CN115244766A - 软包电池单体和包括该软包电池单体的电池模块 - Google Patents

软包电池单体和包括该软包电池单体的电池模块 Download PDF

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Abstract

根据本公开的一个实施例的软包电池单体，包括：电极组件，包括正极、负极和插设在正极与负极之间的隔板；以及电池壳体，电极组件附接到电池壳体，其中，电池壳体包括上壳体、下壳体和形成在上壳体与下壳体之间的容纳部，其中，电池壳体形成有密封部，在密封部中上壳体和下壳体的***表面彼此热熔接，并且其中，密封部的至少一部分的一端凹入电池壳体的内部。

Description

软包电池单体和包括该软包电池单体的电池模块
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0126271号和于2021年9月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0116871号的权益，其公开的全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种软包电池单体和包括该软包电池单体的电池模块，更具体地，涉及一种改进了尺寸稳定性、延缓由电池单体内部产生的气体引起的泄气(venting)现象并且防止密封部的电腐蚀的软包电池单体，以及包括该软包电池单体的电池模块。
背景技术
随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。特别地，二次电池作为动力驱动设备(例如，电动自行车、电动汽车、混合动力汽车)的能源以及移动设备(例如，手机、数码相机、笔记本电脑和可穿戴设备)的能源备受关注。
根据电池壳体的形状，这些二次电池被分类为电极组件内置在圆柱形金属壳体中的圆柱形电池、电极组件内置在棱柱形金属壳体中的棱柱形电池以及电极组件内置在由铝层压片形成的软包壳体中的软包电池。这里，内置在电池壳体内的电极组件是产生电力的元件，具有包括正极、负极和插设在正极与负极之间的隔板的结构，能够进行充放电。电极组件可以被分类为卷绕(jelly-roll)型电极组件和层叠型电极组件，卷绕型电极组件被配置为具有其中涂覆有活性材料的长片型负极和长片型正极以隔板插设在负极与正极之间的方式卷绕的结构，层叠型电极组件被配置为具有其中多个负极和正极以隔板插设在负极与正极之间的方式顺序层叠的结构。
其中，特别地，在由铝层压片形成的软包电池壳体中配置层叠型或层叠/折叠型电极组件的结构的软包电池具有，例如，制造成本低、重量小、容易变形的优点，因此，其使用量正在逐渐增加。
图1是示出常规的软包电池单体的主视图。
参照图1，软包电池单体10包括电池壳体14，电池壳体14包括上壳体12和下壳体13，其中电极组件(未示出)内置在上壳体12和下壳体13中。此外，上壳12和下壳13包括通过热熔接(heat-sealing)上壳体12和下壳体13的***表面而形成的密封部15，以密封包含在电极组件中的电解液。
图2是示出图1的软包电池单体的侧部的放大图。图2(a)是电池单体膨胀前的图，图2(b)是电池单体膨胀后的图。图3是示出其中图1的软包电池单体的侧部膨胀的膨胀区域A的图。
参照图1，在组装电池模块或电池组时，通过将软包电池单体10压接(press-bond)至位于软包电池单体10两侧的金属板20来使用软包电池单体10。参照图2和图3，软包电池单体10在充放电过程中在电池单体内部产生大量气体，从而在密封壳体内部产生高压，从而引起膨胀现象。金属板20阻止软包电池单体10向上部和下部的膨胀，从而软包电池单体10的一个侧部会像膨胀区域A一样膨胀。
然而，参照图3，在常规的软包电池单体10的情况下，当软包电池单体10的一个侧部中发生膨胀现象时，软包电池单体10的该一个侧部与位于软包电池单体10的两侧的金属板20分离的尺寸。从而，很可能会损坏软包电池单体10的密封部15，这会导致内部气体排放到外部以及外部气体或水分流入电池单体，从而降低电池性能的问题。
