CN117769782A - 电池单体和包括该电池单体的电池模块 - Google Patents

Abstract

根据本发明的电池单体包括：包括正极、负极和设置在正极与负极之间的隔膜的电极组件；用于容纳电极组件的单体壳体；以及连接至电极组件并从单体壳体的一个端部突出的电极引线，其中单体壳体包括用于容纳电极组件的容纳部和形成在单体壳体的边缘并密封电极组件的密封部，并且加强构件位于通过密封部结合的单体壳体的外侧。

Description

电池单体和包括该电池单体的电池模块

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年9月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0116869号的权优先和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种电池单体和包括该电池单体的电池模块，并且具体地涉及一种具有改善的密封水平的电池单体和包括该电池单体的电池模块。

背景技术

随着技术的发展，对移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的迅速增加。因此，对用于满足各种需求的可充电电池的研究正在进行中。

目前市场上可用的可充电电池包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌合金电池和锂二次电池，并且锂二次电池具有自由充电和放电、低自放电率和高能量密度的优点，并且锂二次电池正受到高度关注。

根据电池壳体的形状，可充电电池被分类成电极组件安装在圆柱型或方型金属硬壳中的圆柱型电池和方型电池，以及电极组件安装在由铝层压板制成的软包型壳体中的软包型电池。

这种可充电电池根据电极组件的结构进行分类，在该电极组件中堆叠有正极、负极和插设于正极与负极之间的隔膜。可充电电池的代表性的示例可以包括卷绕型(缠绕型)的电极组件、堆叠型的电极组件等，在卷绕型电极组件中，具有长片形的正极和负极在隔膜插设于正极与负极之间的状态下被卷绕，在堆叠型的电极组件中，被切割成预定尺寸单元的多个正极和负极被顺序堆叠，隔膜插设于正极与负极之间。近来，为了解决卷绕型的电极组件和堆叠型的电极组件的问题，已经开发了堆叠/折叠型的电极组件，即，卷绕型和堆叠型相结合的形式。在这些电极组件中，由于制造成本、重量轻和易于变形，特别是具有堆叠型或折叠型的电极组件安装在由铝片材制成的软包型单体壳体中的结构的软包型电池的使用逐渐增加。

图1示出了常规的软包型电池单体的立体图。

参照图1，常规的软包型电池单体可以包括用于容纳包括正极、负极和隔膜的电极组件的由层压板制成的单体壳体14。具体地，安装在作为单体壳体14的中央区域的容纳部15上的电极组件使作为单体壳体14的边缘区域的密封部16热熔，从而保护电极组件免受外部干扰。在单体壳体14中的连接至电极组件的电极片的电极引线11和12穿过密封部16并且被引出至单体壳体14的外部，并且引线膜18位于电极引线11和12的顶表面/底表面与密封部16之间。

由于电池单体10的密封部16通常通过热熔结合，所以各个位置的刚度偏差可能很大，并且当电池单体10的内部压力增大时，密封部16可能容易破裂。当电池单体10的密封部16或其***区域被打开并且电池单体10中的气体被排出时，电池单体10可能产生火焰，并且火焰可能扩散至相邻的电池单体10。

随着电池单体的能量密度增大，电池单体中产生气体的量也增大，并且这个问题进一步恶化。

发明内容

技术问题

本发明致力于提供一种用于消除密封部的刚度偏差的电池单体以及包括该电池单体的电池模块。

然而，本发明的实施例要解决的问题可以不限于上述问题，并且可以在本发明包括的技术范围内以各种方式扩展。

技术方案

本发明的实施例提供了一种电池单体，包括：电极组件，该电极组件包括正极、负极和设置在正极与负极之间的隔膜；单体壳体，该单体壳体用于容纳电极组件；电极引线，该电极引线连接至电极组件并从单体壳体的一个端部突出，其中，单体壳体包括用于容纳电极组件的容纳部和形成在单体壳体的边缘并密封电极组件的密封部；以及加强构件，该加强构件位于通过密封部结合的单体壳体的外侧。

