棱柱形電池單體和包含其的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種包含兩個(gè)以上殼體構(gòu)件的棱柱形電池單體(電池單體)。
[0002]本實(shí)用新型要求在2014年9月25日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)?zhí)?0-2014-0128103的優(yōu)先權(quán)，其公開的內(nèi)容以其整體通過引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著由于化石燃料的消耗所造成的能源價(jià)格的日益增加和對(duì)于環(huán)境污染關(guān)注的逐步上升，對(duì)于環(huán)境友好的替代能源的需求必定會(huì)在將來發(fā)揮越來越大的作用。因而，對(duì)用于產(chǎn)生各種能源例如核能、太陽能、風(fēng)能和潮汐發(fā)電的技術(shù)的研究正在進(jìn)行中，并且用于更加有效的利用再生能量的電力儲(chǔ)存設(shè)備也備受關(guān)注。
[0004]特別是，隨著移動(dòng)裝置技術(shù)持續(xù)發(fā)展以及對(duì)移動(dòng)裝置的需求持續(xù)上升，對(duì)用作能源的電池的需求快速地增加。因此，已經(jīng)開展了對(duì)于滿足各種需求的電池的研究。
[0005]就電池的形狀而言，對(duì)于足夠薄以應(yīng)用于產(chǎn)品例如移動(dòng)電話的棱柱形二次電池或袋形二次電池的需求非常大。就電池的材料而言，另一方面，對(duì)于表現(xiàn)出高能量密度、高放電電壓和高輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池例如鋰離子電池和鋰離子聚合物電池的需求非常大。
[0006]另外，二次電池可根據(jù)具有如下結(jié)構(gòu)的電極組件的結(jié)構(gòu)來分類:其中正極和負(fù)極在隔膜介于正極和負(fù)極之間的狀態(tài)下堆疊。例如，電極組件可被構(gòu)造成具有:果凍卷(卷繞)型的結(jié)構(gòu)，其中長片型的正極和長片型的負(fù)極在隔膜布置在正極和負(fù)極之間的狀態(tài)下被卷繞；堆疊型結(jié)構(gòu)，其中各個(gè)具有預(yù)定的尺寸的多個(gè)正極和負(fù)極在隔膜分別布置在正極和負(fù)極之間的狀態(tài)下順序堆疊。近年來，為了解決果凍卷型電極組件和堆疊型電極組件引起的問題，已經(jīng)研制出組合了果凍卷型電極組件和堆疊型電極組件的具有如下改進(jìn)的結(jié)構(gòu)的堆疊/折疊類型的電極組件:其中預(yù)定數(shù)目的正極和負(fù)極在隔膜分別布置在正極和負(fù)極之間的狀態(tài)下順序地堆疊以構(gòu)成單元單體(unit cell)，然后在將多個(gè)單元單體放置到隔離膜上的同時(shí)，多個(gè)單元單體被順序地折疊。
[0007]另外，根據(jù)各個(gè)二次電池的電池殼體的形狀，二次電池殼體被分類成:圓柱形電池，該圓柱形電池被構(gòu)造成具有電極組件安裝在圓柱形金屬容器中的結(jié)構(gòu)；棱柱形電池，該棱柱形電池被構(gòu)造成具有電極組件安裝在棱柱形金屬容器中的結(jié)構(gòu)；以及袋形電池，該袋形電池被構(gòu)造成具有電極組件安裝在由鋁層壓片制成的袋形殼體中的結(jié)構(gòu)。
[0008]特別地，近年來，由于制造成本低、重量輕、易改變形狀等，已經(jīng)對(duì)被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)的袋形電池產(chǎn)生了廣泛的興趣:其中該堆疊或堆疊/折疊類型電極組件安裝在由鋁層壓片制成的袋形電池殼體中。另外，該袋形電池的使用已經(jīng)逐漸增加。
[0009]圖1是典型地示出了傳統(tǒng)的有代表性的袋形二次電池的一般結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
