CN116802924A - 电池单元、电池模块和制造电池单元的方法 - Google Patents
电池单元、电池模块和制造电池单元的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116802924A CN116802924A CN202280011026.9A CN202280011026A CN116802924A CN 116802924 A CN116802924 A CN 116802924A CN 202280011026 A CN202280011026 A CN 202280011026A CN 116802924 A CN116802924 A CN 116802924A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tab
- curable
- pouch
- battery cell
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 55
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 79
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 182
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 176
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 67
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 67
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 50
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 48
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 26
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 17
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 13
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 12
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 10
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 10
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 9
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2,2'-azo-bis-isobutyronitrile Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 5
- DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane triacrylate Chemical compound C=CC(=O)OCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C DAKWPKUUDNSNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- RZVINYQDSSQUKO-UHFFFAOYSA-N 2-phenoxyethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOC1=CC=CC=C1 RZVINYQDSSQUKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 3
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 210000000080 chela (arthropods) Anatomy 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OQYOVYWFXHQYOP-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OCCCO1 OQYOVYWFXHQYOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCLJOFJIQIJXHS-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOCCOCCOC(=O)C=C HCLJOFJIQIJXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 2
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NDWUBGAGUCISDV-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybutyl prop-2-enoate Chemical compound OCCCCOC(=O)C=C NDWUBGAGUCISDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OECTYKWYRCHAKR-UHFFFAOYSA-N 4-vinylcyclohexene dioxide Chemical compound C1OC1C1CC2OC2CC1 OECTYKWYRCHAKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JTHZUSWLNCPZLX-UHFFFAOYSA-N 6-fluoro-3-methyl-2h-indazole Chemical compound FC1=CC=C2C(C)=NNC2=C1 JTHZUSWLNCPZLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LVGFPWDANALGOY-UHFFFAOYSA-N 8-methylnonyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)CCCCCCCOC(=O)C=C LVGFPWDANALGOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- SESFRYSPDFLNCH-UHFFFAOYSA-N benzyl benzoate Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 SESFRYSPDFLNCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZQMIGQNCOMNODD-UHFFFAOYSA-N diacetyl peroxide Chemical compound CC(=O)OOC(C)=O ZQMIGQNCOMNODD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- UQOULBWSWCWZJC-UHFFFAOYSA-N ethene;methyl hydrogen carbonate Chemical compound C=C.COC(O)=O UQOULBWSWCWZJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- PBOSTUDLECTMNL-UHFFFAOYSA-N lauryl acrylate Chemical compound CCCCCCCCCCCCOC(=O)C=C PBOSTUDLECTMNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- LWELLWPGADCVIZ-UHFFFAOYSA-N (4-butylcyclohexyl) prop-2-enoate Chemical compound CCCCC1CCC(OC(=O)C=C)CC1 LWELLWPGADCVIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYWOJODOMFBVCB-UHFFFAOYSA-N 1,2,6-trimethylphenanthrene Chemical compound CC1=CC=C2C3=CC(C)=CC=C3C=CC2=C1C MYWOJODOMFBVCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2,2-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OCCO1 ZPFAVCIQZKRBGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UWFRVQVNYNPBEF-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4-dimethylphenyl)propan-1-one Chemical compound CCC(=O)C1=CC=C(C)C=C1C UWFRVQVNYNPBEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YNSNJGRCQCDRDM-UHFFFAOYSA-N 1-chlorothioxanthen-9-one Chemical compound S1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2Cl YNSNJGRCQCDRDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LGJCFVYMIJLQJO-UHFFFAOYSA-N 1-dodecylperoxydodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCOOCCCCCCCCCCCC LGJCFVYMIJLQJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012956 1-hydroxycyclohexylphenyl-ketone Substances 0.000 description 1
- YIKSHDNOAYSSPX-UHFFFAOYSA-N 1-propan-2-ylthioxanthen-9-one Chemical compound S1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=CC=C2C(C)C YIKSHDNOAYSSPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VBHXIMACZBQHPX-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-trifluoroethyl prop-2-enoate Chemical compound FC(F)(F)COC(=O)C=C VBHXIMACZBQHPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NOGFHTGYPKWWRX-UHFFFAOYSA-N 2,2,6,6-tetramethyloxan-4-one Chemical compound CC1(C)CC(=O)CC(C)(C)O1 NOGFHTGYPKWWRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AVTLBBWTUPQRAY-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanobutan-2-yldiazenyl)-2-methylbutanenitrile Chemical compound CCC(C)(C#N)N=NC(C)(CC)C#N AVTLBBWTUPQRAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSUQLAYJZDEMOT-UHFFFAOYSA-N 2-(butoxymethyl)oxirane Chemical compound CCCCOCC1CO1 YSUQLAYJZDEMOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYGWHHGCAGTUCH-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-cyano-4-methylpentan-2-yl)diazenyl]-2,4-dimethylpentanenitrile Chemical compound CC(C)CC(C)(C#N)N=NC(C)(C#N)CC(C)C WYGWHHGCAGTUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SYEWHONLFGZGLK-UHFFFAOYSA-N 2-[1,3-bis(oxiran-2-ylmethoxy)propan-2-yloxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCC(OCC1OC1)COCC1CO1 SYEWHONLFGZGLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTJFSXYVAKSPNF-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(oxiran-2-yl)ethyl]oxirane Chemical compound C1OC1CCC1CO1 HTJFSXYVAKSPNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDSUVTROAWLVJA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO FDSUVTROAWLVJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPKCTSIVDAWGFA-UHFFFAOYSA-N 2-chloroanthracene-9,10-dione Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(Cl)=CC=C3C(=O)C2=C1 FPKCTSIVDAWGFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKBHSBATGOQADJ-UHFFFAOYSA-N 2-ethenyl-1,3-dioxolane Chemical compound C=CC1OCCO1 KKBHSBATGOQADJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMNCBSZOIQAUFX-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxy-1,2-diphenylethanone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(OCC)C(=O)C1=CC=CC=C1 KMNCBSZOIQAUFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTELLNMUWNJXMQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;prop-2-enoic acid Chemical class OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.CCC(CO)(CO)CO GTELLNMUWNJXMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIVXVZXROTWKIH-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-1,2-diphenylpropan-1-one Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(O)(C)C(=O)C1=CC=CC=C1 DIVXVZXROTWKIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 XMLYCEVDHLAQEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NACPTFCBIGBTSJ-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-2-phenyl-1-(2-propan-2-ylphenyl)ethanone Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1C(=O)C(O)C1=CC=CC=C1 NACPTFCBIGBTSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCEJCSULJQNRQQ-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutanenitrile Chemical compound CCC(C)C#N RCEJCSULJQNRQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IFDLFCDWOFLKEB-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutylbenzene Chemical class CCC(C)CC1=CC=CC=C1 IFDLFCDWOFLKEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXYQEGMSGMXGGK-UHFFFAOYSA-N 2-phenoxy-1,2-diphenylethanone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C(C=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 AXYQEGMSGMXGGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLXMOOWASHTDLR-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3,2-dioxathiane 2,2-dioxide Chemical compound CC1CCOS(=O)(=O)O1 KLXMOOWASHTDLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JHWGFJBTMHEZME-UHFFFAOYSA-N 4-prop-2-enoyloxybutyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCCOC(=O)C=C JHWGFJBTMHEZME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 6-prop-2-enoyloxyhexyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCCCCCOC(=O)C=C FIHBHSQYSYVZQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 229910002999 Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010090 LiAlO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012424 LiSO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- PKVGKJDLLALEMP-UHFFFAOYSA-N O=C1CCCO1.O=C1CCCO1 Chemical compound O=C1CCCO1.O=C1CCCO1 PKVGKJDLLALEMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- XRMBQHTWUBGQDN-UHFFFAOYSA-N [2-[2,2-bis(prop-2-enoyloxymethyl)butoxymethyl]-2-(prop-2-enoyloxymethyl)butyl] prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC(COC(=O)C=C)(CC)COCC(CC)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C XRMBQHTWUBGQDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KNSXNCFKSZZHEA-UHFFFAOYSA-N [3-prop-2-enoyloxy-2,2-bis(prop-2-enoyloxymethyl)propyl] prop-2-enoate Chemical class C=CC(=O)OCC(COC(=O)C=C)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C KNSXNCFKSZZHEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPIAGWXWVAHQBB-UHFFFAOYSA-N [3-prop-2-enoyloxy-2-[[3-prop-2-enoyloxy-2,2-bis(prop-2-enoyloxymethyl)propoxy]methyl]-2-(prop-2-enoyloxymethyl)propyl] prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCC(COC(=O)C=C)(COC(=O)C=C)COCC(COC(=O)C=C)(COC(=O)C=C)COC(=O)C=C MPIAGWXWVAHQBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000002998 adhesive polymer Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229960002903 benzyl benzoate Drugs 0.000 description 1
- MQDJYUACMFCOFT-UHFFFAOYSA-N bis[2-(1-hydroxycyclohexyl)phenyl]methanone Chemical compound C=1C=CC=C(C(=O)C=2C(=CC=CC=2)C2(O)CCCCC2)C=1C1(O)CCCCC1 MQDJYUACMFCOFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000005025 cast polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- QSAWQNUELGIYBC-UHFFFAOYSA-N cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1CCCCC1C(O)=O QSAWQNUELGIYBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KBLWLMPSVYBVDK-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC1CCCCC1 KBLWLMPSVYBVDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- FWLDHHJLVGRRHD-UHFFFAOYSA-N decyl prop-2-enoate Chemical compound CCCCCCCCCCOC(=O)C=C FWLDHHJLVGRRHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N di-tert-butyl peroxide Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)C LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 description 1
- GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N diglycidyl ether Chemical compound C1OC1COCC1CO1 GYZLOYUZLJXAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- NAYTWJMZDKNUCU-UHFFFAOYSA-N ethyl prop-2-eneperoxoate;2-nonylphenol Chemical compound CCOOC(=O)C=C.CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O NAYTWJMZDKNUCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical class [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- LUCXVPAZUDVVBT-UHFFFAOYSA-N methyl-[3-(2-methylphenoxy)-3-phenylpropyl]azanium;chloride Chemical compound Cl.C=1C=CC=CC=1C(CCNC)OC1=CC=CC=C1C LUCXVPAZUDVVBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N monofluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1 PYLWMHQQBFSUBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940065472 octyl acrylate Drugs 0.000 description 1
