CN115917843A - 软包型电池壳体及软包型二次电池 - Google Patents
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Abstract
为了解决这些问题,根据本发明实施例的软包型电池壳包括:第一壳体和第二壳体,所述第一壳体和所述第二壳体中的每一个在其中具有杯部,所述杯部中的每一个用于在其中容纳电极组件,所述电极组件通过堆叠电极和隔板而形成;以及桥,所述桥形成在两个杯部之间,其中桥的厚度为2mm以下。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月19日提交的韩国专利申请No.10-2020-0104223以及于2021年6月8日提交的韩国专利申请No.10-2021-0074469的优先权权益,其所有内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种软包型电池壳体和软包型二次电池,更具体地,涉及一种能够在制造二次电池时提高相对于体积的能量密度,具有优美的外观,并提高适销性的软包型电池壳体及软包型二次电池。
背景技术
通常,二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这样的二次电池适用于诸如数码相机、P-DVD、MP3P、移动电话、PDA、便携式游戏设备、电动工具和电动自行车等小型产品,以及诸如电动汽车和混合动力车辆等的需要大动力的大型产品、用于储存剩余电力或可再生能源的蓄电装置和备用的蓄电装置。
通常,为了制造这样的二次电池,首先,对正极集电体和负极集电体涂布电极活性材料浆料,以制作正极和负极。然后,将电极堆叠在隔板的两侧上,以形成电极组件。另外,将电极组件容纳在电池壳体中,然后在将电解质注入其中之后密封电池壳体。
根据容纳电极组件的壳体的材料,这样的二次电池分为软包型二次电池和罐式二次电池。在软包型二次电池中,电极组件被容纳在由柔性聚合物材料制成的软包中。另外,在罐式二次电池中,电极组件被容纳在由金属或塑料制成的壳体中。
作为软包型二次电池的壳体的软包通过对具有柔性的软包膜执行压力加工以形成杯部来制造。另外,当形成杯部时,将电极组件容纳在杯部的容纳空间中,然后将杯部的边密封,以制造二次电池。
在该压力加工中,通过将软包膜插入诸如加压设备的模制装置以及使用冲头对软包膜施加压力以拉伸软包膜,从而执行拉伸成型。软包膜设置为多层,设置在软包膜中的湿气阻隔层由金属制成。然而,根据现有技术,在铝合金中湿气阻隔层的金属具有较大的晶体粒径,并且湿气阻隔层具有较薄的厚度。因此,成型性可能降低。因此,当在软包膜上模制杯部时,在较深地模制杯部的深度同时改善桥的厚度和折叠部的宽度上面存在限制。此外,在减小蝙蝠耳(bat-ear)的尺寸上面也存在限制,与二次电池的体积相比,能量密度也降低了。此外,在整体上制造尖锐形状上面存在限制,因此二次电池的外观不美观,并因此存在适销性也降低的问题。
作为现有技术文献,具有日本专利注册号No.6022956。
发明内容
技术问题
本发明要实现的一个目的是提供一种软包型电池壳体和软包型二次电池,所述软包型电池壳体能够在制造二次电池时增加相对于体积的能量密度,具有优美的外观,并且提高了适销性。
本发明的目标不限于上述目标,本领域技术人员通过以下描述将清楚地理解其他未提及的目标。
技术方案
用于实现上述目的的根据本发明实施例的软包型电池壳体包括:第一壳体和第二壳体,在所述第一壳体和所述第二壳体中分别形成有杯部,所述杯部中的每一个被配置为容纳电极组件,在所述电极组件中堆叠有电极和隔板;以及桥,所述桥形成在两个所述杯部之间,其中所述桥具有2mm以下的厚度。
此外,所述桥可以具有1.4mm以下的厚度。
此外,所述桥可以具有与所述电极组件的宽度的1/200至1/30相对应的厚度。
此外,所述桥可以以1mm以下的曲率半径被倒圆。
此外,所述桥可以以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
此外,所述桥可以具有与两个桥垂线之间的距离相对应的厚度,所述两个桥垂线分别穿过桥和桥侧外壁的边界点并且与底部垂直。
另外,所述杯部可以包括多个凸模边缘(punch edge),所述多个凸模边缘分别将配置为包围所述杯部的周边的多个外壁连接到底部,并且多个凸模边缘中的至少一个凸模边缘可以被倒圆。
此外,所述凸模边缘可以具有与杯部的深度的1/20至1/6对应的曲率半径。
此外,在所述多个凸模边缘中,被配置为将面对桥的桥侧外壁连接到底部的桥侧凸模边缘可以被倒圆。
此外,所述杯部可以进一步包括被配置为将彼此相邻的两个外壁连接的厚度边缘,其中所述厚度边缘可以连接到彼此相邻的两个凸模边缘以形成拐角。
此外,拐角中的至少一个拐角可以被倒圆,并且所述拐角的曲率半径可以等于或大于凸模边缘和厚度边缘中的至少一者的曲率半径。
此外,所述杯部可以进一步包括被配置为将外壁连接到侧部或脱气部(degassingpart)的多个模具边缘(die edge)。
此外,所述模具边缘的曲率半径可以与杯部的深度的1/20至1/6对应。
此外,所述模具边缘中的至少一个模具边缘的曲率半径可以为1mm以下。
此外,所述模具边缘中的至少一个模具边缘的曲率半径可以为0.7mm以下。
此外,模具边缘垂线与边缘垂线之间的垂直距离可以为0.5mm以下,所述模具边缘垂线穿过模具边缘与模具边缘侧外壁的边界点并且与底部垂直,所述边缘垂线穿过模具边缘侧凸模边缘与模具边缘侧外壁的边界点并且与底部垂直。
另外,所述杯部的深度为6.5mm以上。
此外,所述杯部的外壁可以从杯部的底部以90°至95°的倾斜角倾斜。
此外,所述软包膜可以被模压而制成,所述软包膜可以包括:密封剂层,所述密封剂层由第一聚合物制成并且形成在最内层处;表面保护层,所述表面保护层由第二聚合物制成并且形成在最外层处;以及湿气阻隔层,所述湿气阻隔层堆叠在表面保护层与密封剂层之间,其中所述湿气阻隔层形成为厚度为50μm至80μm、粒径为10μm至13μm的铝合金薄膜,所述密封剂层的厚度为60μm至100μm。
另外,所述铝合金薄膜可以包括AA8021铝合金。
此外,所述铝合金薄膜可以包含1.3wt%至1.7wt%的铁以及0.2wt%以下的硅。
此外,所述湿气阻隔层的厚度可以为55μm至65μm。
所述密封剂层的厚度可以为75μm至85μm。
此外,所述软包型电池壳体可以进一步包括由第三聚合物制成并且堆叠在表面保护层与湿气阻隔层之间的伸长辅助层。
此外,所述伸长辅助层的厚度可以为20μm至50μm。
用于实现上述目标的根据本发明实施例的软包型电池壳体包括:第一壳体和第二壳体,在所述第一壳体和所述第二壳体中分别形成有杯部,所述杯部中的每一个被配置为容纳电极组件,在所述电极组件中堆叠电极和隔板;以及桥,所述桥形成在两个所述杯部之间,其中所述桥的厚度可以与电极组件的宽度的1/20或1/30相对应。
根据用于实现上述目的的本发明的实施例的软包型二次电池包括:电极组件,在所述电极组件中堆叠有电极和隔板;软包型电池壳体,所述软包型电池壳体包括被配置为在其中容纳电极组件的杯部,其中所述软包型电池壳体包括:第一壳体和第二壳体,所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一个包括杯部;以及折叠部,所述折叠部被配置为将所述第一壳体与所述第二壳体一体地连接,其中所述折叠部的宽度为1mm至3.2mm。
另外,所述电极组件的面积可以为15000mm2以上。
另外,所述折叠部的宽度可以为1mm至1.6mm。
此外,所述折叠部可以包括向内凹陷的凹槽。
此外,所述电池壳体可以包括向外突出的一对突起,在所述一对突起之间插设有所述凹槽,所述凹槽的最内侧部分与所述突起的最外侧部分之间的距离可以为0.8mm以下。
此外,所述电池壳体通过模制软包膜而制成,所述软包膜可以包括:密封剂层,所述密封剂层由第一聚合物制成并且形成在最内层处;表面保护层,所述表面保护层由第二聚合物制成并且形成在最外层处;以及湿气阻隔层,所述湿气阻隔层堆叠在所述表面保护层与所述密封剂层之间,其中所述湿气阻隔层可以形成为厚度为50μm至80μm、粒径为10μm至13μm的铝合金薄膜,所述密封剂层的厚度可以为60μm至100μm。
另外,所述铝合金薄膜可以包括AA8021铝合金。
此外,所述湿气阻隔层的厚度可以为55μm至65μm,并且
所述密封剂层的厚度为75μm至85μm。
本发明提供一种包括所述软包型电池壳体的软包型二次电池。
实施例的其他具体细节包括在详细描述和附图中。
有益效果
根据本发明的实施例,至少具有以下效果。
随着软包膜的成型性提高,由于桥的厚度形成得更薄,所以也可以减小折叠部的宽度,并且可以增加相对于二次电池的体积的能量密度。
此外,由于可以减小蝙蝠耳的尺寸,所以可以增加相对于二次电池的体积的能量密度。
此外,由于软包型电池壳体和软包型二次电池中的每一个整体上具有尖锐形状,所以二次电池的外观可以是优美的,并且可以提高适销性。
本发明的效果不受上述描述内容限制,并因此本说明书中包含更多的各种效果。
附图说明
图1是根据本发明实施例的二次电池1的组装图;
图2是根据本发明实施例的软包膜135的剖视图;
图3是示出合金编号为AA8079的铝合金和合金编号为AA8021的铝合金的铁和硅含量的图;
图4是示出根据合金编号为AA8079的铝合金和合金编号为AA8021的铝合金的铁和硅含量的拉伸强度、伸长率和粒径的图;
图5是合金编号为AA8079的铝合金和合金编号为AA8021的铝合金的晶体的放大的SEM照片;
图6为根据本发明实施例的模制装置2的示意图;
图7是根据现有技术的杯部333和桥336的放大示意图;
图8是根据本发明实施例的杯部133和桥336的放大示意图;
图9是根据本发明实施例的杯部133和脱气部137的放大示意图。
图10是示出根据本发明实施例的电极组件10被容纳在杯部133中的状态的示意性俯视图;
图11是根据现有技术的拐角364的示意图;
图12是示出根据本发明实施例的拐角164的示意图;
图13是示出根据本发明实施例的电池壳体13折叠的状态的示意图;
图14是示出根据本发明实施例的电池壳体13折叠的状态的示意图;
图15是在根据本发明实施例的电池壳体13中形成的凹槽1391的放大图;
图16是根据本发明另一实施例的杯部133与模具边缘1621的放大示意图;
图17是示出根据本发明的另一实施例的电池壳体13a折叠的状态的示意图;
图18是示出根据本发明的另一实施例的电池壳体13a折叠的状态的示意图;
图19是在根据本发明另一实施例的电池壳体13中形成的凹槽1391a的放大图;
图20是示出根据现有技术在电池壳体33的脱气部337被切割之前的状态的示意俯视图;
图21是示出根据本发明实施例在电池壳体13的脱气部137被切割之前的状态的示意俯视图;
图22是根据本发明实施例的检查装置4的框图;
图23是示出根据本发明实施例的电池壳体13的脱气部137被切割以完成二次电池1的制造的状态的示意图;
图24是示出根据现有技术的侧边334折叠的状态的示意性侧视图;
图25是示出根据现有技术的侧边334折叠的状态的示意性俯视图;
图26是示出根据本发明实施例的侧边334折叠的状态的示意性侧视图;
图27是根据本发明实施例的电池模块5的示意图;
图28是示出根据现有技术将二次电池3容纳在电池模块5的壳体51中的状态的主视放大图;
图29是示出根据现有技术将二次电池3容纳在电池模块5的壳体51中的状态的侧视放大图;
图30是示出根据本发明实施例将二次电池1容纳在电池模块5的壳体51中的状态的主视放大图;
图31是示出根据本发明实施例将二次电池1容纳在电池模块5的壳体51中的状态的侧视放大图。
具体实施方式
本发明的优点和特征以及实现它们的方法将通过以下结合附图描述的实施例变得显而易见。然而,本发明不限于以下公开的实施例,而是可以以各种不同的形式实施。当然,这些实施例设置为使本公开内容更完整和全面,并将本发明的领域充分告知具本领域技术人员。并且,本发明仅由权利要求的范围限定。相同的附图标记指代相同的元件。
除非另有定义,本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义。此外,除非在说明中特别明确,对常用词典中定义的术语不得理想或过度解释为具有形式意义。
在以下描述中,术语仅是为了说明具体实施例,并不旨在限制本发明。在本说明书中,单数形式的术语可以包括复数形式,除非另有说明。“包括(包含)”和/或“包括有(包含有)”不排除除了所述部件之外的其他部件。
在下文中,将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是根据本发明实施例的二次电池1的组装图。
根据本发明的实施例,由于可以提高软包膜135的拉伸强度和伸长率,所以可以提高韧性,从而提高在模制软包膜135来制造软包型电池壳体13时的成型性。
为此,根据本发明实施例的软包膜135包括:由第一聚合物制成并形成在最内层处的密封剂层1351(参照图2);由第二聚合物制成并形成在最外层处的表面保护层1353(参照图2);以及堆叠在表面保护层1353与密封剂层1351之间的湿气(或气体)阻隔层1352(参照图2)。湿气阻隔层1352可以形成为厚度为50μm至80μm、粒径为10μm至13μm的铝合金薄膜,并且密封剂层1351的厚度可以为60μm至100μm。特别地,湿气阻隔层1352的厚度可以为55μm至65μm,密封剂层1351的厚度可以为75μm至85μm。
电极组件10通过交替地堆叠电极101(如图8所示)和隔板102(参照图8)而形成。首先,将电极活性材料、粘合剂和增塑剂相互混合的浆料涂布在正极集电体和负极集电体上,以制作诸如正极和负极的电极101。然后,在电极101之间堆叠各个隔板102以形成电极组件10,将电极组件10插入电池壳体13中,注入电解质以密封电池壳体13。
电极组件10(Electrode Assembly)的表面积可以是15000mm2至100000mm2,其是通过将总长度乘以总宽度获得的。特别地,电极组件10的总宽度可以是60mm以上。此外,电极组件10可以在堆叠方向上具有6mm至20mm的厚度。因此,与常规的小型电池相比,根据本发明实施例的电极组件10可以提供大的电池容量。
具体地,电极组件10包括两种类型的电极101(例如正极和负极)以及插设在电极101之间以使电极101彼此绝缘的隔板102。电极组件10可以是堆叠型、果冻卷型、堆叠折叠型等。两种类型的电极101(即正极和负极)中的每一个具有活性材料浆料被涂布到具有金属箔或金属网形状的电极集电体上的结构。活性材料浆料通常可以通过在添加溶剂的状态下搅拌粒状活性材料、导电体等来形成。在随后的工序中可以去除溶剂。
如图1所示,电极组件10包括电极接线片11。电极接线片11分别连接到电极组件10的正极和负极使得从电极组件10向外突出,从而在电极组件10的内部和外部之间提供电子移动通过的路径。电极组件10的电极集电体由涂布有电极活性材料的部分和未涂布电极活性材料的末端部分即未涂布部分组成。另外,电极接线片11中的每一个可以通过切割未涂布部分来形成,或者电极接线片11中的每一个可以通过经由超声波焊接将单独的导电构件连接到未涂布部分来形成。如图1所示,电极接线片11可以向电极组件10的不同方向中的每一个突出,但不限于此。例如,电极接线片11可以向各个方向突出,例如从一侧向相同方向彼此平行地突出。
在电极组件10中,向二次电池1的外部供电的电极引线12通过点焊而连接到电极接线片11。另外,电极引线12的一部分被绝缘部14包围。绝缘部14可以设置为被限制于电池壳体13的第一壳体131和第二壳体132被热熔接的侧边134,使得电极引线12与电池壳体13结合。另外,可以防止从电极组件10产生的电通过电极引线12流到电池壳体13,并且可以保持电池壳体13的密封。因此,绝缘部14可以由不导电的非导体制成,其是不导电的。通常,主要使用容易附接到电极引线12并且厚度较薄的绝缘带作为绝缘部14,但本发明不限于此。例如,可以使用各种构件作为绝缘部14,只要该构件能够使电极引线12绝缘即可。
