可再充电电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可再充电电池，包括：盒，配置有用于连接其内部部件和外部部件且分别与阳极和阴极连接的两个电极端子，并且在盒的底面上形成有冷却流体通道；极板，与电解质一起容纳在盒中，使得极板的两端与内部电极端子连接；以及盖，当盖的边缘与盒的边缘重叠时，盖覆盒的开口部分并且与盒卷绕在一起，以密封盒。
【专利说明】可再充电电池
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]基于35U.S.C.§ 119(a)，本申请要求于2012年11月7日提交的韩国专利申请第10-2012-0125305号的权益，其全部内容通用引用的方式合并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及可再充电电池，更具体地，涉及一种设计用于车辆且配置为优选具有高输出、高容量和轻质的电池单元的可再充电电池。
【背景技术】
[0004]通常，锂离子可再充电电池已经作为下一代能量储存介质而引起公众关注，且已用于多种领域例如电子、车辆、智能电网等。具体地，用于车辆的锂离子可再充电电池具有轻质、低成本以及高输出和高容量的优选特性。
[0005]用于车辆的锂离子可再充电电池具有多种形式，基于不同制造商的要求而不同，并且可以划分为两种形式，即罐型和袋型。锂离子可再充电电池的电池单元类型可以基于其制造商而进行选择，且对应于所选的电池单元类型而配置模块和电池组(stack)。然而，考虑到模块和电池组的管理重要性，需要选择专门为车辆设计的电池单元类型。
[0006]图1 (a)是示出根据相关技术的罐型电池单元的透视图，并且图1 (b)是示出根据相关技术的袋型电池单元的透视图。在常规的罐型和袋型电池单元中，出现如下缺点，即在罐型电池单元的情况下，难以结合不同种类的激光金属和绝缘材料的材料，液体因较差的激光焊接而泄漏，外部材料的重量增加罐型电池单元的重量，模块/电池组系统的制造过程复杂，并且部件的数量增加。
[0007]此外，在袋型电池单元的情况下，可能生成制造过程中无法检测到的缺陷例如开裂或细孔，使得空气和湿气可以渗透到缺陷中，可能造成腐蚀，并且可能破坏其中的绝缘。同时，其对抗物理冲击性较弱，在制造模块/电池组之后引起较差电池单元，因此需要额外的保护单元。
[0008]上述提供为相关技术的描述仅用于帮助理解本发明的背景，并不应理解为包括在本领域技术人员已知的相关技术内。
【发明内容】
[0009]本发明致力于解决上述与相关技术有关的问题，并且本发明的目的是提供一种专门用于车辆的可再充电电池，其配置有高输出、高容量和轻质的电池单元。
[0010]为实现本发明的目的，本发明提供一种可再充电电池，其包括:盒，配置有用于连接其内部部件和外部部件且分别与阳极和阴极连接的两个电极端子，并且在盒的底面上形成有冷却流体通道；极板(electrode plate),与电解质一起容纳在盒中，使得极板的两个端部与内部电极端子连接； 以及盖，当盖的边缘与盒的边缘重叠时，覆盖盒的开口部分并与盒卷绕在一起，以密封盒。[0011]冷却流体通道可以以凹槽形在盒的底面上形成，并且外部空气优选通过该冷却流体通道。
[0012]脆弱部可以形成在盒的侧面的一部分上，在盒的内部压力提高时被破坏。
[0013]第一配置(arrangement)可以在盒的底部隅角形成为凹槽或突起形，并且第二配置可以对应于第一配置在盖的上部隅角形成为凹槽或突起形，使得第一配置被布置成装配到在相邻盖上形成的第二配置中，并且第二配置布置成装配到(例如，另一个盒的)第一配置中以形成层叠配置。
[0014]盒和盖可以由薄膜材料制成。
[0015]应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0016]本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the)”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件,但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]现在将参考在附图中图示的本发明的某些示例性实施方式来详细地描述本发明的上述和其它特征，这些实施方式在下文中仅以示例说明的方式给出，因此不是对本发明的限制，其中:
[0018]图1 (a)(相关技术)是示出根据相关技术的罐型电池单元的透视图；
[0019]图1 (b)(相关技术)是示出根据相关技术的袋型电池单元的透视图；
[0020]图2是示出根据本发明实施方式的分别在盖放置在盒顶之前以及盖放置在盒顶之后的不同状态下的可再充电电池的视图；
[0021]图3 (a)和3 (b)分别是根据本发明实施方式的盒的内部形状和底面形状的视图；
[0022]图4是示出根据本发明实施方式的收容在盒中并固定于盒的电极板的视图；
[0023]图5 Ca)和5 (b)是示出根据本发明实施方式的电极板的配置的视图；