加强构件可以设置在对应于密封部的位置处。

加强构件可以在单体壳体中设置在对应于电极引线的位置处。

加强构件可以具有长度和宽度。

加强构件可以包括被弯曲成具有曲率的弯曲部、从弯曲部延伸的延伸部和连接至延伸部的两端的连接部。

在弯曲部与延伸部之间形成有弯折部。

延伸部可以包括从弯曲部的两端延伸的第一延伸部和第二延伸部，并且第一延伸部与第二延伸部之间的间隙可以小于弯曲部的最大直径。

连接部可以从第一延伸部延伸至第二延伸部，并且在连接部的接触第二延伸部的部分可以形成有卡止部。

连接部可以通过绞绕从第一延伸部和第二延伸部延伸的部分而形成。

可以在通过密封部结合的单体壳体的外侧设置有加强带。

本发明的另一实施例提供了一种包括至少一个电池单体的电池模块。

技术效果

根据实施例，本公开在电池单体的密封部周围设置了附加构件，从而消除了密封部的刚度偏差，并最小化电池单体的气体排出。

本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员可以从权利要求的描述中清楚地理解未提及的其他效果。

附图说明

图1示出了常规的软包型电池单体的立体图。

图2示出了根据实施例的电池单体的立体图。

图3示出了图2的电池单体中的脆弱区域。

图4示出了在产生气泡时沿图3的线A-A截取的横截面图。

图5和图6示出了在根据实施例的电池单体上设置有加强带。

图7示出了在产生气泡时沿图6的线B-B截取的横截面图。

图8示出了在根据另一实施例的电池单体上设置有加强构件的示例。

图9示出了在根据另一实施例的电池单体上设置有加强构件的另一示例。

图10示出了根据其他实施例的电池单体的示例。

图11示出了根据其他实施例的电池单体的另一示例。

具体实施例

在下文中，将参照附图本发明更全面地描述本发明，附图示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将意识到的，在完全不脱离本发明的精神和范围的情况下，所描述的实施例可以以各种不同方式修改。

附图和描述本质上被视作是说明性的，而不是限制性的，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

为了更好地理解和便于描述，在附图中所示的每个构型的尺寸和厚度是任意示出的，但是本发明不限于此。层、膜、面板、区域等的厚度是为了清楚而被放大的。为了更好地理解和便于描述，一些层和区域的厚度被放大。

将理解的是，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称为位于另一元件“上”时，则其可以直接位于另一元件上或者也可以有中间元件存在。相反，当原件被称为“直接位于”另一元件“上”时，则不存在中间元件。词语“上”或“上方”意味着位于目标部分上或下，并且不一定意味着基于重力方向位于目标部分的上侧。另一方面，如在另一部分“上”或“上方”中解释的，也可以参照上述描述理解在另一部分“下”或“下方”的解释。

除非有相反的明确描述，词语“包括”以及诸如“包含”或“包容”的变形将被理解为暗示包括所陈述的元件，而不排除任何其他元件。

此外，在说明书中，短语“平面”意味着此时从上方观察目标部分，并且短语“横截面”意味着此时从侧面观察通过垂直切割目标部分而截取的横截面。

现在，将描述根据实施例的电池单体。

图2示出了根据实施例的电池单体的立体图。

参照图2，为了最大化每个区域的堆叠数量，电池单体110可以设置为软包型。设置在软包型中的电池单体110可以通过将电极组件容纳在单体壳体114中，并且使单体壳体114的边缘热熔来制造。这里，电极组件可以包括正极、负极和设置在正极与负极之间的隔膜，并且电极组件可以设置为卷绕型(或缠绕型)、堆叠型或复合型(或堆叠/折叠型)。

单体壳体114可以包括用于容纳电极组件的容纳部115和形成在单体壳体114的边缘并密封电极组件的密封部116。单体壳体114可以具有树脂层/金属薄膜层/树脂层的层压结构。

单体壳体114可以以层压板被折叠并且层压板的彼此接触的角部被密封的形式提供。在这种情况下，通过折叠片材形成的内部空间可以是用于容纳电极组件的容纳部115，并且折叠板的三个敞开的角部被密封，从而形成密封部116。

这里，密封部116示出为形成在单体壳体114的两端114a和114b以及连接端部114a和114b的一个侧部114c上，但不限于此，密封部116可以形成在单体壳体114的整个角部上。