电极引线12的一端与电极接线片11连接,电极引线12的另一端突出到电池壳体13的外侧。即,电极引线12包括:阴极引线121,阴极引线121的一端与阴极接线片111连接,以在阴极接线片111突出的方向上延伸;以及阳极引线122,阳极引线122的一端与阳极接线片112连接,以在阳极接线片112突出的方向上延伸。另一方面,如图1所示,正极引线121和负极引线122的所有的另一端向电池壳体13的外侧突出。其结果,可以将在电极组件10中产生的电供应到外部。此外,由于正极接线片111和负极接线片112中的每一个形成为向各个方向突出,因此正极引线121和负极引线122中的每一个可以在各个方向上延伸。
正极引线121和负极引线122可以由彼此不同的材料制成。即,阴极引线121可以由与阴极集电体相同的材料(即,铝(A1)材料)制成,阳极引线122可以由与阳极集电体相同的材料(即,铜(Cu)材料或镀有镍(Ni)的铜材料)制成。并且,电极引线12的向电池壳体13的外侧突出的部分可以设置为端子部,并与外部端子电连接。
电池壳体13是通过模制柔性材料而制成并在其中容纳电极组件10的软包。在下文中,将描述电池壳体13是软包的情况。当使用冲头22(参照图6)等对具有柔性的软包膜135进行拉伸成型时,软包膜135的一部分被拉伸以形成包括软包状容纳空间1331的杯部133,从而制造电池壳体13。
电池壳体13容纳电极组件10,使得电极引线12的一部分暴露,然后被密封。如图1所示,电池壳体13包括第一壳体131和第二壳体132。可以在第一壳体131中设置容纳空间1331,在所述容纳空间1331中形成杯部133以容纳电极组件10,并且第二壳体132可以覆盖容纳空间1331的上侧,使得电极组件10不与电池壳体13的外侧分离。如图1所示,第一壳体131的一侧和第二壳体132的一侧可以彼此连接。然而,本发明不限于此。例如,第一壳体131和第二壳体132可以单独制造以彼此分离。
当在软包膜135中模制杯部133时,可以在一个软包膜135中仅形成一个杯部133,但本发明不限于此。例如,可以在一个软包膜135中拉伸成型两个杯部使它们彼此相邻。然后,如图1所示,在第一壳体131和第二壳体132中分别形成杯部133。这里,分别形成在第一壳体131和第二壳体132中的杯部133中的每一个可以具有相同的深度D,但不限于此,可以具有不同的深度D。
根据本发明的实施例,杯部133的深度D可以为3mm或更大,具体而言6.5mm或更大。因此,与一般的小型电池相比,根据本发明实施例的杯部133可以容纳具有更大电极容量的电极组件10。
在电极组件10被容纳在设置在第一壳体131的杯部133中的容纳空间1331中之后,电池壳体13可以相对于形成在电池壳体13中的两个杯部133之间的桥136被折叠,使得两个杯部133面对彼此。然后,第二壳体132的杯部133也从其上方容纳电极组件10。因此,由于两个杯部133容纳一个电极组件10,因此,当与设置一个杯部133的情况相比时可以容纳厚度更厚的电极组件10。此外,由于第一壳体131和第二壳体132通过将电池壳体13折叠而彼此一体地连接,因此可以减少稍后执行密封工序时要密封的侧边134的数量。因此,可以提高工序速度,并可以减少密封工序的数量。
电池壳体13可以包括:杯部133,所述杯部133中设置有容纳电极组件10的容纳空间1331;以及脱气部137,所述脱气部137形成在杯部133的侧部处,以通过脱气孔H排出在杯部133中产生的气体。当电极组件10被容纳在电池壳体13的杯部133中并且注入电解质然后执行活化处理时,在电池壳体13内部产生气体,并因此执行用于将气体排出到外部的脱气工序。稍后将详细描述脱气部137。
当电极引线12连接到电极组件10的电极接线片11并且绝缘部14形成在电极引线12的一部分上时,电极组件10被容纳于在第一壳体131的杯部133中设置的容纳空间1331中,并且第二壳体132从上侧覆盖容纳空间。然后,向容纳空间中注入电解质,并且密封第一壳体131和第二壳体132中的每一者的延伸到杯部133外部的侧边134。电解质可以使在二次电池1的充电和放电过程中由电极101的电化学反应产生的锂离子移动。电解质可以包括非水有机电解质或使用高分子电解质的聚合物,其中所述非水有机电解质是锂盐和高纯度有机溶剂的混合物。此外,电解质可以包括硫化物类固体电解质、氧化物类固体电解质或聚合物类固体电解质,并且固体电解质可以具有容易由于外力而变形的柔性。通过上述的方法,可以制造软包型二次电池1。
图2是根据本发明实施例的软包膜135的剖视图。
作为根据本发明实施例的软包型二次电池1的电池壳体13的软包可以通过对软包膜135进行拉伸来制造。即,通过使用冲头22等拉伸软包膜135来形成杯部133,从而制造电池壳体13。根据本发明的实施例,如图2所示,软包膜135可以包括密封剂层1351、湿气阻隔层1352以及表面保护层1353,如果需要还可以包括伸长辅助层1354。
密封剂层1351可以由第一聚合物制成,并且可以形成在最内层处以与电极组件10直接接触。这里,最内层是指相对于湿气阻隔层1352向与设置电极组件10的方向相反的方向配向时最后设置的层。可以在使用冲头22等对如上所述的具有堆叠结构的软包膜135进行拉伸成型时将软包膜135的一部分拉伸以形成包括具有软包状的容纳空间1331的杯部133的同时制造电池壳体13。另外,当电极组件10容纳在容纳空间1331中时,注入电解质。之后,当第一壳体131和第二壳体132彼此接触而彼此面对,并且对侧边134施加热压时,密封剂层1351被彼此粘接,从而密封软包。这里,由于密封剂层1351与电极组件10直接接触,所以密封剂层1351必须具有绝缘性。此外,因为密封剂层1351还与电解质接触,所以密封剂层1351必须具有耐腐蚀性。此外,由于电池壳体13的内部被完全密封以防止材料在电池壳体13的内部与外部之间移动,因此必须实现高密封性。即,密封剂层1351被彼此接合的侧边134应该具有优异的热接合强度。通常,形成密封剂层1351的第一聚合物可以包括选自由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯酸聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳纶、尼龙、聚酯、聚对苯并双恶唑、聚芳酯、聚四氟乙烯和玻璃纤维组成的组中的一种或多种材料。尤其,对于密封剂层,使用诸如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等聚烯烃类树脂。聚丙烯(PP)具有优异的机械性能,例如拉伸强度、刚性、表面硬度、耐磨性、耐热性,并且具有优异的化学性能,例如耐腐蚀性,并因此主要用于制造密封剂层1351。此外,密封剂层1351可以由流延(casted)聚丙烯、酸改性聚丙烯或聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物制成。这里,酸处理聚丙烯可以是马来酸酐聚丙烯(MAH PP)。此外,密封剂层1351可以具有由一种材料制成的单层结构或两种或更多种材料各自形成为层的复合层结构。
根据本发明的实施例,密封剂层1351的厚度可以为60μm至100μm,具体为75μm至85μm。如果密封剂层1351的厚度小于60μm,则可能存在密封剂层1351的耐久性劣化的问题,例如在密封期间内部损坏的情况。此外,如果密封剂层1351的厚度大于100μm,则由于整个软包过厚,因此成型性可能反而劣化,或者相对于二次电池1的体积的能量密度可能降低。当密封剂层1351的厚度薄时,软包膜135的绝缘击穿电压可能会降低,因此绝缘性可能会劣化。当使用具有不良绝缘性的软包膜135制造电池时,缺陷率可能增加。
湿气阻隔层1352被堆叠在表面保护层1353与密封剂层1351之间,以确保软包的机械强度,阻挡二次电池1的外部的气体或水分的进入或排出,并防止电解质泄漏。湿气阻隔层1352可以由铝合金薄膜制成。铝合金薄膜可以确保具有预定水平或更高的机械强度,但是重量轻。因此,由于电极组件10和电解质,铝合金薄膜可以补充电化学特性并确保散热。
更具体地,根据本发明实施例的铝合金薄膜的粒径可以为10μm至13μm,优选地10.5μm至12.5μm,更优选地11μm至12μm。当铝合金薄膜的粒径满足上述范围时,可以在杯成型时增加模制深度而不会产生小孔或裂缝。
铝合金薄膜可以包括选自由铝以外的铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、镁(Mg)和锌(Zn)组成的组中的一种或两种或更多种。
根据现有技术,湿气阻隔层1352的厚度为约30μm至约50μm,特别是40μm,因此成型性变差。因此,即使当软包膜被拉伸成型时,杯部333(参照图7)的深度D’也可以被加深,因此杯部333的外壁338(参照图7)形成近似竖直状态会被限制。此外,杯部333的边缘36(参照图7)的曲率半径的减小也存在限制。此外,当电池壳体受到来自外部的冲击时,由于穿孔强度弱,内部电极组件可能容易被损坏。
为了解决这个问题,如果湿气阻隔层1352的厚度增加到约80μm或更大,则不仅制造成本增加,而且软包的整体厚度也变得过厚。结果,存在相对于二次电池1的体积的能量密度变差的问题。如果密封剂层1351的厚度减小到小于60μm以减小软包的总厚度,则存在如上所述密封耐久性降低的问题。
根据本发明实施例,湿气阻隔层1352的厚度可以为50μm至80μm,具体地55μm至65μm。因此,可以提高湿气阻隔层1352的成型性,当软包膜135被拉伸成型时,杯部133的深度D可以形成得较深,并且杯部133的外壁138可以形成为近似竖直状态,因此杯部133的边缘16(参考图8)的曲率半径R2可以减小。因此,由于容纳空间1331的体积增加,因此容纳在容纳空间1331中的电极组件10的体积也增加,并且二次电池1的相对于体积的能量效率也会增加。此外,制造成本不会显著增加,可以在不减小密封剂层1351的厚度的情况下不显著增加软包的总厚度,并且密封耐久性不会劣化。
另外,由于软包膜的穿孔强度提高,因此,即使软包膜因从外部受到较大压力或被尖锐物体刺穿而损伤,也能够更有效地保护软包膜中的电极组件10。这里,优异的穿孔强度可以表示在软包膜135中穿孔时的强度高。
但是,当仅增加铝合金薄膜的厚度时,可以增加模制深度,但成型后的铝合金薄膜中会产生小孔或裂缝,从而使密封耐久性劣化。
本发明人的反复研究的结果,当采用具有特定粒径的铝合金薄膜作为湿气阻隔层的材料时,并且当将湿气阻隔层和密封剂层中的每一者的厚度控制在特定范围内时,发现杯部被模制得较深,密封耐久性也被很好地保持。因此,完成了本发明。
具体而言,根据本发明的湿气阻隔层1352包括粒径为10μm至13μm、优选为10.5μm至12.5μm、更优选为11μm至12μm的铝合金薄膜。当铝合金薄膜的粒径满足上述范围时,可以在杯模制过程中增加模制深度而不会产生小孔或裂缝。当铝合金薄膜的粒径超过13μm时,铝合金薄膜的强度下降,并且由于拉伸过程中内应力分散困难,因此裂缝或小孔的产生增多。当粒径小于10μm时,铝合金薄膜的柔性降低,并且提高成型性存在限制。
同时,粒径根据铝合金薄膜的组成和铝合金薄膜的加工方法而变化。这里,可以使用扫描电子显微镜(SEM)来观察和测量铝合金薄膜的厚度方向上的截面。具体而言,在本发明中,可以使用扫描电子显微镜获得铝合金薄膜的厚度方向上的截面,然后可以测量通过SEM图像观察的晶粒中的预定数量的晶粒的最大直径,取最大直径的平均值作为粒径。
表面保护层1353由第二聚合物制成并形成在最外层上以保护二次电池1免受与外部的摩擦和碰撞,并且还使电极组件10与外部电绝缘。这里,最外层是指相对于湿气阻隔层1352向与设置电极组件10的方向相反的方向配向时最后设置的层。形成表面保护层1353的第二聚合物可以包括选自由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯酸聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳纶、尼龙、聚酯、聚对苯二甲双恶唑、聚芳酯、聚四氟乙烯和玻璃纤维组成的组中的一种或多种材料。具体地,可以主要使用诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的具有耐磨性和耐热性的聚合物。此外,表面保护层1353可以具有由一种材料制成的单层结构或两种或更多种材料各自形成为层的复合层结构。
根据本发明实施例,表面保护层1353的厚度可以为5μm至25μm,具体为7μm至12μm。如果表面保护层1353的厚度小于5μm,则可能存在外部绝缘性劣化的问题。相反,如果表面保护层1353的厚度大于25μm,则整个软包过厚,并因此相对于二次电池1的体积的能量密度可能降低。
尽管PET廉价、耐久性优异、电绝缘性优异,但相对于作为对于湿气阻隔层1352频繁使用的铝,PET的结合力较差,并且通过施加应力而拉伸PET时的表现可能不同。因此,当表面保护层1353和湿气阻隔层1352直接彼此结合时,表面保护层1353和湿气阻隔层1352可能在拉伸成型过程中被剥离。结果,湿气阻隔层1352没有被均匀地拉伸而导致成型性的劣化。
根据本发明的一个实施例,电池壳体13可以由第三聚合物制成,并且还包括伸长辅助层1354,该伸长辅助层1354堆叠在表面保护层1353与湿气阻隔层1352之间。伸长辅助层1354可以堆叠在表面保护层1353与湿气阻隔层1352之间,以防止在表面保护层1353和湿气阻隔层1352被拉伸时表面保护层1353和湿气阻隔层1352剥离。形成伸长辅助层1354的第三聚合物可以包括选自由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、丙烯酸聚合物、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、芳纶、尼龙、聚酯、聚对苯二甲双恶唑、聚芳酯、聚四氟乙烯和玻璃纤维组成的组中的一种或多种材料。具体地,由于尼龙树脂容易粘附到表面保护层1353的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),并且在拉伸时的表现与湿气阻隔层1352的铝合金的表现相似,因此主要使用尼龙树脂。此外,伸长辅助层1354可以具有由一种材料制成的单层结构或两种或更多种材料各自形成为层的复合层结构。
在现有技术中,湿气阻隔层1352的厚度为约40μm,因此伸长辅助层1354的厚度为相当薄,约为15μm。即,伸长辅助层与湿气阻隔层的厚度比为1:2.67,湿气阻隔层的厚度比相当高。然而,如上所述,根据本发明的实施例,由于湿气阻隔层1352的厚度为约50μm至约80μm,具体为55μm至65μm,因此湿气阻隔层1352的成型性得到改善。这里,为了也提高伸长辅助层1354的成型性,伸长辅助层1354的厚度可以为20μm至50μm,具体为25μm至38μm。如果伸长辅助层1354的厚度小于20μm,则伸长辅助层1354可能无法满足湿气阻隔层1352的改进的成型性,并且可能在拉伸过程中受损。另一方面,如果密封剂层1343的厚度大于50μm,则软包的总厚度很厚,使得二次电池1的体积变大,从而使能量密度降低。特别地,根据本发明的实施例,伸长辅助层1354和湿气阻隔层1352的厚度比可以小于1∶2.5。也就是说,伸长辅助层1354的厚度比可以比根据现有技术的伸长辅助层1354的厚度比进一步增加。然而,当伸长辅助层1354的厚度过厚,则软包的总厚度变厚,因此厚度比可以大于1∶1.5,以避免软包的总厚度变得过厚。即,厚度比可以是1∶1.5至1∶2.5。
图3是示出合金编号为AA8079的铝合金和合金编号为AA8021的铝合金的铁和硅含量的图。