除此之外，参照图3，密封部15暴露于外部，因此，当软包电池单体10附接到电池模块(未示出)时，可能与其他部件接触。因此，当在充放电过程中产生负电位时，暴露于密封部15的金属部会发生电腐蚀，从而导致例如丧失水分阻挡功能和电池功能的问题。因此，通常，在现有技术中，暴露于密封部15的金属部被折叠或卷绕并从而置于内部，或者另外将胶带附接到金属部。然而，在将从密封部15暴露的金属部折叠或卷绕并因此置于内部的情况下，密封部15本身仍然暴露在电池单体10的外表面上，难以完全阻止在密封部15的金属部上产生电腐蚀。此外，在将单独的胶带附接到金属部时，存在必须执行另外的附加工艺的问题。
因此，需要开发一种软包电池单体10，该软包电池单体10可以延缓泄气现象并防止密封部的电腐蚀，同时确保尺寸稳定性以防止由于软包电池单体10内部产生的气体而引起的外部变形。
发明内容
技术问题
本公开的目的在于提供一种提高了尺寸稳定性、延缓由电池单体内部产生的气体引起的泄气现象并且防止密封部的电腐蚀的软包电池单体，以及包括该软包电池单体的电池模块。
本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员应从以下详细描述清楚地理解本文未描述的其他目的。
技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种软包(pouch)电池单体，包括：电极组件，包括正极、负极和插设在正极与负极之间的隔板；以及电池壳体，电极组件附接到电池壳体，其中，电池壳体包括上壳体、下壳体和形成在上壳体与下壳体之间的容纳部，其中，电池壳体形成有密封部，在密封部中上壳体和下壳体的***表面彼此热熔接，并且其中，密封部的至少一部分的一端凹入电池壳体的内部。
密封部的至少一部分的另一端可以在与上壳体或下壳体的侧表面相邻的方向上弯曲。
密封部的至少一部分的另一端可以位于电池壳体的侧表面的内部。
在密封部中，密封部的形成在位于形成有电极引线的***表面的两侧的***表面上的一端凹入电池壳体的内部。
在密封部中，在电池壳体的两个侧表面上彼此面对的一对密封部的一端可以凹入电池壳体的内部。
一对密封部的另一端可以在与上壳体或下壳体的侧表面相邻的方向上弯曲。
一对密封部的另一端可以位于电池壳体的侧表面的内部。
一对密封部可以分别形成在位于形成有至少一个电极引线的***表面的两侧的***表面上。
容纳部可以包括形成在上壳体中的第一容纳部和形成在下壳体中的第二容纳部，并且第一容纳部和第二容纳部的凹入长度可以分别对应于电极组件的高度对应的长度。
电池壳体可以包括由具有树脂层和金属层的层压片制成的软包壳体。
上壳体和下壳体可以具有彼此对称的形状。
根据本公开的另一方面，提供了一种电池模块，包括上述的软包电池单体。
电池模块还可以包括位于软包电池单体的至少一个侧表面上的金属板。
有益效果
根据本公开的实施例，软包电池的密封部的一部分具有凹入电池内部的结构，可以提高尺寸稳定性，延缓电池单体内部产生的气体引起的泄气现象，并防止密封部的电腐蚀。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从详细说明和附图中清楚地理解以上未描述的其他附加效果。
附图说明
图1是示出常规的软包电池单体的主视图。
图2是示出图1的软包电池单体的侧部的放大图。
图3是示出其中图1的软包电池单体的侧部膨胀的膨胀区域A的图。
图4是根据本公开的实施例的软包电池单体的主视图。
图5是示出图4的软包电池的侧部的放大图。
图6是示出其中图4的软包电池单体的侧部的膨胀区域的图。
图7是根据本公开的另一实施例的软包电池单体的主视图。
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例，以便本领域技术人员能够容易地实施这些实施例。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例。