[0024]图6是示出根据本发明实施方式的排布成层叠的盒与盖的密封配置的视图；
[0025]图7是示出根据本发明实施方式的多个电池单元层叠的冷却流体通道的视图；以及
[0026]图8是示出根据本发明实施方式的层叠的多个电池单元的透视图。
[0027]应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其呈现出本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。
[0028]在附图中，附图标记在几张附图中通篇指代本发明的相同或等同部件。【具体实施方式】
[0029]下文将参考附图描述本发明的优选实施方式。
[0030]根据本发明的可再充电电池可配置有单个单独的电池单元或多个层叠在一起的电池单元，其中各个电池单元I优选至少包括盒10、极板30和盖20。例如，图2示出示例性电池单元1，其中可以按照相似的方式配置其他电池单元。
[0031]参考图2?8，根据本发明的可再充电电池可以包括:盒10，配置有用于连接其内部部件和外部部件且分别与阳极和阴极连接的两个电极端子12a、12b，并且在盒10的底面上形成有冷却流体通道；极板30，与电解质一起容纳在盒10中，使得极板30的两端与内部电极端子12b连接；以及盖20，当盖20的边缘与盒10的边缘重叠时，覆盖盒10的开口部分且与盒10卷绕在一起以密封盒10。
[0032]图2是示出根据本发明实施方式的分别在盖放置于盒顶之前以及盖放置于盒顶之后的不同状态下的可再充电电池的视图，且图3 (a)和3 (b)分别是根据本发明实施方式的盒的内部形状和底面形状的视图。
[0033]参考图2?3 (b),电极端子12a、12b可以设置成穿过盒10，以与盒10的内侧与外侧电连接，其中阳极在一侧与电极端子12a、12b连接，阴极在另一侧与电极端子12a、12b连接。
[0034]此外，负载端12c可以与内部电极端子12b连接，且可以与电极板电连接，这将在之后进行描述。例如，负载端12c可以以预定长度弯曲，以与电极板的两侧电连接。
[0035]图7是示出根据本发明实施方式的多个电池单元I层叠的冷却流体通道14的视图。具体地，冷却流体通道可以形成在盒10的底面上，从而对电池单元I进行空气冷却(参见图3 (b))。
[0036]参考图3 (a)、3 (b)和7，多个颚可以在盒10的底面上横向或纵向突出，其中，冷却流体通道14可以在颚之间形成为凹槽形。因此，外部空气流经冷却流体通道14以冷却电池单元I，其通常具有优异的散热特性。
[0037]此外，可以使用金属材料薄膜制造根据本发明的盒10。而且，可以使用金属材料薄膜制造将在之后描述的盖20。也就是，盒10和盖20优选由薄金属材料制成，设计成保持预定水平的刚性，以减少可再充电电池以及将在之后描述的盒10与盖20的双重密封结构的重量。而且，罐型可再充电电池通常比袋型可再充电电池具有更强的刚性，以将其可能在运输和处理过程中引起的外表上的缺陷最小化，并防止形成较差的可再充电电池系统的模块和电池组。
[0038]如图2所示，根据本发明的盒10可以在其侧面具有脆弱部16。具体地，当盒10由于电池单元I过充引起的气体生成造成内部压力增加时，脆弱部16可以破裂，以防止电池单元I的爆炸。
[0039]而且，脆弱部16可以比环绕其的盒10部分更薄，并且额外的沿脆弱部16周缘的凹槽部可以受压并被撕扯开。
[0040]图4是示出根据本发明实施方式的收容在盒10中并固定于盒10的电极板的视图，并且图5 (a)和5 (b)是示出根据本发明实施方式的电极板的配置的视图。
[0041]参考图4?5(b)，极板30可以与电解质一起容纳在盒10的内部，并与负载端12c连接，其中负载端12c具有与内部电极端子12b连接的端部。具体地，可以通过使用超声熔融而使极板30与负载端12c连接，且绝缘胶带可以附着到熔融的部分以使盒10、盖20与电极端子12b绝缘。例如，绝缘胶带可以是由聚丙烯(PP)和聚酰亚胺(PI)制成的胶带。
[0042]如上所述的极板30可以如图5 (a)所示形成为层叠型，或者如图5 (b)所示形成为凝胶卷型。具体地，如果极板30为层叠型，在电极的表面上出现均匀的收缩和膨胀，以实施良好的电解质浸没和优异的散热。
[0043]图6是示出根据本发明实施方式的用于层叠的盒10和盖20的密封配置的视图。参考图6，当盖20的边缘与盒10的边缘重叠时，盖20可以覆盖盒10的开口部并与盒10卷
绕在一起。
[0044]具体地，盖20和盒10的边缘优选重叠并朝向盒10的外侧卷绕，以密封盒10。详细地,盒10的边缘的端部进入盖边缘卷绕的内部，并且盖20的边缘的端部进入盒10边缘卷绕的内部，以形成盒10的双重密封。通过按照层叠配置形成于盒10上的第一配置18和形成于盖20上的第二配置，一个电池单元I可以层叠在另一电池单元I之上。
[0045]参考图6，第一配置18可以在盒10的底部隅角形成为凹槽或突起形，并且第二配置28可以对应于第一配置18在盖20的上部隅角形成为凹槽或突起形，以使第一配置18装配到形成于相邻盖20上的第二配置28中，并且第二配置28装配到(例如，另一盒的)第一配置18中，以形成层叠配置。