如上所述,形成湿气阻隔层1352的铝合金薄膜的粒径可以为10μm至13μm,优选为10.5μm至12.5μm,更优选为11μm至12μm。
此外,铝合金薄膜的铁(Fe)含量可以为1.2wt%至1.7wt%,优选为1.3wt%至1.7wt%,更优选为1.3wt%至1.45wt%。如果铝合金薄膜中的铁(Fe)含量低于1.2wt%,则铝合金薄膜的强度会降低,而在成型过程中产生裂缝和小孔。如果铁(Fe)含量超过1.7wt%,则铝合金薄膜的柔性降低,导致提高成型性存在限制。
另外,铝合金薄膜的硅(Si)含量可以为0.2wt%或更少,优选为0.05wt%至0.2wt%,更优选为0.1wt%至0.2wt%。当硅含量超过0.2wt%时,成型性可能劣化。
具体来说,根据本发明的铝合金薄膜可以是具有合金编号AA8021的铝合金。
另一方面,合金编号为AA8079的铝合金薄膜主要用于根据现有技术的电池软包。当铝合金含有大量的铁时,机械强度提高,当铝合金含有少量的铁时,柔性提高。
如图3所示,合金编号为AA8079的铝合金(下文中,被称为AA8079铝合金)包含0.6wt%至1.2wt%的铁以及0.3wt%以下的硅。在合金编号为AA8079的铝合金的情况下,包含相对较少的铁,并且当使用该铝合金制造湿气阻隔层1352时,可以提高柔性,但强度会降低,从而成型性可能存在限制。
另一方面,如图3所示,AA8021铝合金可以包含1.2wt%至1.7wt%的铁,具体为1.3wt%至1.7wt%的铁,以及0.2wt%以下的硅。在使用AA8021铝合金制造湿气阻隔层1352的情况下,由于铁的含量相对较多,所以可以提高拉伸强度、伸长率和穿孔强度。
另一方面,当对任意材料施加拉伸力时,拉伸强度与伸长率之间的关系可以表示为曲线图。这时,如果曲线图的纵轴是拉伸强度,横轴是伸长率,则曲线图的下方面积就是对应材料的韧性。韧性是指材料的抵抗破裂的韧性的程度,韧性越高,直至材料断裂为止材料被拉伸越长。
因此,当使用AA8021铝合金制造湿气阻隔层1352时,拉伸强度和伸长率可以提高,从而可以提高韧性和成型性。
图4是示出根据AA8079铝合金和AA8021铝合金的铁和硅含量变化的拉伸强度、伸长率和粒径的曲线图,图5是AA8079铝合金和AA8021铝合金的晶粒的放大的SEM照片。
如图4所示,根据铝合金的铁含量,拉伸强度、伸长率和粒径改变。具体而言,由于拉伸强度和伸长率与铁含量成正比,因此,随着铁含量增加,拉伸强度和伸长率也增加。另一方面,由于粒径与铁含量成反比,因此粒径随着铁含量增加而减小。
AA8079铝合金具有13μm至21μm的较大粒径。因此,存在下述问题:由于拉伸时内部应力较少地分散,所以小孔数量增加,电池壳体13的成型性降低。
AA8021铝合金具有10μm至13μm的较小粒径。因此,由于在拉伸时内部应力较多地分散,所以可以减少小孔的数量,以提高电池壳体13的成型性。
通过模制具有湿气阻隔层1352的软包膜135而制造的软包型电池壳体13可以具有改进的成型性,从而杯部133的深度D可以更深,杯部133的外壁138也可以形成为近似竖直状态,并且杯部133的边缘16的曲率半径可以减小,从而容纳更大和更厚的电极组件10。因此,用电池壳体13制造的二次电池1相对于其体积的能量效率可以增加。
根据本发明的软包膜135的总厚度可以为160μm至200μm,优选为180μm至200μm。当软包膜135的厚度满足上述范围时,可以最小化由于软包厚度的增加而导致的电池容纳空间的减小和密封耐久性的劣化的同时增加模制深度。
根据本发明的软包膜135通过包括具有特定厚度和粒径的铝合金薄膜,具有优异的拉伸强度和伸长率。具体地,在将根据本发明的软包膜切割为15mm×80mm的尺寸时,以50mm/min的拉伸速度拉伸的同时测得的拉伸强度可以为200N/15mm至300N/15mm,优选为210N/15mm至270N/15mm,更优选为220N/15mm至250N/15mm,伸长率可以为120%至150%,优选为120%至140%,更优选为120%到130%。如上所述,根据本发明的软包膜堆叠体具有高的拉伸强度和伸长率,因此韧性提高。在杯成型时,即使模制深度深,裂缝产生的可能性也低。
此外,根据本发明的软包膜堆叠体通过包括具有特定厚度和粒径的铝合金薄膜而具有优异的穿孔强度。具体而言,根据本发明的软包膜堆叠体的穿孔强度可以为30N以上。
图6为根据本发明实施例的模制装置2的示意图。
根据本发明实施例的用于模制软包膜135的模制装置2包括:模具21,软包膜135被置于模具21的顶表面上;以及冲头22,冲头22设置在模具21的上方并且下降,从而冲压软包膜135。另外,模具21包括从顶表面向内凹陷的模制部211,并且冲头22通过将软包膜135插入模制部211中以拉伸成型软包膜135来形成杯部133。
根据本发明实施例,当使用模制装置2模制软包膜135时,如图6所示,模具21具有彼此相邻的两个模制部211以及形成在两个模制部211之间的分隔壁212。当将冲头22插入两个模制部211的同时对软包膜135进行拉伸成型以拉伸成型软包膜135时,可以在第一壳体131和第二壳体132中的每一个形成一个杯部以与两个模制部211中的每一个对应,结果,形成总共两个杯部133。此外,也可以在两个杯部133之间形成桥136,以对应于分隔壁212。
桥136可以在稍后折叠电池壳体13时用作基准部。当二次电池1的制造完成时,桥136可以在二次电池1的一侧处形成折叠部139(参考图14)。由于折叠部139将第一壳体131和第二壳体132彼此一体地连接,因此当稍后执行密封工艺时可以减少要密封的侧边134的数量。因此,可以提高处理速度,并可以减少密封工艺的数量。这里,随着折叠部139的宽度减小,杯部133的外壁138(参考图8)与电极组件10之间的空间17(参考图8)也减小,并因此,因为二次电池1的总体积减小,因此相对于体积的能量密度可以增加。
因为折叠部139的宽度与桥136的厚度t(参考图8)成正比,并且桥136形成为与分隔壁212对应,因此桥136的厚度t与分隔壁212的厚度成正比。因此,当模制软包膜135时,可以使桥136的厚度t最小化,为此,可以使分隔壁212的厚度最小化。然而,如果分隔壁212形成为在很薄的状态下具有过高的高度,则分隔壁212可能在拉伸成型的过程中被损坏。特别地,根据现有技术,模具具有底部,但在这种情况下,当冲头22模制软包膜135时,软包膜135与模制部211之间的空间中存在的气体不能排出。因此,最近,可以去除模具的底部,使得存在于软包膜135与模制部211之间的空间中的气体容易地排出,但分隔壁212的高度可能过高。因此,根据本发明的实施例,如图6所示,可以在分隔壁212下部处形成比分隔壁212的厚度厚的加强部2121。加强部2121可以形成为比将要形成在电池壳体13中的杯部133的深度D更深,并且加强部2121可以形成在不损坏分隔壁212的位置处。加强部2121的具体位置可以根据分隔壁212的厚度、分隔壁212的材料、冲头22的压力和将要形成的杯部133的深度D等来实验确定。
图7是根据现有技术的杯部333和桥336的放大示意图。
如上所述,在现有技术中,在制造湿气阻隔层时经常使用合金编号为AA30XX系列的铝合金。并且,湿气阻隔层的厚度为约30μm至约50μm,特别是约40μm,伸长辅助层具有约15μm的相对薄的厚度。因此,由于软包膜的成型性不好,因此,即使制造电池壳体和二次电池,杯部333的深度(D’)也不深,并因此在整体制造尖锐形状的软包膜上存在限制。
具体而言,在根据现有技术减小杯部333的边缘36的曲率半径上存在限制。
杯部333的边缘36包括形成为与冲头22的边缘221(参考图6)对应的凸模边缘361以及形成为与模具21的边缘213(参考图6)对应的模具边缘362(参考图11)。
凸模边缘361将包围杯部333的周缘的多个外壁338中的每一个连接到底部3332。但是,如果对冲头22的边缘221不进行倒圆处理,则冲头22的边缘221锋利。其结果,在形成软包膜135时,应力集中在杯部333的凸模边缘361而容易引起裂缝。此外,模具边缘362将多个外壁338中的每一个连接到侧边134或脱气部137。如果不对模具21的按压边缘进行倒圆处理,则模具21的按压边缘锋利。因此,在形成软包膜时,应力集中在杯部333的模具边缘362而容易引起裂缝。这里,模具边缘的倒圆是指形成具有曲率的曲面,并且该曲面可以仅具有均匀的曲率,但不限于此。例如,曲面可以具有非均匀曲率。在本说明书中,凸模边缘161、模具边缘162、桥136等以特定曲率被倒圆是指凸模边缘161、模具边缘162、桥136等不仅整体上仅具有特定曲率,而且仅在至少一部分具有特定曲率。
为了解决上述问题,如图7所示,将冲头22的边缘221和模具21的边缘213倒圆,形成为杯部333的倒圆的凸模边缘361和倒圆的模具边缘362。其结果,集中在杯部333的凸模边缘361和模具边缘362处的应力可以在一定程度上分散。
然而,即使杯部333的凸模边缘361和模具边缘362形成为被倒圆,杯部333的深度D’也可以被限制为在边缘361和362中的每一者的曲率半径的比率的2倍到5倍,具体而言2倍到3.25倍。
因此,为了将杯部333的深度D’形成为深至某种程度,凸模边缘361的曲率半径R2’和模具边缘362的曲率半径必须足够大,并且如果当与凸模边缘361和模具边缘362的曲率半径相比时杯部333的深度D’过深,则凸模边缘361和模具边缘362可能会产生裂缝。
因此,在现有技术中,在将杯部333的深度D’充分深(例如,6.5mm以上)地成型时,存在难以将杯部333的凸模边缘361的曲率半径R2’和模具边缘362的曲率半径形成在特定值(例如,2mm)以下的范围内的问题。
此外,当形成两个杯部133时,分隔壁212必须存在于模具21中以形成桥136。然而,根据现有技术,软包膜的成型性不优异,因此在将桥336的厚度形成得较薄上存在限制。即,如果分隔壁212也形成为具有预定厚度以下从而将桥336形成为预定厚度以下,则由于分隔壁212被尖锐地形成,因此在桥336中可能出现裂缝。
为了解决该问题,如图7所示,通过将分隔壁212倒圆而形成桥336。结果,集中在桥336上的应力可以在某种程度上分散。特别地,当桥336的曲率半径R1’恒定时,曲率半径R1’与桥336的厚度t’的一半对应。例如,当桥336的曲率半径R1’形成为接近约1mm时,桥336的厚度t’形成为接近约2mm。
然而,即使桥336形成为被倒圆,如果桥336的曲率半径R1’形成得小,则在杯部333的深度D’形成为深到一定程度时,可能会在桥336中产生裂缝。因此,在现有技术中,存在下述问题:在将杯部333形成至为特定深度D’(例如,6.5mm)以上时,难以将桥336的厚度t’形成在预定值(例如,2mm)以下。
此外,由于间隙CL’的大小也相当大,因此将杯部333的外壁338形成为近似竖直状态是存在限制的。间隙CL’是指模具21的模制部211的内壁与冲头22的外壁之间的垂直距离。实际上,存在与间隙CL’一样大的在模具21的模制部211与冲头22之间的尺寸上的细小差异。如果间隙CL’过小,则模制部211的内壁与冲头22的外壁之间的距离过小。然后,软包膜135可能不能插入模制部211中,或者软包膜135可能由于大的摩擦而被损坏。另一方面,如果间隙CL’过大,则杯部333的外壁338的倾斜角增大,杯部333的外壁338与电极组件10之间的空间37增大。因此,当成型软包膜135时,必须设定具有适当大小的间隙CL’。
桥336形成为与模具21的分隔壁212对应,凸模边缘361形成为与冲头22的边缘221对应。因此,作为模具21的模制部211的内壁与冲头22的外壁之间的垂直距离的间隙CL’可以表示在电池壳体33中桥336与凸模边缘361之间的垂直距离。
具体地,如图7所示,桥垂线V1’和边缘垂线V2’被虚拟地示出。桥垂线V1’是穿过桥336与桥336侧外壁338之间的边界点P1’并与底部3332垂直的虚拟垂直线。另外,边缘垂线V2’是穿过桥336侧凸模边缘361与桥336侧外壁338之间的边界点P2’并与底部3332垂直的虚拟垂直线。桥垂线V1’与模具21的模制部211的内壁对应,具体而言与隔板212的内壁对应,边缘垂线V2’与冲头22的外壁对应。因此,桥垂线V1’与边缘垂线V2’之间的垂直距离与电池壳体33中产生的间隙CL’对应。
然而,在现有技术中,当间隙CL’减小到0.5mm或更小时,当杯部333的深度D’形成为深到一定程度时,在软包膜135中可能容易出现裂缝。
如上所述,在现有技术中,在将间隙CL’形成得较小并且使杯部333的深度D’形成得更深上存在限制。例如,当杯部333被成型至预定深度D’(例如,6.5mm)以上时,杯部333的外壁338从底部3332具有大于95°的倾斜角。即,在将杯部333的外壁338以95°或更小的倾斜角形成为接近竖直状态上存在限制。
另外,由于在提高杯部333的边缘的曲率半径R2’上存在限制,所以还存在容纳在杯部333中的电极组件10的体积减小的问题。具体地,如图7所示,在现有技术中,由于杯部333的凸模边缘361的曲率半径R2’大,因此当电极组件10设置为过于靠近杯部333的外壁338时,存在电极组件10的电极101被杯部333的凸模边缘361损坏的问题。即,电极101的包括金属的一端设置在杯部333的凸模边缘361上,电极101的该一端变形为与杯部333的凸模边缘361对应而引起损伤。
为了解决该问题,在现有技术中,当电极组件10被容纳在杯部333中时,电极组件10被容纳在距杯部333的外壁338一定距离处。首先,距边缘垂线V2’的垂直距离g’为0.75mm,具体为0.5mm,虚拟地示出与底部3332垂直的基准垂直线V3’,然后,如图7中所示,电极组件10被容纳成使得电极101的一端设置于基准垂直线V3’的外侧。因此,由于电极101与杯部333的外壁338一定程度间隔开,因此可以防止电极101被损坏。然而,在这种情况下,由于杯部333的外壁338与电极组件10之间的空间37增大,所以电极组件10与杯部333之体积比率减小,并因此存在二次电池3相对于体积的能量密度降低的问题。另外,由于杯部333内的不必要空间的体积变大,因此还存在有在密封侧表面之前电极组件10在杯部333内移动的问题。
此外,在电极组件10中,电极101具有不易因外力而变形的高刚性,而隔板102具有容易因外力而变形的高柔性。但是,当相邻的电极101直接彼此接触时,会发生短路,因此为了防止发生短路,将隔板102形成为比电极101大。因此,当形成电极组件10时,隔板102比电极101更向外突出的周边部1021被一起形成。然而,在现有技术中,由于电极组件10被容纳成距杯部333的外壁338一定距离处,所以隔板102的周边部1021都无序地压皱或折叠以将电极101暴露到外部,从而发生短路的可能性增加。
如上所述,在现有技术中,由于软包膜的成型性不优异,因此在增加桥336的厚度t’、杯部333的深度D’和杯部333的边缘361的曲率半径R2’以及间隙CL’上具有限制。另外,由于电极组件10与杯部333之体积比率小,并因此二次电池3中不必要的体积也很大,因此相对于体积的能量密度也降低。此外,由于杯部333的外壁338没有形成为近似竖直状态,并且杯部333的边缘361的曲率半径R2也很大,因此在整体上制造尖锐形状上存在限制。其结果,存在下述问题:二次电池3的外观不美观,并且适销性也降低。
图8是根据本发明实施例的杯部133和桥136的放大示意图,图9是根据本发明实施例的杯部133和脱气部137的放大示意图。
根据本发明的实施例,随着软包膜135的成型性提高,桥136的厚度t形成得更薄,杯部133的边缘16的曲率半径R2和间隙CL’可以形成得更小,并且可以增加电极组件10的体积。因此,由于二次电池1中的不必要的体积也减小,所以相对于体积的能量密度可以增加。另外,由于软包型电池壳体13和软包型二次电池1中的每一个整体上制造成尖锐的形状,所以二次电池1的外观可以是优异的,并且可以提高适销性。