电极引线111和112可以穿过密封部116a，并且可以在单体壳体114的向外方向上突出。具体地，各个电极引线111和112的第一端部位于电池单体110的内部，并电连接至电极组件的正极接线片或负极接线片，并且电极引线111和112的第二端部设置在电池单体110的外部，使得电极引线111和112的第二端部可以电连接至其他构件，例如，汇流条。

引线膜118可以相对于密封部116位于电极引线111和112的顶表面或底表面上。当密封部116经受热熔或压熔时，引线膜118可以防止电极引线111和112短路。引线膜118可以位于密封部116与电极引线111和112之间，并且可以增加密封部116与电极引线111和112之间的密封性能。

引线膜118可以具有比电极引线111和112更大的宽度。在电极引线111和112突出的方向上，引线膜118可以比密封部116长，并且引线膜118可以比电极引线111和112短。因此，引线膜118可以不妨碍电极引线111和112的电连接，并且引线膜118可以防止电极引线111和112的侧面暴露于外部。

图3示出了图2的电池单体中的脆弱部分，图4示出了在产生气泡时沿图3的线A-A截取的横截面图。

参照图3和图4电池单体110可以包括穿过密封部116并从单体壳体114的一个端部突出的电极引线111和112。当电极引线111和112穿过密封部116时，形成在电极引线111和112所在的两端114a和114b上的密封部116可以具有比形成在一个侧部114c上的密封部116更大的刚度偏差。如上所述，设置在形成在两端114a和114b上的密封部116周围的区域可以被称为脆弱区域120，该脆弱区域12可以由于内部压力而容易地被打开。

这里，结合附图和说明书给出的根据本公开的脆弱区域120可以参照电池单体的一个端部来描述，但不限于此，并且也可以以相同或相似的方式来描述电池单体的另一端部。

如图4中所示，由于电池单体110产生热量，在电池单体110的内部形成气泡，因此当电池单体110的内部压力增大时，与电池单体110的其他区域相比，上述脆弱区域120可以容易地被打开。因此，期望能够提供一种用于增强电池单体110的脆弱区域120的刚度的构件。

现在将描述根据本公开的用于增强脆弱区域120的刚度的加强带210和加强构件220。

图5和图6示出了在根据实施例的电池单体上设置有加强带。图7示出了在产生气泡时沿图6的线B-B截取的横截面图。

参照图5和图6，加强带210可以设置于电池单体110的脆弱区域120。具体地，加强带210可以设置于单体壳体114的外侧，以固定通过密封部116结合的单体壳体114的两侧。加强带210可以设置成对应于形成在单体壳体114的两端114a和114b上的密封部116。加强带210可以设置成对应于单体壳体114的电极引线111和112所在的部分或对应于单体壳体114的引线膜118所在的部分。在附图中，加强带210被示出为设置在电池单体110的一侧，但加强带210也可以设置在电池单体110的另一侧。例如，加强带210可以包围脆弱区域的一侧和另一侧。

作为示例，如图5所示的加强带210被示出为完全覆盖对应于引线膜118的区域，作为示例，图6示出了部分覆盖对应于引线膜118的区域。图5和图6示出了加强带210设置于脆弱区域120的一部分，但不限于此，加强带210可以设置于整个脆弱区域120或加强带210可以设置成覆盖与附图中所示不同的区域。

粘合剂可以涂布至加强带210的一侧。通过包括有粘合剂，加强带210可以容易地附接至单体壳体114。可以容易地制造加强带210。可以通过切割而容易地调节加强带210的尺寸，因此当该加强带210应用至单体壳体114时，设计者可以根据意图容易地调节尺寸。加强带210可以是具有超过预定韧性水平的材料。例如，加强带210可以是PET带，硅带或铝(AL)带。

参照图7，加强带210可以增强密封部116的刚度。当由于电池单体110的过热而在电池单体110中产生气泡时，加强带210可以最小化施加至密封部116的剪切力。加强带210防止密封部116被打开，从而防止电池单体110中的气体排出至外部。因此，加强带210可以优选地设置于密封部116的最外端部、密封部116的内侧或单体壳体114的最外端部，并且具体地，设置在突出的电极引线111和112附近的位置。