[0010]參見圖1，袋形二次電池100包含電極組件130 ;電極突片131和132，該電極突片131和132從電極組件130延伸；電極引線140和141，該電極引線140和141通過焊接分別連接到電極突片131和132 ;以及電池殼體120，該電池殼體120用于接納電極組件130。
[0011]電極組件130是包含正極和負(fù)極的發(fā)電元件，該正極和負(fù)極在隔膜分別布置在正極和負(fù)極之間的狀態(tài)下順序地堆疊。電極組件130被構(gòu)造成具有堆疊型結(jié)構(gòu)或堆疊/折疊型結(jié)構(gòu)。電極突片131和電極突片132從電極組件130的對(duì)應(yīng)的電極板延伸。電極引線140和電極引線141分別與從電極組件130的對(duì)應(yīng)的電極板延伸的電極突片131和電極突片132例如通過焊接而電連接。電極引線140和電極引線141部分地從電池殼體120向外露出。另外，用于改進(jìn)在電池殼體120與電極引線140和電極引線141之間的密封性同時(shí)保證在電池殼體120與電極引線140和電極引線141之間的電絕緣的絕緣膜150部分地附著到電極引線140和電極引線141的上表面和下表面。
[0012]電池殼體120包含殼體本體122，該殼體本體122具有凹形接納部123，電極組件130安裝到凹形接納部123中；和蓋121，該蓋121 —體地連接到殼體本體122。在電極組件130安裝到接納部123中的狀態(tài)下，殼體本體122的對(duì)邊124和上端125與蓋121彼此聯(lián)接，在殼體本體122的對(duì)邊124和上端125處殼體本體122和蓋121彼此接觸，由此完成電池。電池殼體120被構(gòu)造成具有樹脂層/金屬箔層/樹脂層的鋁層壓結(jié)構(gòu)。因此，通過將熱和壓力施加到殼體本體122的對(duì)邊124和上端125以及蓋121使得將其樹脂層彼此結(jié)合，能夠?qū)⒈舜私佑|的殼體本體122的對(duì)邊124和上端125和蓋121彼此結(jié)合，被密封的剩余部由此形成。在殼體本體122的對(duì)邊124和蓋121處，電池殼體120的上部件和下部件的樹脂層直接地彼此附著，由此通過將殼體本體122的對(duì)邊124和蓋121結(jié)合來實(shí)現(xiàn)均勻的密封。另一方面，電極引線140和電極引線141定位在殼體本體122的上端125和蓋121處，同時(shí)從電池殼體120向外突出。為此原因，鑒于電極引線140和電極引線141的厚度以及電極引線140和電極引線141與電池殼體120之間的材料差異，在絕緣膜150介于電極引線140和電極引線141與電池殼體120之間的狀態(tài)下，殼體本體122的上端125和蓋121被熱結(jié)合以提高密封性。
[0013]袋形二次電池的優(yōu)點(diǎn)在于，電池殼體的形狀能夠取決于電極組件的形狀而容易地改變。然而，袋形二次電池的問題在于，當(dāng)其被施加了外部沖擊時(shí)，由于其低剛度，二次電池可能未被充分地保護(hù)，并且特別是二次電池由于針狀構(gòu)件而可容易地被損壞，由此二次電池可能損傷和爆炸。
[0014]另外，當(dāng)由于二次電池暴露于高溫環(huán)境或二次電池的故障所造成短路可能出現(xiàn)在二次電池中時(shí)，電解質(zhì)可在正極接口處被分解，由此產(chǎn)生大量氣體。因此，二次電池可能會(huì)膨脹，這可能損壞二次電池的電連接。
[0015]而且，袋形二次電池具有另一個(gè)問題在于，由于在電池殼體的密封期間形成的被密封的剩余部而造成二次電池的容量減少。
[0016]為了解決以上問題，近年來已經(jīng)考慮將被構(gòu)造成具有以下結(jié)構(gòu)的棱柱形電池單體作為替代:其中堆疊型或堆疊/折疊型電極組件安裝在棱柱形的金屬電池殼體中。
[0017]—般地，棱柱形電池單體由以下方式制造而成:將電極組件插入到具有封閉下端的棱柱形空心殼體中、通過焊接將頂蓋組件與殼體聯(lián)接、通過注入孔將電解質(zhì)注入殼體中以及密封注入孔。具有封閉下端的棱柱形空心殼體一般通過拉深鋁合金片來制造。