为此,在根据本发明实施例的软包型电池壳体13中,形成杯部133,杯部133在其中容纳电极组件10,电极组件10通过堆叠电极101和隔板102而形成。然而,杯部133包括多个凸模边缘161,多个凸模边缘161将包围周边的多个外壁138中的每一个连接至底部1332,并且至少一个凸模边缘161以与杯部133的深度D的1/20到1/6对应的曲率半径被倒圆。如果凸模边缘161的曲率半径R2比杯部133的深度D的1/20小,则应力可能过度集中在凸模边缘161处而导致裂缝。另一方面,如果凸模边缘161的曲率半径R2比杯部133的深度D的1/6大,则杯部133可能不能尖锐地形成,并因此能量密度可能会降低。
具体地,凸模边缘161中的至少一个可以形成为以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体地以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
此外,软包型二次电池可以包括:第一壳体131和第二壳体132,在第一壳体131和第二壳体132中分别形成有杯部133;以及桥136,桥136形成在两个杯部133之间,其中桥136的厚度可以为电极组件10的宽度的1/200至1/30。如果桥136的厚度t比电极组件10的宽度的1/200小,则应力可能过度集中在桥136处,并因此可能会产生裂缝。如果桥136的厚度t比电极组件10的宽度的1/30大,则桥136可能不能被尖锐地形成,并因此能量密度可能会下降。
具体地,桥136的厚度可以为2mm以下,具体地1.4mm以下。
此外,在多个凸模边缘161中,将面对桥136的桥136侧外壁1381连接至底部1332的桥136侧凸模边缘1611可以形成为被倒圆为以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径倒圆。具体地,凸模边缘1611可以形成为以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体地以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
此外,桥垂线V1穿过桥136与桥136侧外壁1381的边界点P1并与底部1332垂直,边缘垂线V2穿过桥136侧凸模边缘1611与桥136侧外壁1381的边界点P2并与底部1332垂直,桥垂线V1与边缘垂线V2之间的垂直距离可以为0.5mm以下,具体为0.35mm以下。
杯部133通过使用冲头22等成型具有柔性的软包膜135而形成。杯部133被多个外壁138和底部1332包围,并且由外壁138和底部1332形成的空间用作容纳空间1331以容纳电极组件10。
杯部133的外壁138包围杯部133的周边以呈现杯部133的形状。外壁138在杯部133的周围形成有多个,形成在桥136的一侧处,还形成在后述的脱气部137的一侧处,也形成在电极引线12的一侧处。外壁138具有面对杯部133的开口的上端以及面对底部1332的下端。
如上所述,杯部133的边缘16包括形成为与冲头22的边缘221对应的凸模边缘161以及形成为与模具131的边缘213(参考图6)对应的模具边缘362。从外壁138的上端向外形成侧边134和脱气部137,模具边缘162将外壁138的上端连接到侧边134或脱气部137。并且,凸模边缘161将外壁138的下端连接到底部1332。
由于杯部133的外壁138形成为多个,因此杯部133的边缘16也形成为与外壁138的数量一样多。即,如果杯部133形成为四边形,由于杯部133的外壁138也形成有四个,因此也形成四个凸模边缘161和四个模具边缘162。根据本发明的实施例,随着软包膜135的成型性提高,杯部133的至少一个凸模边缘161以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,凸模边缘161中的至少一个可以形成为以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体地以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
特别地,根据本发明的实施例,两个杯部133形成在一个软包膜135上,并且桥136也一起形成在两个杯部133之间。此外,如图8所示,在多个凸模边缘161中,将面对桥136的桥136侧外壁1381连接到底部1332的桥136侧凸模边缘1611可以形成为以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,桥136侧凸模边缘1611可以形成为以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
另外,如图9所示,在多个凸模边缘161中,将与形成在脱气部137或电极引线12上的模具边缘162面对的模具边缘162侧外壁1382连接到底部1332的模具边缘162侧凸模边缘也可以以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。如果模具边缘162的曲率半径比杯部133的深度D的1/20小,则应力可能会过度集中在凸模边缘162上而导致裂缝。另一方面,如果模具边缘162的曲率半径比杯部133的深度D的1/6大,则杯部133的上端不能被尖锐地形成,因此能量密度可能会降低。
具体地,模具边缘162侧凸模边缘1612可以以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。此时,在凸模边缘161和外壁138的边界点P2和P4处,优选地,斜面是连续的。
为此,冲头22的边缘221也可以以预定的曲率半径被倒圆。这里,冲头22的边缘221的曲率半径可以是通过从凸模边缘161的曲率半径R2中减去软包膜135本身的厚度而得到的值。例如,如果软包膜135的厚度为0.2mm,则当冲头22的边缘221的曲率半径为0.5mm以下时,凸模边缘161的曲率半径R2为0.7mm以下。
根据本发明的实施例,随着软包膜135的成型性提高,即使杯部133的深度D成型至一定程度,当软包膜135被冲头22拉伸成型时,能够防止在杯部133的凸模边缘161中出现裂缝。例如,即使杯部133基于一个杯部133被模制的情况而被模制为7mm以上的深度,基于两个杯部133被模制的情况而被模制为6.5mm以上的深度,甚至杯部133被模制为10mm以上的深度,也可以防止在杯部133的凸模边缘161中出现裂缝。
在此,如上所述,基于湿气阻隔层1352的铝合金的残留率,在可能产生裂缝处的杯部133的上述深度(D)在残留率为60%以上时可以被确定为良品,在残留率小于60%时被确定为有缺陷。残留率是指在软包膜135的特定点处湿气阻隔层1352的铝合金成型后的残留量与成型前的残留量之比率。事实上,在残留率小于60%的情况下,当杯部133在软包膜135上被拉伸成型时,在特定点发生裂缝的频率高,但当残留率是60%以上时,不会出现裂缝。
在现有技术中,当杯部333的深度D’形成为大于凸模边缘361的曲率半径R2’或模具边缘362的曲率半径的5倍,具体而言3.25倍时,残留率相对较低,并因此裂缝的发生频率高。以下,容易产生裂缝是指残留率较低,裂缝的发生频率高。
外壁138具有与杯部133的开口面对的上端,侧边134和脱气部137延伸至杯部133的外侧。这里,如图9所示,杯部133可以进一步包括多个模具边缘162,多个模具边缘162将外壁138的上端连接到侧边134或脱气部137。此外,至少一个模具边缘162也可以形成为以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,至少一个模具边缘162可以形成为以1mm或更小的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm或更小的曲率半径被倒圆。为此,模具21的边缘213也可以以预定的曲率半径被倒圆。这里,模具21的边缘213的曲率半径可以是通过从模具边缘162的曲率半径中减去软包膜135本身的厚度而得到的值。例如,如果软包膜135的厚度为0.2mm,则当模具21的边缘213的曲率半径为0.5mm以下时,模具边缘162的曲率半径为0.7mm以下。
特别地,如上所述,两个杯部133可以形成在一个软包膜135上,并且桥136也一起形成在两个杯部133之间。即,根据本发明实施例的软包型电池壳体13包括:第一壳体131和第二壳体132,在第一壳体131和第二壳体132中分别形成有杯部133,杯部133在其中容纳电极组件10,电极组件10通过堆叠电极101和隔板102而形成;以及桥136,桥136形成在两个杯部133之间。由于桥136也形成为与模具21的分隔壁212相对应,所以桥136可以是多个模具边缘162中的一个。
因此,根据本发明的实施例,随着软包膜135的成型性提高,桥136的厚度t可以是电极组件10的宽度EW(参照图10)的1/200至1/30。具体地,桥136的厚度t可以形成为2mm以下,具体而言1.4mm以下。
这里,如图8所示,桥136的厚度t优选为桥136与桥136侧外壁1381的两个边界点P1之间的距离。具体而言,桥136的厚度t优选为穿过桥136与桥136侧外壁1381的边界点P1的两条桥垂线V1之间的距离,两条桥垂线V1垂直于底部1332。因此,当桥136具有恒定的曲率半径时,桥136的曲率半径可以与厚度t的一半对应。也就是说,桥136的曲率半径可以是1mm以下,具体而言0.7mm以下。
为此,模制部211的分隔壁212的顶表面也可以以预定的曲率半径倒圆。此时,在桥136与桥136侧外壁1381的边界点P1处,优选地斜面连续。这里,模制部211的分隔壁212的顶表面的曲率半径可以是通过从桥136的曲率半径中减去软包膜135本身的厚度而得到的值。例如,如果软包膜135的厚度为0.2mm,则当分隔壁212的顶表面的曲率半径为0.5mm以下时,桥136的曲率半径为0.7mm以下。
根据本发明实施例,随着软包膜135的成型性提高,杯部133的深度D模制成深至一定程度。因此,即使模具21的边缘213的曲率半径减小,并且分隔壁212的厚度形成得较薄,也可以防止在模具边缘162和桥136中出现裂缝。桥136可以具有扇形截面,并且随着杯部133的外壁138形成为近似竖直状态,截面可以具有更接近半圆形的形状。
在此,即使基于模制两个杯部133的情况而杯部133被模制为3mm以上,具体而言6.5mm以上,更具体而言10mm以上的深度D,也可以防止在桥136中出现裂缝。
此外,随着软包膜135的成型性提高,间隙CL可以减小到0.5mm以下,使得多个外壁138全部形成为近似竖直状态。例如,如图8所示,多个外壁138中的桥136侧外壁1381可以形成为近似竖直状态。即,桥垂线V1穿过桥136与桥136侧外壁1381的边界点P1并与底部1332垂直,边缘垂线V2穿过桥136侧凸模边缘1611与桥136侧外壁1381的边界点P2并与底部1332垂直,作为桥垂线V1与边缘垂线V2之间的垂直距离的间隙CL可以为0.5mm以下,具体而言0.35mm以下。
此外,如图9所示,多个外壁138中的模具边缘162侧外壁1382也可以形成为近似竖直状态。即,模具边缘垂线V4穿过模具边缘162和模具边缘162侧外壁1382的边界点P3并与底部1332垂直,边缘垂线V2穿过模具边缘162侧凸模边缘1612和模具边缘162侧外壁1382的边界点P4并与底部1332垂直,作为模具边缘垂线V4与边缘垂线V2之间的垂直距离的间隙CL可以为0.5mm以下,具体而言为0.35mm以下。
因此,即使基于模制两个杯部133的情况而杯部133的深度D为3mm以上,具体而言6.5mm以上,或者更具体而言10mm以上,杯部133的外壁138与底部1332之间的倾斜角也可以为90°至95°,并且进一步可以形成为近似竖直状态,以具有90°至93°之间的倾斜角,并且因此可以防止在电池壳体13中出现裂缝。此外,由于杯部133的外壁138与电极组件10之间的空间也可以减小,所以二次电池1的相对于体积的能量密度也可以增加。
由于杯部133的凸模边缘161的曲率半径R2可以进一步减小,所以即使当电极组件10设置为非常靠近杯部133的外壁138,可以防止电极组件10的电极101被损坏。
为此,根据本发明实施例的软包型二次电池1的制造方法包括:通过堆叠电极101和隔板102形成电极组件10的步骤;模制软包膜135以形成杯部133从而制造软包型电池壳体13的步骤;将电极组件10容纳在杯部133的容纳空间1331中的步骤;以及密封延伸到杯部133外部的侧边134以制造软包型二次电池1的步骤。
特别地,在容纳电极组件10的步骤中,杯部133的宽度CW与电极组件10的宽度EW之间的差可以为2.5mm或更小,具体而言是1.7mm或更小。这里,电极组件10的宽度EW可以是指电极101的宽度。即,可以将从隔板102突出而不是从电极101突出的周边部1021从宽度EW的计算中排除。
此外,电极组件10可以被容纳为使得电极101的至少一端设置在距边缘垂线V2为0.75mm的垂直距离g,具体而言0.5mm以下的垂直距离g,边缘垂线V2穿过凸模边缘161与外壁138之间的边界点P2并且与底部1332垂直。
具体地,如图8和图9所示,虚拟地示出了穿过凸模边缘161和外壁138的边界点P2并与底部1332垂直的边缘垂线V2。此外,容纳电极组件10,使得电极组件10的至少一端距边缘垂线V2的垂直距离g为0.75mm以下,具体而言为0.5mm以下。更具体而言,距边缘垂线V2的垂直距离g为0.75mm,具体而言为0.5mm,并虚拟地示出了与底部1332垂直的基准垂直线V3。这里,由于凸模边缘161的曲率半径R2可以具体地为0.7mm以下,所以基准垂直线V3可以穿过凸模边缘161的曲率中心C。并且,电极组件10被容纳为使得电极101的一端设置在边缘垂线V2与基准垂直线V3之间。这可以通过拆卸二次电池1本身来确认,但不限于此,并且可以在不拆卸二次电池1的情况下以各种方法来确认,例如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、X射线等。结果,可以防止电极101被损坏的同时进一步增加电极组件10的体积与杯部133的体积之比,因此相对于体积的能量效率也可以增加。另外,由于减少了杯部133内部的不必要的体积,所以可以防止电极组件10在杯部133内移动。
此外,由于电极组件10被容纳为设置得非常靠近杯部133的外壁138,所以隔板102不会被无序地压皱或折叠。如图8所示,隔板102从电极101向外突出的周边部1021相对于电极101的一端朝向与底部1332相反的方向被折叠。
电极组件10通过堆叠电极101和隔板102而形成,可以形成多个电极101和多个隔板102。电池壳体13包括第一壳体131和第二壳体132。如果电池壳体13的桥136被折叠为在杯部133中容纳电极组件10的上部,则容纳在第一壳体131的杯部133中的隔板102被设置为使得周边部1021被折叠为面向第二壳体132,容纳在第二壳体132的杯部133中的隔板102被设置为使得周边部1021被折叠为面向第一壳体131。由此,隔板102的周边部1021被对齐并且被折叠从而具有秩序。此外,由于隔板102覆盖电极101以不暴露于外部,因此可以防止发生短路。
更详细地,在电极组件10被容纳在杯部133之前的状态下,隔板102的宽度可以比杯部133的宽度CW宽。因此,当电极组件10被容纳在杯部133中时,隔板102的周边部1021可以向预定方向被折叠并与杯部133的内周接触。
杯部133的宽度CW与电极组件10的宽度EW之间的差异可以非常小,例如2.5mm以下,具体而言1.7mm以下。因此,可能需要在将电极组件10容纳在杯部133中的同时容易地折叠隔板102的周边部1021的工序。
