棱柱形电池单体和包含其的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种包含两个以上壳体构件的棱柱形电池单体(电池单体)。
[0002]本实用新型要求在2014年9月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2014-0128103的优先权，其公开的内容以其整体通过引用的方式并入本文。
【背景技术】
[0003]随着由于化石燃料的消耗所造成的能源价格的日益增加和对于环境污染关注的逐步上升，对于环境友好的替代能源的需求必定会在将来发挥越来越大的作用。因而，对用于产生各种能源例如核能、太阳能、风能和潮汐发电的技术的研究正在进行中，并且用于更加有效的利用再生能量的电力储存设备也备受关注。
[0004]特别是，随着移动装置技术持续发展以及对移动装置的需求持续上升，对用作能源的电池的需求快速地增加。因此，已经开展了对于满足各种需求的电池的研究。
[0005]就电池的形状而言，对于足够薄以应用于产品例如移动电话的棱柱形二次电池或袋形二次电池的需求非常大。就电池的材料而言，另一方面，对于表现出高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的锂二次电池例如锂离子电池和锂离子聚合物电池的需求非常大。
[0006]另外，二次电池可根据具有如下结构的电极组件的结构来分类:其中正极和负极在隔膜介于正极和负极之间的状态下堆叠。例如，电极组件可被构造成具有:果冻卷(卷绕)型的结构，其中长片型的正极和长片型的负极在隔膜布置在正极和负极之间的状态下被卷绕；堆叠型结构，其中各个具有预定的尺寸的多个正极和负极在隔膜分别布置在正极和负极之间的状态下顺序堆叠。近年来，为了解决果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件引起的问题，已经研制出组合了果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件的具有如下改进的结构的堆叠/折叠类型的电极组件:其中预定数目的正极和负极在隔膜分别布置在正极和负极之间的状态下顺序地堆叠以构成单元单体(unit cell)，然后在将多个单元单体放置到隔离膜上的同时，多个单元单体被顺序地折叠。
[0007]另外，根据各个二次电池的电池壳体的形状，二次电池壳体被分类成:圆柱形电池，该圆柱形电池被构造成具有电极组件安装在圆柱形金属容器中的结构；棱柱形电池，该棱柱形电池被构造成具有电极组件安装在棱柱形金属容器中的结构；以及袋形电池，该袋形电池被构造成具有电极组件安装在由铝层压片制成的袋形壳体中的结构。
[0008]特别地，近年来，由于制造成本低、重量轻、易改变形状等，已经对被构造成具有如下结构的袋形电池产生了广泛的兴趣:其中该堆叠或堆叠/折叠类型电极组件安装在由铝层压片制成的袋形电池壳体中。另外，该袋形电池的使用已经逐渐增加。
[0009]图1是典型地示出了传统的有代表性的袋形二次电池的一般结构的分解透视图。
[0010]参见图1，袋形二次电池100包含电极组件130 ;电极突片131和132，该电极突片131和132从电极组件130延伸；电极引线140和141，该电极引线140和141通过焊接分别连接到电极突片131和132 ;以及电池壳体120，该电池壳体120用于接纳电极组件130。
[0011]电极组件130是包含正极和负极的发电元件，该正极和负极在隔膜分别布置在正极和负极之间的状态下顺序地堆叠。电极组件130被构造成具有堆叠型结构或堆叠/折叠型结构。电极突片131和电极突片132从电极组件130的对应的电极板延伸。电极引线140和电极引线141分别与从电极组件130的对应的电极板延伸的电极突片131和电极突片132例如通过焊接而电连接。电极引线140和电极引线141部分地从电池壳体120向外露出。另外，用于改进在电池壳体120与电极引线140和电极引线141之间的密封性同时保证在电池壳体120与电极引线140和电极引线141之间的电绝缘的绝缘膜150部分地附着到电极引线140和电极引线141的上表面和下表面。