[0046]优选地，第一配置18可以形成为突起形，且第二配置28可以形成凹槽形，该突起可以装配到凹槽形中以形成层叠配置。
[0047]图8是示出根据本发明实施方式的层叠的多个电池单元I的透视图。
[0048]参考图8，由于根据本发明，盒10和盖20可以由刚性材料制成并且冷却流体通道可以形成在可再充电电池中，因此可以在电池单元I层叠之后即刻形成模块而无需使用额外的铝板。而且，可以通过母线42连接电池单元1，并且通过使用与母线42连接的压机带(pressing band)可以改善对抗振动的耐久性。通过该配置，可以使模块和电池组系统的部件数量最小化，以节省成本，改善耐久性并减小安装体积。
[0049]而且，可以形成第一配置18和第二配置28，使得可以将电池单元I容易地固定到盒10和盖20，以制造电池模块/组，而无需额外部件。
[0050]将描述根据本发明的用于制造可再充电电池的方法。
[0051]极板30可以收容在盒10的内部，并与电极端子12b连接。具体地，设置在盒10内的负载端12c可以弯曲并与极板30连接，使得当极板30收容在盒10的内部时与电极端子12a、12b连接。
[0052]此外，在盒打开时将电解质注入到盒中，以使电解质容易注入和浸没。此外，由于盒10的较大的开口区域，可以进行电解质的分次注入或再注入。
[0053]由于盒10由刚性金属材料制成，可以使用液体电解质来减小DC电阻并提高电池单元I的低温特性。
[0054]然后，盖20布置在盒10的上方，并且盒10的边缘和盖20的边缘折叠成重叠状态，以双重真空密封电池单元I并完成电池单元I的装配。
[0055]因此，随着真空密封且DC电阻减小，可以保证盒10、盖20和电极之间的粘合特性，并且散热特性通过改善粘合特性得到提高。而且，通过将极板30架设成真空密封，可以改善极板30之间的粘合特性。
[0056]根据本发明的可再充电电池，盒和盖优选由薄刚性金属材料制成，因此减小可再充电电池的重量，并且进一步地，双重密封可以施用于盒和盖，以改善电池的能量密度并改善其组装性和可靠性，从而增加加工效率。
[0057]此外，由于根据本发明的罐型可再充电电池比袋型可再充电电池具有更强的刚性，可以使得可能在其运输和制造操作过程中引起的外观缺陷最小化，可以防止电池模板和电池组系统的较差制造，并且可以改善对抗车辆振动和外部环境的长耐久性。
[0058]而且，优选直接在盒上创制冷却流体通道，以将用于固定电池单元间的模块的部件数量最小化，并且减小电池组/模板系统的体积，并且进一步地，将脆弱部形成于盒上以在因电池过充生成气体时防止电池的爆炸。
[0059]而且，电池模板和电池组系统可以制造成,通过消除额外材料的使用而容易地减小辐射电阻并使电池单元之间的温度偏差最小化，并且由于金属外部安装材料，散热特性优异，从而在将其单独地安装在车辆内时增加空间利用。
[0060]尽管本发明结合示例性实施方式加以描述，但应当理解的是，本说明书并不意在将本发明局限于那些示例性实施方式。相反，本发明不仅意在涵盖这些示例性实施方式，还意在涵盖各种替代方式、修改、等同方式和其它实施方式，这些都包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
【权利要求】
1.一种可再充电电池，包括: 盒，配置有用于连接其内部部件和外部部件且分别与阳极和阴极连接的两个电极端子，并且在所述盒的底面上形成有冷却流体通道； 极板，与电解质一起容纳在所述盒中，使得所述极板的两端与内部电极端子连接；以及盖，当所述盖的边缘与所述盒的边缘重叠时覆盖所述盒的开口部分并且与所述盒卷绕在一起，以密封所述盒。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中， 所述冷却流体通道以凹槽形形成在所述盒的底面上，外部空气经过所述冷却流体通道。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中， 脆弱部形成在所述盒的侧面的一部分上，并且在所述盒的内部压力提高时被破坏。
4.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中， 第一配置在所述盒的底部隅角形成为凹槽或突起形，并且第二配置对应于所述第一配置在所述盖的上部隅角形成为凹槽或突起形，使得所述第一配置被布置成装配到形成于相邻盖上的所述第二配置中，并且所述第二配置被布置成装配到另一个盒的所述第一配置中，以形成层叠配置。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述盒和所述盖由薄膜材料制成。
【文档编号】H01M10/04GK103811793SQ201310156271
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】闵泓锡 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社