因此,将电极组件10容纳在杯部133的容纳空间1331中的步骤可以包括将电极组件10按压到杯部133中的工序。因此,与将电极组件10放置在杯部上的传统方法相比,可以在保持杯部133的宽度CW与电极组件10的宽度EW之间差异较小的同时向特定方向折叠隔板102,从而电极组件10被容易且可靠地容纳在杯部133的容纳空间中。
此外,将电极组件10容纳在杯部133的容纳空间1331中的步骤可以进一步包括在将电极组件10按压到杯部133的内部之前在电极组件10中折叠多个隔板102的每个拐角(顶点)的工序。在上述工序中,可以使用单独的密封工具将多个隔板102的每个拐角(顶点)折叠从而聚集在电极组件10的堆叠方向上的中心部处。
即,电极组件10可以在隔板102的四个拐角被预先对齐的状态下插入杯部133中。因此,电极组件10可以顺利地插入杯部133的容纳空间1331中。如上所述,根据本发明的实施例,随着软包膜135的成型性提高,桥136的厚度t可以形成得更薄,杯部133的边缘16的曲率半径R2和间隙CL’可以形成得更小,并且电极组件10的体积可以增加。因此,由于二次电池1中的不必要的体积也减小,所以相对于体积的能量密度可以增加。另外,由于软包型电池壳体13和软包型二次电池1中的每一者整体上制造成尖锐形状,所以二次电池1的外观也可以是美观的,并且可以提高适销性。
图10是示出根据本发明实施例的电极组件10被容纳在杯部133中的状态的示意性俯视图。
根据本发明的实施例,如上所述,因为杯部133的凸模边缘161的曲率半径R2进一步减小,所以电极组件10被容纳为使得电极101的一端设置在边缘垂线V2与基准垂直线V3之间。因此,即使当电极组件10设置为非常靠近杯部133的外壁138时,也可以防止电极组件10的电极101被损坏。
边缘垂线V2和基准垂直线V3也可以被示出在桥136侧凸模边缘1611上,也可以被示出在模具边缘162侧凸模边缘1612上。边缘垂线V2与基准垂直线V3之间的垂直距离g可以是0.75mm,具体而言是0.5mm。
另外,如果在电池壳体13中形成两个杯部133,由于存在桥136,因此桥垂线V1可以被示出在杯部133的一侧处,模具边缘垂线V4可以被示出在杯部133的另一侧处。桥垂线V1与边缘垂线V2之间的垂直距离CL可以为0.5mm以下,具体而言0.35mm以下,并且模具边缘垂线V4与边缘垂线V2之间的垂直距离CL也可以为0.5mm以下,具体而言0.35mm以下。
然而,如果在电池壳体13中仅形成一个杯部133,则不存在桥。然而,由于模具边缘162形成在杯部133的两侧中的每一侧上,所以模具边缘垂线V4可以被示出在杯部133的两侧中的每一侧。
如果在电池壳体13中形成两个杯部133,则杯部133的宽度CW可以表示从桥垂线V1到模具边缘垂线V4的垂直距离。然而,如果仅形成一个杯部133,则杯部133的宽度CW可以表示两条模具边缘垂线V4之间的垂直距离。
桥垂线V1和模具边缘垂线V4均穿过杯部133的外壁138的顶端。因此,根据本发明的实施例,杯部133的宽度CW可以是杯部133两侧的外壁138的上端之间的垂直距离。杯部133的宽度CW与电极组件10的宽度EW之间的差可以是2.5mm以下,具体而言是1.7mm以下。并且,如上所述,电极组件10的宽度EW可以是60mm以上。
杯部133的宽度CW可以通过测量电池壳体13中杯部133两侧的外壁138的上端之间的垂直距离来导出。并且,在二次电池1中,可以通过使用激光位移传感器等从杯部133的外侧掌握两侧的外壁138的上端之间的位置,然后这两个位置之间的距离通过计算来导出。这里,在从杯部133的外部通过激光位移传感器照射激光的同时激光位移传感器从侧边134朝向模具边缘162和外壁138移动以检测位移突然变化的点时,对应点可以被识别为外壁138的上端。以上作为示例对测量杯部的宽度CW的方法进行了说明,方法仅限定于上述测量方法的情况不包含在本发明的范围内。只要落入权利要求书的记载和本发明的主旨范围内,杯部的宽度CW可以是本发明意义上的杯部的宽度CW。
图11是根据现有技术的拐角364的示意图,图12是根据本发明实施例的拐角164的示意图。
杯部133的边缘16可以进一步包括厚度边缘163以及凸模边缘161和模具边缘162,如图12所示,厚度边缘163将杯部133的两个相邻外壁138连接。该厚度边缘163沿杯部133的厚度方向形成,并且在软包膜135伸长时软包膜135在模具21的拐角与冲头22的拐角之间伸长的同时形成。此外,厚度边缘163中的至少一个厚度边缘可以被倒圆。
厚度边缘163的曲率半径可以与相邻的两个凸模边缘161即第一凸模边缘1613和第二凸模边缘1614的曲率半径R2相同,但是不限于此。例如,厚度边缘可以形成得不同。例如,如上所述,凸模边缘161中的至少一个可以以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆,并且厚度边缘163中的至少一个可以以0.5mm至5mm的曲率半径被倒圆,具体而言以0.5mm至2mm的曲率半径被倒圆。根据现有技术,当厚度边缘363形成为以5mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以2mm以下的曲率半径被倒圆时,存在应力也集中在杯部333的厚度边缘363而引起裂缝的问题。然而,根据本发明的实施例,即使当杯部133的深度D形成为深到某种程度时,也可以防止在杯部133的厚度边缘163中出现裂缝。这里,第一凸模边缘1613和第二凸模边缘1614中的一个可以是桥136侧凸模边缘1611,另一个可以是电极引线12侧凸模边缘(未示出)。或者,两个凸模边缘中的一个可以是模具边缘162侧凸模边缘1612,另一个可以是电极引线12侧凸模边缘(未示出)。
厚度边缘163如图12所示与彼此相邻的两个凸模边缘161,即第一凸模边缘1613和第二凸模边缘1614连接以形成拐角164。在现有技术中,如图11所示,对冲头22的所有的多个边缘221以相同的曲率半径进行倒圆,因此冲头22的拐角(未示出)自然地也以相同的曲率半径被倒圆。因此,当通过用冲头22模制软包膜135来拉伸软包膜135时,拐角364自然地以与凸模边缘361相同的曲率半径被倒圆。
然而,当软包膜135被拉伸时,存在应力集中在拐角364的问题。尤其是,拐角364由三个边缘36的相交而形成,因此拐角364比凸模边缘361或厚度边缘363伸长更多。因此,与凸模边缘361或厚度边缘363相比,应力可能更集中于拐角364。因此,软包膜135的过度拉伸引起白化现象,并最终容易出现裂缝,在该白化现象中特定部分在裂缝即将出现之前变为白色。
因此,根据本发明的实施例,如图12所示,拐角164也被倒圆,拐角164的曲率半径大于或等于凸模边缘161和厚度边缘163中的至少一者的曲率半径。
具体地,根据本发明的实施例,曲率半径可以在拐角164的内侧变化。即,拐角164的中心部1641的曲率半径与拐角164的周边部1642的曲率半径可以彼此不同。特别地,拐角164的中心部1641的曲率半径可以比拐角164的周边部1642的曲率半径大。例如,由于与第一凸模边缘1613、第二凸模边缘1614和厚度边缘163相对相邻,所以拐角164的周边部1642的曲率半径可以与凸模边缘161和厚度边缘163中的至少一者的曲率半径相同。另一方面,由于与第一凸模边缘1613、第二凸模边缘1614和厚度边缘163相对间隔开,所以拐角164的中心部1641的曲率半径可以比凸模边缘161和厚度边缘163中的至少一者的曲率半径大。也就是说,拐角164的曲率半径可以与凸模边缘161和厚度边缘163中的至少一者的曲率半径不同。
因此,拐角164的曲率半径可以从拐角164的周边部1642向拐角164的中心部1641逐渐增大。并且,由于拐角164内侧的曲率半径不是恒定的而是变化的,所以拐角164的中心部1641可以具有非球面形状,而不是精确的球面形状。
与凸模边缘161不同,拐角164不仅必须清楚地设定曲率半径,而且必须清楚地设定要形成于杯部133中的范围。如果在杯部133中形成拐角164的范围过窄,则软包膜135仍会被过度地拉伸而导致白化或裂缝。另一方面,如果在杯部133中形成拐角164的范围过宽,则杯部133的外壁138与电极组件10之间的空间17减小,并因此二次电池1的相对于其体积的能量密度会增加。因此,根据本发明的实施例,如图12所示,拐角164可以形成为在杯部133的纵向方向lc上距厚度边缘163在2mm至3.5mm的范围内,在杯部133的宽度方向wc上距厚度边缘163在2mm到3.5mm的范围内,并且在杯部133的厚度方向dc上距凸模边缘161在2mm到3.5mm的范围内。此外,形成拐角164的范围可以随着杯部133的深度D增加而逐渐变宽。
由于如上所述形成杯部133的拐角164,所以可以分散更集中于拐角164的应力,从而防止白化和裂缝。
图13是示出根据本发明实施例的电池壳体13折叠的状态的示意图,图14是示出根据本发明实施例的电池壳体13折叠的状态的示意图。
当两个杯部133形成在软包膜135中时,杯部133分别形成在电池壳体13的第一壳体131和第二壳体132中。如图13所示,在将电极组件10容纳在设置在第一壳体131的杯部133中的容纳空间1331中之后,在电池壳体13中折叠在两个杯部133之间形成的桥136,使得两个杯部133彼此面对。随着桥136被折叠,折叠部139形成在二次电池1的一侧处。然后,如图14所示,注入电解质,然后可以密封延伸到第一壳体131和第二壳体132的杯部133外侧的侧边134,以制造软包型二次电池。
如上所述制造的根据本发明实施例的软包型二次电池1可以包括:电极组件10,在电极组件10中堆叠电极101和隔板102;以及软包型电池壳体13,软包型电池壳体13具有在其中容纳电极组件10的杯部133,其中杯部133包括多个凸模边缘161,多个凸模边缘161将多个外壁138分别连接到底部1332。凸模边缘161中的至少一个可以以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,凸模边缘161中的至少一个可以以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
杯部133的宽度CW与电极组件10的宽度EW之间的差可以为2.5mm以下,具体为1.7mm以下。此外,电极组件10可以被容纳为使得电极101的至少一端设置为距边缘垂线V2的垂直距离g为0.75mm,具体而言为0.5mm以下,该边缘垂线V2穿过凸模边缘161与外壁138之间的边界点P2并且与底部1332垂直。此外,电池壳体13可以包括:第一壳体131和第二壳体132,第一壳体131和第二壳体132的至少一个上形成有杯部133;以及折叠部139,折叠部139将第一壳体131和第二壳体132一体地连接。
当折叠电池壳体13来制造二次电池1时,因为桥136成为折叠部139,因此在二次电池1中,折叠部139将第一壳体131和第二壳体132一体地连接。并且,桥136侧凸模边缘1611成为折叠部139侧凸模边缘1611,桥136侧外壁1381成为折叠部139侧外壁1381。
此外,在多个凸模边缘161中,将与折叠部139面对的折叠部139侧外壁1381与底部1332连接的折叠部139侧凸模边缘1611可以形成为以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,折叠部139侧凸模边缘1611可以形成为以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。此外,电极组件10可以被容纳为使得电极101的至少一端设置在边缘垂线V2与基准垂直线V3之间,边缘垂线V2穿过凸模边缘161与外壁138之间的边界点P2并与底部1332垂直,基准垂直线V3距边缘垂线V2的垂直距离g为0.75mm,具体而言是0.5mm以下,并且基准垂直线V3可以与底部1332垂直。如上所述,该基准垂直线V3可以穿过凸模边缘161的曲率中心C。
图15是形成在根据本发明实施例的电池壳体13中的凹槽1391的放大图。
根据本发明的实施例,当如上所述电池壳体13被折叠以制造二次电池1时,桥136可以为折叠部139的形式。具体地,当电池壳体13被折叠时,桥136的倒圆形状也可以展开至一定程度,但桥136的痕迹会留在二次电池1上,这些痕迹会成为折叠部139。因此,电池壳体13的桥136和折叠部139可以彼此对应。
例如,如图15所示,当桥136的倒圆形状未完全展开时,折叠部139包括向二次电池1的内侧凹陷的凹槽1391。在这种情况下,由于折叠部139的曲率小于桥136的曲率,因此折叠部139可以具有更大的曲率半径。
由于桥136具有曲面,并且桥136侧外壁1381具有平面形状,因此变形量彼此不同。因此,当电池壳体13被折叠时,桥136侧外壁1381相对较大地变形,但桥136仅相对较小地变形,就足够使得倒圆形状被展开到一定程度。然后,当电池壳体13被折叠时,如图15所示,倾斜度的变化量的增加或减少围绕边界点P1被切换。即,各边界点P1成为拐点。因此,折叠部139可以形成为两个边界点P1,即两个拐点之间的曲面。
此外,当桥136的倒圆形状未完全展开时,两个边界点P1,即与两个拐点对应的部分可以向外突出以形成突起。即,在折叠部139中,更具体地,在插设在它们之间的凹槽1391中,突起可以形成为向外突出的一对突出部。
或者,即使桥136的倒圆形状完全展开,如同平面,桥136与桥136侧的外壁1381的边界点P1也通过两条线(未图示)中的每一个被连接至二次电池1,并且折叠部139形成为这两条线之间的平面。
可以从二次电池1的外观视觉确认折叠部139。并且如上所述,因为桥136的厚度t优选为桥136与桥136侧外壁1381的两个边界点P1之间的距离,因此折叠部139的宽度FW为两个边界点P1之间的距离。如果桥136的倒圆形状未完全展开,则折叠部139的宽度FW为两个边界点P1,即两个拐点之间的距离。或者,如果桥136的倒圆完全展开,则折叠部139为两个边界点P1,即两条线之间的距离。
折叠部139的宽度FW不超过桥136的长度,并且可以为1mm至3.2mm,具体为1mm至1.6mm。如上所述,折叠部139的宽度FW可以直接用尺子测量,但是可以用放大镜测量,或者用3D照相机或激光2D线传感器测量。即,可以用各种方法测量宽度FW,而没有限制。
根据现有技术,桥336的厚度t’形成得较厚,折叠部339的宽度也形成得较大,因此杯部333的外壁338与电极组件10之间的空间37也形成得较大。然而,根据本发明的实施例,由于可以减小折叠部139的宽度FW,所以杯部133的外壁138与电极组件10之间的空间17也可以减小。因此,可以增加相对于二次电池1的体积的能量密度。
另外,由于现有技术中软包膜的成型性低,因此突起向外突出较大。然而,根据本发明的实施例,突起可以突出得相对较小,并且可以提高折叠部139或折叠部139侧外壁1381的平整度。
具体地,凹槽1391的最内侧部分与突起的最外侧部分之间的距离p可以定义为平整度。在根据现有技术的电池壳体的情况下,平整度形成为1mm以上,甚至形成为1.5mm。另一方面,根据本发明的实施例,平整度p可以形成为0.8mm以下,优选地0.3mm以下。因此,可以进一步增加相对于二次电池1的体积的能量密度。
图16为根据本发明另一实施例的杯部133与模具边缘1621的放大示意图。
根据本发明的实施例,在模具21上相邻地形成两个模制部211,并且可以在两个模制部211之间形成分隔壁212。因此,当形成软包膜135时,在一个软包膜135中形成两个杯部133,并且在两个杯部133之间还一起形成桥136。也就是说,在第一壳体131和第二壳体132中的每一个中形成一个杯部133。
然而,根据本发明的另一实施例,在模具21上仅形成一个模制部211,并且不存在分隔壁。因此,当形成软包膜135时,在一个软包膜135中形成一个杯部133,并且没有桥。即,杯部133仅形成在第一壳体131中。
