CN115606049A - 二次电池和包括该二次电池的电池模块 - Google Patents

二次电池和包括该二次电池的电池模块 Download PDF

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金橡薰
姜旻亨
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Abstract

根据本发明的实施方式的二次电池包括：电极组件，该电极组件包括电极片以及定位在所述电极片之间的隔膜；袋型的电池壳体，所述电极组件被容纳在该电池壳体中；电极引线，该电极引线连接到所述电极组件并突出于所述电池壳体外；以及引线膜，该引线膜围绕所述电极引线并插设在所述电极引线与所述电池壳体之间。所述引线膜包括围绕所述电极引线的外层以及定位在所述外层的内部的内层，并且所述内层包括与所述外层相比具有更高透气性的材料。

Description

二次电池和包括该二次电池的电池模块
技术领域
本申请要求2020年12月8日在韩国提交的韩国专利申请10-2020-0170441和2021年11月2日在韩国提交的韩国专利申请10-2021-0148399的优先权的权益。
本公开涉及一种二次电池和包括该二次电池的电池模块。特别地，本公开涉及一种能够排出其内部产生的气体的二次电池以及包括该二次电池的电池模块。
背景技术
近来，随着化石燃料的枯竭，能源的价格不断上涨，人们对环境污染的关注度不断提高，对生态友好型替代能源的需求成为未来生活的重要因素。在这种情况下，一直在继续关于各种发电技术(如核电、太阳能光、风能和潮汐发电)的研究。此外，用于更有效地利用如上所述产生的能量的电力储存系统也得到了持续的关注。
特别地，随着技术的发展和对移动仪器需求的增加，电池作为能源的需求也越来越大。因此，人们对满足各种需求的电池进行了许多研究。
通常，对锂二次电池(如锂离子电池和锂离子聚合物电池)的需求很大，该锂二次电池具有诸如高能量密度、放电电压和输出稳定性之类的优点。
二次电池可以根据电极组件的结构进行分类，电极组件包括正极、负极以及插设在正极和负极之间的隔膜的堆叠结构。通常，二次电池可以包括：卷芯型电极组件，该卷芯型电极组件的结构是通过卷绕细长的片状正极和负极，正极和负极之间插设有隔膜而形成的；堆叠的电极组件，该堆叠的电极组件通过依次堆叠切割成预定大小单元的多个正极和负极，正极和负极之间插设有隔膜而形成的；等等。近来，为了解决卷芯型电极组件和堆叠型电极组件的问题，开发了一种作为卷芯型和堆叠型组合的堆叠/折叠型电极组件，并且堆叠/折叠型电极组件的结构是通过依次卷绕单元电池而形成的，单元电池是通过堆叠正极和负极的预定单元(正极和负极之间插设有隔膜)而形成的，而单元电池布置在分隔膜上。
此外，根据壳体的形状，二次电池可以分类为：圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池包括接纳在圆柱形壳体中的电极组件；棱柱形二次电池，该棱柱形二次电池包括接纳在棱柱形壳体中的电极组件；以及袋型二次电池，该袋型二次电池包括接纳在由层压片制成的袋型壳体中的电极组件。
随着二次电池能量密度增加，二次电池内部产生的气体量也增加。特别地，在袋型二次电池的情况下，当内部压力由于电池中产生的气体而增加，并超过袋型壳体的熔合强度极限时，二次电池可能解除密封，从而使内部气体排出。在这种情况下，存在的问题在于，第二电池的寿命大大降低。因此，有必要解决这样的问题。
发明内容
技术问题
设计本公开是为了解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供一种能够有效排出其内部产生的气体的二次电池以及包括该二次电池的电池模块。
然而，本公开的实施方式要解决的问题并不限于上述问题，而是可以在本公开的范围内多样地扩展。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种根据以下任何一个实施方式的二次电池。
根据第一实施方式，提供一种二次电池，该二次电池包括：电极组件，该电极组件包括电极片以及插设在所述电极片之间的隔膜；袋状的电池壳体，所述电极组件被接纳在该电池壳体中；电极引线，该电极引线连接到所述电极组件并从所述电池壳体突出；以及引线膜，该引线膜覆盖所述电极引线并插设在所述电极引线与所述电池壳体之间，其中，所述引线膜包括覆盖所述电极引线的外层以及布置在所述外层的内部的内层，并且所述内层包括与所述外层相比具有更高透气性的材料。
根据第二实施方式，提供一种如第一实施方式中限定的二次电池，
其中，所述内层的外表面和所述外层的内表面相互粘附。
根据第三实施方式，提供一种如第一或第二实施方式中限定的二次电池，
其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中暴露于外部，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中被所述外层覆盖。
根据第四实施方式，提供一种如第一或第二实施方式中限定的二次电池，
其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中暴露于外部，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中暴露于所述电池壳体的内部空间。
根据第五实施方式，提供一种如第一或第二实施方式中限定的二次电池，
其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中被所述外层覆盖，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中暴露于所述电池壳体的内部空间。
