专利名称：高能可充电锂电池的壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高能锂聚合物电池的单体电池壳体。更具体地，本发明涉及一种壳体，用于保护多个柔性锂聚合物单体电池， 具有减小体积的紧凑结构，具有简单的组装工艺，并且使高能充电或放电过 程中产生的热量最少。
背景技术：
一般地，与一次电池不同，二次电池是可以充电和放电的。对二次电池 的研究已经使二次电池适用于高科技领域，例如数码相机、手机、笔记本电 脑或混合动力汽车。作为二次电池的例子，已经有镍一镉电池、镍一金属氢 化物电池、镍一氢电池、可充电锂电池和其它电池。在这些电池中，可充电锂电池的工作电压为3.6V或更高，并且用作便携式电子产品的电源。此外， 将数个可充电锂电池串联连接可以用于混合动力汽车。可充电锂电池的工作 电压是镍一镉电池或镍一金属氢化物电池的3倍。此外，可充电锂电池的单 位重量的能量密度高。基于这些原因，可充电锂电池的使用快速增长。可充电锂电池可以制成不同形状，例如，圆柱形或棱柱形，这可以用于 锂离子电池。锂聚合物电池最近引起极大关注，它可以制成柔性袋式，从而 其形状可以有不同变化。此外，锂聚合物电池的稳定性优异且重量轻，因此 其优点是实现小巧而轻便的便携式电子产品。参看
图1，传统的袋式可充电锂电池IO包括电池部分11和壳体12。壳 体12提供在其中容纳电池部分11的空间12a。电池部分11是通过依次放置阳极板、隔膜和阴极板并将它们沿一个方 向巻绕而制成，或者是通过层叠多层阳极板、隔膜和阴极板而制成。电池部 分11的每块电极板电连接到阳极端子13或阴极端子14。每个阳极端子13和阴极端子14的一端伸出壳体12的密封表面12b。阳 极端子13和阴极端子14的伸出端连接到保护电路板的端子，这在附图中未 表不。在每个阳极端子13和阴极端子14的外表面与密封表面12b的接合处缠 绕密封胶带15，从而防止壳体12与电极端子13和14之间短路。壳体12不是由厚金材料(thick gold material)制成的圆柱形或棱柱形罐 状结构，而是一种袋式结构，该结构中间层是金属箔，附着于金属箔相反两 面上的是由绝缘膜制成的内层和外层。这样，袋式结构具有优异的韧性，从 而可以根据需要进行弯曲。如上所述，壳体12具有在其中容纳电池部分11 的空间12a，并且在沿空间12a边缘热熔合的表面上具有密封面12b。图2是沿图1的线1 —1的放大图。参看阳图，壳体12包括具有中间层12c、内层12d和外层12e的复合膜。 中间层12c是由金属箔制成的，例如铝箔。内层12d和外层12e包括绝缘膜， 贴在中间层12c的内外表面上以保护中间层12c。电池部分ll具有依次设置的阳极板lla、隔膜llc和阴极板llb，装在 壳体12的空间12a中。阳极端子13和阴极端子14从阳极板lla和阴极板 llb伸出，如图1所示。电极端子13和14的末端穿过壳体12的密封面12b 露在外面。密封胶带15在密封面12b中缠绕每个电极端子13和14的外表 面。如上所述构成的袋式可充电锂电池10的电池部分11通过以下工艺制 得。首先，将阳极端子13和阴极端子14电连接到阳极板lla和阴极板llb。 接着，依次排列阳极板lla、隔膜llc和阴极板llb。在这种状态下，将它们 沿一个方向缠绕，由此制成电池部分ll。将完成的电池部分11通过拉拔过程(drawing process)装在具有空间12a
的壳体12中。在安装过程中，每个电极端子13和14的一端露在壳体12外 部。在这种状态下，对壳体12的密封面12b施加预定的加热和压力，从而 执行热熔合。由此完成袋式可充电锂电池10。将完成的袋式可充电锂电池 IO经过一系列成型过程，包括充电操作、老化操作、放电操作，从而检测缺 陷电池，并稳定电池结构。韩国专利申请公开号2005 — 594披露了有关封装袋式可充电锂电池的方 法的现有技术。根据这篇文献，袋式可充电锂电池对壳体的金属层和阳极端 子施加相同正电拉，从而破坏壳体内层。由于内层破坏，则当阴极端子与壳 体金属层彼此接触时造成短路，从而容易检测到开路电压差。同时，当需要高能锂电池时，如在混合动力汽车中，将几十或几百个如 图l和图2所示的袋式电池层叠并串联，从而提供高电压。由于袋式锂聚合物电池包括容易弯折或弯曲的易碎铝袋，因此必须通过 强的壳体来保护袋，以便长时间使用。根据现有技术，为了串联连接袋，通 过具有电路图案的PCB (印刷电路板)连接每个袋的阳极端子和阴极端子。 然后将连接的袋置于壳体中。但是，通过层叠锂聚合物袋得到高能锂电池的传统方法的问题在于，它 难以完美地保护易碎的锂聚合物袋。并且，层叠多个袋并将袋连接到PCB 的方法是不完善的，因此它容易受环境影响，例如外部冲击。因此，需要一种方法来更加牢固和可靠地层叠构成作为高能源的锂电池 的袋并可靠地串联连接袋。
发明内容
技术问题因此，考虑到现有技术中出现的上述问题而提出本发明，并且本发明的 一个目的是提供一种结构，能够牢固而稳定地层叠多个锂单体电池。
本发明的另一个目的是提供一种层叠结构，能同时层叠并连接多个锂单 体电池，而不需要额外的连接装置。本发明的另一个目的是提供一种层叠结构，能容易地层叠多个锂单体电 池，而不需要额外的支撑装置。技术方案为了达到上述目的，本发明提供一种电池壳体，包括袋支撑框架，用于 支撑具有袋和电极端子的单体电池的袋；散热部分，具有支架形状，设置在 袋支撑框架的表面上，并具有用于散发袋产生的热量的空间；以及端子支撑 件，具有壁的形状，设置在散热部分的边缘上，并用于支撑单体电池的电极丄山-顺亍°此外，本发明提供一种包括一对壳体的电池壳体。 一对壳体中的每个壳 体包括袋支撑框架，用于支撑具有袋和电极端子的单体电池的袋；散热部分， 具有支架形状，设置在袋支撑框架的表面上，并具有用于散发袋产生的热量 的空间；以及端子支撑件，具有壁的形状，设置在散热部分的边缘上，并用 于支撑单体电池的电极端子。在这种情况下，壳体通过每个壳体的袋支撑框 架和框架连接部分彼此连接。优势效果如上所述，本发明提供一种能牢固地和可靠地层叠多个锂单体电池的结构。并且，本发明提供一种层叠结构，能同时层叠和连接多个锂单体电池， 而不需要额外的连接装置。此外，本发明提供一种层叠结构，能容易层叠多个锂单体电池，而不需 要额外的支撑装置。附图说
图1表示一种传统的袋式可充电锂电池；图2是图1中传统的袋式可充电锂电池沿线I —I的放大图； 图3是根据本发明的锂单体电池的立体图； 图4表示两个图3中的单体电池层叠的结构；图5是表示根据本发明的用于夹持单体电池的主框架的立体图； 图6是表示根据本发明的用于覆盖单体电池的盖框架的立体图； 图7表示根据本发明的层叠单体电池的结构；以及 图8是表示根据本发明的锂电池系统的层叠结构的立体图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。 图3是根据本发明的锂单体电池31的立体图。根据本发明，锂单体电池31包括袋34和一对阳极端子32和阴极端子 33。袋34中具有可充电锂电池结构。阳极端子32和阴极端子33设置在袋 34的表面上，每个端子都具有支架形状。袋34可以具有图2所示的传统袋式可充电锂电池的结构，即，多次层 叠阳极板、阴极板和隔膜而形成的结构。此外，这种袋不是刚性的，而是柔 性的，与典型的金属或塑料不同。阳极端子32和阴极端子33连接到袋34中的阳极板和阴极板(未图示)。 阳极端子32的一端和阴极端子33的一端相对袋34沿相反方向弯曲。优选地，如图3所示，位于阳极端子32和袋34之间以及阴极端子33 和袋34之间的连接部分35是台阶状的，因此容易连接到其它单体电池的电斗T7丄山7极顺子。优选地，阳极端子32可以由铝制成，阴极端子33可以由镍或铜制成。 图4表示两个图3中的单体电池31a和31b层叠的状态。
图4中的第一单体电池31a和第二单体电池31b具有相同形状。第一单 体电池31a和第二单体电池31b的阳极端子的末端沿相反方向弯曲。同样， 第一单体电池31a和第二单体电池31b的阴极端子的末端沿相反方向弯曲。
当一个单体电池叠加在具有相同形状的另一个单体电池上时，将另一个单体电池上下颠倒。即，层叠单体电池，如图4所示。阳极端子和阴极端子 交替地彼此连接，从而将两个单体电池串联连接。艮口，如图4所示，第--单体电池31a的阳极端子32a的末端向下弯曲， 阴极端子33a的末端向上弯曲。第二单体电池31b的阳极端子33b的末端向 下弯曲，阴极端子32b的末端向上弯曲。
第一单体电池31a的阳极端子32a连接到第二单体电池31b的阴极端子32b。通过这种结构，第一单体电池31a和第二单体电池31b可以仅仅通过层 叠操作彼此串联连接，而不需要额外的连接装置，例如PCB，这与现有技术 不同。接触电阻变得很低。
根据需要，可以将另外的单体电池层叠在图4的层叠结构上。通过交替 连接阳极端子和阴极端子使它们串联连接，可以层叠另外的单体电池。图5是根据本发明的主框架41的立体图，用于包装具有图3中的袋和 电极端子的单体电池或者具有其它袋和电极端子的单体电池。主框架41包括袋支撑框架47、散热部分46和端子支撑件42。袋支撑 框架47支撑单体电池的袋。散热部分46以支架的形式形成在袋支撑框架47 的侧面。端子支撑件42以壁的形式形成在散热部分46的侧壁，并支撑单体 电池的电极端子。优选地，主框架41是使用整体塑料件制成的。
袋支撑框架47将袋夹持在其中，并用于通过袋支撑框架47的外表面支 撑袋。散热部分46的功能是散发袋中产生的热量。如图5所示，袋支撑框架47优选具有预定深度将袋夹持在其中。优选地，在袋支撑框架47中具有支撑格43，用于稳定地支撑夹持在主 框架41中的袋。袋支撑框架47可以具有框架锁部分44a和44b，可以通过将螺钉拧入框 架锁部分44a和44b而连接到其它框架。端子支撑件42用于支撑单体电池的阳极端子和阴极端子。优选地，端 子支撑件可以具有端子锁部分45，从而利用螺钉将阳极和阴极端子固定在端 子锁部分45上。此外，在端子支撑件42的相反末端具有框架连接部分48a和48b，在框 架彼此连接时，用于连接到另一个框架的框架连接部分。优选地，主框架41 可以具有另一个框架锁部分44c，以便锁到另一个框架上。图6是盖框架51的立体图，用于层叠在图5中的主框架41上并连接到 主框架41上以覆盖单体电池。盖框架51包括袋支撑框架57、散热部分56和端子支撑件52，像主框 架41 一样。袋支撑框架57支撑单体电池的袋。散热部分56以支架形式形 成在袋支架框架57的侧面。端子支撑件52以壁的形式形成在散热部分56 的侧壁，并支撑单体电池的电极端子。优选地，盖框架51是使用整体塑料件制成的。主框架41和盖框架51形成电池壳体。盖框架51层叠在主框架41上， 并连接在主框架41上。优选地，盖框架51作为覆盖主框架41的盖。在这 种情况下，主框架41的框架连接部分48a和48b连接到相应的盖框架51的 框架连接部分58a和58b。艮卩，将单体电池置于主框架41中，然后将盖框架51覆盖在主框架41 上，从而稳定地包装单体电池。图7表示这种层叠结构。将主框架41和盖框架51层叠，将图3中的单体电池插入主框架41和盖框架51中。在这种情况下，单体电池的层叠使阳 极端子和阴极端子彼此交叉串联连接。这种层叠结构使主框架41和盖框架51彼此稳定连接，而不需要额外的支撑或连接装置。柔性单体电池可以插入此结构中。并且，根据需要，可以在袋支撑框架47和57上以及端子支撑件42和 52上的框架锁部分44a、 44b、 44c、 54a、 54b和54c中狩入螺钉或螺栓，从 而增大稳定性。并且，电极端子可以用螺钉或螺栓固定到端子支撑件42和 52上的端子锁部分45和55。主框架、单体电池和盖框架构成一个单元。将其它单体电池插入被层叠 的单元中。因此，将多个单体电池，例如100个单体电池，串联连接。图8是锂电池系统的层叠结构的立体图，包括多个主框架和盖框架，以 及插入主框架和盖框架之间的单体电池。工业适用性如上所述，本发明能牢固而稳定地层叠多个锂单体电池。 此外，根据本发明，能够同时层叠和连接多个锂单体电池，而不需要额 外的连接装置。并且，根据本发明，能够容易地层叠多个锂单体电池，而不需要额外的 支撑装置。虽然为了解释的目的己经披露了本发明的优选实施方式，但本领域的一 般技术人员应该认识到，在不偏离权利要求给出的本发明范围和精神的情况 下，可以做出修改、增添和替代。
权利要求
1. 一种电池壳体，包括袋支撑框架，用于支撑具有袋和电极端子的单体电池的袋；散热部分，所述散热部分具有支架形状，设置在所述袋支撑框架的表面上，并具有用于散发由袋产生的热量的空间；以及端子支撑件，所述端子支撑件具有壁的形状，设置在散热部分的边缘上， 并用于支撑所述单体电池的电极端子。
2. 根据权利要求1所述的电池壳体，其中所述袋支撑框架包括处于其 中的支撑格以支撑所述袋。
3. 根据权利要求l所述的电池壳体，其中所述端子支撑件包括 端子锁部分，用于锁定单体电池的每个端子；以及 框架连接部分，用于连接到另一个框架的框架连接部分。
4. 一种包括一对壳体的电池壳体，所述一对壳体中的每个壳体包括 袋支撑框架，用于支撑具有袋和电极端子的单体电池的袋； 散热部分，所述散热部分具有支架形状，设置在袋支撑框架的表面上，并具有用于散发由袋产生的热量的空间；以及端子支撑件，所述端子支撑件具有壁的形状，设置在所述散热部分的边 缘上，并用于支撑单体电池的电极端子，其中，所述一对壳体通过每个壳体 的袋支撑框架和框架连接部分彼此连接。
5. 根据权利要求4所述的电池壳体，其中所述袋支撑框架包括处于其 中的支撑格。
6.根据权利要求4所述的电池壳体，其中所述端子支撑件包括 端子锁部分，用于锁定每个电极端子；以及框架连接部分，用于连接到另一个壳体的框架连接部分。
全文摘要
本发明公开一种壳体，用于保护多个柔性锂聚合物单体电池，具有减小体积的紧凑结构，具有简单的组装工艺，并且使高能充电或放电过程中产生的热量最少。本发明的电池壳体包括袋支撑框架，用于支撑具有袋和电极端子的单体电池的袋。具有支架形状的散热部分设置在袋支撑框架的表面上，并具有用于散发袋产生的热量的空间。具有壁形状的端子支撑件设置在散热部分的边缘上，从而支撑单体电池的电极端子。
文档编号H01M2/10GK101147276SQ200680009040
公开日2008年3月19日 申请日期2006年3月22日 优先权日2005年3月23日
发明者吴全根 申请人:Sk能源株式会社