然而,由于温度相对较低,因此没有形成临时连接区域,仅减小了聚合球的厚度,从而降低了密封力。
在另一个具体示例中,二次密封的压力可以高于一次密封的压力。即,在低温下进行加压的二次密封中,使用比一次密封更高的压力进行密封,由此可以减小聚合球的尺寸。
为了解释根据本发明的根据一次密封和二次密封的密封部的变化,图2中示出了软包电池壳体的局部垂直剖视图。
参照图2,软包型电池壳体由通过使层压板成型而制造的第一壳体101和第二壳体102构成,该层压板被配置成具有外部树脂层101a和102a、金属层101b和102b以及内部粘合层101c和102c依次堆叠的结构。
图2的(a)示出了密封前的软包型电池壳体,图2的(b)示出了软包型电池壳体被一次密封的状态,图2的(c)示出了软包型电池壳体被二次密封的状态。图2的(c)示出了通过二次密封降低密封力的情况。
具体地,在图2的(b)中所示的一次密封部220中,第一壳体101的内部粘合层101c和第二壳体102的内部粘合层102c被熔化并彼此结合以成为一体。此外,由于通过一次密封工具对内部粘合层101c和102c加压,从而图2的(b)中所示的内部粘合层101c和102c的厚度之和小于图2的(a)中所示的内部粘合层的厚度之和。
也就是说,一次密封部220中的内部粘合层被一次密封工具加压,由此内部粘合层被沿朝向电极组件容纳部105的方向推动以形成聚合球108。
此外,二次密封是在低温下对一次密封部220加压以形成二次密封部320的工序,并且二次密封部320中的聚合球108的尺寸显著减小。
因此,降低了二次密封部320的密封力。
其原因是在内部粘合层和聚合球被二次密封工具的温度加热的状态下施加压力,从而聚合球被广泛扩散。
通过软包型电池单体的制造方法制造的软包型电池单体包括仅由一次密封形成的一次密封部和由一次密封和二次密封形成的二次密封部,其中在二次密封部中的二次密封部与电极组件容纳部连接的连接部处的内部粘合层的厚度可以小于密封部外侧的一个内部粘合层的厚度的200%。
此外,由于二次密封部的密封强度低于一次密封部的密封强度,所以当软包型电池单体的内压增加时,可以在二次密封部中首先发生排气。
在下文中,将参考以下示例描述本发明。提供这些示例只是为了更容易理解本发明,而不应被解释为限制本发明的范围。
<比较例>
将三组电池壳体制备为样品1、样品2和样品3,其中每组电池壳体由包括作为内部粘合层的变性聚烯烃层(一种热熔性树脂)、作为金属层的铝层、作为外部树脂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯的层压板制成。样品1的电池壳体的上壳体和下壳体的厚度之和,在上壳体的外边缘和下壳体的外边缘被设置为彼此面对的状态下,为137μm。
为了密封样品1的电池壳体的上壳体的外边缘和下壳体的外边缘,在185°的密封温度下施加0.03kgf/cm2的压力3秒以执行一次密封。
在完成一次密封之后样品1的电池壳体的照片示于图3中。参照图3,测得的聚合球的高度为248.74μm。
在与样品1、2和3相同的条件下观察多个电池壳体中的每一个的临时连接区域的长度和聚合球的厚度的变化。图5示出了在一次密封(a)和二次密封(b)之后由聚合球形成的临时连接区域的长度,图6示出了在一次密封(a)和二次密封(b)之后的聚合球的厚度。
参照图3至图6,观察到即使在进行了一次密封和二次密封后,临时连接区域的长度也没有大的变化。然而,观察到在进行一次密封和二次密封之后,聚合球的厚度发生了变化,从而密封力发生了变化。
参照图3至图6,一次密封部中的聚合球的厚度为220μm至290μm,二次密封部中的聚合球的厚度为150μm至170μm。
在与样品1的一次密封相同的条件下,对样品2和样品3进行一次密封。
通过测量样品1的密封力三次获得的密封力曲线在图7中用实线示出,通过测量样品2的密封力两次得到的密封力曲线在图8中用实线示出,通过测量样品3的密封力两次得到的密封力曲线在图9中用实线示出。
下表1显示了各个样品的密封力曲线的峰值平均值。在表1中,对于比较例,对样品1、样品2和样品3仅进行了一次密封。
<示例1>
制备比较例的样品1,并在130℃的密封温度下将40kgf/cm2的力施加到一次密封的外边缘的一部分8秒作为二次密封。
二次密封完成后的样品1的电池壳体的照片如图4所示。