- ANISOHQJBAQUQP-UHFFFAOYSA-N octyl prop-2-enoate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)C=C ANISOHQJBAQUQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N oxathiane 2,2-dioxide Chemical class O=S1(=O)CCCCO1 MHYFEEDKONKGEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- RSVDRWTUCMTKBV-UHFFFAOYSA-N sbb057044 Chemical compound C12CC=CC2C2CC(OCCOC(=O)C=C)C1C2 RSVDRWTUCMTKBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- MUTNCGKQJGXKEM-UHFFFAOYSA-N tamibarotene Chemical compound C=1C=C2C(C)(C)CCC(C)(C)C2=CC=1NC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 MUTNCGKQJGXKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-ethylhexaneperoxoate Chemical compound CCCCC(CC)C(=O)OOC(C)(C)C WYKYCHHWIJXDAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHILTCGAOPTOV-UHFFFAOYSA-N tetrakis(ethenyl)silane Chemical compound C=C[Si](C=C)(C=C)C=C UFHILTCGAOPTOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N thioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3SC2=C1 YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJMMCGKXBZVAEI-UHFFFAOYSA-N tris(trimethylsilyl) phosphate Chemical compound C[Si](C)(C)OP(=O)(O[Si](C)(C)C)O[Si](C)(C)C QJMMCGKXBZVAEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
Landscapes
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
本发明涉及电池单元、电池模块和制造电池单元的方法。具体地,该电池单元可以包括:具有容纳空间的电池壳;电极组件,其中多个电极板和隔膜交替层叠,并且该电极组件被容纳在容纳空间中;极耳,其从每个电极板向外延伸以将电极板电连接到外部端子;凝胶电解质,其被容纳在容纳空间中来包围极耳,以防止极耳移动;和液体电解质,其被容纳在容纳空间中以包围电极组件的未形成极耳的另一侧。
Description
技术领域
相关申请的交叉参考
本申请要求于2021年9月28日提交的第10-2021-0127743号和于2022年9月27日提交的第10-2022-0122860号韩国专利申请的优先权的权益,它们的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及电池单元、电池模块和制造该电池单元的方法,更具体地,涉及具有改善的耐久性且电池性能不会劣化的电池单元、电池模块和制造该电池单元的方法。
背景技术
目前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。与镍基二次电池相比,锂二次电池没有记忆效应,因此可以自由地充电和放电。此外,锂二次电池因其极低的自放电率和高能量密度而备受关注。
锂二次电池主要分别使用锂基氧化物和碳材料作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括:电极组件,其中依次层叠有分别在集流体上涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板以及置于正极板与负极板之间的隔膜;电解质;以及外壳,电极组件和电解质被一起容纳其中以被密封。
此外,根据外壳的类型,锂二次电池可分为罐型二次电池和袋型二次电池。在罐型二次电池中,电极组件嵌入在金属罐中。在袋型二次电池中,电极组件嵌入具有不规则形状的由软聚合物材料制成的袋中,例如铝层压片袋。
由于锂二次电池近来已广泛用于小型装置(例如便携式电子装置)以及中大型装置(例如汽车和电力存储装置),因此出现了增加锂二次电池的容量和输出的研究。在这种中型或大型装置中使用容易在其中层叠大量电池单元的袋型二次电池单元。
极耳形成在用于正极集流体和负极集流体的金属箔的至少一侧上。极耳在电极引线之间在焊接工序中具有弯曲形状。
由于极耳的厚度非常薄,所以极耳的机械强度相对较弱,并且当精细地重复极耳的折叠和展开操作时,可能容易发生因外部冲击而致的极耳断开。极耳的断开使得所连接的电极的电容不显露,导致使用期间二次电池单元的充电/放电性能劣化。特别地,在设置在车辆包中的袋型二次电池单元的情况下,由于二次电池单元暴露于频繁的振动和冲击,因此存在电池单元的寿命迅速缩短的问题。此外,随着集流体变薄以增加电池单元的能量密度,极耳的机械刚性也变差,导致极耳的弯曲部分或极耳与电极之间的连接部频繁断开。此外,由于极耳的宽度窄,并且极耳的长度随着电池单元的小型化而缩短,所以当电池单元受到外部冲击时,更有可能发生极耳的断开。
因此,需要开发一种新型的袋型二次电池单元的结构,其能够防止极耳在外部冲击下断开。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明提供了电池单元、电池模块以及制造该电池单元的方法,该电池单元具有改善的耐久性而不会降低电池性能。
技术方案
根据本发明的一个方面,电池单元可以包括:具有容纳空间的电池壳;电极组件,其中多个电极板和隔膜交替层叠,并且该电极组件被容纳在所述容纳空间中;极耳,其从每个所述电极板向外延伸以将所述电极板电连接至外部端子;凝胶电解质,其被容纳以包围在所述容纳空间中的所述极耳,以防止所述极耳移动;和液体电解质,其被容纳在所述容纳空间中以包围所述电极组件的未形成所述极耳的另一侧。
在一个实施方式中,所述凝胶电解质可以仅被容纳在所述极耳的周围区域中,并且所述液体电解质可以被容纳在所述容纳空间中未填充所述凝胶电解质的剩余空间中。
根据本发明的另一方面,电池模块可以包括至少一个或多个电池单元。
根据本发明的又一个方面,用于制造权利要求1所述的电池单元的方法包括:制备具有多个电极板和设置在所述电极板之间的隔膜的电极组件,所述电极板具有形成在其至少一侧的极耳;将所述电极组件设置在袋的容纳空间中;通过所述袋的注入空间注入固化性电解质组合物以在所述袋的容纳空间中包围所述极耳;将所述固化性电解质组合物转变成具有凝胶相的凝胶电解质,以防止所述极耳移动;和将液体电解质注入所述容纳空间中,以包围所述电极组件的未形成所述极耳的另一侧。
在又一个实施方式中,在所述固化性电解质组合物中,可以含有3重量%至30重量%的固化性化合物。
在又一个实施方式中,该方法还可以包括:在注入所述固化性电解质组合物之前,形成阻挡部,所述阻挡部配置成阻挡所述固化性电解质组合物从所述容纳空间向所述注入空间的移动。
在又一个实施方式中,形成所述阻挡部可以包括:以从所述袋的外周部沿着所述容纳空间与所述注入空间之间的边界延伸,并且比所述电极组件的一端更加突出到所述电极组件的内部而形成所述阻挡部。
在又一个实施方式中,形成所述阻挡部可以包括:熔化并结合所述袋的所述注入空间与所述容纳空间之间的部分,或者对所述袋的所述容纳空间与所述注入空间之间的部分施压。
在又一个实施方式中,该方法还可以包括:在将所述固化性电解质组合物转变为具有凝胶相的所述凝胶电解质以防止所述极耳移动之前,通过在所述袋的外部使用夹具板来施压并固定所述袋和所述电极组件,以固定所述固化性电解质组合物的形状。
可以在所述袋和所述电极组件被施压和固定的状态下,将所述固化性电解质组合物转变成具有凝胶相的所述凝胶电解质以防止所述极耳移动。
在又一个实施方式中,注入所述固化性电解质组合物可以包括:设置所述袋和所述电极组件使得所述极耳被设置在所述电极组件的下部,并且容纳所述固化性电解质组合物以利用重力包围所述极耳。
在又一个实施方式中,该方法还可以包括:在注入所述液体电解质之前,旋转所述袋以使得所述极耳被设置在所述电极组件的侧部。
有益效果
在本发明的电池单元中,凝胶电解质可被容纳在形成有极耳的区域中,而液体电解质可被容纳在未形成极耳的电极组件区域中。当外部冲击施加到电池单元时,可以防止极耳的移动,从而减少极耳的变形。因此,当本发明的电池单元被装配并应用于车辆时,即使在移动过程中产生的频繁冲击和振动被传递到电池单元,处于半固态的凝胶电解质也可以使极耳的移动和变形最小化。
此外,本发明的电池单元可以防止电极的充电和放电由于极耳的频繁移动而导致极耳的断开而失效。此外,通过容纳凝胶聚合物电解质,即使当施加外部冲击时,本发明的电池单元也可以最大程度地减小对极耳的损坏,并且还可以一起使用液体电解质来降低电池的内阻,从而有效地改善循环特性。
此外,根据本发明的另一实施方式,本发明的制造方法还可以包括在注入固化性电解质组合物之前在袋内形成阻挡部,以防止固化性电解质组合物在固化之前从容纳空间移动到注入空间中。如上所述,在本发明的制造方法中,通过阻挡部,容易保持固化性电解质组合物被设置成包围极耳的状态,直到固化电解质组合物被固化,从而显著改善制造加工性。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的电池单元的平面图。
图2是示出本发明实施方式的袋和该袋的电极组件的分解透视图。
图3是示出本发明实施方式的多个电极板和隔膜的分解透视图。
图4是示出本发明实施方式的电池单元的内部构造的垂直截面图。
图5是示出本发明实施方式的电池单元的内部构造的平面图。
图6是示出本发明另一实施方式的电池单元的内部构造的平面图。
图7是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,在电极组件被容纳到袋的容纳空间中之后的状态的正视图。
图8是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,袋的内部构造的正视图,其中固化性电解质组合物被注入容纳空间中。
图9是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,袋的内部构造的正视图,其中,设置在容纳空间中的极耳周围的固化性电解质组合物被热固化。
图10是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,袋的内部构造的正视图,其中,设置在容纳空间中的极耳周围的固化性电解质组合物被UV固化。
图11是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,袋的内部构造的正视图,其中凝胶电解质被容纳在容纳空间中的极耳周围。
图12和13是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,当固化性电极组合物固化时,使用固定夹具固定电池单元之前和之后的状态的侧视图。
图14是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中,挤压袋的容纳空间与注入空间之间的部分的阻挡构件的构造的透视图。
图15是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中,使用阻挡构件挤压袋的容纳空间与注入空间之间的部分的状态的透视图。
图16是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,袋的内部构造的透视图,在该袋中液体电解质被注入容纳空间中。
图17是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,容纳空间的一侧被额外密封的状态的正视图。
图18是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,袋的注入空间被移除的状态的正视图。
图19是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中,初次注入固化性电解质组合物的工序的正视图。
图20是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中,初次固化固化性电解质组合物的工序的正视图。
图21是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中,二次注入固化性电解质组合物的工序的正视图。
图22是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中,二次固化固化性电解质组合物的工序的正视图。
图23是示出本发明实施方式的电池模块的透视图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图详细地描述本发明。此外,为了避免不必要地模糊本发明的主题,将排除与众所周知的功能或构造相关的详细描述。此外,以下实施方式可以以许多不同的形式修改,并且本发明的技术构思的范围不限于以下实施方式。相反,提供这些实施方式是为了使本发明彻底和完整,并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
应当理解,这里描述的技术不旨在限于特定实施方式,而是包括本发明实施方式的各种修改、等同物和/或替代物。