根据本发明的另一实施例,杯部133的至少一个凸模边缘161a以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,杯部133的凸模边缘161a中的至少一个可以以1mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。结果,基于模制两个杯部133的情况,随着软包膜135的成型性提高,即使杯部133在一定程度上被模制得很深,例如模制成3mm以上的深度D,具体而言7mm以上的深度D,更具体而言10mm以上的深度D,也能够防止在杯部133的凸模边缘161a中产生裂缝。
特别地,根据本发明的另一实施例,如图16所示,在多个凸模边缘161a中,将与第二壳体132a面对的第二壳体132a侧外壁1381a连接至底部1332的第二壳体132a侧凸模边缘1611可以形成为以与杯部133的深度D的1/20至1/6对应的曲率半径被倒圆。具体地,第二壳体132a侧凸模边缘1611a可以以1mm以下的曲率半径,具体而言0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
此外,模具边缘162侧凸模边缘1612也可以形成,同时被倒圆为具有作为杯部133的深度D的1/20至1/6的曲率半径。具体地,模具边缘162侧凸模边缘1612可以形成为被倒圆为具有1mm或更小的曲率半径,特别是0.7mm或更小的曲率半径。此时,在凸模边缘161a与外壁138的边界点P2处,优选倾斜是连续的。
在下文中,对于本发明的另一实施例,将省略与本发明的一个实施例重复的内容的描述。然而,这是为了解释方便,并不旨在限制权利要求的范围。
图17是示出根据本发明另一实施例的电池壳体13a折叠的状态的示意图,图18是示出根据本发明另一实施例的电池壳体13a折叠的状态的示意图。
外壁138具有与杯部133的开口面对的上端,第二壳体132a、侧边134以及脱气部137延伸到杯部133的外侧。此时,连接外壁138的上端与第二壳体132a、侧边134或脱气部137的模具边缘162可以以与杯部133的深度D的1/6至1/20对应的曲率半径被倒圆。具体地,模具边缘162可以形成为以1mm以下的曲率半径被倒圆,特别而言以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
即,根据本发明的另一实施例,如图17所示,在电池壳体13a中不存在桥,模具边缘1621将第一壳体131的杯部133连接到第二壳体132a。为此,模具21的边缘213可以以通过从模具边缘162减去软包膜135的厚度而获得的曲率半径被倒圆。例如,如果软包膜135的厚度为0.2mm,则模具21的边缘213可以以0.8mm以下的曲率半径被倒圆,具体而言以0.5mm以下的曲率半径被倒圆。
此外,间隙CL’减小到0.5mm或更小,杯部133的外壁138a可以形成为近似竖直状态。例如,如图16所示,模具边缘垂线V4穿过模具边缘1621与第二壳体132a侧外壁1381a的边界点P1并与底部1332垂直,边缘垂线V2穿过第二壳体132a侧凸模边缘1611a和第二壳体132a侧外壁1381a的边界点P2并与底部1332垂直,作为模具边缘垂线V4与边缘垂线V2之间的垂直距离的间隙CL’可以为0.5mm以下,具体而言为0.35毫米以下。
此外,电极组件10被容纳为使得电极101的一端设置在边缘垂线V2与基准垂直线V2之间,基准垂直线V2距边缘垂线V2的垂直距离为0.75mm,具体而言0.5mm,并与底部1332垂直。
因此,根据本发明的另一实施例,基于模制两个杯部133的情况,随着软包膜135的成型性提高,即使杯部133在一定程度上被模制得很深,例如模制成3mm以上的深度D,具体而言7mm以上的深度D,更具体而言10mm以上的深度D,也能够防止在杯部133的凸模边缘161a和模具边缘162中出现裂缝。此外,杯部133的外壁138可以形成为近似竖直状态,使得与底部1332的倾斜角度为90°至95°,具体是90°至93°,并且在防止电机101被损伤的同时,可以进一步增加电极组件10与杯部133之体积比率,因此相对于体积的能量效率也可以增加。
图19是根据本发明另一实施例的形成在电池壳体13a中的凹槽1391a的放大图。
根据本发明的另一实施例,当电池壳体13a被折叠以制造二次电池1a时,第二壳体132a侧模具边缘1621成为折叠部139a。具体而言,当电池壳体13被折叠时,模具边缘1621的倒圆形状也可以展开,但是模具边缘1621的痕迹残留在二次电池1a中,这些痕迹可以成为折叠部139a。因此,电池壳体13a的第二壳体132a侧模具边缘1621和折叠部139a彼此对应。
例如,如图19所示,当模具边缘1621的倒圆形状没有如图平面一样完全展开时,折叠部139a包括凹槽1391a,该凹槽1391a向二次电池1a的内侧凹陷。在这种情况下,由于折叠部139a具有比模具边缘1621的曲率更小的曲率,因此折叠部139a可以具有更大的曲率半径。
由于模具边缘1621具有曲面,并且模具边缘1621侧外壁1381a具有平面形状,因此变形量彼此不同。因此,当电池壳体13被折叠时,模具边缘1621侧外壁1381a相对较大地变形,但模具边缘1621仅相对较小地变形,就足够使得倒圆形状展开到一定程度。然后,当电池壳体13被折叠时,如图19所示,倾斜的变化量的增加或减少围绕边界点P1被切换。即,各边界点P1成为拐点。因此,折叠部139a可以形成为两个边界点P1、即两个拐点之间的曲面。
或者,即使模具边缘1621的倒圆形状完全展开,模具边缘1621与第二壳体132a侧外壁1381的边界点P1和模具边缘1621与第二壳体132a的边界点也分别在二次电池1a中形成两条线(未示出),并且折叠部139a形成为两条线之间的平面。
折叠部139的宽度FW不超过模具边缘1621的长度,并且可以是1mm到3.2mm,特别是1mm到1.6mm。
图20是示出根据现有技术的在电池壳体33的脱气部337被切断之前的状态的示意图。
电池壳体13的桥136被折叠以在二次电池1的一侧处形成折叠部139,折叠部139将第一壳体131和第二壳体132一体地连接。然而,电池壳体13是通过对软包膜135进行拉伸而形成的,在这种情况下,不仅杯部133被有限地拉伸,而且杯部133的周边侧134整体上也被微细地拉伸。因此,当桥136被折叠时,侧边134的微细伸长部被累积,并因此在从折叠部139的两端向外突出的同时并在视觉上显现。这被称为蝙蝠耳35或15。
蝙蝠耳35的尺寸根据桥336的厚度t’、间隙CL’、杯部333的凸模边缘361的曲率半径R2’以及杯部333D’变化。即,桥336的厚度t’越厚,间隙CL’越大,杯部333的凸模边缘361的曲率半径R2’越大,蝙蝠耳35的尺寸也越大。然而,在现有技术中,在改善桥336的厚度t’、杯部333的凸模边缘361的曲率半径R2’和间隙CL’方面受到限制。因此,如图20所示,蝙蝠耳35的尺寸形成得相当大,在减小蝙蝠耳的尺寸方面受到限制。
当蝙蝠耳35的尺寸形成得较大时,二次电池3的不必要的体积进一步增加,并因此使得二次电池3的形状和尺寸的设计值和实际值出现误差。因此,在将二次电池3组装到电池模块5(如图27所示)时,组装并不容易,并且考虑到蝙蝠耳35,存在二次电池3的尺寸必须从一开始就设计得很小的问题。此外,由于二次电池3的体积增大,因此还存在相对于体积的能量密度降低的问题。
如上所述,根据本发明实施例的软包型电池壳13可以包括:杯部133,在杯部133中设置有容纳电极组件10的容纳空间1331;以及脱气部137,脱气部137形成在杯部133的一侧处以通过排气孔H排出在杯部133中产生的气体。
此外,在密封侧边134的工序中,可以执行形成工序和脱气工序。具体地,在将电极组件10容纳在杯部133中之后,在电池壳体13中,在脱气部137中包括的拐角1371开放,并且剩余的侧边134被密封。当电池壳体13的边缘开放以形成开口时,电解质通过开口注入电池壳体13中。
在将电解质注入电池壳体13之后,首先密封脱气部137以形成临时密封单元1340。由于密封部1341通过稍后的脱气部137的二次密封而形成,因此优选地在脱气部137中靠近边缘1371的位置处形成临时密封部1340。
之后,可以执行形成工序。形成工序(激活工序)是最终完成充电以使二次电池1能够供应电力的工序。由于在形成临时密封部1340并完全密封电池壳体13之后进行形成工序,因此通过以高填充率来快速排出气体从而在预定工艺时间内完成二次电池1的制造。
当形成工序完成时,在电池壳体13中产生气体。因此,在电池壳体13的排气部137中冲出排气孔H。通过这些排气孔H,气体从电池壳体13的内部排出到外部。此时,注入的电解质在气体容易地排出的同时可能会通过脱气孔H泄漏。为了防止这种情况,优选地,在靠近临时密封部1340的位置处冲出脱气孔H。当冲出排气孔H时,执行将气体排放到电池壳体13外部的排气工序。
当排气孔H被冲出时,电池壳体13的内部再次开放,内部的电解质可能泄漏到外部。因此,密封部1341通过对杯部133与脱气部137之间的边界进行二次密封而形成。在此,密封部1341形成在杯部133与排气孔H之间,优选地形成在靠近杯部133的位置。
如上所述,在进行形成工序和脱气工序的同时,必须冲出脱气孔H,并且必须进行一次密封和二次密封。此外,在批量生产二次电池1时,需要统一管理二次电池1的规格和质量。为此,可以使用包括视觉传感器41的检查装置4(参照图22)检查电池壳体13或二次电池1。
根据现有技术,在将电池壳体33和二次电池3整体上制造成尖锐形状上存在限制。因此,当用视觉传感器对电池壳体33进行拍摄时,各部件的尺寸和位置的误差较大。
具体地,当二次电池1的制造稍后完成时,可以通过将多个二次电池1的电极引线12彼此连接来制造电池模块5(如图27所示)。为此,形成在多个二次电池1中的电极引线12的所有位置都必须是恒定的。然而,在现有技术中,由于电极101与杯部333的外壁338一定程度间隔开,因此电极组件10可以在密封侧边134之前在杯部333内移动。因此,当二次电池3量产时,即使杯部333的体积与电极组件10的体积均恒定,电极组件10的位置也会稍有不同,因此电极引线12的位置也略有不同。因此,需要使用检查装置4准确地测量电极引线12的位置。
此外,为了将排气孔H以正确的位置和尺寸冲出,并以正确的位置和尺寸进行一次密封和二次密封,必须准确地测量脱气部137的位置。此外,为了有效地管理多个二次电池1的整体质量,电池壳体13或二次电池1的各部件(例如侧边134、折叠部139和从电池壳体13突出的绝缘部14)的位置,进而杯部133之间的宽度都必须被精确地测量。
为了测量部件的位置,需要设定特定的基准线并测量基准线到待测部件的垂直距离。例如,电极组件10经常在杯部333内通常在基于图20所示的条(bar)的左右方向上,即在朝向折叠部339和脱气部337的方向上移动。因此,为了测量电极引线12的位置,需要测量电极引线12的左边缘或右边缘的位置,并且为了测量到左边缘或右边缘的垂直距离,应建立与左边缘或右边缘平行的基准。
然而,在现有技术中,杯部333的外壁338没有形成近似竖直状态,并且杯部333的凸模边缘361的曲率半径R2’也较大。因此,在图20所示的图像中,当用视觉传感器41拍摄的电池壳体33时,杯部333的凸模边缘361没有清晰地出现。因此,无法基于杯部333的凸模边缘361测量部件的位置,将靠近凸模边缘361的蝙蝠耳35设定为基准,或者用户将杯部333的凸模边缘361手动设定为基准。
但是,由于在杯部133的周边侧134整体上也略微伸长的状态下通过折叠桥136而形成蝙蝠耳35,因此多个二次电池1中的每一者的蝙蝠耳35的尺寸略有不同。然后,即使在利用视觉传感器测量部件位置时,由于作为基准的蝙蝠耳35的尺寸不同,所以二次电池3之间的部件位置的偏差增大,使得难以进行质量管理。
特别是,即使通过用视觉传感器拍摄电池壳体33来测量电极引线12的位置,电极引线12的位置也略有不同,因此当连接电极引线12以制造电池模块5时,具有不容易连接的问题。此外,为了制造电池模块5,当多个二次电池1按顺序堆叠或排列成一条线时,杯部333的位置不正确,因此也存在多个二次电池1的对齐降低的问题。
在将二次电池3收容在单独的壳体51(参照图27)中来制造电池模块5的情况下,在测量值的偏差较大时,在设计壳体51时设计公差被不必要地设定得很大,并因此还存在相对于电池模块5的体积的能量密度也降低的问题。
图21是示出根据本发明实施例的电池壳体13的脱气部137被切断之前的状态的示意图,图22是根据本发明实施例的检查装置4的框图。
根据本发明的实施例,如图21所示,随着软包膜135的成型性提高,桥136的厚度t形成得更薄,并且杯部133的边缘1611的曲率半径R2和间隙CL’可以形成得更小,并且可以进一步减小蝙蝠耳15的尺寸。因此,可以容易地将二次电池1组装到电池模块5中,并且二次电池1的不必要的体积减少,所以相对于体积的能量密度可以增加。
此外,根据本发明实施例,如图21所示,由于杯部133的凸模边缘1611清晰地出现在电池壳体13的拍摄图像中,因此检查装置4可以将杯部133的凸模边缘161自动设定为基准线ST,可以基于杯部133的凸模边缘161准确地测量到电池壳体13或二次电池1的各部件的距离,此外,甚至可以准确地测量杯部133之间的宽度CW。因此,可以准确地测量电池壳体13或二次电池1的部件的位置以减少测量值的误差,并减少二次电池1之间的偏差。
为此,根据本发明实施例的电池壳体13或二次电池1的检查装置4包括:视觉传感器41,拍摄电池壳体13以获取电池壳体13或二次电池1的图像;轮廓提取部421,从图像中提取电池壳体13或二次电池1的部件的轮廓;图像分析部422,分析图像以检测与杯部133的凸模边缘161相对应的轮廓,在杯部133中设置有容纳电池壳体13中的电极组件10的容纳空间1331;基准线设定部423,将与凸模边缘161对应的轮廓设定为基准线ST;以及距离计算部424,计算从基准线ST到部件的距离。
此外,根据本发明实施例的电池壳体13或二次电池1的检查方法包括:拍摄电池壳体13以获取电池壳体13或二次电池1的图像的步骤;通过轮廓提取部421从图像中提取电池壳体13或二次电池1的部件的轮廓的步骤;分析图像以检测与杯部133的凸模边缘161对应的轮廓的步骤,在杯部133中设置有容纳电池壳体13中的电极组件10的容纳空间1331;将与凸模边缘161对应的轮廓设定为基准线ST的步骤;以及计算基准线ST到部件的距离的步骤。
具体而言,如图22所示,检查装置4包括视觉传感器41和控制器42。此外,上述部件可以通过汇流条(未示出)彼此连接以彼此通信。在控制部42中设置的所有部件可以通过至少一个接口或适配器连接到汇流条,或者可以直接连接到汇流条。此外,汇流条可以连接到除了上述部件之外的其他子系统。汇流条包括存储器汇流条、存储器控制器、外围汇流条和本地汇流条。
视觉传感器41通过拍摄特定区域来获取图像,以接收特定区域的图像信号。为此,一般而言,视觉传感器41包括成像装置,例如电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。特别地,在根据本发明实施例的视觉传感器41中,在电池壳体13的桥136被折叠之后,对电池壳体13进行拍摄,以获得电池壳体13或二次电池1的各部件的图像。这里,部件包括上述的杯部133、脱气部137、电极引线12、蝙蝠耳15、侧边134、折叠部139和绝缘部14。然后,稍后切断脱气部137,以完成二次电池1的制造。因此,如果在切断脱气部137之前视觉传感器41拍摄电池壳体13,则可以获得电池壳体13和电极引线12的图像,并且如果在切断脱气部137之后拍摄电池壳体13,则可以获得二次电池1的图像。