参照图4,测得的聚合球的高度为134.96μm。因此,可以看出,进行二次密封后的聚合球的尺寸比仅进行一次密封后的聚合球的尺寸小约45%。
通过在二次密封后测量样品1的密封力三次获得的密封力曲线在图7中用虚线示出,下表1显示了三次测量的密封力曲线的峰值平均值。
<示例2>
制备比较例的样品2,在185℃的密封温度下不加压进行二次密封3秒。
通过在二次密封之后测量样品2的密封力两次获得的密封力曲线在图8中用虚线示出,下表1显示了两次测量的密封力曲线的峰值平均值。
<示例3>
制备比较例的样品3,并在185℃的密封温度下施加40kgf/cm2的力3秒作为二次密封。
通过在二次密封之后测量样品3的密封力两次获得的密封力曲线在图9中用虚线示出,下表1显示了两次测量的密封力曲线的峰值平均值。
为了测量根据比较例和示例1至3制造的电池壳体的密封力,如下进行剥离强度测量实验,结果示于下表1中。
<实验例>
剥离强度的测量
使用Stable Micro System公司的TA仪器(型号:Texture Analyzer)以250mm/min的速度和180度的角度剥离根据比较例和示例1至3制造的电池壳体,并且测量此时所需的力。
[表1]
参照上表1,可以看出,对于样品1,仅进行一次密封时的密封力高于进一步进行二次密封后的密封力。
同时,可以看出,对于样品2和样品3,进一步进行二次密封后的密封力高于仅进行一次密封时的密封力。
因此,可以看出,如在本发明中,在低于一次密封温度的温度下进行二次密封的情况下,密封力小于仅进行一次密封时的密封力。其原因在于,如图3和图4所示,在进行一次密封和二次密封并且二次密封温度低于一次密封温度的情况下,聚合球的尺寸显著减小,由此密封力减小。
从示例2和示例3可以看出,当二次密封温度等于或高于一次密封温度时,密封力增加,由此可以看出温度的影响大于加压的影响。
本发明所属领域的技术人员将理解,基于以上描述,在本发明的范围内可以进行各种应用和修改。
(附图标记的说明)
101:第一壳体
101a、102a:外部树脂层
101b、102b:金属层
101c、102c:内部粘合层
102:第二壳体
105:电极组件容纳部
108:聚合球
110:电极组件
111:正极端子
112:负极端子
200:一次密封工具
220:一次密封部
300:二次密封工具
320:二次密封部
【工业实用性】
本发明涉及一种软包型电池单体的制造方法,包括:将电极组件容纳在由层压板制成的电池壳体中;对电池壳体的外边缘进行一次密封;并且对被一次密封的外边缘的至少一部分进行二次密封,其中,在一次密封和二次密封后形成的密封部的密封力低,由此可以引导软包型电池单体的排气位置和排气时间,因此本发明具有工业实用性。
Claims (12)
1.一种软包型电池单体的制造方法,包括:
将电极组件容纳在由层压板制成的电池壳体中;
对所述电池壳体的外边缘进行一次密封;并且
对被一次密封的外边缘的至少一部分进行二次密封,
其中,通过使用高温密封工具对上壳体和下壳体加压,来进行所述一次密封和所述二次密封,并且
所述一次密封的密封温度等于或高于所述二次密封的密封温度。
2.根据权利要求1所述的软包型电池单体的制造方法,其中,
所述一次密封的密封温度大于130℃至250℃,并且
所述二次密封的密封温度为50℃至小于200℃。
3.根据权利要求1所述的软包型电池单体的制造方法,其中,所述一次密封是密封所述电池壳体的整个所述外边缘从而密封所述电池壳体的工序。
4.根据权利要求1所述的软包型电池单体的制造方法,其中,所述二次密封是密封长轴密封部的至少一部分、短轴密封部的至少一部分以及所述电池壳体的角部的一部分中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的软包型电池单体的制造方法,其中,所述二次密封是密封所述电池壳体的长轴密封部的中部。
6.根据权利要求1所述的软包型电池单体的制造方法,其中,所述二次密封的密封时间长于所述一次密封的密封时间。
7.根据权利要求6所述的软包型电池单体的制造方法,其中,所述二次密封的密封时间为5秒以上。
8.根据权利要求1所述的软包型电池单体的制造方法,其中,所述二次密封的压力高于所述一次密封的压力。
9.一种软包型电池单体,通过根据权利要求1至8中任一项所述的软包型电池单体的制造方法制造。
10.根据权利要求9所述的软包型电池单体,其中,所述软包型电池单体包括由层压板制成的电池壳体,所述层压板包括外涂层、金属层以及内部粘合层,并且