[0012]电池壳体120包含壳体本体122，该壳体本体122具有凹形接纳部123，电极组件130安装到凹形接纳部123中；和盖121，该盖121 —体地连接到壳体本体122。在电极组件130安装到接纳部123中的状态下，壳体本体122的对边124和上端125与盖121彼此联接，在壳体本体122的对边124和上端125处壳体本体122和盖121彼此接触，由此完成电池。电池壳体120被构造成具有树脂层/金属箔层/树脂层的铝层压结构。因此，通过将热和压力施加到壳体本体122的对边124和上端125以及盖121使得将其树脂层彼此结合，能够将彼此接触的壳体本体122的对边124和上端125和盖121彼此结合，被密封的剩余部由此形成。在壳体本体122的对边124和盖121处，电池壳体120的上部件和下部件的树脂层直接地彼此附着，由此通过将壳体本体122的对边124和盖121结合来实现均匀的密封。另一方面，电极引线140和电极引线141定位在壳体本体122的上端125和盖121处，同时从电池壳体120向外突出。为此原因，鉴于电极引线140和电极引线141的厚度以及电极引线140和电极引线141与电池壳体120之间的材料差异，在绝缘膜150介于电极引线140和电极引线141与电池壳体120之间的状态下，壳体本体122的上端125和盖121被热结合以提高密封性。
[0013]袋形二次电池的优点在于，电池壳体的形状能够取决于电极组件的形状而容易地改变。然而，袋形二次电池的问题在于，当其被施加了外部冲击时，由于其低刚度，二次电池可能未被充分地保护，并且特别是二次电池由于针状构件而可容易地被损坏，由此二次电池可能损伤和爆炸。
[0014]另外，当由于二次电池暴露于高温环境或二次电池的故障所造成短路可能出现在二次电池中时，电解质可在正极接口处被分解，由此产生大量气体。因此，二次电池可能会膨胀，这可能损坏二次电池的电连接。
[0015]而且，袋形二次电池具有另一个问题在于，由于在电池壳体的密封期间形成的被密封的剩余部而造成二次电池的容量减少。
[0016]为了解决以上问题，近年来已经考虑将被构造成具有以下结构的棱柱形电池单体作为替代:其中堆叠型或堆叠/折叠型电极组件安装在棱柱形的金属电池壳体中。
[0017]—般地，棱柱形电池单体由以下方式制造而成:将电极组件插入到具有封闭下端的棱柱形空心壳体中、通过焊接将顶盖组件与壳体联接、通过注入孔将电解质注入壳体中以及密封注入孔。具有封闭下端的棱柱形空心壳体一般通过拉深铝合金片来制造。
[0018]然而，拉深具有问题在于，制造用于拉深的设备所必需的成本非常高，花费长时间来制造模具等，以及能获得的形状受到限制。
[0019]因此，对于能够根本上解决以上问题的技术很有必要。【实用新型内容】
[0020]技术问题
[0021]已经提出本实用新型来解决以上问题和其它尚待解决的技术问题。
[0022]由于解决如上所述的问题的大量广泛和深入的研究和试验，本申请的发明人已经发现，如将在下文中所述，在电池壳体由彼此联接以便响应于电极组件的外形围绕电极组件的两个以上壳体构件和盖板构成的情况下，能够提高电池单体的总体刚度，能够提高电池单体抵抗外部物理冲击的安全性，并能够防止电池单体由于在电池单体中产生的气体而变形，由此能够提高电池单体和应该电池单体的装置的安全性，能够以各种方式设计电池单体而不限制形状，能够降低制造电池单体所必需的成本和时间，由此提高生产效率并降低产品缺陷率。根据这些发现已经完成本实用新型。
[0023]技术方案
[0024]根据本实用新型的一个方面，本实用新型涉及一种棱柱形电池单体，其特征在于包含:
[0025]电极组件，所述电极组件包含:正极、负极和置于所述正极和所述负极之间的隔膜，所述电极组件具有从所述正极和所述负极的至少一侧突出的正极端子和负极端子；
[0026]两个以上壳体构件，所述两个以上壳体构件彼此联接以便具有与所述电极组件的外形对应的形状，使得所述壳体构件围绕所述电极组件，所述壳体构件具有预定的开口，至少与所述正极端子和所述负极端子的突出部对应的所述电极组件的一个表面通过所述开口露出；以及
[0027]盖板，所述盖板在密封的状态下与所述壳体构件的所述开口联接。
[0028]优选地，所述电极组件被构造成具有如下结构:使用隔离膜连续地折叠单元单体，所述单元单体各自被构造成具有堆叠结构，所述堆叠结构包含正极、负极和置于所述正极和所述负极之间的隔膜。
[0029]优选地，所述正极端子和所述负极端子从所述电极组件的相同侧突出。
[0030]优选地，所述壳体构件彼此联接以便具有如下结构:所述壳体构件围绕所述电极组件的其它表面使得所述壳体构件具有一个开口，与所述正极端子和所述负极端子的所述突出部对应的所述电极组件的一个表面通过所述开口露出。
[0031]优选地，所述壳体构件彼此联接以便具有如下结构:所述壳体构件围绕所述电极组件的其它表面使得所述壳体构件具有两个开口，与所述正极端子和所述负极端子的所述突出部对应的所述电极组件的一个表面以及与所述电极组件的一个表面相反的所述电极组件的另一个表面通过所述两个开口露出。
[0032]优选地，所述盖板与所述壳体构件的所述开口或各个