在参照附图的描述中,相同的附图标记可用于指代相同或相似的部件。
在本发明中,诸如“具有”、“可以具有”、“包括”或“可以包括”的表达表示存在相应的特征(例如,数值、功能、操作或诸如部件的元件),并且不排除存在额外的特征。
在本发明中,诸如“A或B”、“A和/或B中的至少一个”或一个或多个“A和/或B”的表达可以包括一起列出的项目的所有可能的组合。例如,“A或B”、“A和B中的至少一个”或“A或B中的至少一个”可以指所有情况,包括:(1)至少一个A,(2)至少一个B,或者(3)至少一个A和至少一个B。
图1是示出本发明实施方式的电池单元100的平面图。图2是示出本发明实施方式的袋114和电池单元100的电极组件120的分解透视图。图3是示出本发明实施方式的隔膜170和电极122分解透视图。图4是示出本发明实施方式的电池单元100的内部构造的垂直截面图。另外,图5是示出本发明实施方式的电池单元100的内部构造的平面图。作为参考,为了便于描述,在图2中省略了凝胶电解质150和液体电解质160。此外,为了便于解释,图5示出了从图1的电池单元100移除了第一电池片114T的状态。
首先,参照图1,本发明实施方式的电池单元100可以包括电池壳110和电极引线130,电极组件(未示出)和电解质被容纳在电池壳110中,电极引线130包括连接到正极极耳(未示出)的正极引线130a和连接到负极极耳(未示出)的负极引线130b。此外,电池壳110可以具有热熔合到其外周部的密封部111。
具体地,参照图1至图5,电池壳110可包括容纳空间110p1,该容纳空间110p1中容纳有电极组件120、极耳121、凝胶电解质150和液体电解质160。容纳空间110p1可以是通过使用高温热压机挤压两个电池片114T和114P中的至少一个的一部分而变形为杯形的部分。容纳空间110p1可以是其中每个电池片114T和114P的一部分向外凸出的P部分。
电池壳110的容纳空间110p1的尺寸可以大于足以容纳多个电极板122、隔膜170、凝胶电解质150和液体电解质160的尺寸。例如,如图2所示,电池壳110的容纳空间110p1可以通过将沿第一电池片114T的向上方向凸出的部分与沿第二电池片114P的向下方向凸出的部分耦合而形成。
电池壳110可以是由柔软材料制成的袋型壳。电池壳110可以包括覆盖电极组件120的上部的第一电池片114T,以及耦合到第一电池片114T的底表面的一部分并覆盖电极组件120的下部的第二电池片114P。第一电池片114T和第二电池片114P各自均可以是层压片。特别地,层压片可以具有这样的结构,其中薄金属膜(例如,Al膜)层压在防水聚合物膜(尼龙)与热粘合聚合物膜(例如,浇铸聚丙烯)之间。由于层压片的结构和形成每层的材料在本发明所属领域中是众所周知的,因此将省略其详细描述。
为了密封电池壳110,第一电池片114T和第二电池片114P的部分可以彼此热熔合。热熔合方法包括通过使用高温工具(例如,热压机)压制在第一电池片114T和第二电池片114P层叠的状态下彼此相对的外周部的至少一部分。这里,热熔合温度可以是110度至150度。例如,如图1所示,电池壳110可以包括在外周部上的热熔合的密封部111。
此外,如图3所示,根据电极极性,电极板122可以是至少一个正极122p和至少一个负极122n。电极板122可包括集流体(未示出)、施加在集流体上的电极活性材料、导电材料、和粘合剂的混合物M1。集流体可以是铝合金箔或铜合金箔。例如,正极122p可以通过将正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物施加到由铝合金材料制成的集流体上而形成。负极122n可以通过将负极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物M2施加到由铜合金材料制成的集流体来形成。此外,隔膜170可以设置在正电122p与负极122n之间。隔膜170可用于阻止正极122p与负极122n之间的内部短路,并在电解液中进行浸渍。可以使用本发明的隔膜170而没有特别的限制,只要该隔膜170是二次电池中常用的隔膜材料即可。例如,隔膜170可以由聚乙烯或聚丙烯中的至少一种制成。此外,正极122p、隔膜170和负极122n可以顺序层叠以形成电极组件120。
电极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物可以不施加到图2所示的极耳121。极耳121可以是电子移动通过的路径。极耳121可通过切割未涂覆正极活性材料的未涂覆部分来形成,或者可通过利用超声波焊接等将单独的导电构件连接到电极板122的未涂覆部分来单独形成。例如,如图3所示,从第一侧122n1突出的极耳121可以设置在各个正极122p和负极122n上。然而,不一定限于这种形式。例如,极耳121可以在前、后、左和右方向上形成在电极122的第一侧、第二侧、第三侧和第四侧中的一个或多个上。例如,如图3所示,当正极122p在平面上具有矩形形状时,正极极耳121a可以形成在第一侧122p1、第二侧122p2、第三侧122p3和第四侧122p4中的一个或多个上。此外,当负极122n在平面上具有矩形形状时,负极极耳121b可以形成在第一侧122n1、第二侧122n2、第三侧122n3和第四侧122n4中的一个或多个上。
如图2所示,本发明实施方式的电池单元100还可以包括耦合到极耳121的一部分的电极引线130。电极引线130可以是导电金属。如图2所示,电极引线130可以包括连接到正极极耳121a的正极引线130a和连接到负极极耳121b的负极引线130b。电极引线130可以通过诸如焊接的各种方法连接到一个或多个极耳121。电极引线130的一部分可设置为暴露于电池壳110的外部。也就是说,电极引线130用作电池单元100的电极端子。例如,正极引线130a可以用作电池单元100的正极端子,负极引线130b可以用作电池单元100的负极端子。此外,如图4所示,电池单元100可以包括绝缘膜140,该绝缘膜140被配置为包围电极引线130的外表面的一部分。绝缘膜140可以将电池壳110与电极引线130电绝缘,并且可以被配置为热熔合到电池壳110。
图4和图5所示的凝胶电解质150是指具有凝胶相的电解质。凝胶电解质150可以包括聚合物,该聚合物被固化到使得电解质呈现凝胶相的程度。也就是说,在这里,凝胶相可以被称为半固体,是指由于高粘度而在稳定状态下保持恒定的形状而不流动。
此外,凝胶相可以从现象上定义为含有一种或多种液体的软固体状材料。例如,就重量比而言,凝胶电解质150可以包括大部分液体材料和一些固体材料。具体地,凝胶电解质150可以通过使混合在液体电解质160中的固化性化合物固化并相变为凝胶态电解质来制备。固化性化合物可以包括热固性化合物A或紫外线固化性化合物B。
具体地,如图4和图5所示,凝胶电解质150被容纳在电池壳110的容纳空间110p1中,以包围极耳121。也就是说,凝胶电解质150可设置在容纳空间110p1中的电极组件120的设置了极耳121的一侧。凝胶电解质150可以以包围极耳的外表面的形状设置,以防止极耳121在外部冲击下移动。例如,如图4所示,凝胶电解质150可以设置在容纳空间110p1的内表面与电极组件120的第一侧120a之间,极耳121设置在第一侧120a处。这里,凝胶电解质150可以包围正极极耳121a和负极极耳121各自的外表面,以防止正极极耳121a和负极极耳121b各自的移动。然而,不一定限于这种形式。例如,当极耳121设置在电极组件120的第一侧120b、第二侧120b、第三侧120c和第四侧120d中的一处或多处时,凝胶电解质150可设置在电极组件120的第一侧120b、第二侧120b、第三侧120c和第四侧120d中设置了极耳121的一处或多处。此外,凝胶电解质150可以被配置成包围极耳121的外表面。特别地,凝胶电解质150可被配置成包围极耳121与电极引线130之间的结合部分。
此外,凝胶电解质150可以部分地设置在电极组件120的未设置极耳121的另一侧。例如,凝胶电解质150可以部分地设置在电极组件120的未设置极耳121的第二侧120b和第四侧120d中的每一个上。
因此,当与相关技术中电池单元的液体电解质160包围极耳的情况相比时,根据本发明的这种构造,在电池单元100中,当外部冲击施加到电池单元100时,由于凝胶电解质150包围极耳121,所以凝胶电解质150可以防止极耳121移动以减少变形。因此,在装配在车辆中的电池单元100的情况下,即使在行驶过程中产生的频繁的冲击和振动被传递到电池单元100,极耳121的移动和变形也可以被处于半固态的凝胶电解质150最小化。
此外,本发明可防止极耳121与电极122之间的连接部或极耳121的弯曲部分由于极耳121的频繁移动而断开,从而可防止电极122的充电和放电由于断开而停止。此外,在本发明的电池单元100中,即使施加了外部冲击,极耳121的损坏也可以被最小化,从而有效地延长电池单元100的寿命。
此外,图4和图5所示的液体电解质160是指处于液态的电解质。本发明实施方式的电池单元100可以通过正极122p与负极122n之间通过液体电解质160的离子交换来进行充电和放电。液体电解质160可以设置在正极122p与负极122n之间,以允许离子在正极122p与负极122n之间移动。此外,液体电解质160可以设置在隔膜170的表面和孔上。当电池单元100是锂二次电池时,传统的非水电解质可以用作液体电解质。
此外,液体电解质160可以被容纳在容纳空间110p1中,以包围在至少一个电极组件120的未设置极耳121的另一侧。当极耳121设置在电极组件120的第一侧120a时,液体电解质160可以设置在剩余的第二侧120b、第三侧120c和第四侧120d中的一处或多处。例如,如图5所示,当极耳121设置在电极组件120的第一侧120a时,液体电解质160可以设置成包围剩余的第二侧120b、第三侧120c和第四侧120d。
根据本发明的这种构造,当设置在电极122之间的液体电解质160在电池单元100的充电和放电期间被消耗时,设置在至少一个电极122的另一侧(其上未形成极耳121)的液体电解质160可以在电极122之间移动以补充液体电解质160。因此,即使电极122之间的液体电解质160在电池单元100的多次充电/放电循环之后被消耗,电池单元100的寿命的减少也可以被最小化。
在本发明的电池单元100中,凝胶电解质150可以仅填充在电极组件120的设置有极耳121的第一侧120a处,并且液体电解质160可以设置在电极组件120的未形成极耳121的剩余的第二侧120b、第三侧120c和第四侧120d中尽可能多的其他侧。因此,当与凝胶电极150包围电极组件120的整个周围的情况相比较时,可以有效地防止电池单元100的循环特性恶化。
图6是示出本发明另一实施方式的电池单元100的内部构造的平面图。
参照图6,在本发明另一实施方式的电池单元100中,当与图5的电池单元100相比较时,凝胶电解质150可以仅被容纳在极耳121的周围区域C中以包围极耳121,并且液体电解质160可以填充在填充有凝胶电解质150的容纳空间110p1的剩余空间中。
在图6中,除了凝胶电解质150之外,电池单元100的其他部件可以与图5的那些组件相同地配置。
具体地,当与图5的电池单元100相比时,在图6的电池单元100中,液体电解质160可以填充在容纳空间110p1中的电极组件120的设置了极耳121的一侧中除了邻近极耳121的周围区域C之外的剩余空间中。例如,凝胶电解质150可通过在将固化性电解质组合物注入具有空的内部并包围极耳121的周围区域C的小框架中之后使固化性电解质组合物固化并移除小框架来形成。
因此,在本发明另一实施方式的电池单元100中,凝胶电解质150可以仅形成在极耳121的周围区域C上,并且液体电解质160可以填充到剩余的容纳空间110p1中,使得容纳在电池壳110的容纳空间110p1中的液体电解质160的量进一步增加。因此,在本发明的电池单元100中,即使液体电解质160在充电和放电期间在电极组件120中被消耗,在容纳空间110p1中也有足够量的液体电解质160,因此,电池单元100的寿命的减少可以被最小化。
图7是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中,在电极组件被容纳到袋114的容纳空间中之后的状态的正视图。图8是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中袋114的内部构造的正视图,其中固化性电解质组合物155被注入容纳空间110p1中。作为参考,在图8中,为了描述附图,袋114被透明地示出,使得可以从外部看到袋114的内部。
参考图7和图8以及图4和图5,本发明可以提供一种制造电池单元100的方法。本发明实施方式的制造电池单元100的方法包括插入电极组件120、注入固化性电解质组合物155、使固化性电解质组合物155固化、以及注入液体电解质160。在一个实施方式中,固化性电解质组合物155可以以液态注入,然后被固化以相变为凝胶电解质150。
在一个实施方式中,插入电极组件120包括将电极组件120插入袋114的容纳空间110p1中,电极组件120包括电极122和置于电极122之间的隔膜170,电极122包括形成在至少一侧的极耳121。这里,袋114可以指在制造容纳空间110p1被完全密封的电池壳110之前的构造。袋114可以通过使第一电池片114T和第二电池片114P的外周部彼此结合而形成。可以在袋114中形成能够容纳极耳121、电极组件120、固化性电解质组合物155和液体电解质160的容纳空间110p1。
例如,极耳121可以设置在电极组件120的第一侧120a。然而,不必限于这种形式,并且根据稍后描述的图19至图21的另一实施方式的制造方法,在本发明的电池单元中,极耳121可以设置在电极组件120的第一侧120a和第三侧120c中的每一侧。在这种情况下,凝胶电解质150可以设置在袋114的容纳空间110p1中的电极组件120的第一侧120a和第三侧120c的每一侧。在这种情况下,液体电解质160可以设置在容纳空间110p1中的电极122和隔膜170之间、电极122之间、以及电极组件120的第二侧120b和第四侧120d处。