[0018]然而，拉深具有問題在于，制造用于拉深的設(shè)備所必需的成本非常高，花費(fèi)長時(shí)間來制造模具等，以及能獲得的形狀受到限制。
[0019]因此，對(duì)于能夠根本上解決以上問題的技術(shù)很有必要?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0020]技術(shù)問題
[0021]已經(jīng)提出本實(shí)用新型來解決以上問題和其它尚待解決的技術(shù)問題。
[0022]由于解決如上所述的問題的大量廣泛和深入的研究和試驗(yàn)，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如將在下文中所述，在電池殼體由彼此聯(lián)接以便響應(yīng)于電極組件的外形圍繞電極組件的兩個(gè)以上殼體構(gòu)件和蓋板構(gòu)成的情況下，能夠提高電池單體的總體剛度，能夠提高電池單體抵抗外部物理沖擊的安全性，并能夠防止電池單體由于在電池單體中產(chǎn)生的氣體而變形，由此能夠提高電池單體和應(yīng)該電池單體的裝置的安全性，能夠以各種方式設(shè)計(jì)電池單體而不限制形狀，能夠降低制造電池單體所必需的成本和時(shí)間，由此提高生產(chǎn)效率并降低產(chǎn)品缺陷率。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完成本實(shí)用新型。
[0023]技術(shù)方案
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型涉及一種棱柱形電池單體，其特征在于包含:
[0025]電極組件，所述電極組件包含:正極、負(fù)極和置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜，所述電極組件具有從所述正極和所述負(fù)極的至少一側(cè)突出的正極端子和負(fù)極端子；
[0026]兩個(gè)以上殼體構(gòu)件，所述兩個(gè)以上殼體構(gòu)件彼此聯(lián)接以便具有與所述電極組件的外形對(duì)應(yīng)的形狀，使得所述殼體構(gòu)件圍繞所述電極組件，所述殼體構(gòu)件具有預(yù)定的開口，至少與所述正極端子和所述負(fù)極端子的突出部對(duì)應(yīng)的所述電極組件的一個(gè)表面通過所述開口露出；以及
[0027]蓋板，所述蓋板在密封的狀態(tài)下與所述殼體構(gòu)件的所述開口聯(lián)接。
[0028]優(yōu)選地，所述電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu):使用隔離膜連續(xù)地折疊單元單體，所述單元單體各自被構(gòu)造成具有堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包含正極、負(fù)極和置于所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜。
[0029]優(yōu)選地，所述正極端子和所述負(fù)極端子從所述電極組件的相同側(cè)突出。
[0030]優(yōu)選地，所述殼體構(gòu)件彼此聯(lián)接以便具有如下結(jié)構(gòu):所述殼體構(gòu)件圍繞所述電極組件的其它表面使得所述殼體構(gòu)件具有一個(gè)開口，與所述正極端子和所述負(fù)極端子的所述突出部對(duì)應(yīng)的所述電極組件的一個(gè)表面通過所述開口露出。
[0031]優(yōu)選地，所述殼體構(gòu)件彼此聯(lián)接以便具有如下結(jié)構(gòu):所述殼體構(gòu)件圍繞所述電極組件的其它表面使得所述殼體構(gòu)件具有兩個(gè)開口，與所述正極端子和所述負(fù)極端子的所述突出部對(duì)應(yīng)的所述電極組件的一個(gè)表面以及與所述電極組件的一個(gè)表面相反的所述電極組件的另一個(gè)表面通過所述兩個(gè)開口露出。
[0032]優(yōu)選地，所述蓋板與所述殼體構(gòu)件的所述開口或各個(gè)