当由于气泡形成得稍大而在电池单体110中产生相当大的压力时，加强带210的刚度可能不足以最小化施加至密封部110的剪切力。因此，在下文中，将描述具有比加强带210更大的刚度的加强构件220。

图8示出了在根据另一实施例的电池单体上设置有加强构件的示例，图9示出了在根据另一实施例的电池单体上设置有加强构件的另一示例。

参照图8和图9，加强构件220可以设置于电池单体110的脆弱区域120。加强构件220可以设置于单体壳体114的外侧，使得加强构件220可以支承单体壳体114的外侧，并且可以最小化施加至密封部116的剪切力。

加强构件220可以通过形成长构件使得该加强构件220在长度方向上的两端可以彼此接触并且连接两端来制造。加强构件220可以具有折叠形状。加强构件220可以具有如图8中所示的宽度。另外，如图9中所示，加强构件可以被设置为宽度较窄的线。

加强构件220可以是高刚度并且也可以是可延展的材料。例如，加强构件220可以由金属、塑料或其他材料制成。

加强构件220可以包括弯曲部222、延伸部224和连接部226。这里，弯曲部222可以表示弯曲以形成加强构件220的部分、连接部226可以表示使构件的两端彼此连接的部分并且延伸部224可以表示从弯曲部222延伸至连接部226的部分。为了便于描述，加强构件220的通过弯曲部222面对彼此的两个部分，即，延伸部224的从弯曲部222的两端延伸的两个部分，可以被称为第一延伸部224a和第二延伸部224b。

单体壳体114的两侧可以插设在弯曲部222与连接部226之间使得加强构件220可以固定两侧之间的间隙。加强构件220可以设置成对应于形成在单体壳体114的两端114a和114b上的密封部116。加强构件220可以设置成对应于单体壳体114的电极引线111和112所在的部分或对应于单体壳体114的引线膜118所在的部分。

加强构件220可以具有用于***单体壳体114的两侧的间隙，该单体壳体114是电池单体110的在第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的端部。在这种情况下，间隙可以足够宽使得电池单体110的端部可以***该间隙，并且间隙可以足够窄使得电池单体110的***的端部不会脱离该间隙。第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的间隙可以优选地根据其位置为恒定的。这是为了使加强构件220均匀地支承单体壳体114的两侧。

弯折部223可以形成在弯曲部222与延伸部224之间。弯折部223可以朝向加强构件220在弯曲部222与延伸部224之间的内侧弯曲。弯曲部222为具有曲率的圆形，因此当延伸部224与没有弯折部223的弯曲部222连接时，弯曲部222的最大直径会成为第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的间隙尺寸。然而，当在弯曲部222与延伸部224之间形成有弯折部223时，弯曲部222的最大直径可以与第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的间隙尺寸不同，从而允许更自由的设计。这里，最大直径可以表示弯曲部222的内部直径。当弯曲部222没有完全形成为圆或半圆时，从第一延伸部224a到第二延伸部224b的间隔的最大间距可以被认为是在弯曲部222上的上述最大直径。

当上述间隙小于电池单体110的厚度时，第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的间隔可能增大，并且在这种情况下，弯曲部220可能受到张力，并且该弯曲部220的曲率可能减小，因此第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的间隔会增大，并且位于延伸部224的端部处的连接部226可能受到过大的压力。然而，当弯折部223形成在加强构件220上并且弯曲部222的曲率值减小时，弯折部223变形，并且第一延伸部224a与第二延伸部224b之间的间隙增大，从而使上述问题最小化。

连接部226可以连接第一延伸部224a和第二延伸部224b的端部。加强构件220可以保持形状，并且可以通过连接部226稳定支承电池单体110的端部。

连接部226可以具有各种形状。

例如，如图8中所示，连接部226可以具有第一延伸部224a和第二延伸部224b中的一者延伸至第一延伸部224a和第二延伸部224b中的另一者的形状。例如，连接部226可以固定至第一延伸部224a并且可以朝向第二延伸部224b延伸。在这种情况下，可以在与连接部226上的第二延伸部224b接触的部分形成卡止部，并且当卡止部卡在第二延伸部224b处时，第一延伸部224a可以稳定地结合至第二延伸部224b。