再次参照图2、图5和图7,在插入电极组件120之后,在第一电池片114T和第二电池片114P层叠以形成袋114的状态下,第一电池片114T和第二电池片114P的外周部可以彼此热熔合。例如,如图7所示,密封部111可以形成在袋114的外周部上。密封部111可以通过将第一电池片114T和第二电池片114P各自的第一外周部114a、第三外周部114c和第四外周部114d彼此热熔合而形成。
在一个实施方式中,如图7所示,第一电池片114T和第二电池片114P的至少一个外周部(边缘),例如第二外周部114b,可以不彼此熔合。因此,袋114的第一和第二电池片114T和114P的第二外周部114b可以彼此间隔开。如上所述,袋114可以被配置成使得固化性电解质组合物155或液体电解质160通过未彼此熔合的第一和第二电池片114T和114P的第一外周部114a之间的间隙被引入到容纳空间110p1中。
参照图8和图3,注入固化性电解质组合物155可以包括将包含固化性化合物的固化性电解质组合物155注入容纳空间110p1中设置有极耳121的空间中。这里,固化性电解质组合物可以包括固化性化合物混合在液体电解质中而成的混合物。此外,固化性化合物可以包括热固性化合物A或紫外线固化性化合物B。固化性电解质组合物155在固化之前可以是液体电解质,并且可以被配置为通过在后续工序中使固化性化合物固化而使液体电解质变成凝胶相电解质。
此外,在注入固化性电解质组合物155之后,固化性电解质组合物155可以设置在容纳空间110p1中以包围极耳121的外表面或者填充极耳121之间的间隙。
作为形成固化性电解质组合物的主要组分的液体电解质可以是至少一种锂盐溶解在非水有机溶剂中而得的材料,并且可以使用制造锂二次电池时使用的传统的非水电解质溶液。
具体地,锂盐可以包括选自由LiPF6、LiCl、LiBr、LiI、LiBF4、LiClO4、LiB10Cl10、LiAlCl4、LiAlO4、LiCF3SO3、LiCH3CO2、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiCH3SO3、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂(LiN(SO2CF3)2;LiTFSI)、双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiN(SO2F)2;LiFSI)和双全氟乙磺酰亚胺锂(LiN(SO2CF2CF3)2;LiBETI)组成的组中的单一材料或两种以上的混合物,特别地,可以包括选自由LiPF6、LiBF4、LiN(SO2CF3)2和LiN(SO2F)2组成的组中至少一种。锂盐可以在通常可用的范围内适当改变,但是为了获得在电极表面上形成用于防止腐蚀的膜的最佳效果,锂盐可以以0.8M至3.0M、特别是1.0M至3.0M的浓度包含在液体电解质中。
非水有机溶剂的代表性实例可以是选自由碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸乙甲酯(EMC)和γ-丁内酯(γ-丁内酯)组成的组中的一种或多种。然而,液体电解质160的盐和上升溶剂不一定限于上面列出的组分,并且即使当应用已知的组分及其等同物时,也可以获得类似的效果。
此外,液体电解质还可以包括其他添加剂,以进一步改善高温输出特性、高温稳定性、防止过充电和抑制高温下电池膨胀的效果。这种其他添加剂可以包括:至少一种环状碳酸酯化合物,例如碳酸亚乙烯酯(VC)或碳酸乙烯基亚乙酯(VEC);卤素取代的碳酸酯类化合物,例如氟代碳酸乙烯酯(FEC);磺内酯化合物,例如1,3-丙烷磺内酯(PS)、1,4-丁烷磺内酯、乙磺内酯、1,3-丙烯磺内酯(PRS)、1,4-丁烯磺内酯或1-甲基-1,3-丙烯磺内酯;硫酸酯类化合物,例如硫酸亚乙基酯(Esa)、硫酸三亚甲基酯(TMS)或硫酸甲基三亚甲基酯(MTMS);磷酸类或亚磷酸类化合物,例如二氟(双草酸)磷酸锂、二氟磷酸锂、四氟草酸磷酸锂或三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯;硼酸酯类化合物,例如四苯基硼酸酯、草酰二氟硼酸锂(LiODFB)或双草酸硼酸锂(LiB(C2O4)2,LiBOB);基于苯的化合物,例如氟苯;硅烷类化合物,例如四乙烯基硅烷;或锂盐化合物,例如LiPO2F2、LiSO3F或LiBF4。基于液体电解质的总重量,其他添加剂的含量可以为约0.01重量%至30重量%,特别是0.01重量%至15重量%。
此外,作为固化性化合物之一的热固性化合物A可以是能够通过热聚合反应形成交联而使固化性电解质组合物155凝胶化的化合物,并且可以不受特别限制,只要该化合物是用于制造传统的凝胶电解质的热固性化合物即可,具体地,可以是可聚合单体、低聚物或共聚物中的至少一种,其在结构中具有能够引起聚合反应的选自乙烯基、环氧基、烯丙基和(甲基)丙烯酸基的可聚合官能团,并且通过聚合或交联变成凝胶相。
更具体地,可聚合单体的代表性实例可以包括四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量50至20000)、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、聚(乙二醇)二缩水甘油醚、1,5-己二烯二环氧化物、甘油丙氧基三缩水甘油醚、乙烯基环己烯二氧化物、1,2,7,8-二环氧辛烷、4-乙烯基环己烯二氧化物、丁基缩水甘油醚、1,2-环己烷二羧酸二缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
此外,共聚物的代表性实例可包括聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、烯丙基1,1,2,2-四氟乙基醚(TFE)-(2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯)共聚物、TFE-乙酸乙烯酯共聚物、TFE-(2-乙烯基-1,3-二氧戊环)共聚物、TFE-甲基丙烯酸乙烯酯共聚物、TFE-丙烯腈共聚物、TFE-丙烯酸乙烯酯共聚物、TFE-丙烯酸甲酯共聚物、TFE-甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚物或TFE-2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯(FA)共聚物。
当使用热固性化合物(A)作为固化性化合物时,还可以包含聚合引发剂以诱导热固化。
聚合引发剂可以在温度为30℃至100℃的热下分解或在室温(5℃至30℃)下分解以在电池中形成自由基,但不限于此,并且可通过自由基聚合与可聚合单体反应而形成凝胶电解质。
聚合引发剂的代表性实例可以包括:有机过氧化物或氢过氧化物,例如过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化二月桂基、过氧化二叔丁基、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化枯基和过氧化氢;以及偶氮化合物,例如2,2’-偶氮双(2-氰基丁烷)、2,2’-偶氮双(甲基丁腈)、2,2’-偶氮双异丁腈(AIBN)或2,2’-偶氮双二甲基戊腈(AMVN)。
基于100重量份的热固性化合物A,聚合引发剂的含量可为0.01重量份至20重量份,特别是0.1重量份至10重量份。当聚合引发剂为0.01重量份至20重量份时,固化性化合物的转化率可以增加,从而确保凝胶电解质的性能,并且可防止预反应以改善电极的电解质溶液的润湿性能(润湿性能)。
此外,作为固化性化合物之一的UV固化性化合物B可以包括UV固化性丙烯酸酯单体。丙烯酸酯单体可以包括选自由丙烯酸辛酯/癸酯(ODA)、丙烯酸异癸酯(IDA)、丙烯酸月桂酯(LA)、丙烯酸硬脂酯(SA)、丙烯酸苯氧基乙酯(PEA)、壬基酚乙氧基单丙烯酸酯(MNPEOA)、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸环己基酯、丙烯酸4-丁基环己基酯、丙烯酸二环戊烯基酯、丙烯酸二环戊烯基氧基乙酯、丙烯酸4-羟基丁酯(4-HBA)和丙烯酸苯氧基乙酯组成的组中的至少一种。
当使用UV固化性化合物B作为固化性化合物时,还可以包含光聚合引发剂以诱导固化性化合物的光固化。
光聚合引发剂的实例可以包括乙基安息香醚、异丙基安息香醚、α-甲基安息香乙醚、安息香苯基醚、α-酰基肟酯、1,1-二氯苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、蒽醌、2-蒽醌、2-氯蒽醌、噻吨酮、异丙基噻吨酮、氯噻吨酮、二苯甲酮、苯甲酸苄酯或苯甲酸酐中的至少一种。
基于组合物的总重量,固化性电解质组合物155可包含含量为3重量%至30重量%的固化性化合物。当基于固化性电解质组合物155的总重量,固化性化合物的含量小于3重量%时,则即使当固化性化合物固化时,也难以形成凝胶相电解质组合物。此外,当基于凝胶电解质150的总重量的固化性化合物的含量超过30重量%时,由于固化性电解质组合物155的粘度增加,在将固化性电解质组合物155注入电池单元100中时,固化性电解质组合物155的流动性可能较差,因此,可能不容易将固化性电解质组合物155移动到其中形成有极耳121的容纳空间110p1中,并且一部分固化性电解质组合物155可能在移动过程中残留在电极122之间。因为残留在电极122之间的固化性电解质组合物155的离子电导率比液体电解质160更高,所以它可能对电池单元100的性能造成负面影响(例如,增加电池内阻等)。在实施方式中,基于固化性电解质组合物的总重量,固化性电解质组合物155中的固化性化合物的含量可以为5重量%至30重量%。在一个实施方式中,基于固化性电解质组合物的总重量,固化性电解质组合物155中的固化性化合物的含量可以为5重量%至25重量%。特别地,基于固化性电解质组合物的总重量,固化性化合物的含量可以为8重量%至20重量%。更特别地,基于固化性电解质组合物的总重量,固化性化合物的含量可以为13重量%至30重量%。
再次参照图8,在本发明实施方式的制造方法中,可以在袋114中形成注入空间110p2。这里,注入空间110p2可以是在第一电池片114T与第二电池片114P之间形成的内部空间中限定在容纳电极122的容纳空间110p1的一侧(上侧)的空间。例如,可以将从开口的第二外周部114b到袋114的容纳空间110p1的区域设置为注入空间110p2。注入空间110p2可以配置为与容纳空间110p1连通。注入空间110p2可以用作通道,固化性电解质组合物155或液体电解质160通过该通道移动到容纳空间110p1。
图9是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中的袋114的内部构造的正视图,其中,设置在容纳空间110p1中的极耳周围的固化性电解质组合物155被热固化。作为参考,在图9中,为了描述附图,袋114被透明地示出,使得可以从外部看到袋114的内部。
参照图9,在如图8中注入固化性电解质组合物155之后,袋114旋转,使得极耳121面朝下。也就是说,固化性电解质组合物155可以利用重力移动,使得固化性电解质组合物155包围极耳121。
在一个实施方式中,固化性电解质组合物155的固化可以包括将设置在容纳空间110p1中以包围极耳121的固化性电解质组合物155固化成凝胶相。例如,如图9所示,当固化性电解质组合物155包含热固性化合物时,固化性电解质组合物155可以通过将固化性电解质组合物155存储在设定为预定温度的恒温浴中预定的时间或更长时间来热固化。热固性化合物的温度升高以通过热聚合反应形成交联,从而将液态的固化性电解质组合物155转变为凝胶态的固化性电解质组合物155。例如,当将袋114储存在恒温浴中时,袋114可以在60度的温度下储存在恒温浴中5小时至24小时,以将固化性电解质组合物155转变成凝胶状态。
图10是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中袋114的内部构造的正视图,其中,设置在容纳空间中的极耳周围的固化性电解质组合物155被UV固化。作为参考,在图10中,为了描述附图,袋114被透明地示出,使得可以从外部看到袋114的内部。
参照图10,在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中,固化性电解质组合物155可以包括紫外线固化性化合物(未示出)。在这种情况下,可以用紫外线将注入容纳空间110p1的固化性电解质组合物155固化。这里,可以使用紫外线固化装置(未示出)照射紫外线U,使得紫外线固化性化合物被紫外线U固化。
与使用热固性化合物的情况相比,在使用紫外线固化性化合物的情况下,不需要用于热固化的单独的储存场所(例如恒温浴),从而简化电极制造工序,并且,在固化工序中,由于电极组件120的温度增加的程度小,所以可以减少对电池单元100的性能的负面影响。
在另一实施方式的制造方法中,固化性电解质组合物可以包括当暴露于辐射时能够交联的固化性化合物。例如,固化性化合物可以包括聚丙烯酸。固化性电解质组合物可通过暴露于辐射而凝胶化。例如,固化性电解质组合物可通过照射从电子束(E-BEAM)产生的γ射线而与聚丙烯酸交联,并可在交联至预定交联度后变成凝胶电解质。
因此,根据本发明的这种构造,固化性电解质组合物使用辐射交联(固化)方法,这是环境友好的,因为其不需要有害的催化剂,不同于其他通常的聚合引发剂,并且同时在固态或低温下化学反应。此外,由于可以在短时间内进行固化处理,能量消耗也小。