与说明无关的部分将被省略以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，每个元件的尺寸和厚度被任意示出，本公开不限于附图中所示。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，夸大了某些层和区域的厚度。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，除非另有说明，否则表示该部分可以进一步包括其他部件而不排除其他部件。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，是指从上侧观察目标部分时，当被称为“截面”时，是指从垂直切割的截面侧观察目标部分时。
现在，将描述根据本公开的实施例的软包电池单体100。然而，该描述是基于软包电池单体100的前表面和后表面中的前表面进行的，但不限于此，后表面将以相同或相似的内容描述。
图4是根据本公开的实施例的软包电池单体的主视图。
参照图4，根据本公开的实施例的软包电池单体100包括：电极组件(未示出)，包括负极、正极和插设在负极与正极之间的隔板；以及电池壳体140，电极组件附接到电池壳体140。
电池壳体140包括上壳体120、下壳体130和形成在上壳体120与下壳体130之间的容纳部。此外，容纳部包括形成在上壳体120中的第一容纳部和形成在下壳体130中的第二容纳部。此外，容纳部可以具有如下结构：上壳体120的第一容纳部和下壳体130的第二容纳部分别从上壳体120和下壳体130的表面凹入，并且表示它们凹入程度的凹入长度的和可以对应于电极组件的高度。在一个示例中，上壳体120和下壳体130可以具有相对于电池壳体140的中心线彼此对称的形状。
参照图4，电池壳体140形成有密封部150，上壳体120和下壳体130的***表面彼此热熔接至密封部150。这里，上壳体120和下壳体130可以分别包括由具有树脂层和金属层的层压片制成的软包壳体。此外，可以通过将上壳体120的树脂层和下壳体130的树脂层通过加热和加压相互密封而形成密封部150。
参照图4，根据本实施例的密封部150的至少一部分的一端可以凹入电池壳体140的内部。也就是说，为了形成其中上壳体120的一端和下壳体130的一端彼此相接并密封的密封部150，上壳体120的密封延伸部和下壳体130的密封延伸部可以具有凹入如图4所示的电池单体100的内部的形状。
此外，在一个修改实施例中，当组装电池模块或电池组时，可以通过由位于软包电池单体100的两侧的金属板200压接软包电池单体100来使用软包电池单体100。此时，软包电池单体10向上部和下部的膨胀由于金属板200而被阻止，并且在软包电池单体100的侧部发生膨胀现象。这里，根据本实施例的软包电池单体100具有密封部150的至少一部分的一端凹入电池壳体140的内部的结构，因此可以确保尺寸稳定性以防止由于膨胀现象引起的软包电池单体100的侧部的外部变形。
更具体地，密封部150中在电池壳体140的两侧彼此面对的一对密封部150的一端可以凹入电池壳体140的内部。也就是说，在电池壳体140的彼此面对的两个侧表面上，上壳体120的第一容纳部和下壳体130的第二容纳部中的每一者的侧表面可以朝向电池壳体140的内部彼此倾斜。在一个示例中，密封部150可以形成在位于***表面的形成有至少一个电极引线170的一个侧表面或两个侧表面上的***表面上。换言之，密封部150可以形成在没有形成电极引线170的***表面上。
因此，根据本实施例的软包电池单体100具有密封部150的一端凹入电池壳体140的内部的结构，这会导致在设置有密封部150的每一侧发生膨胀现象。此外，当密封部150形成在位于形成有至少一个电极引线170的***表面的一侧或两侧的***表面上时，软包电池单体100的电极片(未示出)与电极引线170之间的电连接不会由于膨胀现象而断开，因此表现出高的电池稳定性。除此之外，还可以确保软包电池单体100的侧部的尺寸稳定性。