控制器42接收由视觉传感器41获得的图像信号,以从图像信号中识别电池壳体13或二次电池1的各部件的位置。控制部42包括轮廓提取部421、图像分析部422、基准线设定部423以及距离计算部424。优选使用中央处理单元(CPU)、微控制器单元(MCU)或数字信号处理器(DSP)作为控制部42,但本发明不限于此,例如,可以使用各种逻辑操作处理器。
轮廓提取器421从由视觉传感器41接收到的图像中提取电池壳体13或二次电池1的各部件的轮廓。此时,轮廓提取部421可以提取在图像中出现的所有部件的轮廓,但不限于此,可以在图像的一部分中设定感兴趣区域(Region Of Interest,ROI),还可以只提取在ROI中出现的部件的轮廓。为了提取轮廓,首先提取关于图像的像素的信息,为此,可以使用通常使用的梯度公式。通过提取的像素信息显示电池壳体13和电极引线12的轮廓。
根据本发明的一个实施例,杯部133的凸模边缘161的曲率半径R2和间隙CL’可以形成得更小,并且由于杯部133的外壁138形成为近似竖直状态,所以图像中的与杯部133的凸模边缘161对应的像素信息的梯度大。因此,由于轮廓与背景之间的边界清晰,因此能够清晰地提取与杯部133的凸模边缘161对应的轮廓。
图像分析部422分析图像,并检测与电池壳体13内的杯部133的凸模边缘161对应的轮廓。为此,图像分析部422将预先存储的杯部133的凸模边缘161的基准轮廓信息与提取的轮廓信息匹配,以检测与杯部133的凸模边缘161对应的轮廓。在这种情况下,图像分析部422可以使用模板匹配技术来匹配两条信息。
基准线设定部423可以将与凸模边缘161对应的轮廓设定为基准线ST。由于杯部133包括多个凸模边缘161,因此还提取与凸模边缘161对应的多个轮廓。这里,为了准确地测量电池壳体13或二次电池1的各个部件的位置,基准线设定部423可以优选地将与多个凸模边缘161中的最接近待测部件的凸模边缘161对应的轮廓设定为基准线ST。另外,如上所述,由于部件的位置必须测量距基准线ST的垂直距离,因此基准线设定部423可以将与多个凸模边缘161中的待测部件的边缘平行的凸模边缘161对应的轮廓设置为基准线ST。
例如,为了冲出排气孔H并进行一次密封和二次密封,检查装置4可能需要测量脱气部137的位置。在这种情况下,基准线设定部423可以将与多个凸模边缘161中的靠近脱气部137并且与脱气部137中包括的边缘1371平行的模具边缘162侧凸模边缘1612对应的轮廓设定为基准线ST。
例如,为了检查电极引线12的位置是否都恒定,检查装置4可能必须测量电极引线12的位置。在这种情况下,基准线设定部423可以将与多个凸模边缘161中的靠近电极引线12并且与电极引线12的左边缘或右边缘平行的折叠部139侧凸模边缘161对应的电极引线12侧轮廓设定为基准线ST。
此外,为了测量杯部133之间的宽度,基准线设定部423可以将与多个凸模边缘161中的杯部133的宽度的边界对应的两个凸模边缘161的轮廓中的一个轮廓设定为基准线ST。
即,只要基准线设定部423准确地测量电池壳体13或二次电池1的各部件的位置,则基准线设定部423可以将各种轮廓设定为基准线,而没有限制。
距离计算部424计算图像中的从基准线ST到电池壳体13或二次电池1的各个部件的距离。例如,如果将与模具边缘162侧凸模边缘1612对应的轮廓设定为基准线ST,则距离计算部424可以计算从基准线ST到包含在脱气部137中的边缘的距离。或者,如果将与折叠部139侧凸模边缘1611对应的轮廓设定为基准线ST,则距离计算部424可以计算从基准线ST到电极引线12的一个边缘的距离,也可以计算到与模具边缘162侧凸模边缘1612对应的轮廓的距离。
距离计算部424可以使用关于预先存储的图像中的像素数量与实际距离之间的关系的信息。即,在图像中,距离计算部424可以将从基准线ST到各部件的距离计入像素的数量中,然后通过使用关于预先存储的图像中的像素数量与实际距离之间的关系的信息计算与所计入的像素数量对应的实际距离。
检查装置4可以进一步包括存储部44。存储部44存储用于处理和控制检查装置4的操作的程序以及在每个程序的执行期间产生的各种数据或接收信号。特别地,可以存储关于电池壳体13的基准信息,使得图像分析部422检测与杯部133的凸模边缘1611对应的轮廓。这里,关于电池壳体13的基准信息包括关于杯部133的凸模边缘1611的基准轮廓信息以及到电池壳体13或二次电池1的部件的距离的基准信息。这可以由用户直接存储在存储部44中,或者检查装置4可以通过反复学习生成并存储基准信息。此外,存储部44可以存储关于图像中的像素数量与实际距离之间的关系的信息,以便距离计算部424计算从基准线ST到各部件的实际距离。此外,也可以存储待检查的电池壳体13的检查结果信息。该存储部44可以内置在检查装置4中,但可以设置为单独的存储服务器。存储部44包括非易失性存储装置和易失性存储装置。非易失性存储装置可以是体积小、重量轻、抗外部冲击能力强的NAND闪存,易失性存储器件可以是DDR SDRAM。
控制部42可以进一步包括故障判定部425,以确定待检查的电池壳体13是否有缺陷。故障判定部425可以将存储在存储部44中的关于电池壳体13的基准信息与待检查的电池壳体13的检查结果信息进行比较。并且,如果检查结果信息被包括在基准信息的误差范围内时,判定电池壳体13正常。然而,如果检查结果信息不在基准信息的错误范围,则判定电池壳体13有缺陷。
检查装置4可以进一步包括显示部43,以接收和显示图像信号。显示部43接收图像的信号,并将图像显示给用户。此外,当轮廓提取部421提取电池壳体13的轮廓时,轮廓可以被显示在图像上,使得用户通过显示部43检查轮廓。显示部43可以使用各种方法,例如液晶显示器(LCD)、有机液晶显示器(OLED)、阴极射线管(CRT)和等离子体显示面板(PDP)。另外,显示部43通过视频接口与汇流条连接,显示部43与汇流条之间的数据传输可以由图形控制器控制。
检查装置4可以进一步包括警报部45,当故障判定部425判定电池壳体13有缺陷时,警报部45产生警报。当产生警报时,优选地产生诸如灯的点亮或警告声音的听觉或视觉警报,以便用户可以直观地知道。
至此描述的视觉传感器41、控制部42、存储部44和显示部43的每个部件可以使用在存储器中的预定区域中执行的诸如任务、类、子程序、进程、对象、执行线程和程序的软件来实现,或者可以用诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)等硬件来实现,也可以用软件和硬件的组合来实现。部件可以被包括在计算机可读存储介质中,或者部件的一部分可以分散和分布在多个计算机中。
此外,每个块可以表示包括用于执行指定逻辑功能的一个或多个可执行指令的模块、段或代码的一部分。另外,在一些替代实现中,块中提及的功能也可能乱序出现。例如,可以根据相应的功能,实际上同时执行连续显示的两个块,也可以有时以相反的顺序执行这些块。
当使用根据本发明实施例的检查装置4时,由于清楚地显示杯部133的凸模边缘1611,所以检查装置4可以自动地将杯部133的凸模边缘161设定为基准线ST,并且基于杯部133的凸模边缘1611准确地测量到电池壳体13的各部件的距离。例如,可以测量脱气部137的尺寸和位置,即使在二次电池1的制造完成之后,杯部133、电极引线12、蝙蝠耳15和侧边134、折叠部139和绝缘部14的尺寸和位置也可以被准确地识别。因此,可以容易地确定二次电池1是否有缺陷,并且即使二次电池1被量产,其规格和质量也可以有效地集中地管理。
特别是,由于准确地测量电极引线12的位置,因此,当连接电极引线12来制造电池模块5时,部件可以很容易地连接到彼此。另外,杯部333的位置可以被准确地测量,因此当将多个二次电池1按顺序堆叠或排列成一条线以制造电池模块5时,可以改进多个二次电池1的对齐。
图23是示出根据本发明实施例的切断电池壳体13的脱气部137以完成二次电池1的制造的状态的示意图。
在对电池壳体13进行二次密封以形成密封部1341之后,通过在密封部1341的外侧设置切割线CT来切断脱气部137。结果,如图23所示,可以缩短脱气部137的长度,并且可以减小二次电池1的体积。通过以上步骤,完成了软包型二次电池1的制造。
在切断脱气部137后残留的侧边134中,电极引线12没有形成为在多个侧边134之间突出。但是,如果侧边134在密封后保持原样,则二次电池1的整体体积增加。因此,为了降低相对于体积的能量密度,期望将侧边134折叠。
如图23所示,侧边134可以包括密封部1341和非密封部1342。密封部1341是位于相对外侧的被密封区域,非密封部1342是位于相对内侧的不被密封的区域。
具体地,当密封部1341通过电池壳体13的二次密封形成时,密封部1341不直接与杯部133连接,而是可以形成为一定程度间隔开。当密封侧边134时,必须使用单独的密封工具(未示出)对侧边134施加热量和压力。然而,如果在密封工具与杯部133紧密接触的同时密封侧边134,则设置在侧边134内侧的密封剂层1351部分熔化而向电极组件10泄漏,从而污染电极组件10。此外,密封工具的热量可能会传递到电极组件10,而损坏电极组件10。因此,优选地在密封工具与杯部133一定程度间隔开的状态下来密封侧边134。然后,被密封工具密封的部分成为密封部1341,并且由于密封工具与杯部133间隔开而未被密封的部分成为非密封部1342。
图24是示出根据现有技术的侧边334被折叠的状态的示意侧视图,图25是示出根据现有技术的侧边334被折叠的状态的示意俯视图。
在现有技术中,当侧边334被折叠时,存在侧边334没有被固定而以预定角度再次展开的问题。具体地,如上所述,软包膜135通过堆叠密封剂层1351、湿气阻隔层1352、伸长辅助层1354和表面保护层1353而形成。其中,由于密封胶层1351包括第一聚合物,特别是聚丙烯(PP),因此柔性和弹性良好。因此,当侧边334被折叠时,返回原始状态的恢复力很大。另一方面,由于湿气阻隔层1352由金属特别是铝合金制成,因此在侧边334被折叠后,超出弹性变形的极限,并因此保持折叠状态的保持力大。
但是,在根据现有技术的软包膜中,湿气阻隔层的厚度为大约30μm至50μm左右,密封剂层的厚度为大约60μm至100μm左右。即,湿气阻隔层的厚度形成得比密封剂层的厚度薄得多。因此,恢复力大于保持力,因此侧边334没有被固定并以预定角度再次展开。因此,存在二次电池3的不必要的体积由于侧边334而增加的问题。
为了解决这个问题,如图24和25所示,胶带38被单独地附接到侧边334。具体而言,将胶带38附接到杯部333的侧边334和底部3332的外表面两者,从而将侧边334固定至杯部333,进而防止侧边再次展开。然而,在这种情况下,如图24所示,存在二次电池3的整体厚度由于胶带38本身的厚度而增加的问题。此外,在折叠侧边334的工序之后,需要附接胶带38的额外工序,该工序耗费大量时间,增加了工序数,并劣化了二次电池3的制造成品率。
当进行脱气处理时,随着气体从电池壳体13的内部排出到外部,杯部133的内部压力降低。在现有技术中,电极组件10被设置为与杯部333的外壁338一定程度间隔开。因此,为了降低杯部333的内部压力的同时减小杯部333的外壁338与电极组件10之间的空间37的体积,可以将杯部333的外壁338或底部3332变形。特别地,如图24所示,随着二次电池3的折叠部侧外壁338向内凹陷,杯部333的折叠部339侧凸模边缘361向外突出而使高度增加的高边缘现象会出现。由于该高边缘现象,二次电池3的不必要的厚度增加,并因此存在相比于体积的能量密度降低的问题。另外,由于杯部333的折叠部339侧外壁338发生变形,因此二次电池3的外观不美观,存在适售性也降低的问题。此外,还存在蝙蝠耳15的尺寸进一步增大并且由于高边缘现象而导致形状突出的问题。
图26为示出根据本发明实施例的侧边134被折叠的状态的示意侧视图。
根据本发明的实施例,在软包膜135中,由于湿气阻隔层1352的厚度为50μm至70μm,密封剂层1351的厚度为70μm至100μm,因此湿气阻隔层1352的厚度变得比现有技术中更厚。因此,由于当侧边134被折叠时保持力进一步增加,所以可以防止侧边134再次展开而无需将单独的胶带38附接到其上。
为此,根据本发明实施例的二次电池1包括:电极组件10,通过堆叠电极101和隔板102而形成电极组件10;以及软包型电池壳体13,软包型电池壳体13具有用于在其中容纳电极组件10的杯部133。软包型电池壳体13包括从杯部133向外延伸的侧边134,侧边134包括:密封部1344,密封部1344设置在相对外侧并且被密封;以及非密封部1345,非密封部1345设置在相对内侧并且未被密封。因此,侧边134未粘附到杯部133并且折叠在非密封部1345。
即,如图26所示,在二次电池1中在侧边134向杯部133折叠后,在保持折叠状态的同时侧边134不粘附到杯部133,并因此不展开。在这种情况下,侧边134可以以85°至95°的角度折叠,特别是以88°至92°的角度折叠。此外,侧边134可以在与杯部133相邻的位置处折叠,使得侧边134可以与杯部133的外壁138接触。特别地,如上所述,侧边134可以包括设置在相对外侧并因此被密封的密封部1341以及设置在相对内侧以便不被密封的非密封部1342。并且,当侧边134被折叠时,优选地,相对更靠近杯部133的非密封部1342被折叠。由此,可以进一步减小二次电池1的不必要的体积。然而,即使在这种情况下,侧边134和杯部133也不会彼此粘接,并且侧边134的保持力增加以维持折叠状态。
当两个杯部133形成在软包膜135上时,杯部133的深度D可以比形成一个杯部133时更浅。这是因为,如上所述,不仅杯部133被集中地伸长,而且杯部133的周边侧134整体上也微细地伸长。然而,如果侧边134的宽度大于杯部133的深度D,则当侧边134仅折叠一次时,侧边134的外端1343比杯部133的底部1332进一步向外突出。
因此,如果在软包膜135上形成两个杯部133,则可以使用如图26所示将侧边134折叠两次的双侧折叠(DSF)方法。具体地,侧边134可以包括第一折叠部1344和第二折叠部1345。第一折叠部1344是在相对靠近外端1343的位置处被折叠的部分,第二折叠部1345是在相对靠近杯部133的位置处被折叠的部分。因此,在侧边134基于第一折叠部1344第一次被折叠之后,侧边134可以基于第二折叠部1345被二次折叠。在这种情况下,第一折叠部1344可以在侧边134处设置在密封部1341上,第二折叠部1345可以在侧边134处设置在非密封部1342上。此外,侧边134可以在第一折叠部1344中以170°至180°的角度折叠,特别是以180°的角度折叠。此外,第二折叠部1345可以以85°至95°的角度、特别是88°至92°的角度折叠。由此,能够防止侧边134的外端1343比杯部133的底部1332更向外突出。
根据本发明的实施例,由于电极组件10可以设置得非常靠近杯部133的外壁138,所以减少了杯部133的不必要的体积。因此,即使杯部133的内部压力因进行脱气工序而降低,也能够防止杯部133的外壁138或底部1332发生变形。即,如图26所示,可以防止高边缘现象的发生,并因此相比于体积的能量密度不会降低。
图27是根据本发明实施例的电池模块5的示意图。
由于诸如汽车等中大型电子设备需要具有大的输出,因此需要大量的二次电池1。为了容易地移动和安装这些二次电池1,可以制造电池模块5。当多个二次电池1被安装在电池模块5中时,可以稳定地向外部供电。
为了在二次电池1的电极组件10中发电,在电极101和电解质之间发生化学反应,并且在该过程中产生热量。但是,当环境温度因热而过度升高时,存在安装有二次电池1的电子设备的电路发生故障或电子设备的寿命缩短的问题。因此,电池模块5包括用于冷却二次电池1的冷却系统。冷却系统主要分为利用冷却水冷却二级电池的水冷式和利用空气冷却二级电池的风冷式。其中,水冷式冷却系统比风冷式冷却系统的冷却效率更高,因此使用更广。