再次参照图7至图9,在本发明实施方式的制造方法中,可以在注入固化性电解质组合物155之前或之后、优选在注入之前,形成阻挡部113。阻挡部113可以配置成阻挡固化性电解质组合物155从容纳空间110p1移动到注入空间110p2。如图9所示,当袋114沿逆时针方向旋转90度角时,即,当袋114旋转以设置为使得极耳121面向下时,固化性电解质组合物155移动从而被设置在容纳空间110p1中的电极组件120的第一侧120a处。阻挡部113可以防止固化性电解质组合物155从容纳空间110p1移动到注入空间110p2。更具体地,阻挡部113可以形成在注入空间110p2与容纳空间110p1之间。阻挡部113可以形成为阻挡袋114的注入空间110p2与容纳空间110p1之间的空间。例如,如图8所示,阻挡部113可以具有细长形状,从袋114的面向极耳121的第一外周部114a延伸到第三外周部114c。
因此,根据本发明的这种构造,本发明的制造方法还包括在注入固化性电解质组合物155之前或之后形成阻挡部113,以防止固化性电解质组合物155在使注入容纳空间110p1的固化性电解质组合物155固化之前从容纳空间110p1移动到注入空间110p2。因此,在本发明的制造方法中,可利用阻挡部113防止固化性电解质组合物155在固化工序中被分离到注入空间110p2内,并且直到固化性电解质组合物155被固化为止,容易保持固化性电解质组合物155包围极耳121的状态,从而显著改善制造加工性。
此外,在形成阻挡部113时,阻挡部113可以形成为从袋114的外周部沿着容纳空间110p1与注入空间110p2之间的边界延伸。例如,如图8所示,可以在袋114中形成从第一外周部114a沿着容纳空间110p1与注入空间110p2之间的边界延伸的阻挡部113。阻挡部113可以形成为比电极组件120的第一侧120a的端部更朝向电极组件120的第三外周部114c突出。
图11是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元100的方法中袋114的内部构造的正视图,其中固化的凝胶电解质150被容纳在容纳空间中。作为参考,在图11中,为了描述附图,袋114被透明地示出,使得可以从外部看到袋114的内部。
参照图11和图2,在实施方式的制造电池单元100的方法中,电极组件120的一部分可以浸渍在固化性电解质组合物155固化而成的凝胶电解质150中。例如,如图11所示,电极组件120的一侧(在该侧中形成有浸渍在凝胶电解质中的极耳121)的深度D可以是10mm以下。当电极组件120浸入凝胶电解质150的深度D超过10mm时,凝胶电解质150的离子传导电阻可能大于液体电解质160的离子传导电阻,从而成为削弱电极122或电极组件120的性能的因素。
因此,根据本发明的这种构造,在本发明的制造方法中,形成阻挡部113包括以比电极组件120的其上设置有极耳121的一端更进一步突出到电极组件120的内部的方式形成阻挡部113。如图11所示,固化性电解质组合物155可以与电极组件120的第一侧120a接触,或者可以以达到浸渍第一侧120a的一部分的程度的方式填充到容纳空间110p1中。因此,在本发明中,容纳在形成有阻挡部113的袋114中的固化性电解质组合物155可被固化以形成凝胶电解质150,因此,电极组件120的设置有极耳121的一端可由凝胶电解质150支撑和固定,从而不会朝向袋114的第一外周部114a移动。最终,通过本发明的制造方法制造的电池单元100可以有效地减少因外部冲击对容纳在容纳空间110p1中的电极组件120的损坏。
再次参照图2、图7和图8,形成阻挡部113可以包括使袋114的注入空间110p2与容纳空间110p1之间的部分熔化并结合。也就是说,阻挡部113可以形成为通过使袋114的注入空间110p2与容纳空间110p1之间的区域的一部分结合来阻挡该空间的一部分。例如,在形成阻挡部113时,袋114的第一电池片114T和第二电池片114P的内表面可以通过热压在彼此紧密接触的状态下热熔合。
根据本发明的这种构造,本发明的制造方法包括通过使用密封装置(该密封装置已经用于形成现有的袋114的密封部111)使袋114的注入空间110p2与容纳空间110p1之间的部分熔化并结合以形成阻挡部113,而没有用于阻挡注入空间110p的单独的阻挡构件,从而最小化形成阻挡部113的成本。
图12和13是示出在本发明另一实施方式的制造电池的方法中,当固化性电极组合物155固化时,在使用固定夹具210固定电池单元之前的状态的侧视图。此外,图13是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中,当固化性电极组合物155固化时,在使用固定夹具210固定电池单元100之后的状态的侧视图。为了便于描述,在图12和13中未示出极耳等。
再次参照图12和图13以及图4和图9,当固化性电解质组合物155被注入袋114中时,袋114的容纳固化性电解质组合物155的容纳空间110p1的一部分可能由于固化性电解质组合物155的流动性而在向外方向上凸出变形。当固化性电解质组合物155以袋114的容纳空间110p1的一部分凸起变形的形式固化时,由于每个产品具有不同的变形形式,因此可能难以确保产品质量的一致性,并且由于袋114的外观不光滑,可能会出现缺陷。因此,本发明的制造方法的固化工序可以包括在使固化性电解质组合物155固化的同时挤压和固定袋114。这里,可以使用固定夹具210按压并固定袋114的两个外侧。具体地,固定夹具210可以包括第一夹具板212和第二夹具板213。第一夹具板212和第二夹具板213各自的尺寸可以对应于或大于袋114的一个表面的尺寸。也就是说,第一夹具板212和第二夹具板213均可以具有能够覆盖袋114的尺寸。袋114和容纳在袋114内的电极组件120可以设置在第一夹具板212与第二夹具板213之间。此外,可以用第一夹具板212和第二夹具板213挤压袋114的容纳空间110p1的凸出变形的一部分。
此外,固定夹具210还可以包括基座211、第一支撑件214和第二支撑件215。通过使用袋114作为中心,第一支撑件214和第二支撑件215可以设置在两侧(Y轴方向)。基座211可以被配置为装配在地面上,使得固定夹具210稳定地设置在地面上。基座211可以具有平行于地面延伸的板形。例如,如图12所示,第一支撑件214可以包括从基座211的顶表面沿向上方向(Z轴方向)延伸的柱部214a,以及从柱部214a沿水平方向延伸并沿Y轴的正方向连接到第一夹具板212的侧部的连接部214b。此外,第二支撑件215可以包括从基座211的顶表面沿向上方向延伸的柱部215a,以及从柱部215a沿水平方向延伸并沿Y轴的负方向连接到第一夹具板213的侧部的连接部215b。
此外,第一支撑件214和第二支撑件215可以被配置为可以在基座211上沿彼此靠近的方向移动,或者被配置为可以沿彼此远离的方向移动。例如,当第一支撑件214和第二支撑件215在彼此靠近的方向上移动时,分别连接到第一支撑件214和第二支撑件215的第一夹具板212和第二夹具板213可以彼此靠近。这里,可以对设置在第一夹具板212与第二夹具板213之间的袋114的两个外侧进行挤压以固定袋114和容纳在袋114中的电极组件120。例如,当固化性电解质组合物155的固化完成时,可通过在彼此远离的方向上移动第一支撑件214和第二支撑件215来释放袋114的固定状态。例如,如图12所示,袋114可以为袋114的容纳空间110p1的一部分因固化性电解质组合物155而凸出的形状。然而,如图13所示,当第一支撑件214和第二支撑件215朝向袋114移动时,袋114可被第一夹具板212和第二夹具板213挤压,并且被固化性电解质组合物155凸起的容纳空间110p1可通过挤压被引导变形为嵌入形状。
因此,根据本发明的这种构造,固化工序可包括在使固化性电解质组合物155固化的同时挤压和固定袋114,因此,可以稳定地固定容纳在袋114内的电极组件120,并且可在袋114的容纳空间110p1的一部分由于固化性电解质组合物155而向外凸出变形的状态下防止固化性电解质组合物155被凝胶化。因此,本发明可以有效地降低电池单元100的缺陷率。
图14是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元100的方法中挤压袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的部分的阻挡构件180的构造的透视图。图15是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元100的方法中,使用阻挡构件180挤压袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的部分的状态的透视图。作为参考,在图14和图15中,为了便于解释附图,袋114的内部被透明地示出为从外部可见。
再次参照图14和图15以及图4,在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中形成阻挡部113可以包括挤压和阻挡袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的部分。这里,在本发明的制造方法中,可以使用单独的阻挡构件来挤压容纳空间110p1与注入空间110p2之间的部分。阻挡构件可以在袋114中临时形成阻挡部113,使得固化性电解质组合物155不会从容纳空间110p1移动到注入空间110p2。例如,如图15所示,可以使用夹钳构件作为阻挡构件180来挤压袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的一部分,以临时形成阻挡部113。
作为用于形成阻挡部113的阻挡构件180,可以使用图14所示的销形式的夹钳构件。例如,如图15所示,在夹钳的两个钳子181之间设置袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的一部分之后,该两个钳子181可以变窄以挤压容纳空间110p1与注入空间110p2之间的部分,从而形成阻挡部113。
因此,根据本发明的这种构造,在本发明的制造方法中,形成阻挡部113可以包括挤压和阻挡容纳空间110p1与注入空间110p2之间的部分以简单地形成阻挡部113,而不热熔合袋114的一部分,从而有效地提高制造效率。
再次参照图8和图9以及图2,本发明另一实施方式的制造方法还可以包括使袋旋转,使得极耳121设置在电极122下方,这在注入固化性电解质组合物155之后进行。这里,袋114可以被设置为使得电池片114T和114P的相对较宽的表面沿前后方向(Y轴方向)放置。也就是说,袋114可以被设置成相对于地面竖直站立。例如,如图9所示,在注入固化性电解质组合物155之后,从袋114的前表面观察(沿Y轴方向观察)袋114时,袋114可沿顺时针或逆时针方向旋转90度的角度,使得极耳121被设置在电极组件120的下部。也就是说,在注入固化性电解质组合物155之后,袋114可以旋转,使得极耳121被设置为朝向重力方向。这里,所注入的固化性电解质组合物155可以利用重力设置在设置有极耳121的容纳空间110p1的下部。
如图8所示,在注入固化性电解质组合物155时,所注入的固化性电解质组合物155可以分散在袋114的容纳空间110p1中,然后,在袋114的旋转中,袋114可以以使得极耳121被设置在下部的方式旋转。其结果,固化性电解质组合物155可以聚集在下部以包围容纳空间110p1中的极耳121。
因此,根据本发明的这种构造,本发明的制造方法还可以包括设置袋114以使极耳121被设置在电极组件120的下部,这有利于固化性电解质组合物155的注入。因此,固化性电解质组合物155可以很好地聚集在袋114的容纳空间110p1的下部以包围极耳121,因此,可以防止凝胶电解质150被设置在预期位置之外的位置,从而有效地降低电池单元100的制造缺陷率。也就是说,由于聚集在电极组件120的第一侧120a处的固化性电解质组合物155的量减少,所以提高极耳121的耐久性的效果可能会变差。
此外,当凝胶电解质150的一部分残留在电极122之间时,凝胶电解质150的离子传导电阻可能比液体电解质160的更大,因此,该电池单元的性能可能比仅使用液体电解质160的电池单元相对低。然而,在本发明的制造方法中,电极组件120中的凝胶电解质150的残留可被最小化,以防止由于所制造的电池单元的耐久性或性能差而导致的缺陷的发生。
图16是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中的袋114的内部构造的透视图,其中液体电解质160被注入容纳空间110p1中。
液体电解质的组成可以与制备固化性电解质组合物时使用的液体电解质的组成相同或不同。
再次参照图2、图4、图9和图16,本发明实施方式的制造电池单元的方法还可以包括在注入液体电解质160之前,在电极组件120的X轴方向上定位极耳121。这里,袋114可以相对于地面在垂直方向(Z轴方向)上竖立,使得容纳空间110p1可以从前侧看到。这里,由于固化性电解质组合物155已经经历相变以形成凝胶电解质150,因此即使当袋114旋转使得极耳121被设置在电极组件120的侧部(X轴方向)时,凝胶电解质150也不会移动到容纳空间110p1中的另一位置。此外,液体电解质160可以填充到容纳空间110p1的未设置凝胶电解质150的剩余空间中。
具体而言,液体电解质160的注入可包括通过第一和第二电池片114T和114P的开口的外周部114b经由注入空间110p2将液体电解质160注入容纳空间110p1。这里,液体电解质160可以设置在电极122之间,并设置成包围电极122的未设置极耳121的其他侧。例如,液体电解质160可以设置在电极122之间,设置在电极122的最外侧。此外,如图16所示,液体电解质160可以设置成包围电极组件120的第二侧120b、第三侧120c和第四侧120d。
因此,根据本发明的这种构造,当设置在电极122之间的液体电解质160在所制造的电池单元100的充电和放电过程中被消耗时,设置在另一侧的液体电解质160可以在电极122之间以所消耗的液体电解质160的量移动,以补充液体电解质160。结果,在电池单元100的多个充电和放电循环之后,即使液体电解质160减少,也可以制造能够最小化寿命减少的电池单元100。