在进行一次密封和二次密封之后形成的密封部中的聚合球的厚度为在仅进行所述一次密封之后形成的密封部中的聚合球的厚度的60%至70%。
11.根据权利要求9所述的软包型电池单体,其中,所述软包型电池单体包括由层压板制成的电池壳体,所述层压板包括外涂层、金属层以及内部粘合层,并且
仅进行一次密封后形成的密封部中的聚合球的厚度为220μm至290μm,并且
进一步进行二次密封后形成的密封部中的聚合球的厚度为150μm至170μm。
12.根据权利要求9所述的软包型电池单体,其中,在进行一次密封和二次密封之后形成的密封部的密封力小于在仅进行所述一次密封之后形成的密封部的密封力。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005116235A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Nissan Motor Co Ltd | ラミネート外装電池、電池モジュール、および、組電池 |
JP2011258438A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Hitachi Maxell Energy Ltd | ラミネート形電池およびその製造方法 |
KR101471765B1 (ko) * | 2012-06-14 | 2014-12-10 | 주식회사 엘지화학 | 파우치형 이차 전지의 실링방법, 파우치형 이차 전지 및 그의 제조방법 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000100399A (ja) | 1998-09-21 | 2000-04-07 | Toshiba Battery Co Ltd | ポリマーリチウム二次電池の製造方法 |
KR100889765B1 (ko) | 2001-10-30 | 2009-03-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이온 폴리머 전지 |
KR101520152B1 (ko) | 2012-09-07 | 2015-05-13 | 주식회사 엘지화학 | 파우치형 이차전지 |
KR101883527B1 (ko) | 2014-05-29 | 2018-07-30 | 주식회사 엘지화학 | 하이브리드 고주파 실링을 이용한 이차전지의 제조 방법 |
JP2016126826A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 電池の製造方法 |
WO2018163636A1 (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | Necエナジーデバイス株式会社 | リチウムイオン電池 |
KR102434442B1 (ko) | 2020-06-15 | 2022-08-22 | 한국생산기술연구원 | 검사 대상의 결함 검사를 고속으로 수행하는 방법 및 이를 수행하는 장치들 |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005116235A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Nissan Motor Co Ltd | ラミネート外装電池、電池モジュール、および、組電池 |
JP2011258438A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Hitachi Maxell Energy Ltd | ラミネート形電池およびその製造方法 |
KR101471765B1 (ko) * | 2012-06-14 | 2014-12-10 | 주식회사 엘지화학 | 파우치형 이차 전지의 실링방법, 파우치형 이차 전지 및 그의 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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