图5是示出图4的软包电池的侧部的放大图。图5(a)是电池单体膨胀前的图，图5(b)是电池单体膨胀后的图。图6是示出其中图4的软包电池单体的侧部的膨胀区域的图。
参照图5和图6，当密封部150的一端凹入电池壳体140的内部时，考虑膨胀前后的电池单体的侧部，根据本实施例的软包电池单体100可以收集对应于与一次膨胀区域B1和二次膨胀区域B2对应的区域的气体。更具体地，当根据本实施例的软包电池单体100的侧部发生一次膨胀现象时，首先，侧部可以膨胀一次膨胀区域B1的面积。此外，当在软包电池单体100的侧部发生二次膨胀现象时，其次，侧部可以进一步膨胀二次膨胀区域B2的面积。
比较图3和图6，根据本实施例的软包电池单体100被配置成使得一次膨胀区域B1和二次膨胀区域B2的总面积相对于常规电池单体10的膨胀区域A相对显著增加，因此能够收集比常规电池单体10更多的气体。
此外，在图3的电池单体10中，膨胀区域A在发生膨胀现象时很快与金属板20分离。与此不同，参照图6，在根据本实施例的软包电池单体100中，即使发生一次膨胀现象，一次膨胀区域B1也位于金属板200的尺寸内，因此可以进一步提高软包电池单体100的尺寸稳定性。根据本实施例的软包电池单体100可以收集更多电池单体内部产生的气体，具有增加了尺寸稳定性并且还可以延缓由于内部气体引起的泄气现象的优点。此外，使用软包电池单体100可以容易地制造电池模块或电池组。
此外，即使在密封部150中，当形成在没有电极引线170的***表面上的密封部150凹入电池壳体140的内部时，根据本实施例的软包电池单体100可以使没有电极引线170的***表面膨胀。因此，根据本实施例的软包电池单体100具有增加了尺寸稳定性并且还可以延缓由于内部气体引起的泄气现象而不会干扰软包电池单体100的电极片(未示出)与电极引线170之间的电连接的优点。
另外，即使将根据本实施例的软包电池单体100附接到电池模块或电池组的框架，软包电池单体100也会使没有电极引线的***表面膨胀，由此能够使用软包电池单体100容易地制造电池模块或电池组，而不会干扰软包电池单体100的电极引线与电池模块或电池组之间的电连接。
此外，参照图4，当密封部150的一端凹入电池壳体140的内部时，密封部150的另一端可以在与上壳体120或下壳体130的一个侧表面相邻的方向上弯曲。也就是说，密封部150的另一端可以邻近上壳体120或下壳体130的侧表面弯曲。
更具体地，当在电池壳体140的两侧彼此面对的一对密封部150的一端凹入电池壳体140的内部时，该对密封部150的另一端可以在与上壳体120或下壳体130的侧表面相邻的方向上弯曲。也就是说，该对密封部150的另一端可以分别邻近上壳体120或下壳体130的两个侧表面弯曲。
因此，密封部150的另一端可以相对于电池壳体140的侧表面位于电池壳体140的内部，因此可以防止密封部150暴露于外部而无需另外的附加工艺。此外，由于防止密封部150暴露于外部，所以当软包电池单体100附接在电池模块(未示出)内时可以防止密封部150与其他部件接触。由此，可以防止因密封部150与其他部件的接触而引起的电腐蚀。此外，密封部150还可以提高软包电池单体100的绝缘性能。另外，根据本实施例的软包电池单体100可以更容易地附接到电池模块或电池组的框架。
图7是根据本公开的另一实施例的软包电池单体的主视图。
参照图7，类似于图4的电池单体100，根据本公开的另一实施例的电池单体101包括：电极组件(未示出)，电极组件包括正极、负极和插设在正极与负极之间的隔板；以及电池壳体140，电极组件附接到电池壳体140。在本实施例中，各部件的大部分说明可以以图4的电池单体100类似的方式描述，而将主要描述与图4的电池单体100不同的部分。
本实施例的电池单体101具有如下结构：对于形成有电极引线170的***表面，位于电池壳体140两侧的***表面中的一个***表面可以形成有密封部150，另一个***表面可以不形成密封部150。在一个示例中，参照图7的电池单体101的左侧部分，不单独密封其上未形成密封部150的表面，并且可以是电池壳体140的上壳体120和下壳体130彼此一体的表面。
