具有非对称结构的电池单体和包括该电池单体的电池组的制作方法

具有非对称结构的电池单体和包括该电池单体的电池组的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电池单体，其中，电极组件被嵌入在电池单体壳体中，所述电极组件具有以下结构：即，包括正电极、负电极、以及介于正电极和负电极之间的隔膜。在电极组件的外表面的至少一个侧部上，形成有关于电极组件的平面上的竖直中心轴线不对称的非对称结构。
【专利说明】具有非对称结构的电池单体和包括该电池单体的电池组

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种非对称结构的电池单体和包括该电池单体的电池组，更具体地， 涉及一种被构造成具有以下结构的电池单体和包括该电池单体的电池组：其中，电极组件 安装在电池壳体中，所述电极组件包括设置在阴极和阳极之间的隔板，其中，在构成电极组 件的外周的、该电极组件的至少一个侧部的一部分处，形成有关于与电极组件相交的、平面 上的中心轴线不对称的非对称结构。

【背景技术】
[0002] 随着移动装置的日益发展以及对这种移动装置的需求的增加，对二次电池的需求 也急剧增加了。在这样的二次电池之中，存在着呈现高的能量密度和工作电压以及优异的 保存和使用寿命特性的锂二次电池，它已广泛用作各种电子产品和移动装置的能量源。
[0003] 基于其外观，锂二次电池可以分为圆柱形电池、棱柱形电池或袋形电池。基于电解 质的种类，锂二次电池还可以分为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池。
[0004] 最近的移动终端小型化的趋势已经增加了对于具有小厚度的棱柱形电池或袋形 电池的需求。特别地，当前更多的兴趣集中于这种袋形电池，因为这种袋形电池的形状容易 改变，袋形电池的制造成本低，并且袋形电池的重量轻。
[0005] 通常，袋形电池是具有在袋形电池壳体中的电解质和电极组件的电池，它由包括 树脂层和金属层的层合片在密封状态下形成。安装在电池壳体中的电极组件被构造成果冻 卷（卷绕式）式结构、堆叠式结构或组合式（堆叠/折叠式）结构。
[0006] 图1是典型示出了包括堆叠式电极组件的袋形二次电池的结构的视图。
[0007] 参考图1，袋形二次电池10被构造成具有下述结构：其中，电极组件30在密封状 态下安装在袋形电池壳体20中，使得与电极组件30的阴极突片31及阳极突片32电连接 的阴极引线40和阳极引线41暴露于外部，该电极组件30包括阴极、阳极和分别设置在阴 极和阳极之间的隔板。
[0008] 电极壳体20包括：壳体本体21，该壳体本体21具有凹陷的容纳部23,电极组件30 位于该凹陷的容纳部23中；以及盖22,该盖22被一体地连接到壳体本体21。
[0009] 电极壳体20由层合片形成，该层合片包括：构成该层合片的最外侧部分的外侧树 脂层20A ;防止物质穿过的隔离金属层20B ;以及用于密封的内侧树脂层20C。
[0010] 堆叠式电极组件30的阴极突片31和阳极突片32分别通过焊接而联接到电极引 线40和41。另外，绝缘膜50附接到每个电极引线40和41的顶部和底部，以在使用热焊接 装置（未示出）将壳体本体21的上端24与盖22的上端彼此热焊接时防止在该热焊接装 置与电极引线40、41之间发生短路，并实现电极引线40、41与电池壳体20之间的密封。 [0011] 然而，近年来，随着细长型设计或各种其它设计的趋势，需要新型的电池单体。
[0012] 另外，多个上述电池单体被构造成具有相同的尺寸或相同的容量以组成电池组。 为此，为了考虑到该电池组所适用的装置的设计来制造轻而薄的电池组，有必要减少电池 组的容量或修改该装置的设计以增大其尺寸。此外，在改变该装置的设计期间，电连接是复 杂的，因此难以制造出满足所期望的条件的电池组。
[0013] 因此，对于如下的电池单体和包括该电池单体的电池组存在着高度需求：该电池 单体能够根据电池组所适用的装置的形状而使用，同时，维持该电池组的容量。