根据第六实施方式，提供一种如第一或第二实施方式中限定的二次电池，
其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中被所述外层覆盖，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中被所述外层覆盖。
根据第七实施方式，提供一种如第五或第六实施方式中限定的二次电池，
其中，在所述电池壳体的外部中覆盖所述内层的一端的所述外层的引线膜在所述电极引线的延伸方向上的宽度为2mm以上。
根据第八实施方式，提供一种如第一至第七实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述外层在所述内层与所述电池壳体之间的厚度为100μm至300μm。
根据第九实施方式，提供一种如第一至第八实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述内层的厚度为50μm至150μm。
根据第十实施方式，提供一种如第一至第九实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述外层在60℃时的透气性为4巴勒至40巴勒。
根据第十一实施方式，提供一种如第一至第十实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述外层在25℃且50％RH下10年渗水量为0.02g至0.2g。
根据第十二实施方式，提供一种如第一至第十一实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述内层的透气性为1.6e5巴勒至1.6e7巴勒。
根据第十三实施方式，提供一种如第一至第十二实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述外层包括聚烯烃基树脂，并且所述聚烯烃基树脂包括选自由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)构成的组中的至少一种材料。
根据第十四实施方式，提供一种如第一至第十三实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述内层包括选自由聚烯烃基树脂、氟化树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维构成的组中的至少一种材料。
根据第十五实施方式，提供一种如第十四实施方式中限定的二次电池，
其中，所述聚烯烃基树脂包括选自由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)构成的组中的至少一种材料，所述氟化树脂包括选自由聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯构成的组中的至少一种材料，并且所述天然材料包括选自棉花和羊毛构成的组中的至少一种材料。
根据第十六实施方式，提供一种如第一至第十五实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述外层的一部分布置在所述内层和所述电极引线的一个表面之间。
根据第十七实施方式，提供一种如第一至第十六实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述电池壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体的上密封部分和所述下壳体的下密封部分相互结合，并且所述引线膜布置在所述上密封部分和所述下密封部分之间。
根据第十八实施方式，提供一种如第十七实施方式中限定的二次电池，
其中，所述引线膜形成为在所述电极引线的所述突出方向上相对于所述上密封部分和所述下密封部分具有更大的长度，并且所述引线膜在所述电池壳体的内部和外部中的每一者中暴露。
根据第十九实施方式，提供一种如第十八实施方式中限定的二次电池，
其中，所述引线膜暴露于所述电池壳体的外部的面积与所述引线膜暴露于所述电池壳体的内部的面积相同。
根据第二十实施方式，提供一种如第十八实施方式中限定的二次电池，
其中，所述引线膜暴露于所述电池壳体外部的面积大于所述引线膜暴露于所述电池壳体的内部的面积。
根据第二十一实施方式，提供一种如第十七至第二十实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述外层包括布置在所述上密封部分和所述电极引线之间的上外层以及布置在所述下密封部分和所述电极引线之间的下外层。
根据第二十二实施方式，提供一种如第二十一实施方式中限定的二次电池，
其中，所述内层包括被所述上外层覆盖的上内层以及被所述下外层覆盖的下内层。
根据第二十三实施方式，提供一种如二十二实施方式中限定的二次电池，
其中，所述上外层包括第一上外层和第二上外层，并且所述上内层布置在所述第一上外层和所述第二上外层之间。
根据第二十四实施方式，提供一种如第二十二或第二十三实施方式中限定的二次电池，
其中，所述下外层包括第一下外层和第二下外层，并且所述下内层布置在所述第一下外层和所述第二下外层之间。
根据第二十五实施方式，提供一种如第一至第二十四实施方式中任一者限定的二次电池，
其中，所述内层与所述电极引线的一个表面接触。
在本公开的另一方面中，提供一种根据以下实施方式的电池模块。
根据第二十六实施方式，
提供一种包括如第一实施方式中限定的二次电池的电池模块。
有利效果
根据本公开，通过在电极引线附近设置具有高透气性的引线膜，能够有效地排出二次电池内部产生的气体。