在本实施例中，对于形成有电极引线170的***表面，在位于电池壳体140两侧的***表面中形成有密封部150的部分中，密封部150的一端可以凹入电池壳体140的内部。此外，在电池壳体140中，对于形成有电极引线170的***表面，在位于两侧的***表面中形成有密封部150的部分可以不像图7那样凹入。
因此，在根据本实施例的软包电池单体101中，在电池壳体140中，对于形成有电极引线170的***表面，在位于两侧的***表面中，形成在一个***表面上的密封部150的一端凹入电池壳体140的内部，并且会在设置有密封部150的每一侧发生膨胀现象。另外，密封部150没有形成在另一***表面上，因此能够进一步提高电池单体101的密封力。
根据本公开的另一实施例的电池模块包括上述的软包电池单体。同时，根据本实施例的一个或多个电池模块也可以封装在电池组外壳中以形成电池组。
上述电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种装置。这种装置可以应用于诸如电动自行车、电动汽车或混合动力汽车的交通工具，但本公开不限于此，适用于能够使用属于本公开的范围的电池模块的各种设备。
尽管以上已经示出和描述了本公开的优选实施例，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发明的基本原理进行落入本公开的精神和范围内的许多其他变化和修改。
【附图标记说明】
100、101：软包电池单体
120：上壳体
130：下壳体
140：电池壳体
150：密封部
200：金属板

Claims (13)

1.一种软包电池单体，包括：
电极组件，包括正极、负极和插设在所述正极与所述负极之间的隔板；以及
电池壳体，所述电极组件附接到所述电池壳体，
其中，所述电池壳体包括上壳体、下壳体和形成在所述上壳体与所述下壳体之间的容纳部，
其中，所述电池壳体形成有密封部，在所述密封部中所述上壳体和所述下壳体的***表面彼此热熔接，并且
其中，所述密封部的至少一部分的一端凹入所述电池壳体的内部。
2.根据权利要求1所述的软包电池单体，其中，所述密封部的至少一部分的另一端在与所述上壳体或所述下壳体的侧表面相邻的方向上弯曲。
3.根据权利要求2所述的软包电池单体，其中，所述密封部的至少一部分的另一端位于所述电池壳体的侧表面的内部。
4.根据权利要求1所述的软包电池单体，其中，在所述密封部中，所述密封部的形成在位于形成有电极引线的***表面的两侧的***表面上的一端凹入所述电池壳体的内部。
5.根据权利要求1所述的软包电池单体，其中，在所述密封部中，在所述电池壳体的两个侧表面上彼此面对的一对密封部的一端凹入所述电池壳体的内部。
6.根据权利要求5所述的软包电池单体，其中，所述一对密封部的另一端在与所述上壳体或所述下壳体的侧表面相邻的方向上弯曲。
7.根据权利要求6所述的软包电池单体，其中，所述一对密封部的另一端位于所述电池壳体的侧表面的内部。
8.根据权利要求5所述的软包电池单体，其中，所述一对密封部分别形成在位于形成有至少一个电极引线的***表面的两侧的***表面上。
9.根据权利要求1所述的软包电池单体，其中，所述容纳部包括形成在所述上壳体中的第一容纳部和形成在所述下壳体中的第二容纳部，并且
所述第一容纳部和所述第二容纳部的凹入长度分别对应于与所述电极组件的高度。
10.根据权利要求1所述的软包电池单体，其中，所述电池壳体包括由具有树脂层和金属层的层压片制成的软包壳体。
11.根据权利要求1所述的软包电池单体，其中，所述上壳体和所述下壳体具有彼此对称的形状。
12.一种电池模块，包括根据权利要求1所述的软包电池单体。
13.根据权利要求12所述的电池模块，还包括位于所述软包电池单体的至少一个侧表面上的金属板。
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