作为另一示例，如图9中所示，连接部226可以分别从第一延伸部224a和第二延伸部224b延伸，并且第一延伸部224a和第二延伸部224b的端部可以彼此绞绕。这可以被称为绞绕形状。设置在绞绕形状中的连接部226通过绞绕第一延伸部224a和第二延伸部224b的端部而形成，因此连接部226可以形成在任何位置处。具体地，当第一延伸部224a和第二延伸部内部224b形成为稍长时，通过调节连接部226的位置，加强构件220可以正确地结合至电池单体110。

连接部226的形状不限于上述示例和附图，并且连接部226可以具有各种形状。

图10示出了根据其他实施例电池单体的示例。图11示出了根据其他实施例电池单体的另一示例。

参照图10和图11，根据本实施例，加强带210和加强构件220可以设置于电池单体110的脆弱区域120。当在电池单体110上设置有加强带210和加强构件220，并且气泡形成在电池单体110中时，加强构件220可以最小化施加至密封部116的剪切力，并且加强带210可以防止密封部116被打开。这里，加强带210可以设置于密封部116的最外端部、密封部116的外侧或单体壳体114的最外端部，具体地，设置在突出的电极引线111和112附近的位置。已经通过上述实施例详细描述了加强带210和加强构件220，因此在本实施例中将不提供对加强带210和加强构件220的详细描述。

上述电池单体110可以被包括在电池模块或电池组中。电池组可以通过将至少一个电池模块封装在组壳体中而形成。电池模块可以通过将至少一个电池单体110形成为模块而制成。然而，包括在电池组中的电池单体110可以不被封装至与电池模块相似的单独的框架中，而是可以安装在电池组的组壳体中。电池组可以另外包括用于管理电池的温度或电压的电池管理***(BMS)和冷却装置。

包括上述电池单体110的电池模块和包括该电池模块的电池组适用于各种类型的装置。该装置包括运输装置，例如，电动自行车、电动车辆和混合动力车辆，但本发明不限于此，并且其可以应用于使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种装置，这也属于本发明的范围。

虽然已经结合目前被认为是实用的实施例描述了本发明，但应当理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

【附图标记说明】

110：电池单体

111、112：电极引线

114：单体壳体

115：容纳部

116：密封部

118：引线膜

120：脆弱区域

210：加强带

220：加强构件。

Claims (11)

1.一种电池单体，包括：

电极组件，所述电极组件包括正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的隔膜；

单体壳体，所述单体壳体用于容纳所述电极组件；

电极引线，所述电极引线连接至所述电极组件并从所述单体壳体的一个端部突出，其中，所述单体壳体包括用于容纳所述电极组件的容纳部和形成在所述单体壳体的边缘并密封所述电极组件的密封部；以及

加强构件，所述加强构件位于通过所述密封部结合的所述单体壳体的外侧。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述加强构件设置在对应于所述密封部的位置处。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述加强构件在所述单体壳体中设置在对应于所述电极引线的位置处。

4.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述加强构件具有长度和宽度。

5.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述加强构件包括被弯曲成具有曲率的弯曲部、从所述弯曲部延伸的延伸部和连接至所述延伸部的两端的连接部。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其中，在所述弯曲部与所述延伸部之间形成有弯折部。

7.根据权利要求5所述的电池单体，其中，所述延伸部包括从所述弯曲部的两端延伸的第一延伸部和第二延伸部，并且

所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的间隙小于所述弯曲部的最大直径。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其中，所述连接部从所述第一延伸部延伸至所述第二延伸部，并且在所述连接部的接触所述第二延伸部的部分形成有卡止部。

9.根据权利要求7所述的电池单体，其中，所述连接部通过绞绕从所述第一延伸部和所述第二延伸部延伸的部分而形成。

10.根据权利要求1所述的电池单体，其中，在通过所述密封部结合的所述单体壳体的外侧设置有加强带。

11.一种电池模块，包括至少一个权利要求1所述的电池单体。