图17是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中袋114的容纳空间110p1的一侧被额外密封的状态的正视图。此外,图18是示出在本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法中袋114的注入空间110p2被移除的状态的正视图。
再次参照图17和图18以及图4,本发明另一实施方式的制造电池单元100的方法还包括密封袋114的容纳空间110p1并切割注入空间110p2的区域。具体地,在密封袋114的容纳空间110p1时,可以将袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的整个边界热熔合。例如,如图17所示,可以沿着袋114的容纳空间110p1与注入空间110p2之间的边界将袋114的第一外周部114a至第三外周部114c热熔合以形成密封部111。例如,如在上述图8的电池单元100的制造方法中,当袋114的注入空间110p2与容纳空间110p1之间的部分被热熔合以形成阻挡部113时,为了额外形成密封部111,可以对从阻挡部113到袋114的第三外周部114c进行热熔合。
此外,切割线L可以设置在密封部111的外部。然后,如图18所示,可以通过沿着切割线L切割来去除袋114的注入空间110p2的区域。
此外,在本发明另一实施方式的制造方法中,在进行图17的密封袋114的容纳空间110p1之前,可以执行电池活化工序。这里,电池活化工序是首先在电池单元100中进行充电/放电操作的工序。在电池单元100的充电/放电操作期间,产生大量气体。产生的气体可以从容纳空间110p1移动到注入空间110p2,并通过袋114的开口的第二外周部114b排放到外部。在该电池活化工序中,充电电流的大小和充电/放电时间可以根据正极122p和负极122n的材料而变化。
此外,在本发明另一实施方式的制造方法中,在密封袋114的容纳空间110p1之后,可以执行电池老化工序。这里,温度可以是例如45度至70度,老化时间可以是1天至3天。
因此,根据本发明的这种构造,在用于制造本发明的电池单元100的方法中,在注入固化性电解质组合物155使其以包围极耳121的形式设置之后,可以将固化性电解质组合物155固化以形成凝胶电解质150。因此,与相关技术中电池单元100的液体电解质160包围极耳121的情况相比,当外部冲击施加到所制造的电池单元100时,可以通过包围极耳121的凝胶电解质150来防止极耳121的变形。因此,即使在行驶期间(例如在车辆中)产生的频繁冲击和振动被传递到电池单元100,也可以通过凝胶电解质150来最小化极耳121的移动。因此,本发明可以防止电极122的充电和放电由于极耳121的频繁移动导致的极耳121的断开而失效。
也就是说,通过本发明的制造方法制造的电池单元100可以在容纳空间110p1中形成凝胶电解质150以包围极耳121,从而即使在频繁的外部冲击下也减少极耳121的损坏,并因此制造具有增加的寿命的电池单元100。此外,本发明的制造方法可以制造电池单元100,该电池单元100能够通过防止电池单元100的极耳121断开来防止电池容量在使用期间降低。
此外,可以最大限度地确保具有流动性的液体电解质160在容纳空间110p1和电极组件120之间的空间中,以制造即使在多次充电和放电循环之后电极122之间的液体电解质160的量减少也能够最小化寿命减少的电池单元100。
图19至图22示出了本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法。具体地,图19是示出在制造电池单元的方法中,初次注入固化性电解质组合物的工序的正视图,其中极耳彼此相向地突出。图20是示出在本发明又一个实施方式的制造电池的方法中初步固化固化性电解质组合物的工序的正视图。图21是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中二次注入固化性电解质组合物155的工序的正视图。图22是示出在本发明又一个实施方式的制造电池单元的方法中二次固化固化性电解质组合物155的工序的正视图。作为参考,在图19至图22中,为了便于解释附图,袋114的内部被透明地示出,以便从外部可见。
参照图19至图22,在本发明另一实施方式的制造方法中,与极耳121仅形成在电极板的一侧的图3的电池单元100不同,所制造的电池单元的极耳121可以形成为在每个电极板(未示出)的至少两侧或更多侧上彼此面对。例如,如图19所示,在本发明另一实施方式的制造电池单元的方法中,在每个电极122的相对侧形成一个正极极耳121a和一个负极极耳121b。因此,如图19所示,正极极耳121a和负极极耳121b可以分别设置在电极组件120的两侧120a和121c上。此外,与图9的袋114相比,还可以在图19的袋114中形成额外阻挡部113a。
此外,在本发明另一实施方式的制造方法中,固化性电解质组合物155的注入和固化性电解质组合物155的固化可在容纳空间100p1中针对电极组件120的侧部的设置有极耳121的每个空间重复进行。例如,如图19所示,当极耳121形成在电极122的两侧时,在注入固化性电解质组合物155时,可以执行将固化性电解质组合物155初次注入容纳空间110p1中的电极组件120的设置了极耳121的一侧120a的空间中。在固化工序中,填充在袋114的电极组件120的一侧120a的容纳空间110p1中的固化性电解质组合物155可以被初次固化。在初次固化工序之后,可以顺序执行二次注入工序和二次固化工序,在二次注入工序中,在容纳空间110p1中,将固化性电解质组合物155二次注入电极组件120的设置有极耳121的另一侧120c的容纳空间110p1中;在二次固化工序中,将填充到电极组件120的另一侧120c的容纳空间110p1中的固化性电解质组合物155固化。
例如,如图19所示,在通过本发明另一实施方式的制造方法制造的电池单元中,极耳121a和121b可以分别设置在电极组件120的两侧120a和120c。在这种情况下,在本发明的制造方法中,在注入固化性电解质组合物155的过程中,固化性电解质组合物155可以被初次注入袋114的容纳空间110p1中的面对电极组件120的有极耳121a的第一侧120a的空间中。如图20所示,在初次注入固化性电解质组合物155之后,可以旋转袋114,使得设置在电极组件120的第一侧120a的极耳121a被设置在电极组件120的下部。这里,可以用阻挡部113阻挡固化性电解质组合物155从容纳空间110p1移动到注入空间110p2。然后,可以固化填充在面对电极组件120的第一侧120a的空间中的固化性电解质组合物155,直到固化性电解质组合物155变成凝胶状态(初次固化工序)。然后,如图20所示,在初次固化工序之后,可以旋转袋114,使得设置在第一侧120a的极耳121相对于电极组件120设置在X轴方向的一侧。然后,可以将固化性电解质组合物155二次注入袋114的容纳空间110p1中的面向电极组件120的设置有正极极耳121的第三侧120c的空间中。此外,如图22所示,袋114可以旋转,使得设置在第三侧120c的极耳121被设置在电极组件120的下部。这里,可以利用额外阻挡部113a阻挡固化性电解质组合物155从容纳空间110p1移动到注入空间110p2。此外,填充在设置在电极122的第三侧120c处的空间中的固化性电解质组合物155的温度升高,以固化二次注入的固化性电解质组合物155,直到二次注入的固化性电解质组合物155变成凝胶状态。二次注入的固化性电解质组合物155可以转变成凝胶电解质150。
在本发明另一实施方式的制造方法中,在二次注入的固化性电解质组合物155被二次固化直到二次注入的固化性电解质组合物155变成凝胶状态以形成凝胶电解质150之后,还可以执行液体电解质160的注入、袋114的注入空间110p2的移除以及袋114的密封。
除了图19至图22中描述的上述工序之外,其余的制造工序可以类似于图7至图18中描述的本发明另一实施方式的制造方法的工序来执行。因此,将省略本发明另一实施方式的制造方法的制造电池单元的其余工序。
图23是示出本发明实施方式的电池模块1000的透视图。
参照图23以及图1,本发明可以提供包括至少一个电池单元100的电池模块1000。电池模块1000可以包括在其中容纳电池单元(图23中未示出)的模块壳体1100、设置在模块壳体1100前端的外部输出端子1200、以及控制电池单元100的充电和放电的控制器1300。此外,当提供两个以上电池单元100时,电池模块1000还可以包括将该两个以上电池单元100彼此电连接的汇流条(未示出)。汇流条可以电连接到每个电池单元100的电极引线130。在本发明的电池模块1000中,除了电池单元100之外的基本部件可以以公知的构造应用,因此将省略对这些构造的描述。
实施方式
实施例1
(液体电解质组合物的制备)
在碳酸亚乙酯(EC)∶碳酸乙甲酯(EMC)以30∶70的体积比混合的非水有机溶剂中将LiPF6溶解,使得所含的LiPF6的浓度为1.0M之后,加入基于溶剂总重量的1重量%含量的碳酸亚乙烯酯(VC)以制备液体电解质。
(固化性电解质组合物的制备)
在碳酸亚乙酯(EC)∶碳酸乙甲酯(DMC)以30∶70的体积比混合的非水有机溶剂中将LiPF6溶解,使得所含的LiPF6的浓度为1.0M之后,加入14重量%的作为固化化合物的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.06重量%的作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)和1重量%的作为其他添加剂的碳酸亚乙烯酯(VC),以制备固化性电解质组合物E1。
(电极组件的制备)
将正极活性材料(Li(Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2)、导电材料(炭黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯:PVDF)以94:3:3的重量比添加到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,以制备正极活性材料浆料(固体成分:48重量%)。将正极活性材料浆料涂布至厚度为15μm的正极集流体(Al薄膜),干燥,然后辊压以制备正极。将负极活性材料(碳粉)、粘合剂(PVDF)和导电材料(炭黑)以96:3:1的重量比添加到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,以制备负极活性材料浆料((固体成分:70重量%)。将负极活性材料浆料涂布至厚度为10μm的负极集流体(Cu薄膜),干燥,然后辊压以制备负极。将正极、由聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)的三层形成的隔膜以及负极顺序层叠以制备电极组件。
(二次电池的制备)
将所制备的电极组件容纳在袋中,将上述制备的固化性电解质组合物E1初次注入容纳空间的一部分中以包围极耳,然后在60℃的高温下在恒温浴中储存5小时,以使固化性电解质组合物凝胶化。随后,二次注入上述制备的液体电解质,使得电极组件浸渍在袋的剩余空间中,然后密封袋以制备电池单元。
实施例2
(固化性电解质组合物的制备)
在碳酸亚乙酯(EC)∶碳酸乙甲酯(DMC)以30∶70的体积比混合的非水有机溶剂中将LiPF6溶解,使得所含的LiPF6的浓度为1.0M之后,加入33重量%的作为固化化合物的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、0.06重量%的作为聚合引发剂的2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)和1重量%的作为其他添加剂的碳酸亚乙烯酯(VC),以制备固化性电解质组合物E2。
(二次电池的制备)
以与实施例1中相同的方式制备电池单元,不同之处在于,当初次注入固化性电解质组合物时,注入上述制备的固化性电解质组合物E2。
实施例3
以与实施例1相同的方式制备固化性电解质组合物E3,不同之处在于,使用聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)代替三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为固化性化合物。
然后,以与实施例1中相同的方式制备电池单元,不同之处在于,当初次注入固化性电解质组合物时,注入上述制备的固化性电解质组合物E3。
比较例1(未添加固化性化合物)
(液体电解质组合物的制备)
在碳酸亚乙酯(EC)∶碳酸乙甲酯(EMC)以30∶70的体积比混合的非水有机溶剂中将LiPF6溶解,使得所含的LiPF6的浓度为1.0M之后,加入基于溶剂总重量的1重量%含量的碳酸亚乙烯酯(VC),以制备液体电解质。
(二次电池的制备)
以与实施例1相同的方式制备电池单元,不同之处在于,将实施例1中制备的电极组件容纳在袋中,然后,仅将所制备的液体电解质注入袋内的整个容纳空间中。具体地,制备了这样的电池单元,其中液体电解质由一定量的固化性电解质组合物容纳在形成了极耳的容纳空间中,而不注入固化性电解质组合物,不进行袋在高温下的储存以使固化性电解质组合物固化。
比较例2(在整个容纳空间中包含凝胶电解质)
以与实施例1中相同的方式制造电池单元,不同之处在于,当制造二次电池时,将固化性电解质组合物注入容纳极耳和电极组件的整个容纳空间中。具体地,以与实施例1中相同的方式制造电池单元,不同之处在于,在初次注入期间将固化性电解质组合物E1注入包括极耳和电极组件的袋的整个内部空间中,并且不注入液体电解质。
实验例
实验例1:物理稳定性和容量保持率的评价
3个循环,每个循环包括以下工序:在25℃的温度下,在恒流-恒压(CC-CV)条件下对实施例1至3中制备的每个电池单元和在比较例1至2中制备的电池单元充电,直到在0.33C的C-速率下达到4.2V,并截止到1/20C,然后,在CC条件下放电,直到在0.33C的C-速率下达到2.5V,以测量初始放电容量。
