CN218513653U - 电池单元和包括电池单元的电池模块 - Google Patents

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Abstract

电池单元和包括电池单元的电池模块。本公开涉及电池单元和包括该电池单元的电池模块。根据本公开的一个实施方式的电池单元包括：电极组件，其包括正极、负极和隔膜；以及袋状壳体，其用于容纳电极组件，其中，袋状壳体包括绝缘脆弱部分，该绝缘脆弱部分是绝缘性脆弱的部分，并且其中，绝缘涂层形成在绝缘脆弱部分上。

Description

电池单元和包括电池单元的电池模块
技术领域
本公开涉及一种电池单元和包括该电池单元的电池模块，并且更具体地说，涉及一种袋型电池单元和电池模块。
背景技术
随着对移动装置的技术发展和需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求正在迅速增加，并且因此，正在执行对能够满足各种需求的电池的许多研究。
二次电池作为用于动力驱动装置(诸如电动自行车、电动车辆和混合动力电动车辆)的能量源以及用于移动装置(诸如移动电话、数码相机和膝上型计算机)的能量源已经引起了相当大的关注。
近来，随着对大容量二次电池结构(包括利用二次电池作为能量存储源)的需求的持续增加，对其中多个二次电池串联或并联连接的电池模块的组件的多模块结构的电池组的需求不断增长。
此外，当多个电池单元串联或并联连接以配置电池组时，配置由至少一个电池单元组成的电池模块并且然后将其它部件添加到至少一个电池模块以配置电池组的方法是常见的。
图1是示出常规电池单元的图。图2是示出从另一方向观察的图1中的A部分的图。
参照图1和图2，电池单元10是二次电池并且可以被配置为袋型二次电池。这种电池单元10可以包括电极组件20(包括正极、负极和隔膜)、袋状壳体30和从电极组件20突出的电极引线21。
在电极组件20被容纳的状态下，袋状壳体30沿着折叠部分33折叠，并且然后当密封部分32被压缩和热熔时，由于残余应力，可能在朝向电极组件20的外部的方向上形成称为蝙蝠耳的毛刺形突起部分。这种蝙蝠耳形突出部分可能是袋状壳体30的其中绝缘脆弱的区域，并且袋状壳体30的其中绝缘脆弱的区域(包括蝙蝠耳形突出部分)可以被称为绝缘脆弱部分B。绝缘脆弱部分B不限于蝙蝠耳形突出部分，并且在形成电池单元10的工序中，由于袋状壳体30的形状的突然变化而发生细裂纹等，因此绝缘脆弱部分还可以包括袋状壳体30容易破裂的部分。这种绝缘脆弱部分B的存在使得电池单元10的绝缘脆弱，并且不能执行保护电池单元10免受来自外部的物理变化的影响的功能，从而可降低二次电池的性能和寿命。
因此，需要加强二次电池的绝缘性能，从而提高二次电池的效率和寿命。
实用新型内容
技术问题
本公开的目的是提供一种具有改进的绝缘性能和寿命的电池单元，以及包括该电池单元的电池模块。
然而，要由本公开的实施方式解决的技术问题不限于上述问题，并且可以在本公开中包括的技术构思的范围内不同地扩展。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种电池单元，该电池单元包括：电极组件，其包括正极、负极和隔膜；以及袋状壳体，其容纳电极组件，其中，袋状壳体包括绝缘脆弱部分，该绝缘脆弱部分是绝缘性脆弱的部分，并且其中，绝缘涂层形成在绝缘脆弱部分上。
该袋状壳体可以包括分别形成在袋状壳体的拐角处的密封部分和折叠部分，并且密封部分和折叠部分中的至少一个包括绝缘脆弱部分。
绝缘脆弱部分可以包括分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分彼此相交的区域。
绝缘脆弱部分可以包括分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分和折叠部分彼此相交的区域。
袋状壳体包括彼此对应的第一区域和第二区域，并且在容纳电极组件的状态下，密封部分通过将第一区域和第二区域的边缘彼此接合来密封。
袋状壳体包括彼此对应的第一区域和第二区域，并且折叠部分可以被折叠，使得第一区域和第二区域彼此面对。
电池单元还可以包括突出部分，该突出部分在密封部分和折叠部分彼此相交的部分处沿着垂直于电极组件的厚度方向的方向突出。
突出部分可以是具有蝙蝠耳形的毛刺。
绝缘涂层可以被配置成使得用于绝缘保护目的的绝缘材料经受涂敷到绝缘脆弱部分上的保形涂敷(conformal coating)。
绝缘涂层可以形成在分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分彼此相交的区域中，以及分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分和折叠部分彼此相交的区域中。
绝缘涂层可以形成为与绝缘脆弱部分的一区域对应。
绝缘涂层可以包括有机涂敷剂。
绝缘材料可以包括丙烯酸、硅树脂、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种。
多个绝缘涂层可以形成为彼此间隔开。
电池单元还可以包括绝缘涂敷保护层，该绝缘涂敷保护层形成为在绝缘涂层的外部上覆盖绝缘涂层。
绝缘涂敷保护层可以形成在分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分彼此相交的区域中，以及分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分和折叠部分彼此相交的区域中。
根据本公开的另一方面，提供了一种包括电池单元的电池模块。
有益效果
根据本公开的实施方式，涂层形成在电池单元的绝缘脆弱部分上，由此能够提高电池单元的绝缘性能和寿命。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据所附权利要求的描述将清楚地理解上面未描述的附加其它效果。
附图说明
图1是示出常规电池单元的图；
图2是示出从另一方向观察的图1中的A部分的图；
图3是示出根据本公开的实施方式的电池单元的制造工序的图；
图4是示出根据本公开的实施方式的电池单元的组装步骤的分解状态的图；
图5是根据本公开的实施方式的电池单元的立体图；
图6是示出根据本公开的实施方式的电池单元的图；
图7是示出从另一方向观察的图6中的A部分的图；
图8是示出根据本公开的另一实施方式的电池单元的图；以及
图9是示出从不同方向观察的图8中的A部分的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式，使得本领域技术人员可以容易地执行它们。本公开可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于本文阐述的实施方式。
为了清楚起见，本文将省略与描述无关的部分的描述，并且相同的附图标记在整个描述中表示相同或相似的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地例示了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不一定限于附图中例示的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。
另外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意指不存在其它中间元件。此外，词语“上”或“上方”意指设置在参考部分上或下方，并且不一定意指朝向重力的相反方向设置在参考部分“上”或“上方”。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”某个部件时，除非另有说明，否则意指该部分还可以包括其它部件而不排除其它部件。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，这意指当从上侧观察目标部分时，并且当被称为“截面”时，这意指当从垂直切割的截面的一侧观察目标部分时。
图3是示出根据本公开的实施方式的电池单元的制造工序的图。图4是示出根据本公开的实施方式的电池单元的组装步骤的分解状态的图。图5是根据本公开的实施方式的电池单元的立体图。
参照图3至图5，被插入以层叠在电池模块上的电池单元100包括：电极组件200和袋状壳体300，电极组件200包括正极、负极和隔膜，在袋状壳体300中形成有用于容纳电极组件200的容纳部分310。
电极组件200可以是层叠型电极组件200，其中，以预定尺寸为单位切割的多个正极和负极在隔膜插入其间的情况下顺序地层叠，。然而，本公开不限于此，并且其可以是具有其中卷绕正极、负极和插入其间的隔膜的结构的卷绕型组件。
电极引线210可以电连接到电极组件200。这样的电极引线210可以成对形成。一对电极引线210的一部分可以分别在袋状壳体300的前后方向(电极组件的纵向方向上的两端)处突出到袋状壳体300的外部。上述电池单元100的配置是示例，并且电池单元100的形状可以不同地修改。
袋状壳体300可以包括容纳部分310、密封部分320和折叠部分330。袋状壳体300可以包括彼此对应的第一区域301和第二区域302，并且可以由包括位于第一区域301中的第一容纳部分310a、位于第二区域302中的第二容纳部分310b以及位于第一容纳部分310a与第二容纳部分310b之间的折叠部分330的片状基材制成。
第一区域301和第二区域302可被袋状壳体300的弯曲线330’分开。此时，袋状壳体300的弯曲线330'可以形成在与容纳部分310的边缘线间隔开的部分(G)中。
在制造袋状壳体300时，其中容纳电极组件200的容纳部分310可以通过成形而形成在第一区域301和第二区域302中的至少一个中。容纳部分310可以包括位于第一区域301中的第一容纳部分310a和位于第二区域302中的第二容纳部分310b。电极组件200的一部分被结合到第一容纳部分310a和第二容纳部分310b中的每一个中，并且电极组件200可以被容纳为通过折叠第一容纳部分310a和第二容纳部分310b以彼此面对(其中折叠部分330插入在它们之间)来包裹。
在形成容纳部分310之后，袋状壳体300的结构可以通过将袋状壳体300的折叠部分330相对于弯曲线330'弯曲180度并覆盖容纳部分310来完成。
折叠部分330可以是使袋状壳体300弯曲同时包括弯曲线330’的部分。第一区域301和第二区域302可以在沿着折叠部分330折叠的同时彼此接触。
电极组件200具有包括四个侧面的平面形状，并且折叠部分330可以位于与四个侧面中的一个相对应的部分处。折叠部分330与电极组件200的侧表面230紧密接触，使得片状基材在折叠部分330的两个边缘处折叠，由此第一容纳部分310a和第二容纳部分310b可以折叠成彼此面对。因此，折叠部分330的宽度P可以与电极组件200的厚度t相同。在除了与折叠部分330对应的侧面之外的三个侧面上，第一容纳部分310a和第二容纳部分310b的边缘彼此接合和密封以形成密封部分320。密封部分320通过例如热密封的方法密封。
更详细地，袋状壳体300的片状基材可以由包括金属层和树脂层的层压板形成。特别地，层压板可以是铝层压板。片状基材包括由金属层制成的芯、形成在芯的一个表面上的热密封层和形成在芯的另一表面上的绝缘膜。热密封层用作使用聚合物树脂(例如改性聚丙烯，例如CPP(固化聚丙烯))的粘合剂层，并且绝缘膜可以由树脂材料(诸如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))形成，但是袋状外部材料的结构和材料不受限制。在密封部分320中，第一容纳部分310a和第二容纳部分310b的热密封层彼此接触，并且在这些彼此接触的状态下执行热密封工序，使得袋状壳体300被密封。
在以这种方式使用片状基材进行密封的工序中，在折叠部分330和密封部分320彼此相交的部分(图1中的A部分)处，可能产生在挤压片状基材的同时突出到电极组件200的形成在折叠部分330上的一侧的外部的部分。这种突出部分可能是绝缘脆弱部分B。密封部分320和折叠部分330中的至少一个可包括绝缘脆弱部分B。
绝缘脆弱部分B可以分别形成在袋状壳体300的相互邻近的拐角处。绝缘脆弱部分B可以包括分别形成在袋状壳体300的相互邻近的拐角处的密封部分320彼此相交的点。绝缘脆弱部分B可以是在密封部分320和折叠部分330彼此相交的部分处沿着垂直于电极组件200的厚度t方向的方向上突出的突出部分。如图1所示，绝缘脆弱部分B可以是蝙蝠耳形毛刺，其中，邻近边缘线的弯曲线300a的折叠部分不平滑地形成并且向外突出。然而，绝缘脆弱部分B不限于此，并且根据由于袋状壳体300的形成或密封而引起的形状的突然变化，袋状壳体300变薄或出现裂纹，因此可以包括任何部分，只要它是绝缘变得脆弱的部分。
接下来，将参照图5描述一个电池单元110的配置。电池单元100可以包括电极组件200、单元壳体133和分别从电极组件200突出的电极引线210。
电极组件200可以由正极板、负极板和隔膜构成。单元壳体133用于封装电极组件200，并且可以由包括树脂层和金属层的层压板构成。这种单元壳体133可以包括壳体主体132和单元平台(cell terrace)130。壳体主体132可以容纳电极组件200。为此，壳体主体132设置有能够容纳电极组件200的容纳空间。单元平台130从壳体主体132延伸并且被密封以便密封电极组件200。电极引线210可以从单元平台130的一侧和另一侧部分地突出，具体地，在单元平台130的前后方向(y轴方向)上突出。
电极引线210可以电连接到电极组件200。这样的电极引线210可以成对形成。一对电极引线210的一部分可以分别在电池壳体133的前后(y轴方向)上突出到电池平台130之外。上述电池单元100的配置是示例，并且可以不同地修改用于配置电池单元堆的电池单元100的形状。
图6是示出根据本公开的实施方式的电池单元的图。图7是示出从另一方向观察的图6中的A部分的图。
参照图6至图7，根据本公开的实施方式的电池单元100可以包括形成在绝缘脆弱部分B上的绝缘涂层350。绝缘涂层350可以是除了设置在袋状壳体300中的绝缘层之外还在其上执行绝缘涂敷的层。该图示出了绝缘涂层350仅形成在电池单元100的边缘的一个区域和蝙蝠耳形突起部分上，但不限于此。绝缘涂层350可以形成在绝缘脆弱部分B中的任何地方。因此，绝缘涂层350可以仅形成为一个，或者可以形成为多个以便彼此间隔开。
具体地，绝缘涂层350可以形成在分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分320彼此相交的区域中，或者分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分320和折叠部分330彼此相交的区域中。绝缘涂层350可以形成在密封部分320和折叠部分330彼此相交的部分处沿着垂直于电极组件200的厚度方向的方向突出的突出部分上。
为了绝缘保护的目的，通过用绝缘材料涂敷位于电池单元100的袋状壳体300中的绝缘脆弱部分B来形成绝缘涂层350，由此可以切断安装在袋状壳体300内部的电极组件200与外部之间的电连接，并且可以保护电池单元100免受诸如外部湿度和污染之类的物理影响，使得可以长时间保持电池的寿命。
绝缘涂层350可以通过保形涂敷形成。保形涂层是具有非常薄的厚度以保护其免受外部环境和物理影响的涂层膜的形成。
根据本公开的实施方式，形成绝缘涂层350的涂敷剂可以是有机涂敷剂。形成绝缘涂层350的涂敷剂不受限制，只要它包括绝缘材料即可，并且例如，它可以是丙烯酸、硅树脂、聚氨酯和环氧树脂材料。由硅树脂和环氧树脂材料形成的绝缘涂层350耐高温，并且由聚氨酯材料形成的绝缘涂层350具有优异的耐化学性，并且由丙烯酸材料形成的绝缘涂层350具有电阻强的特性。
绝缘涂层350可以通过诸如漆刷、喷涂或浸涂的方法形成。优选地，绝缘涂层350可以通过涂刷和浸渍形成。
绝缘涂层350的厚度可以是设置在袋状壳体300中的绝缘层的厚度的至少2倍到至多10倍。此外，绝缘涂层350的涂敷面积可以是绝缘脆弱部分B的面积的至少100％。具体地，绝缘涂层350可以形成为与绝缘脆弱部分B的由绝缘涂层350覆盖的区域对应，并且还可以在在绝缘脆弱部分B的区域上方覆盖绝缘脆弱部分B的同时形成。
通过在绝缘脆弱部分B上形成绝缘涂层350，可以确保电池单元100的绝缘性能。此外，由于不需要插入用于绝缘的单独部件，因此可以提高电池单元和包括电池单元的电池模块的能量密度，可以提高组装性能，并且可以降低与组装相关联的成本。
图8是示出根据本公开的另一实施方式的电池单元的图。图9是示出从不同方向观察的图8中的A部分的图。
参照图8和图9，根据本公开的另一实施方式的电池单元还可以包括绝缘涂敷保护层360，该绝缘涂敷保护层360被形成为从绝缘涂层350的外部覆盖绝缘涂层350。绝缘涂敷保护层360可以形成在与绝缘涂层350对应的位置处。因此，绝缘涂敷保护层360可以仅形成为一个，或者可以形成为多个以便彼此间隔开。
具体地，绝缘涂敷保护层360可以形成在分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分320彼此相交的区域中，或者分别形成在袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分320和折叠部分330彼此相交的区域中。绝缘涂敷保护层360可以形成在密封部分320和折叠部分330彼此相交的部分处沿着垂直于电极组件200的厚度方向的方向突出的突出部分处。
绝缘涂敷保护层360可以形成在比绝缘涂层350所在的区域宽的区域中。
绝缘涂敷保护层360的涂敷面积可以是绝缘涂层350的面积的至少100％。具体地，绝缘涂敷保护层360可以形成为与绝缘涂层350的由绝缘涂敷保护层360覆盖的区域对应，并且可以在绝缘涂层350的区域上方覆盖绝缘涂层350的同时形成。绝缘涂敷保护层360通过涂敷涂敷剂来形成，以保护位于电池单元100的袋状壳体300中的绝缘涂层350。当电池单元100被层叠并容纳在电池模块中时，可以保护绝缘涂层350免受与部件的摩擦，并且确保电池单元100和包括电池模块的电池模块的绝缘性能。通过绝缘涂敷保护层本身的绝缘性能，可以进一步增强电池模块的绝缘性能。
上述电池单元和包括该电池单元的电池模块可以应用于各种装置。这样的装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆的车辆装置，但是本公开不限于此，并且适用于可以使用电池单元和包括该电池单元的电池模块的各种装置，其也属于本公开的范围。
尽管上面已经示出和描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员可以使用所附权利要求中限定的本实用新型的基本原理进行许多其它变化和修改，其也落入本实用新型的精神和范围内。
[附图标记说明]
100：电池单元
200：电极组件
210：电极引线
300：袋状壳体
310：容纳部分
320：密封部分
330：折叠部分
350：绝缘涂层
360：绝缘涂敷保护层
B：绝缘脆弱部分

Claims (15)

1.一种电池单元，所述电池单元包括：
电极组件，所述电极组件包括正极、负极和隔膜；以及
袋状壳体，所述袋状壳体用于容纳所述电极组件；
其特征在于，所述袋状壳体包括绝缘脆弱部分，所述绝缘脆弱部分是绝缘性脆弱的部分，并且
其中，绝缘涂层形成在所述绝缘脆弱部分上。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于：
所述袋状壳体包括分别形成在所述袋状壳体的拐角处的密封部分和折叠部分，并且所述密封部分和所述折叠部分中的至少一个包括所述绝缘脆弱部分。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂层包括分别形成在所述袋状壳体的相互邻近的拐角处的所述密封部分彼此相交的区域。
4.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂层包括分别形成在所述袋状壳体的相互邻近的拐角处的所述密封部分和所述折叠部分彼此相交的区域。
5.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于：
所述袋状壳体包括彼此对应的第一区域和第二区域，并且
在容纳所述电极组件的状态下，所述密封部分通过将所述第一区域和所述第二区域的边缘彼此接合来密封。
6.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于：
所述袋状壳体包括彼此对应的第一区域和第二区域，并且
所述折叠部分被折叠，使得所述第一区域和所述第二区域彼此面对。
7.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于：
所述袋状壳体还包括突出部分，所述突出部分在所述密封部分和所述折叠部分彼此相交的部分处沿着垂直于所述电极组件的厚度方向的方向突出。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其特征在于：
所述突出部分是具有蝙蝠耳形的毛刺。
9.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂层被配置成使得用于绝缘保护目的的绝缘材料经受涂敷到所述绝缘脆弱部分上的保形涂敷。
10.根据权利要求9所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂层形成在分别形成在所述袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分彼此相交的区域中，以及分别形成在所述袋状壳体的相互邻近的拐角处的所述密封部分和折叠部分彼此相交的区域中。
11.根据权利要求9所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂层形成为与所述绝缘脆弱部分的一区域对应。
12.根据权利要求9所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂层包括有机涂敷剂。
13.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于：
所述电池单元还包括绝缘涂敷保护层，所述绝缘涂敷保护层形成为在所述绝缘涂层的外部上覆盖所述绝缘涂层。
14.根据权利要求13所述的电池单元，其特征在于：
所述绝缘涂敷保护层形成在分别形成在所述袋状壳体的相互邻近的拐角处的密封部分彼此相交的区域中，以及分别形成在所述袋状壳体的相互邻近的拐角处的所述密封部分和折叠部分彼此相交的区域中。
15.一种包括电池单元的电池模块，其特征在于，所述电池单元为根据权利要求1至14中的任一项所述的电池单元。
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