冷却系统包括直接冷却二次电池1的冷却板,并且在冷却板的内部形成单独的流路以使冷却水流动。此外,随着通路的厚度和长度增加,表面积可以增加从而增加冷却效率。
为了制造电池模块5,首先,制造多个二次电池1,然后将这些二次电池1彼此连接,并容纳在壳体51中。在这种情况下,二次电池1可以排列成一条线并堆叠。如图27所示,在将二次电池1容纳在壳体51中时,二次电池1的长边可以面向下方,并且在壳体51的下表面上可以形成冷却板(未示出)。因此,可以通过从二次电池1的长边冷却冷却板,提高冷却效率。
通过将桥136折叠形成的折叠部139形成在二次电池1的一侧处,并且作为在脱气部137被切断之后残留的区域的侧边134形成在另一侧上。然而,如果从二次电池1的多个表面中的形成有侧边134的那一侧冷却冷却板,则冷却板与电极组件10之间的距离通过侧边134增加,从而使冷却效率降低。因此,优选地从二次电池1的长侧表面中的形成折叠部139的那侧冷却冷却板。为此,当二次电池1被容纳在壳体51中时,折叠部139可以在朝向冷却板的方向上,即向下被容纳。
图28是示出根据现有技术的二次电池3被容纳在电池模块5的壳体51中的状态的放大主视图,图29是示出根据现有技术的二次电池3被容纳在电池模块5的壳体51中的状态的放大侧视图。
如上所述,在现有技术中减小蝙蝠耳35的尺寸是存在限制的。特别地,在将杯部333的深度D’形成为足够深(例如,6.5mm以下)的同时,在将蝙蝠耳35的尺寸减小到特定值(例如,1.5mm)以下方面是存在限制的。
此外,在现有技术中,折叠部339与蝙蝠耳35的内边缘35a之间形成的角度θ’形成为小于151度。
在此,角度θ’可以表示由与折叠部339对应的虚拟第一线L1和与蝙蝠耳35的内边缘35a对应的虚拟第二线L所形成的角度。具体地,第一线L1和第二线L2可以通过图像分析来确定。例如,可以通过连接视觉设备中的感兴趣区域(ROI)内识别的多个边缘点来提取第一线L1和第二线L2。因此,即使当折叠部339或蝙蝠耳35的内边缘35a部分地弯折或弯曲,第一线L1和第二线L2也可以清楚地被限定。由于图像分析是众所周知的技术,因此将省略其详细描述。
因此,如图28所示,当二次电池3被容纳在壳体51中时,壳体51和折叠部339通过蝙蝠耳35彼此间隔开大间隙d’(例如,大于1.5mm)。因此,该间隙d’可能会干扰冷却板的冷却,从而可能降低冷却效率。为了解决这个问题,将传热材料52注入二次电池1的冷却板与折叠部339之间的空间,因此冷却板通过传热材料52冷却折叠部139。例如,传热材料52可以是导热油脂。
但是,如果蝙蝠耳15的尺寸较大,则由于必须注入大量的传热材料52,成本增加,并且由于冷却板与折叠部139之间的间隙d’大,因此冷却效率仍然很低。
此外,当通过脱气孔H进行脱气工序时,如图29所示,在电池壳体33的内部压力降低的同时,电池壳体33的折叠部339与电极组件10紧密接触。然而,现有技术在减小间隙CL’方面存在限制,折叠部339的宽度也形成得较大。因此,杯部333的外壁338与电极组件10之间的空间37形成得较大,存在相对于二次电池3的体积的能量密度降低的问题。此外,由于电极组件10与导热油脂52分离的距离也增加,所以存在冷却效率进一步降低的问题。
图30是示出将根据本发明实施例的二次电池1容纳在电池模块5的壳体51中的状态的放大主视图,图31是示出根据本发明实施例的二次电池图1容纳在电池模块5的壳体51中的状态的放大侧视图。
根据本发明实施例的软包型二次电池1包括:电极组件10,在电极组件中堆叠有电极101和隔板102;以及软包型电池壳体13,具有在其中容纳电极组件10的杯部133,其中电池壳体13包括:第一壳体131和第二壳体132,其中杯部133形成在第一壳体131和第二壳体132中的至少一个中;折叠部139,用于将第一壳体131和第二壳体132一体地连接;以及蝙蝠耳15,从折叠部139的两端的一部分向外突出,其中蝙蝠耳15的长度d为1.5mm以下。
此外,折叠部139与蝙蝠耳15的内边缘15a之间的角度θ可以形成为大于151度。此外,角度θ可以是180度以下。并且,当角度θ为180度时,其可能表示蝙蝠耳15不存在的状态。
在此,角度θ可以表示由与折叠部139对应的虚拟第一线L1和与蝙蝠耳15的内边缘15a对应的虚拟第二线L2形成的角度。使用上述说明可以导出对于第一线L1和第二线L2的说明。根据本发明实施例的电池模块5包括:软包型电池壳体13,其中电极组件10容纳于在软包型电池壳体13中形成的杯部33中,电极组件10中堆叠有电极101和隔板102;以及壳体51,二次电池1容纳在壳体51中,其中电池壳体13包括:第一壳体131和第二壳体132,第一壳体131和第二壳体132中分别形成有杯部133;折叠部139,用于将第一壳体131和第二壳体132一体地连接;以及蝙蝠耳15,从折叠部139的两端的一部分向外突出,其中蝙蝠耳15的长度d为1.5mm以下。
如上所述,通过将桥136折叠,蝙蝠耳15形成为从折叠部139的两端的一部分向外突出。根据本发明的一个实施例,该蝙蝠耳15的长度可以是1.5mm以下,特别是1mm以下。蝙蝠耳15的长度可以是从折叠部139侧外壁1381到蝙蝠耳15的最外端测量的长度。在这种情况下,如上所述,由于间隙CL’,折叠部139侧外壁1381可以从底部1332具有90°至95°的倾斜角。考虑到这一点,作为测量蝙蝠耳的示例,蝙蝠耳15的长度可以是从折叠部139侧外壁1381的最外突出部到蝙蝠耳15的最外端测量的长度。
蝙蝠耳15的长度可以使用直尺或游标卡尺与二次电池1直接接触来测量,或者可以使用激光位移传感器或视觉传感器以非接触方式测量。
如上所述,以测量蝙蝠耳的长度的方法为例进行了说明,仅是方法限于上述测量方法的情况不包含在本发明的范围内。蝙蝠耳的长度只要在权利要求的范围和本发明的精神内,就可以是本发明意义内的蝙蝠耳的长度。
根据本发明的实施例,随着软包膜135的成型性提高,桥136的厚度t形成得较薄,杯部133的凸模边缘1611的曲率半径R2和间隙CL’可以形成得更小。
因此,在将杯部133的深度D模制为3mm以上,特别地6.5mm以上的同时,也可以将蝙蝠耳15的长度d进一步降低到1.5mm以下、特别是1mm以下。因此,如图30所示,壳体51与折叠部139之间的距离d可以缩小到1.5mm以下。因此,壳体51内的传热材料52的厚度可以为1.5mm以下,因此可以进一步减少导热油脂52的注入量,从而降低成本并提高冷却效率。
另外,如图31所示,也可以使间隙CL’变小,可以使折叠部139的宽度FW变小。因此,杯部133的外壁138与电极组件10之间的空间17减小,因此相对于二次电池1的体积的能量密度可以增加。此外,由于电极组件10与导热油脂52之间的距离也减小,所以可以进一步提高冷却效率。
本发明所属领域的普通技术人员将理解,在不改变其技术精神或基本特征的情况下,本发明可以以其他特定形式实施。因此,应当理解,上述实施例被认为是示例性的,而不是限制性的。因此,本发明的范围由以下的权利要求来限定,而不是由以上的详细说明和本文的示例性实施例来限定。在本发明的权利要求的等同概念的范围以及权利要求范围内进行的各种修改应被解释为在本发明的范围内。
[附图标记的说明]
1:二次电池 2:模制装置
3:根据现有技术的二次电池
4:检查装置
5:电池模块 10:电极组件
11:电极片 12:电极引线
13:电池壳体 14:绝缘部
15:蝙蝠耳 16:边缘
17:空间 21:模具 22:冲头 33:根据现有技术的电池壳体
35:根据现有技术的蝙蝠耳 36:根据现有技术的边缘
37:根据现有技术的空间 38:根据现有技术的胶带
41:视觉传感器 42:控制器
43:显示部 44:存储部
45:警报部 51:壳体
52:导热油脂 101:电极
102:隔板 111:正极接线片
112:负极接线片 121:正极引线
122:负极引线 131:第一壳体
132:第二壳体 133:杯部
134:侧边 135:软包膜
136:桥 137:脱气部
138:外壁 139:折叠部
161:凸模边缘 162:模具边缘
163:厚度边缘 164:拐角
211:模制部 212:隔壁
213:模具边缘 221:凸模边缘
333:根据现有技术的杯部 334:根据现有技术的侧边
336:根据现有技术的桥 337:根据现有技术的脱气部
338:根据现有技术的外壁 339:根据现有技术的折叠部
361:根据现有技术的凸模边缘 362:根据现有技术的模具边缘
421:轮廓提取部 422:图像分析部
423:基准线设定部 424:距离计算部
425:故障判定部 1021:周边部
1331:容纳空间 1332:底部
1333:外壁 1340:临时密封部
1341:密封部 1342:非密封部
1343:外端 1344:第一折叠部
1345:第二折叠部 1351:密封剂层
1352:湿气阻隔层 1353:表面保护层
1354:伸长辅助层 1371:边缘
1381:桥侧外壁 1382:脱气部侧外壁
1391:凹槽 1611:桥侧凸模边缘
1612:脱气部侧凸模边缘 1613:第一凸模边缘
1614:第二凸模边缘
Claims (33)
1.一种软包型电池壳体,包括:
第一壳体和第二壳体,在所述第一壳体和所述第二壳体中分别形成有杯部,所述杯部中的每一个被配置为容纳电极组件,在所述电极组件中堆叠有电极和隔板;以及
桥,所述桥形成在两个所述杯部之间,
其中,所述桥具有2mm以下的厚度。
2.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,所述桥具有1.4mm以下的厚度。
3.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,所述桥具有与所述电极组件的宽度的1/200至1/30相对应的厚度。
4.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,所述桥以1mm以下的曲率半径被倒圆。
5.根据权利要求4所述的软包型电池壳体,其中,所述桥以0.7mm以下的曲率半径被倒圆。
6.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,所述桥具有与两条桥垂线之间的距离相对应的厚度,所述两条桥垂线分别穿过所述桥和桥侧外壁的边界点并且与底部垂直。
7.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,所述杯部包括多个凸模边缘,所述多个凸模边缘分别将配置为围绕所述杯部的周边的多个外壁连接到底部,并且
所述凸模边缘中的至少一个被倒圆。
8.根据权利要求7所述的软包型电池壳体,其中,所述凸模边缘具有与所述杯部的深度的1/20至1/6对应的曲率半径。
9.根据权利要求7所述的软包型电池壳体,其中,在所述多个凸模边缘中,被配置为将面对所述桥的桥侧外壁连接到所述底部的桥侧凸模边缘被倒圆。
10.根据权利要求7所述的软包型电池壳体,其中,所述杯部还包括被配置为将彼此相邻的两个所述外壁连接的厚度边缘,并且
其中,所述厚度边缘连接到彼此相邻的两个所述凸模边缘以形成拐角。
11.根据权利要求10所述的软包型电池壳体,其中,所述拐角中的至少一个被倒圆,并且
所述拐角的曲率半径等于或大于所述凸模边缘或所述厚度边缘中的至少一者的曲率半径。
12.根据权利要求7所述的软包型电池壳体,其中,所述杯部还包括被配置为将所述外壁连接到侧边或脱气部的多个模具边缘。
13.根据权利要求12所述的软包型电池壳体,其中,所述模具边缘的曲率半径与所述杯部的深度的1/20至1/6对应。
14.根据权利要求12所述的软包型电池壳体,其中,所述模具边缘中的至少一者的曲率半径为1mm以下。
15.根据权利要求14所述的软包型电池壳体,其中,所述模具边缘中的至少一者的曲率半径为0.7mm以下。
16.根据权利要求12所述的软包型电池壳体,其中,模具边缘垂线与边缘垂线之间的垂直距离为0.5mm以下,所述模具边缘垂线穿过所述模具边缘与模具边缘侧外壁的边界点并且与所述底部垂直,所述边缘垂线穿过模具边缘侧凸模边缘与所述模具边缘侧外壁的边界点并且与所述底部垂直。
17.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,所述杯部的深度为6.5mm以上。
18.根据权利要求17所述的软包型电池壳体,其中,所述杯部的外壁从所述杯部的底部以90°至95°的倾斜角倾斜。
19.根据权利要求1所述的软包型电池壳体,其中,通过模制软包膜而制成所述软包型电池壳体,并且
所述软包膜包括:
密封剂层,所述密封剂层由第一聚合物制成并且形成在最内层处;
表面保护层,所述表面保护层由第二聚合物制成并且形成在最外层处;以及
湿气阻隔层,所述湿气阻隔层堆叠在所述表面保护层与所述密封剂层之间,
其中,所述湿气阻隔层形成为厚度为50μm至80μm、粒径为10μm至13μm的铝合金薄膜,
所述密封剂层的厚度为60μm至100μm。
20.根据权利要求19所述的软包型电池壳体,其中,所述铝合金薄膜包括AA8021铝合金。
21.根据权利要求19所述的软包型电池壳体,其中,所述铝合金薄膜包含1.3wt%至1.7wt%的铁以及0.2wt%以下的硅。
22.根据权利要求19所述的软包型电池壳体,其中,所述湿气阻隔层的厚度为55μm至65μm,并且
所述密封剂层的厚度为75μm至85μm。
23.根据权利要求19所述的软包型电池壳体,还包括由第三聚合物制成并且堆叠在所述表面保护层与所述湿气阻隔层之间的伸长辅助层。
24.根据权利要求23所述的软包型电池壳体,其中,所述伸长辅助层的厚度为20μm至50μm。
25.一种软包型电池壳体,包括:
第一壳体和第二壳体,在所述第一壳体和所述第二壳体中分别形成有杯部,所述杯部中的每一个被配置为容纳电极组件,在所述电极组件中堆叠有电极和隔板;以及
桥,所述桥形成在两个所述杯部之间,
其中,所述桥的厚度与所述电极组件的宽度的1/20或1/30相对应。
26.一种软包型二次电池,包括:
电极组件,在所述电极组件中堆叠有电极和隔板;
软包型的电池壳体,所述软包型的电池壳体包括被配置为在所述软包型的电池壳体中容纳所述电极组件的杯部,
其中,所述软包型的电池壳体包括:
第一壳体和第二壳体,所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一个包括杯部;以及
折叠部,所述折叠部被配置为将所述第一壳体与所述第二壳体一体地连接,
其中,所述折叠部的宽度为1mm至3.2mm。
27.根据权利要求26所述的软包型二次电池,其中,所述电极组件的面积为15000mm2至100000mm2。
28.根据权利要求26所述的软包型二次电池,其中,所述折叠部的宽度为1mm至1.6mm。
29.根据权利要求26所述的软包型二次电池,其中,所述折叠部包括向内凹陷的凹槽。
30.根据权利要求26所述的软包型二次电池,其中,所述电池壳体包括向外突出的一对突起,在所述一对突起之间插设有所述凹槽,
所述凹槽的最内侧部分与所述突起的最外侧部分之间的距离为0.8mm以下。
31.根据权利要求26所述的软包型二次电池,其中,通过模制软包膜而制成所述电池壳体,并且
所述软包膜包括:
密封剂层,所述密封剂层由第一聚合物制成并且形成在最内层处;
表面保护层,所述表面保护层由第二聚合物制成并且形成在最外层处;以及
湿气阻隔层,所述湿气阻隔层堆叠在所述表面保护层与所述密封剂层之间,
其中,所述湿气阻隔层形成为厚度为50μm至80μm、粒径为10μm至13μm的铝合金薄膜,
所述密封剂层的厚度为60μm至100μm。
32.根据权利要求31所述的软包型二次电池,其中,所述铝合金包括AA8021铝合金。
33.根据权利要求31所述的软包型二次电池,其中,所述湿气阻隔层的厚度为55μm至65μm,并且
所述密封剂层的厚度为75μm至85μm。
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