本公开的效果并不限于上述效果，根据本公开的描述，在此未提及的其他效果将变得更加充分明显。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施方式的二次电池的分解立体图。
图2是示出图1中所示的二次电池在密封后的立体图。
图3是沿图2中的线A-A'剖切的剖视图。
图4是放大图3中的部分“C”的局部剖视图。
图5是沿图2中线B-B'剖切的剖视图。
图6是根据本公开的另一实施方式的二次电池的剖视图。
图7是放大图6中的部分“D”的局部剖视图。
图8是根据本公开的又一实施方式的二次电池的剖视图。
图9是根据本公开的再一实施方式的二次电池的剖视图。
图10是根据本公开的一个实施方式示出引线膜的具体构成的示意图。
图11是示出根据比较例的引线膜的形状的局部剖视图。
图12和图13是分别示出根据本公开的另一实施方式的引线膜的形状的剖视图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式，以便本领域的技术人员能够容易实施本公开。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，并且不应解释为仅限于其中所阐述的示范性实施方式。
在本描述中，可能会省略众所周知的特征和技术的细节，以避免不必要地掩盖提出的实施方式，相同或相似的构成元件由相同的附图标记标示。
此外，为了便于描述，附图中的每个元件均可选地以尺寸和厚度示出，因此本公开的范围不限于图中所示。在图中，为了清楚地表达，夸大了若干层和区域的厚度。此外，为了便于描述，夸大了图中部分层和区域的厚度。
此外，“诸如层、膜、区域或板之类的一部件存在于另一部件上”的表述涵盖了：该部件直接存在于另一部件上；以及该部件存在于另一部件上，并且这两部件之间插设有又一部件。另一方面，“一个部件直接位于另一部件上”的表述是指这两部件之间没有任何部件。此外，“存在于作为标准的部件上”的表述涵盖了“存在于该作为标准的部件之上或之下”的表述，而不一定是指“存在于朝与重力方向相反的方向上的上或下”。
在整个说明书中，“一部分包括一个元件”的表述并不排除任何其他元件的存在，而是指该部分可以进一步包括其他元件。
此外，在整个说明书中，术语“平面”是指从上方观察时物体的平面形状，并且术语“剖面”是指从侧面观察时物体的竖直剖面。
图1是根据本公开的一个实施方式的二次电池的分解立体图。图2是示出图1中所示的二次电池在密封后的立体图。图3是沿图2中的线A-A'剖切的剖视图。
参考图1至图3，根据本公开的一个实施方式的二次电池100包括：电极组件200，该电极组件包括电极片210、220以及插设在电极片210、220之间的隔膜230；袋状电池壳体300，其中接纳电极组件200；电极引线400、500，该电极引线与电极组件200连接并从电池壳体突出；以及引线膜600，该引线膜覆盖电极引线400、500并插设在电极引线400、500与电池壳体300之间。
首先，电极组件200包括：具有电极接头210t的电极片210、220；以及插设在电极片210、220之间的隔膜230。特别地，根据本实施方式的电极组件200可以是堆叠型电极组件、卷芯型电极组件或堆叠/折叠型电极组件。在图3中，作为一个实施例，示出了堆叠型电极组件。特别地，堆叠型电极组件可以具有这样的结构，该结构包括多个电极片210、220，这些电极片与插设在电极片之间的隔膜堆叠在一起。
每个电极片210、220均可以通过在电极集流体上涂覆电极活性材料而形成，并且电极集流体的一部分可以突出，从而可以设置电极接头210t。电极片210、220可以分为正极片和负极片，并且正极片和负极片之间可以插设有隔膜230。例如，一个电极片210可以是正极片，从其突出的电极接头210t可以是正极接头。另一个电极片220可以是负极片，从其突出的电极接头(未示出)可以是负极接头。
此外，根据本实施方式，电极接头可以与电极引线连接。例如，具有一种极性的电极接头210t可以与一个电极引线400结合，并且具有另一种极性的电极接头(未示出)可以与另一电极引线500结合。电极引线400、500可以从电池壳体300的两端突出。在图1和图2中，示出了两个电极引线400、500在相反的方向上突出。然而，突出的方向并没有特别的限制。换言之，两个电极引线400、500可以从二次电池100的一侧沿同一方向突出。两个电极引线400、500中的一者可以是正极引线，另一者可以是负极引线。例如，当图3中所示的电极接头210t是正极接头时，与之连接的电极引线400可以是正极引线。
同时，电池壳体300可以是袋型壳体。电池壳体300可以包括相互联接的上壳体310和下壳体320。虽然没有特别示出，但包括上壳体310和下壳体320的电池壳体300可以是包括树脂层和金属层的层压片。特别地，上壳体310和下壳体320中的每一者均可以包括用于密封的内树脂层、用于防止材料渗入的金属层以及作为最外层的外树脂层。
外树脂层基于其厚度可以具有较高的抗拉强度和耐候性，以保护袋型二次电池100免受外部影响，并可以显示电绝缘特性。外树脂层可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂或尼龙树脂。金属层可以防止空气或水分引入袋型二次电池100的内部。该金属层可以包括铝(Al)。当电极组件200被接纳在电池壳体中时，内树脂层可以借助对其施加的热和压力而被结合。内树脂层可以包括流延聚丙烯(CPP)或聚丙烯(PP)。
上壳体310和下壳体320中的每一者均可以具有能够接纳电极组件200的凹形接纳部分310R、320R，并且电极组件200可以稳定地接纳在其中。用于形成这种接纳部分310R、320R的方法没有特别限制，可以采用使用加压冲床的深拉拔工艺。