然后,使在实施例1至3中制备的每个电池单元和在比较例1至2中制备的电池单元从1m的高度自由跌落到混凝土地面总共三次。在总共三次自由跌落之后,拆解电池单元,并且确认极耳中断开的极耳的数量,并显示在下表1中。
此外,经受自由跌落的实施例1至3中制备的每个电池单元和比较例1至2中制备的电池单元在25℃的温度下在恒流-恒压(CC-CV)条件下充电,直到在0.33C的C-速率下达到4.2V,并截止到1/20C,然后在CC条件下放电,直到在0.33C的C-速率下达到2.5V,以测量自由跌落后的放电容量。使用下面的等式1计算容量保持率(%),结果显示在下面的表1中。
[计算式1]
容量保持率(%)=(自由跌落后的放电容量/初始放电容量)×100
[表1]
参见表1,证实了与比较例1中制备的不含凝胶电解质的电池单元相比,在凝胶电解质在极耳周围形成的实施例1至3和比较例2中制备的电池单元的情况下,由于极耳区域的物理稳定性提高,即使在电池单元自由跌落之后,也不会发生极耳的断开。
作为在自由跌落之后进行的电池容量评价的结果,证实了在极耳没有发生断开的实施例1至3中制备的电池单元和比较例2中制备的电池单元的情况下,大部分现有容量得以显现,但是在发生了极耳的断开的比较例1中制造的电池单元的情况下,出现了容量的显著降低。
实验例2内部电阻评价
对于电化学评价(内部电阻),在CC条件下以0.33C的C-速率对实施例1至3中制备的电池单元和比较例1和2中制备的电池单元进行充电,直到达到SOC 50%之后,测量当施加2.5C的电流10秒时出现的电压降,以通过使用下面的计算式2计算内部电阻。此外,以在比较例1中制备的电池单元的内部电阻值作为参比值(100%),计算在实施例1至3中制备的每个电池单元和在比较例2中制备的电池单元的内部电阻增加率(%),结果在下表2中示出。
[计算式2]
R=V/I,
其中R是电阻,V是电压(电位差),I是电流。
实验例3高温循环特性评估
在恒流-恒压(CC-CV)条件下对实施例1至3中制备的电池单元和比较例2中制备的电池单元,以在25℃以0.33C的速率进行充电,直到达到4.2V,并截止到1/20C,然后在CC条件下以0.33C速率放电,直到达到2.5V。将上述充电和放电设定为1次循环,进行3个循环的初始充电和放电(活化)工序。
随后,进行100个循环,每个循环包括以下工序:在CC-CV条件下对在高温(45℃)下初始充电和放电的每个锂二次电池进行充电,直到以0.33C的速率直到达到4.2V,并截止到1/20C,然后,在CC条件下充电,直到以0.33C的速率达到2.5V。
通过将初始充电和放电后的容量和第100次循环后的容量代入下面的计算式3来计算容量保持率,结果显示在下面的表2中。
[计算式3]
容量保持率(%)=(第100次循环后的放电容量/初始充电和放电后的放电容量)×100
[表2]
参见上面的表2,可以看出,在实施例1至3中制备的电池单元的情况下,由于凝胶电解质仅存在于极耳部分中,与仅包含液体电解质的比较例1的电池单元相比,电阻略微增加,但是与比较例2的电池相比,内阻显著减小,在比较例2的电池中,凝胶电解质形成在容纳极耳和电极组件的整个容纳空间中,而不只是极耳容纳区域中。
此外,参见表2,可以看出,在实施例1至3中制备的电池单元的情况下,随着内阻降低,与比较例2的电池单元相比,高温循环之后的容量保持率(%)特性显著提高。
参照这些结果,当制备包含固化性电解质组合物的电池单元,固化性电解质组合物中添加了适量的本发明的固化性化合物并将固化性电解质组合物设置为包围极耳的形式时,电池单元的电池性能的劣化得以降低,同时确保了改善电池单元的耐久性的效果。
如上所述,尽管已经用有限的附图描述了实施方式,但是本领域技术人员可以基于上述内容应用各种技术修改和变化。例如,即使所描述的技术可以以不同于所描述的方法的顺序来执行,和/或所描述的系统、结构、设备、电路等的部件可以以不同于所述方法的形式耦合或组合,或者由其他部件或等同物替代或代替,也可以实现适当的结果。
因此,权利要求的其他实现、其他实施方式和等同物在以下的权利要求的范围内。
附图说明
100:电池单元1000:电池模块
110:电池壳110p1、110p2:容纳空间,注入空间
113、113a:阻挡部、额外阻挡部
114、114T、114P:袋、第一电池片、第二电池片
114a、114b、114c、114d:第一外周部、第二外周部、第三外周部、第四外周部
120、122、122p、122n、170:电极组件、电极、正极、负极、隔膜
120a、120b、120c、120d:第一侧、第二侧、第三侧、第四侧
121、121a、121b:极耳、正极极耳、负极极耳
130、130a、130b:电极引线,正极引线,负极引线
140:绝缘膜111:密封部
150:凝胶电解质155:固化性电解质组合物
160:液体电解质
210:固定夹具
211、212、213:基座、第一夹具板、第二夹具板
214、214a、214b:第一支撑件、柱部、连接部
215、215a、215b:第二支撑件、柱部、连接部
180:阻挡构件(夹钳构件)
181:夹钳构件的钳子
Claims (15)
1.一种电池单元,其包括:
具有容纳空间的电池壳;
电极组件,其中多个电极板和隔膜交替层叠,并且所述电极组件被容纳在所述容纳空间中;
极耳,其从每个所述电极板向外延伸以将所述电极板与外部端子电连接;
凝胶电解质,其被容纳以包围在所述容纳空间中的所述极耳,以防止所述极耳移动;和
液体电解质,其被容纳在所述容纳空间中以包围所述电极组件的未形成所述极耳的另一侧。
2.如权利要求1所述的电池单元,其中,所述凝胶电解质仅被容纳在所述极耳的周围区域中,并且
所述液体电解质被容纳在所述容纳空间中未填充所述凝胶电解质的剩余空间中。
3.如权利要求1所述的电池单元,其中,在所述凝胶电解质中,含有3重量%至30重量%的固化聚合物。
4.如权利要求1所述的电池单元,其中,所述凝胶电解质被容纳在所述容纳空间中,使得每个所述电极板的连接所述极耳的一侧被浸渍,并且
所述电极组件的浸渍在所述凝胶电解质中的一侧的深度为10mm以下。
5.一种电池模块,其包括至少一个或多个权利要求1所述的电池单元。
6.一种制备权利要求1所述的电池单元的方法,所述方法包括:
制备设置有多个电极板和在所述电极板之间插入的隔膜的电极组件,所述电极板具有形成在其至少一侧的极耳;
将所述电极组件设置在袋的容纳空间中;
通过所述袋的注入空间注入固化性电解质组合物以包围在所述袋的容纳空间中的所述极耳;
将所述固化性电解质组合物转变成具有凝胶相的凝胶电解质,以防止所述极耳移动;和
将液体电解质注入所述容纳空间中,以包围所述电极组件的未形成所述极耳的另一侧。
7.如权利要求6所述的方法,其中,在所述固化性电解质组合物中,包含3重量%至30重量%的固化性化合物。
8.如权利要求6所述的方法,其中,所述将所述固化性电解质组合物转变成具有凝胶相的凝胶电解质包括通过热、紫外线或辐射使所述固化性电解质组合物固化。
9.如权利要求6所述的方法,所述方法还包括:在注入所述固化性电解质组合物之前,形成阻挡部,所述阻挡部配置成阻挡所述固化性电解质组合物从所述容纳空间向所述注入空间的移动。
10.如权利要求9所述的方法,其中,所述形成阻挡部包括使所述阻挡部从所述袋的外周部沿着所述容纳空间与所述注入空间之间的边界延伸,并且比所述电极组件的一端更加突出到所述电极组件的内部而形成。
11.如权利要求9所述的方法,其中,所述形成阻挡部包括熔化并结合所述袋的所述注入空间与所述容纳空间之间的部分,或者对所述袋的所述容纳空间与所述注入空间之间的部分施压。
12.如权利要求6所述的方法,所述方法还包括:在将所述固化性电解质组合物转变为具有凝胶相的凝胶电解质以防止所述极耳移动之前,通过在所述袋的外部使用夹具板来施压并固定所述袋和所述电极组件,以固定所述固化性电解质组合物的形状。
13.如权利要求6所述的方法,其中,在所述袋和所述电极组件被施压和固定的状态下,将所述固化性电解质组合物转变成具有凝胶相的所述凝胶电解质以防止所述极耳移动。
14.如权利要求6所述的方法,其中,所述注入固化性电解质组合物包括:设置所述袋和所述电极组件使得所述极耳被设置在所述电极组件的下部,和容纳所述固化性电解质组合物以利用重力使其包围所述极耳。
15.如权利要求6所述的方法,所述方法还包括:在注入所述液体电解质之前,旋转所述袋以使得所述极耳被设置在所述电极组件的侧部。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2021-0127743 | 2021-09-28 | ||
KR1020220122860A KR20230045576A (ko) | 2021-09-28 | 2022-09-27 | 전지셀, 배터리 모듈, 및 전지셀을 제조하는 방법 |
KR10-2022-0122860 | 2022-09-27 | ||
PCT/KR2022/014519 WO2023055052A1 (ko) | 2021-09-28 | 2022-09-28 | 전지셀, 배터리 모듈, 및 전지셀을 제조하는 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116802924A true CN116802924A (zh) | 2023-09-22 |
Family
ID=88037691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280011026.9A Pending CN116802924A (zh) | 2021-09-28 | 2022-09-28 | 电池单元、电池模块和制造电池单元的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116802924A (zh) |
-
2022
- 2022-09-28 CN CN202280011026.9A patent/CN116802924A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2717503C (en) | Method for preparing an electrochemical cell having a gel electrolyte | |
US7078131B2 (en) | Polymeric sol electrolyte and lithium battery using the same | |
KR101768195B1 (ko) | 절연 코팅부를 포함하는 양극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 양극 | |
US7135254B2 (en) | Multi-layered, UV-cured polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same | |
JP6667932B2 (ja) | 多孔性構造の冷却兼用緩衝部材を含む電池モジュール | |
US20050153209A1 (en) | Polyimide-based lithium metal battery | |
US20190165416A1 (en) | Electrolyte membrane | |
US20110183212A1 (en) | Lithium ion polymer battery | |
KR20040020631A (ko) | 고분자 전해질 및 이를 채용한 리튬 전지 | |
KR20140144843A (ko) | 실링부가 경화성 물질로 절연되어 있는 파우치형 전지셀의 제조방법 | |
US11114698B2 (en) | Method of preparing pouch type secondary battery | |
JP2007242628A (ja) | 電池パック | |
US6670075B2 (en) | Lithium polymer secondary cell | |
US20090155696A1 (en) | Organic electrolytic solution and lithium battery employing the same | |
JP2010199035A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2002358941A (ja) | 電池パック | |
JP7442660B2 (ja) | ゲルポリマー電解質二次電池の製造方法、及びそれによって製造されたゲルポリマー電解質二次電池 | |
US20240055666A1 (en) | Battery cell, battery module, and method for manufacturing battery cell | |
CN116802924A (zh) | 电池单元、电池模块和制造电池单元的方法 | |
KR20230045576A (ko) | 전지셀, 배터리 모듈, 및 전지셀을 제조하는 방법 | |
KR101520139B1 (ko) | 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 | |
KR101717154B1 (ko) | 경화성 물질이 부가된 전지셀 제조 방법 및 제조 장치 | |
JP4878758B2 (ja) | 非水系二次電池及びその製造方法 | |
KR20230129942A (ko) | 전지셀, 배터리 모듈, 및 전지셀을 제조하는 방법 | |
US20230307712A1 (en) | Electrode assembly and preparation method thereof, secondary battery, battery module, battery pack, and electric apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |