電池單元的製作方法

2023-07-24 14:38:41

相關申請的交叉引用

本申請要求於2016年1月15日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2016-0005119號的優先權，其全部內容通過引用併入本文。

背景技術：

本發明涉及一種可提供顯著增加的內部空間的電池單元。

通常，蓄電池(secondarycellbatteries)可被再充電，並且容量大。鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池是典型的蓄電池。在這些典型的蓄電池中，鋰離子電池作為下一代能源因其具有使用期長、容量大等優異的特性而備受關注。

工作電壓為3.6v或更高的鋰離子蓄電池通常用作移動電子裝置中的電源，並且幾個鋰離子電池可以彼此連接以用於高輸出混合動力車輛中。由於鋰離子蓄電池的工作電壓可以是鎳鎘電池或鎳氫電池的工作電壓的三倍，並且每單位重量的鋰離子蓄電池的能量密度特性是優異的，鋰離子蓄電池的使用正在迅速增加。

通常，鋰離子蓄電池以電池單元製造，並且根據外部材料的形狀被劃分為具有嵌入在金屬罐中的電極組件的罐型蓄電池或具有嵌入在鋁層壓板的袋(pouch)中的電極組件的袋型(pouch-type)蓄電池。

這種鋰離子蓄電池通常通過當電極組件容納在殼體中時將電解質注入到殼體中並密封殼體來製造。

圖1是說明相關技術的袋型電池單元的結構的分解透視圖。圖2是圖1所示的袋型電池單元的立體圖。圖3是沿圖2的線i-i'截取的截面圖。

參照圖1至圖3，相關技術的袋型電池單元通常包括電極組件10和容納電極組件10的袋狀殼體(pouchcase)20。

這裡，電極組件10設置有電極板，即，陽極板和陰極板，並且在陽極板和陰極板之間可插入隔板(未示出)。每個陽極板和每個陰極板具有設置在其上的至少一個電極接線片(electrodetab)11，即陽極接線片和陰極接線片。

陽極接線片和陰極接線片分別連接到電極引線12，即陽極引線和陰極引線，並且部分的陽極引線和部分的陰極引線從袋狀殼體20暴露在外部，起到電極端子的作用，從而電連接到設置在蓄電池的外部的元件，例如，另一個蓄電池或外部裝置。

電極組件10被配置在如圖1所示的堆疊型(stack-type)電極組件中。這裡，堆疊型電極組件是具有多個陽極板和多個陰極板的電極組件，並且陽極板和陰極板交替地堆疊，陽極板和陰極板之間插入有隔板。

袋狀殼體20包括上殼體21和下殼體22。電極組件10和電解質容納在由上殼體21和下殼體22形成的內部空間中。上殼體21和下殼體22具有沿著其邊緣形成以密封內部空間的密封部分s，並且密封部分s彼此結合以密封內部空間。

袋狀殼體20保護內部部件諸如電極組件10、電解質等，並且包括鋁薄膜，以補充利用電極組件10和電解質所獲得的電化學性能並改善散熱性能。

這種鋁薄膜置於由絕緣材料形成的絕緣層之間，以確保與蓄電池的內部部件(例如電極組件10和電解質)以及與蓄電池的其它外部部件的電絕緣性能。

然而，因為相關技術的袋狀殼體20硬度低，所以當電解質注入其中且氣體從袋狀殼體20的內部除去時，如圖3所示(參考箭頭)，袋狀殼體20的形狀塌陷並被壓扁(crushed)。

以這種方式，當袋狀殼體20的形狀塌陷時，袋狀殼體20的內部空間不能被保持，反而有點減小，因此，將被電解質填充的空間也減小。

技術實現要素：

本發明的一個方面可提供一種電池單元，其可以通過保持殼體的形狀來為殼體的內部空間留出餘地。

根據本發明的一個方面，電池單元包括：殼體，其包括限定容納空間的深度的側壁部分和從側壁部分延伸以使容納空間完整的平面部分；以及電極組件，其通過堆疊多個電極板形成，並且被容納在殼體內部形成的容納空間中，其中側壁部分包括從平面部分延伸的第二側壁和從第二側壁延伸的第一側壁，並且第一側壁和第二側壁相對於平面部分具有不同的傾斜角。

第一側壁的傾斜角可小於第二側壁的傾斜角。

第二側壁的傾斜角可大於第一側壁的傾斜角並且等於或小於90°。

第二側壁可接觸電極組件並控制電極組件的移動。

根據本發明的一個方面，電池單元包括：殼體，其包括限定容納空間的深度的側壁部分和從側壁部分延伸以使容納空間完整的平面部分；以及電極組件，其通過堆疊多個電極板形成，並且被容納在殼體內部形成的容納空間中，其中殼體具有平行於平面部分的外側的折線(bentline)，其形成在側壁部分內，並將側壁部分分成第一側壁和第二側壁。

殼體可包括彼此結合的第一殼體和第二殼體，並且部分的容納空間可分別形成在第一殼體和第二殼體中。

附圖說明

結合附圖，從下面詳細的描述中將更清楚地理解本發明的上述和其它方面、特徵以及優點，其中：

圖1是說明相關技術的袋型電池單元的結構的分解透視圖。

圖2是圖1所示的袋型電池單元的透視圖；

圖3是沿圖2的線i-i'截取的截面圖；

圖4是示意性地說明實施方案的袋型電池單元的立體圖；

圖5是圖4所示的袋型電池單元的透視圖；以及

圖6是沿圖5的線ii-ii'截取的截面圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖如下描述本發明的實施方案。

然而，本發明可以以許多不同的形式進行示例，並且不應被解釋為限於本文所闡述的具體實施方案。相反，提供這些實施方案以使得本發明將是全面的和完整的，並且將向本領域技術人員充分地傳達本發明的範圍。

在整個說明書中，應理解當一個元件(例如層、區域或薄片(襯底))被稱為在另一元件「上(on)」，「連接到」或「結合到(coupleto)」另一元件時，它可以直接在所述另一元件「上」，「連接到」或「結合到」所述另一元件，或者可存在介入其間的其他元件。相反，當一個元件被稱為「直接在另一元件上」，「直接連接到」或「直接結合到」另一元件時，在其間沒有介入其它元件或層。相同的附圖標記始終表示相同的元件。如本文所使用的，術語「和/或」包括一個或多個相關所列項目的任意和所有組合。

顯而易見的是，儘管這裡可以使用術語第一、第二、第三等來描述各種構件、部件、區域、層和/或部分，但是這些構件、部件、區域、層和/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個構件、部件、區域、層或部分與另一個區域、層或部分區分開。因此，在不背離示例性實施方案的教導的情況下，下面討論的第一構件、第一部件、第一區域、第一層或第一部分可被稱為第二構件、第二部件、第二區域、第二層或第二部分。

在本文中可以使用空間相對術語，諸如「在上面(above)」、「上面的(upper)」、「在下面(below)」和「下面的(lower)」等，以便於描述圖中所示的一個元件相對於另一元件(元件)的關係。應當理解，空間相對術語旨在包含除了圖中所示的方位之外的使用或操作中的裝置的不同方位。例如，如果圖中的裝置被翻轉，那麼被描述為相對於其他元件「在上面」或「上面的」的元件將相對於其他元件或特徵被定位為「在下面」或「下面的」。因此，術語「在上面」可包含取決於附圖的特定方向的在上面方向和在下面方向。另外裝置可以以其他方式確定取向(旋轉90度或其它方向)，並且可相應地解釋本文中使用的空間相對描述符。

本文中使用的術語僅描述特定實施方案，並且本發明不限於此。如本文所使用的，除非上下文另有明確說明，否則單數形式「一(a)」、「一個(an)」和「該(the)」也旨在包括複數形式。還應當理解，當在本說明書中使用術語「包括(comprises)」和/或「包括(comprising)」時，它們指定所述特徵、整數、步驟、操作、構件、元件和/或其組合的存在，但不排除存在或添加一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、構件、元件和/或其組合。

在下文中，將參考說明本發明的實施方案的示意圖來描述本發明的實施方案。在附圖中，例如，由於製造技術和/或公差，可以估計所示形狀的修改。因此，本發明的實施方案不應被解釋為限於本文所示的區域的特定形狀，例如，不限於包括由製造造成的形狀變化。以下實施方案也可單獨地或作為其組合來構成。

以下描述的本發明的內容可具有各種配置，並且在此僅提出所需的配置，但是本發明不限於此。

圖4是示意性地說明實施方案的袋型電池單元的分解透視圖。圖5是圖4所示的袋型電池單元的透視圖。圖6是沿圖5的線ii-ii'截取的截面圖。

參照圖4至圖6，袋型電池單元包括電極組件100和袋狀殼體200。

電極組件100包括多個電極板和多個電極接線片110，並且被容納在袋狀殼體200的容納部分204中。這裡，電極板包括多個陽極板和多個陰極板，並且電極組件100包括彼此堆疊以使得其寬表面彼此面對的陽極板和陰極板，陽極板和陰極板之間插入隔板。

通過用活性物質漿料塗覆集電器形成陽極板和陰極板，並且通常通過混合顆粒相活性物質、亞導體(subconductor)、粘合劑和增塑劑，同時向其中添加溶劑形成漿料。

電極組件100還包括在垂直方向上堆疊的陽極板和陰極板。這裡，陽極板和陰極板分別具有設置在其上的電極接線片110，並且具有相同極性的陽極板和陰極板彼此接觸，以分別連接到公共電極引線120。

袋狀殼體200包括第一殼體210和第二殼體220。第一殼體210和第二殼體220包括密封部分202和容納部分204。

密封部分202沿著容納部分204的外側設置。

第一殼體210的密封部分202和第二殼體220的密封部分202彼此結合，以密封由容納部分204形成的內部空間。

密封部分202以熱熔融方式彼此結合，但是密封部分202的結合方式不限於此。為了顯著減小密封部分202的面積，密封部分202可在彼此結合之後至少摺疊一次。

密封部分202按照容器形狀成形以提供內部空間。在一個實施方案中，密封部分202從具有容器形狀的容納部分204的側部延伸。

電極組件和電解質(未示出)被容納在容納部分204的內部空間中。如圖4所示，容納部分204形成在第一殼體210和第二殼體220中。然而，根據需要，容納部分204也可以僅形成在第一殼體210和第二殼體220中的一個中。

此外，該實施方案的容納部分204包括平面部分205和側壁部分208。

平面部分205是形成為具有寬面積的容納部分204的一個表面，並且形成容納部分204的內部空間的底表面或上表面。因此，平面部分205從側壁部分208延伸以使內部空間完整。

此外，平面部分205形成為具有與電極組件100的面積相應的尺寸，並且基本上平行於密封部分202。

側壁部分208將容納部分204連接到平面部分205。側壁部分208從密封部分202延伸以連接到平面部分205的外側，並限定容納部分204的內部空間的深度。

每個側壁部分208包括具有不同傾斜角的多個側壁206和側壁207。在該實施方案中，側壁部分208包括第一側壁206和第二側壁207。

參照圖5和圖6，第一側壁206從密封部分202延伸，並且第一側壁206和密封部分202之間或第一側壁206和平面部分205之間的傾斜角定義為θ1。另外，第二側壁207設置在第一側壁206和平面部分205之間，並且第二側壁207與密封部分202或與平面部分205之間的傾斜角定義為θ2。

第一側壁206的傾斜角θ1小於第二側壁207的傾斜角θ2。在該實施方案中，第一側壁206的傾斜角θ1為41°，第二側壁207的傾斜角θ2為71°，但是第一側壁206和第二側壁207的傾斜角不限於此。

側壁部分208包括第一側壁206和第二側壁207，因此在側壁部分208中設置至少一個區分第一側壁206和第二側壁207的第二折線c2。

因此，第一側壁206被限定為設置在密封部分202和第二折線c2之間的側壁部分208的一部分，以及第二側壁207被限定為設置在第二折線c2和平面部分205之間的側壁部分208的一部分。

在如上所述構造的該實施方案的袋型電池單元中，袋狀殼體200的外部可能不容易通過包括在側壁部分208中的第一側壁206和第二側壁207來改變。

在相關技術的袋型電池單元中，當將電解質注入袋狀殼體20中且氣體從袋狀殼體20的內部除去時，袋狀殼體20(參照圖1)的外部變形同時塌陷。如圖3所示，當將電解質注入到袋狀殼體20中並且氣體從袋狀殼體20的內部除去時，袋狀殼體20的側壁明顯塌陷，因此袋狀殼體20的內部空間減小，導致填充有電解質的空間減小。

因此，可能沒有將所需量的電解質注入到內部空間中，或者電解質可在電極組件10(參照圖1)和平面部分之間流動，導致平面部分與電極組件10被隔開。因此，製造了具有兩個隆起(swelled)的表面的電池單元。

然而，該實施方案的電池單元包括第一折線c1和第二折線c2，每個第一折線c1形成平面部分205的外側，並且每個第一折線c1區分平面部分205和第二側壁207，每個第二折線c2區分第一側壁206和第二側壁207。第一折線c1和第二折線c2彼此間隔開以彼此平行，並且分別沿彼此相反的方向彎曲(bent)。因此，與根據相關技術的電池單元相比，根據實施方案的保持容納部分204的外部的電池單元的硬度增加。

因此，即使當從袋狀殼體200的內部除去氣體時，袋狀殼體200的側壁部分208也不容易塌陷。結果就是，根據實施方案的電池單元可確保顯著增加的內部空間，從而用足夠量的電解質填充內部空間並防止電池單元的兩個表面隆起(swelling)。

此外，第二側壁207可接觸電極組件100以固定電極組件100，因此可以防止電極組件100在袋狀殼體200內移動。

在該實施方案中，在第一側壁206和第二側壁207之間僅形成單個第二折線c2，但是本發明的構造不限於此。例如，本發明可以以各種方式進行修改，例如在第一側壁206和第二側壁207之間形成第三側壁，或者再在它們之間形成折線。

此外，在該實施方案中，第二側壁207是斜面，但也可以是豎直面。在一個實施方案中，第二側壁207的第二傾斜角θ2為90°。

因此，第二側壁207的第二傾斜角θ2大於第一側壁206的第一傾斜角θ1，並且第二側壁207的第二傾斜角θ2可被限定為90°以下。

如上所述，根據一個實施方案，即使當從殼體的內部除去氣體時，電池單元也可防止殼體的側壁部分容易地塌陷。因此，電池單元可確保顯著增加的內部空間，從而用足夠量的電解質填充內部空間並防止電池單元的兩個表面隆起。

雖然以上示出和描述了示例性實施方案，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的範圍的情況下，可以進行修改和變化。