可以沿上壳体310和下壳体320中的每一者的接纳部分310R、320R的外周设置密封部分310S、320S。上壳体310的上密封部分310S和下壳体320的下密封部分320S可以相互结合，从而使电池壳体3000可以密封。特别地，上密封部分310S的内树脂层和下密封部分320S的内树脂层可以借助热和压力局部熔化并相互结合，同时内树脂层相互面对。换言之，上密封部分310S和下密封部分320S之间的结合或上密封部分310S、下密封部分320S以及如下文所述的引线膜600的结合可以对应于通过对其施加热和压力将树脂层相互结合的热熔。
同时，在图1中，示出了上壳体310和下壳体320各自具有接纳部分并相互分离。然而，也可以使用由层压片制成的袋状壳体，其中上壳体的一侧和下壳体的一侧彼此一体形成。也可以使用具有片状结构的袋状壳体，其中上壳体和下壳体中的任何一者具有接纳部分，另一者不具有接纳部分。
下文中，将参考图3至图5更详细地解释引线膜600。为了避免重复描述，将仅仅解释两个电极引线400、500中的一个电极引线400，但另一个电极引线500中也可以形成引线膜600的结构。
图4是放大图3中的部分“C”的局部剖视图。图5是沿图2中线B-B'剖切的剖视图。
参考图3至图5，引线膜600形成为覆盖电极引线400。引线膜600包括覆盖电极引线400的外层700以及布置在外层700内部的内层800。“内层800布置在外层700的内部”的表述是指，外层700布置成可以覆盖内层800的外表面的至少一部分。
此外，引线膜600可以布置在上壳体310的上密封部分310S与下壳体320的下密封部分320S之间。引线膜600可以布置在对应于上密封部分310S和下密封部分320S的部分区域的部分处。换言之，在没有引线膜600的区域中，上密封部分310S的内树脂层和下密封部分320S的内层相互面对并相互结合。然而，在布置有引线膜600的区域中，上密封部分310S的内树脂层和下密封部分320S的内树脂层中的每一者均可以与引线膜600的外层结合。
特别地，本实施方式中的外层700是为了增强粘附性和密封性。
因此，可以防止电极引线400、500与电池壳体300的金属层之间产生短路，并可以提高袋型电池壳体300的密封性。当金属电极引线400、500与上密封部分310S的内树脂层或下密封部分320S的内树脂层接触时，有相对较高的接触电阻，从而导致表面粘附力的退化。然而，当根据本实施方式设置有外层700时，能够防止这种粘附力的退化。此外，由于外层700具有绝缘特性，因此能够中断从电极引线400、500向袋型电池壳体的金属层施加电流。
此外，外层700可以与内层800一起，起到促进二次电池内部产生的气体排出的作用。
根据本公开的一个实施方式，在60℃时，外层700可以具有4至40巴勒(Barrer)、5至20巴勒或4至12巴勒的透气性。例如，外层700可以具有满足以上限定范围的二氧化碳渗透率。此外，基于200μm的厚度，在60℃时，外层700可以具有满足以上限定范围的透气性。当外层700具有满足以上限定范围的透气性时，能够更有效地排出二次电池内部产生的气体。
在此，透气性可如下确定。准备两种配备有气体线路的二次电池，气体可以从外部注入气体线路。一种二次电池除了气体线路外是完全密封的。另一种二次电池是密封的，同时形成有孔，并且外层或内层与该孔附接。然后，在经由气体线路从外部注入气体后，确定不具有外层或内层的电池与设置有外层或内层的电池之间内部压力变化的差异。在此，外层或内层的透气性可以通过压力变化和气体注入量之间的相关方程来确定。例如，从外部注入的气体可以是二氧化碳。
根据本公开的一个实施方式，外层700在25℃且50％RH下10年内渗水量可以是0.02至0.2克、0.02至0.04克或0.06至0.15克。例如，当聚丙烯用作外层700时，外层的渗水量可以是0.06至0.15克。当外层700的渗水量满足以上限定的范围时，能够更有效地防止从外层700引入的水分的渗入。
根据本公开的一个实施方式，外层700在60℃时的透气性可以是4至40巴勒，并且在25℃且50％RH下10年内的渗水量为0.02至0.2g。当外层700的透气性和渗水量满足以上限定的范围时，能够更有效地防止水分从外部渗入，同时排出二次电池内部产生的气体。
外层的渗水量可以由ASTM F 1249的方法来确定。在此，可以使用由MCOON公司正式认证的系统来确定渗水量。
根据本公开的一个实施方式，外层700可以包括聚烯烃基树脂。例如，外层700可以包括满足以上限定范围的透气性和/或渗水量的聚烯烃基树脂。聚烯烃基树脂可以包括选自由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)构成的组中的至少一种材料。当外层700包括聚丙烯时，外层700可以在60℃下容易地具有4至40巴勒的透气性。
参考图4，根据本公开的一个实施方式，布置在内层800与电池壳体300之间的外层700可以具有100μm至300μm或100μm至200μm的厚度H。当外层700满足以上限定的厚度范围时，电池壳体300内部的气体可以更容易排出到外部。
同时，根据本实施方式的内层800用于排出气体之目的，并且内层800可以包括与外层700相比具有相对较高的空气渗透性(即透气性)的材料。以这种方式，在充电/放电期间，电池内部产生的气体可以穿过内层800排出到外部。“更高透气性”的表述是指当具有预定压力的气体沿一个方向渗透时，气体的渗透量相对较大。例如，与外层700相比，内层800可以包括更多孔的材料。换言之，与外层700相比，内层800可以包括具有更高的每单位体积孔隙比率的材料。
根据本公开的一个实施方式，内层800可以具有1.6e5至1.6e7巴勒，或1e6至3e6巴勒的透气性。例如，内层800可以具有满足以上限定范围的二氧化碳渗透率。
根据本公开的一个实施方式，内层800可以包括选自由聚烯烃基树脂、氟化树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维构成的组中的至少一种材料。例如，内层800可以包括选自由满足以上限定范围的透气性的聚烯烃基树脂、氟化树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维构成的组中的至少一种材料。聚烯烃基树脂可以包括选自由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)构成的组中的至少一种材料。氟化树脂可以包括选自由聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯构成的组中的至少一种材料，并且天然材料可以包括选自由棉花和羊毛构成的组中的至少一种材料。
根据本公开的一个实施方式，内层800可以具有50μm至150μm或50μm至100μm的厚度。当内层800具有满足以上限定范围的厚度时，电池壳体300内部的气体可以更容易排出到外部。
如图4和图5中所示，内层800可以布置在外层700的内部。特别地，内层800可以在垂直于电极引线400的突出方向的x轴或z轴方向上被外层700覆盖。通过设置具有高密封性的外层700，然后设置其中具有较高透气性的内层800，能够更有效地排出电池壳体300内部产生的气体，同时减少存在于电池壳体300外部的水分或异物向电池壳体300中的渗入。换言之，电池壳体300内部产生的气体可以穿过内部形成的内层800排出，同时由形成在外部的外层700提供高密封性。如图4中所示，电池壳体300内部产生的气体可以穿过内层800排出到电池壳体300的外部。
此外，如图3和图4中所示，在电极引线400的突出方向(与y轴平行的方向)上，引线膜600形成为与上密封部分310S和下密封部分320S相比具有较大的长度，因此，引线膜600可以暴露在电池壳体300的内部和外部中的每一者中。由于外层700具有一定程度的透气性，没有内层800的透气性高，因此电池壳体300内部产生的气体不仅可以穿过内层800而且可以穿过外层700排出到外部。
可以通过控制引线膜600在电池壳体300的内部和外部中的每一者中的暴露面积来控制气体排出量。
根据本公开的一个实施方式，引线膜600在电池壳体300的外部中的暴露面积可以与引线膜600在电池壳体300的内部中的暴露面积相同。根据本公开的另一个实施方式，引线膜600在电池壳体300的外部中的暴露面积可以大于引线膜600在电池壳体300的内部中的暴露面积。气体排出量与气体排出面积和压力成正比。当引线膜600在电池壳体300的外部中的暴露面积大于引线膜600在电池壳体300的内部中的暴露面积时，由于电池壳体300的内部中的压力大于电池壳体300的外部中的压力，因此电池壳体300的内部产生的气体可以更容易排出到外部。
根据本公开的一个实施方式，引线膜600在电池壳体300的外部中的暴露面积可以是40至80mm2。这是基于1个大气压的内部压力在60℃下每天可以排出约0.5至3毫升气体这样的大小。此外，这是在25℃且50％RH下10年内的渗水量可以是0.02至0.2g这样的大小。
同时，与电极引线400相比，引线膜600可以具有较大的宽度和较小的长度。以这种方式，引线膜600可以防止电极引线400的侧面暴露于外部，同时不中断电极引线400的电连接。
在此，参考图4，在电池壳体300的外部中，内层800的一端800E1可以暴露于外部，以增加气体排出效果。以这种方式，电池壳体300内部的气体可以穿过内层800的一端800E1沿y轴方向排出到电池壳体300的外部。此外，外层700被设置有一定程度的透气性，没有内层800的透气性高，因此，扩散到内层800的电池壳体内部的气体也可以穿过外层700沿z轴的方向排出。例如，电池内部的气体可以沿z轴方向穿过暴露于电池壳体300外部的外层700排出。
此外，在电池壳体300的内部中，内层800的另一端800E2可以形成为被外层700覆盖。在此，内层800的一端800E1和另一端800E2可以是相反两端。根据用于内层800的材料，用于气体渗透的内层800可能与电池壳体300中的电解质发生反应，从而影响内部的构成部件，并对电池性能产生不利影响。因此，在本实施方式中，内层800形成为使得不直接暴露于电池壳体300的内部，从而提供这样的优点，即与透气层的简单分层布置相比，能够引导气体排出，同时保护内部的构成部件。换言之，当用于内层800的材料是可以与电池壳体300中的电解质发生反应的材料时，优选的是，如上所述，内层800的另一端800E2形成为被外层700覆盖。
下文中，将参考图6和图7详细解释根据本公开的另一实施方式的引线膜600a。然而，将省略与上述内容重叠的部分的描述。
图6是根据本公开的另一实施方式的二次电池的剖视图。图7是放大图6中的部分“D”的局部剖视图。在此，图6与图3的剖视图相似，对应于由图2中的yz平面剖切的剖视图。
参考图6和图7，根据本公开的另一实施方式的引线膜600a包括粘合外层700a和透气内层800a。
在此，内层800a的一端800E1a可以在电池壳体300的外部中暴露于外部，并且内层800a的另一端800E2a可以在电池壳体300的内部中暴露于电池壳体300的内部空间。以这种方式，能够使气体排出效果最大化。在此，内层800a的一端800E1a和另一端800E2a可以是相反两端。换言之，彼此相对的两端800E1a、800E2a可以暴露以增加气体排出效果。
在此，内层800a优选包括在电解质环境中稳定(即不与电池壳体300中的电解质反应)的材料。例如，内层800a可以包括选自由聚丙烯、聚二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯构成的组中的至少一种材料。
下文中，将参考图8详细解释根据本公开的又一实施方式的引线膜600b。然而，将省略对与上述内容重叠的部分的描述。
图8是根据本公开的又一实施方式的二次电池的剖视图。图8与图4的剖视图相似，对应于由yz平面剖切的剖视图。
参考图8，根据本公开的又一实施方式的引线膜600b包括粘合外层700b和透气内层800b。
在此，在电池壳体300的外部中，内层800b的一端800E1b被外层700b覆盖。此外，在电池壳体300的内部中，内层800b的另一端800E2b可以暴露于电池壳体300的内部空间。由于内层800b的一端800E1b被外层700b覆盖，因此电池壳体300的内部产生的气体可以依次借助内层800b和外层700b沿z轴方向排出。例如，当引线膜600暴露于电池壳体300的外部时，电池壳体300的内部产生的气体可以借助内层800b以及暴露于电池壳体300外部的外层700b依次沿z轴方向排出。
在此，内层800b的一端800E1b和另一端800E2b可以是相反两端。当具有高渗透率的内层800b暴露于外部环境时，可能会存在外部成分渗入到电池壳体300中的问题。因此，在本实施方式中，内层800b配置成使内层800b可以不直接暴露于电池壳体300的外部中。以这种方式，与透气层的简单分层布置相比，能够减少外部成分渗入的可能性。与此相反，内层800b的另一端800E2b可以暴露于电池壳体300的内部空间中，以补充气体排出的效果。在此，如上所述，内层800b优选包括在电解质环境中稳定(即不与电池壳体300中的电解质反应)的材料。例如，内层800a可以包括选自由聚丙烯、聚二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯构成的组中的至少一种材料。
参考图8，根据本公开的一个实施方式，在电池壳体300的外部中，覆盖内层800b的一端的外层700b的引线膜600b在电极引线延伸方向上的宽度W可以是2mm以上，或者2mm至3mm。当覆盖内层800b一端的外层700b的引线膜600b在电极引线延伸方向上的宽度满足以上限定的范围时，在电池壳体300内部产生的气体被排出到外部的同时，能够容易防止引线膜600b被撕裂。
下文中，将参考图9详细解释根据本公开的又一实施方式的引线膜600c。然而，将省略对与上述内容重叠的部分的描述。
图9是根据本公开的又一实施方式的二次电池的剖视图。图9与图4的剖视图相似，对应于由yz平面剖切的剖视图。
参考图9，根据本公开的另一实施方式的引线膜600c包括粘合外层700c以及透气内层800c。
在此，内层800c在电池壳体300的外部中的一端800E1c和内层800c在电池壳体300内部中的另一端800E2c可以被外层700c覆盖。这里，内层800c的一端800E1c和另一端800E2c可以是相反两端。如上所述，用于气体渗透的内层800c很可能与电池壳体300中的电解质反应，从而影响到内部的构成部件，并对电池性能产生不利影响。此外，当具有高渗透率的内层800c暴露于外部环境时，存在外部成分可能渗入到电池壳体300中的问题。因此，根据本实施方式，旨在通过用外层700c覆盖内层800c的相反两端800E1c、800E2c来减少内层800c与电池壳体300中的电解质发生反应的这种风险，并减轻外部材料渗入的可能性。
同时，参考图3、图4、图7、图8和图9，根据各实施方式的引线膜600、600a、600b、600c的一端800E1、800E1a、800E1b、800E1c可以布置在比电池壳体300的外表面更靠外的外部。此外，引线膜600、600a、600b、600c的另一端800E2、800E2a、800E2b、800E2c可以布置在比电池壳体300的内表面更靠内的内部。
以这种方式，引线膜600、600a、600b、600c可以使内层800、800a、800b、800c的面积最大化，从而能够有效地排出电池壳体300的内部产生的气体。
下文中，将参考图10解释根据本公开的一个实施方式的引线膜的具体构成。
图10是示出根据本公开的一个实施方式的引线膜的具体构成的示意图。
参考图10，根据本公开的一个实施方式的引线膜包括如上所述的粘合外层700和透气内层800。
这里，外层700可以包括：上外层700U，该上外层布置在上壳体310的上密封部分310S与电极引线400之间；以及下外层700L，该下外层布置在下壳体320的下密封部分320S与电极引线400之间。同时，内层800可以包括被上外层700U覆盖的上内层800U和被下外层700L覆盖的下内层800L。
此外，上外层700U可以包括第一上外层710U和第二上外层720U，并且上内层800U可以布置在第一上外层710U与第二上外层720U之间。在此，第一上外层710U和第二上外层720U在垂直于电极引线400的突出方向的方向(与x轴平行的方向)上的宽度d1可以大于上内层800U在相应方向上的宽度d2。
另外，下外层700L可以包括第一下外层710L和第二下外层720L，并且下内层800L可以布置在第一下外层710与第二下外层720L之间。与上外层700U类似，第一下外层710L和第二下外层720L在垂直于电极引线400的突出方向的方向(与x轴平行的方向)上的宽度可以大于下内层800L在相应方向上的宽度。
在本实施方式中，当结合第一上外层710U、上内层800U、第二上外层720U、第一下外层710L、下内层800L和第二下外层720L时，对相邻层施加热和压力以进行结合，然后布置下一层，并对该下一层进一步施加热和压力以进行结合。换言之，针对每个层重复进行对两个相对的层施加热和压力的操作，以获得根据本实施方式的引线膜。
第一上外层710U、第二上外层720U、第一下外层710L和第二下外层720L相互结合，以形成覆盖电极引线400的外层700。参考图4、图7、图8和图9，外层700、700a、700b、700c的一部分可以布置在内层800、800a、800b、800c与电极引线400的一个表面之间。换言之，内层800、800a、800b、800c可以不与电极引线400直接接触。这是因为，如图10中所示，第二上外层720U布置在上内层800U与电极引线40之间，并且第一下外层710L布置在下内层800L与电极引线400之间。
此外，如上所述，第一上外层710U、第二上外层720U、第一下外层710L和第二下外层720L在垂直于电极引线400的突出方向的方向(与x轴平行的方向)上的宽度d1可以形成为大于上内层800U和下内层800L在相应方向上的宽度d2，从而允许内层800布置在外层700的内部。
此外，上外层700U、下外层700L、上内层800U和下内层800L中的每一者在电极引线400的突出方向(与y轴平行的方向)上的长度均可以形成为大于上密封部分310S和下密封部分320S在相应方向上的长度，从而允许根据本实施方式的引线膜暴露于电池壳体300的内部和外部中的每一者。
下文中，将详细解释根据本公开的一个实施方式的引线膜与图11所示的比较例的引线膜相比的优点。
图11是示出根据比较例的引线膜的形状的局部剖视图。
参考图11，根据比较例，电极引线40借助上密封部分310S和下密封部分320S之间的间隙突出，并且电极引线40在上密封部分310S和下密封部分320S之间被引线膜70覆盖。这里，电极引线40的一个表面上可以形成有用于气体渗透的透气层80，该透气层可以是包括金属或合金材料的金属渗透层。由于引线膜70包括用于电绝缘和密封的聚合物树脂，因此包括金属或合金材料的透气层80在与引线膜70的层压能力方面可能存在问题，这可能对二次电池的密封性产生不利影响。
与比较例不同，如图3、图4、图7、图8和图9中所示，本公开的引线膜600，(即引线膜600、600a、600b、600c)包括具有相对较高透气性并布置在外层700、700a、700b、700c内部的内层800、800a、800b、800c。因此，存在的优点在于，可以在电池壳体300中提供气体排出路径，而没有密封性退化的问题。
此外，参考图3、图4、图7、图8和图9，引线膜600、600a、600b、600c包括布置在外层700、700a、700b、700c内部的内层800、800a、800b、800c，并且内层800、800a、800b、800c的外表面和外层700、700a、700b、700c的内表面互相粘附。
这里，这种粘附涵盖外层700、700a、700b、700c和内层800、800a、800b、800c之间借助热或压力施加的熔合以及它们之间通过单独的粘合剂的粘附。
由于内层800、800a、800b、800c包括具有相对较高的透气性的材料，并且粘附到外层700、700a、700b、700c，因此该内层可以起一种物理支撑件的作用。换言之，根据本公开的这些实施方式，内层800、800a、800b、800c不仅起气体排出路径的作用，而且还起到补充引线膜600、600a、600b、600c的耐久性和刚性的作用。以这种方式，能够防止比较例中出现的问题，即引线膜在向上和向下方向的膨胀以及引线膜的局部伸长。
下文中，将参考图12和图13解释根据本公开的另一实施方式的引线膜。
图12和图13是分别示出根据本公开的另一实施方式的引线膜的形状的剖视图。
参考图12和图13，引线膜600'、600"可以包括外层700'、700"以及内层800'、800"。对外层700'、700"和内层800'、800"的描述与上述的内容重叠，并省略该重叠的描述。然而，在这些实施方式中，内层800'、800"可以粘附到电极引线400的一个表面。布置在顶部的内层800'、800"可以与电极引线400的顶表面接触，并且布置在底部的内层800'、800"可以与电极引线400的底表面接触。与如图4、图7、图8和图9中所示的实施方式不同，外层不具有布置在内层800、800'与电极引线400之间的部分。
图12示出内层800'的一端800E1'是开放的，另一端800E2'用外层700'覆盖，并且图13示出内层800"的一端800E1"被外层700"覆盖，另一端800E2"是开放的。虽然没有具体示出，但内层的一端和另一端两者都可以是开放的，也可以都被外层覆盖。
参考图10，可以通过消除第二上外层720U和第一下外层710L获得如图12和图13中所示的引线膜600'、600"。换言之，具有与电极引线400的一个表面接触的内层800'、800"的引线膜600'、600"在制造过程中使用的需要热熔的层数减少，因此热熔步骤也部分减少。因此，就制造过程和节约成本而言，具有优点。
根据本公开，使用了若干方向的术语(如前、后、左、右、上和下)，但这些方向的术语仅仅是为了描述的方便而使用，而且可以根据物体或观察者的位置而变更。
可以组装多个上述的二次电池可以以形成电池模块。这样的电池模块可以与各种控制和保护系统(如电池管理系统(BMS)和冷却系统)安装在一起，以形成电池组。
二次电池、电池模块或电池组可以应用于各种装置，特别是运输工具(包括电动自行车、电动汽车和混合动力汽车)，但不限于此。因此，该二次电池、电池模块或电池组可以应用于二次电池适用的各种装置。
已详细描述了本公开。然而，应该理解的是，详细描述和具体实施例虽然示出了本公开的优选实施方式，但只是以说明的方式给出，因为对于本领域的技术人员来说，根据本详细描述，本公开范围内的各种变化和变型将变得显而易见。

Claims (26)

1.一种二次电池，该二次电池包括：
电极组件，该电极组件包括电极片以及插设在所述电极片之间的隔膜；
袋状的电池壳体，所述电极组件被接纳在该电池壳体中；
电极引线，该电极引线连接到所述电极组件并从所述电池壳体突出；以及
引线膜，该引线膜覆盖所述电极引线并插设在所述电极引线与所述电池壳体之间，
其中，所述引线膜包括覆盖所述电极引线的外层以及布置在所述外层的内部的内层，并且
所述内层包括与所述外层相比具有更高透气性的材料。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的外表面和所述外层的内表面相互粘附。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中暴露于外部，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中被所述外层覆盖。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中暴露于外部，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中暴露于所述电池壳体的内部空间。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中被所述外层覆盖，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中暴露于所述电池壳体的内部空间。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的一端在所述电池壳体的外部中被所述外层覆盖，并且所述内层的另一端在所述电池壳体的内部中被所述外层覆盖。
7.根据权利要求5或6所述的二次电池，其中，在所述电池壳体的外部中覆盖所述内层的一端的所述外层的引线膜在所述电极引线的延伸方向上的宽度为2mm以上。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述外层在所述内层与所述电池壳体之间的厚度为100μm至300μm。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的厚度为50μm至150μm。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述外层在60℃时的透气性为4巴勒至40巴勒。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述外层在25℃且50％RH下10年渗水量为0.02g至0.2g。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层的透气性为1.6e5巴勒至1.6e7巴勒。
13.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述外层包括聚烯烃基树脂，并且所述聚烯烃基树脂包括选自由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)构成的组中的至少一种材料。
14.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层包括选自由聚烯烃基树脂、氟化树脂、天然材料、玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维构成的组中的至少一种材料。
15.根据权利要求14所述的二次电池，其中，所述聚烯烃基树脂包括选自由聚丙烯、聚乙烯和聚二氟乙烯(PVDF)构成的组中的至少一种材料，
所述氟化树脂包括选自由聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯构成的组中的至少一种材料，并且
所述天然材料包括选自棉花和羊毛构成的组中的至少一种材料。
16.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述外层的一部分布置在所述内层和所述电极引线的一个表面之间。
17.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电池壳体包括上壳体和下壳体，
所述上壳体的上密封部分和所述下壳体的下密封部分相互结合，并且
所述引线膜布置在所述上密封部分和所述下密封部分之间。
18.根据权利要求17所述的二次电池，其中，所述引线膜形成为在所述电极引线的所述突出方向上相对于所述上密封部分和所述下密封部分具有更大的长度，并且所述引线膜在所述电池壳体的内部和外部中的每一者中暴露。
19.根据权利要求18所述的二次电池，其中，所述引线膜暴露于所述电池壳体的外部的面积与所述引线膜暴露于所述电池壳体的内部的面积相同。
20.根据权利要求18所述的二次电池，其中，所述引线膜暴露于所述电池壳体的外部的面积大于所述引线膜暴露于所述电池壳体的内部的面积。
21.根据权利要求17所述的二次电池，其中，所述外层包括布置在所述上密封部分和所述电极引线之间的上外层以及布置在所述下密封部分和所述电极引线之间的下外层。
22.根据权利要求21所述的二次电池，其中，所述内层包括被所述上外层覆盖的上内层以及被所述下外层覆盖的下内层。
23.根据权利要求22所述的二次电池，其中，所述上外层包括第一上外层和第二上外层，并且
所述上内层布置在所述第一上外层和所述第二上外层之间。
24.根据权利要求22所述的二次电池，其中，所述下外层包括第一下外层和第二下外层，并且
所述下内层布置在所述第一下外层和所述第二下外层之间。
25.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述内层与所述电极引线的一个表面接触。
26.一种电池模块，所述电池模块包括根据权利要求1所述的二次电池。
CN202180034980.5A 2020-12-08 2021-12-08 二次电池和包括该二次电池的电池模块 Pending CN115606049A (zh)

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