【发明内容】

[0014] 技术问题
[0015] 因此，为了解决上述问题及其他尚未解决的技术问题，已经提出了本发明。
[0016] 具体地，本发明的一个目的是提供一种具有非对称结构的电池单体。
[0017] 本发明的另一目的是提供一种能够制造所述电池单体的电池单体制造方法。
[0018] 本发明的又一目的是提供一种电池组，该电池组包括所述电池单体，使得能够基 于安装该电池组的装置的设计而不同地构造该电池组。
[0019] 问题解决方案
[0020] 根据本发明的一个方面，能够通过提供一种电池单体来实现上述及其它目的，该 电池单体被构造成具有电极组件被安装在电池壳体中的结构，该电极组件包括设置在阴极 和阳极之间的隔板，其中，在电极组件的、构成该电极组件的外周的至少一个侧部的一部分 处，形成有关于与电极组件相交的、平面上的中心轴线不对称的非对称结构。
[0021] 根据本发明的电池单体被形成为相配于采用该非对称结构的电池单体的装置的 设计，因此，能够灵活地使用该电池单体，以在提供大容量的同时相配于该装置的各种形 状。
[0022] 在一具体示例中，电池壳体可以由层合片形成，该层合片包括：外侧树脂层，该外 侧树脂层构成该层合片的最外侧部分；隔离金属层，该隔离金属层防止材料通过；以及内 侧树脂层，该内侧树脂层用于密封。
[0023] 根据本发明的电池单体可以大致构造为具有板形电池单体结构，其中，两个电极 端子位于：电池单体的一个侧部处、电池单体的两个相反侧部处、或者在一个侧部和与之邻 接的侧部处，即，薄的长方体结构。电极组件可以构造成使得电极组件的外周在平面上具有 四条边。优选地，所述非对称结构包括弯曲部分。
[0024] 例如，该弯曲部分可以形成在电极组件的、平面上的四条边中的至少一条边处。在 这种情况下，该弯曲部分可以形成在：与形成有电极突片的一侧（上端侧）相邻的两个彼此 相对的横向侧部中的每一个处；在上端侧或下端侧处；或者在所述两个彼此相对的横向侧 部中的仅一个处。
[0025] 具体地，该弯曲部分可以包括一个或多个相继的圆弧。在一个具体示例中，每个所 述圆弧均以凸起的形式朝向电池单体的外侧弯曲。
[0026] 另外，该弯曲部分是半径相当于电极组件的长边的10%至200%的圆弧。如果半 径太小，则可能难以制造该电池单体。另一方面，如果半径太大，则可能难以提供通过形成 该弯曲部分而带来的效果。
[0027] 在上述结构中，该弯曲部分可以具有各种形状。例如，该弯曲部分可以形成为具有 给定的半径和弧心的单个圆弧的形状。可替代地，该弯曲部分可以形成为具有不同的半径 和/或弧心的两个或更多个相继的圆弧的形状。
[0028] 具体地，在包括两个或更多个相继的圆弧的弯曲部分中，构成该弯曲部分的圆弧 优选被构造成使得各个圆弧的半径在一个方向上连续减小。
[0029] 同时，电池壳体可以构造成具有以下结构：其中，电池壳体的内表面对应于该弯曲 部分。优选地，通过修改电池壳体来形成电池壳体的内侧的弯曲部分。而且，对于电池壳体 的弯曲部分来说，不必具有完全符合电极组件的弯曲部分的形状和尺寸的形状和尺寸。电 池壳体的弯曲部分的形状和尺寸不受限制，只要电池壳体的该弯曲部分能够防止由于电极 组件的移动而导致发生的内部短路即可。
[0030] 在另一具体示例中，电池壳体可以构造成具有以下结构：其中，电池壳体的外表面 对应于该弯曲部分。具体地，电池壳体可以被构造成具有如下结构，其中，电池壳体的外表 面对应于在其一侧处形成有偏斜部分的非对称电极组件的形状。
[0031] 因此，可以基于所述装置的各种形状来制造包括具有上述结构的电池壳体的电池 单体。另外，根据本发明的电池单体包括与所述装置的各种形状对应于的外表面，因此，电 池单体能够稳定地安装在相应的装置中。
[0032] 该电池单体例如可以是袋形电池单体，该袋形电池单体被构造成具有其中电极组 件安装在袋形电池壳体内的结构。然而，根据本发明的电池单体不限于袋形电池单体。
[0033] 具体地，袋形电池单体可以构造成具有下述结构：其中，包括阴极、阳极以及设置 在阴极和阳极的隔板的结构的电极组件在电极组件连接到从电池壳体向外突出的电极端 子的状态下安装在由包括树脂层和金属层的层合片形成的电池壳体中。
[0034] 优选地，电池单体是锂离子电池或锂离子聚合物电池。然而，根据本发明的电池单 体不限于锂离子电池或锂离子聚合物电池。
[0035] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造具有上述构造的电池单体的电池单 体制造方法。
[0036] 根据本发明的电池单体制造方法可以包括：将包括金属层和树脂层的层合片切割 成未被折叠的电池壳体形式以制备电池壳体片；关于对称轴线折叠电池壳体片以形成折叠 部分；将外力从折叠部分的内侧到外侧地施加到折叠部分，以形成与电极组件的一侧的偏 斜部分相对应的弯曲部分；将外力施加到电池壳体片的内侧以形成容纳部；将在其一侧处 具有偏斜部分的非对称电极组件放置在容纳部中；以及气密地密封电池壳体片。
[0037] 在使用上述方法制造的电池单体中，与弯曲部分相对应的电池壳体的外表面结构 可以具有比电池壳体的密封部分的厚度小的厚度。具体地，电池壳体的所述外表面结构可 以具有相当于电池壳体的密封部分的厚度的50至90%的厚度。
[0038] 在一具体示例中，未折叠的电池壳体形式不受特别限制，只要能够使用上述方法 由所述未折叠的电池壳体形成电池壳体的形状即可。优选地，未折叠的电池壳体形式对应 于电池壳体的形状。
[0039] 另外，施加外力的方法不受特别限制，只要能够在电池壳体处形成与形成在非对 称电极组件的一侧处的偏斜部分相对应的结构即可。优选地，使用深压成型方法来施加外 力。
[0040] 在根据本发明的电池单体制造方法中，使用外力来形成电池壳体的非对称部分。 因此，与常规电池壳体相比，减少了电池壳体的要密封的侧部的数量。
[0041] 具体地，使用热焊接方法来实现密封。在将电极组件放置在电池壳体中之后，电池 壳体被气密地密封。而且，对于使用热焊接方法密封的电池壳体的边来说，有必要具有比使 用深压成型方法形成的电池壳体的宽度大的宽度。
[0042] 在根据本发明的电池单体制造方法中，减少了电池壳体的密封侧部的数目。因此， 与常规电池壳体相比，能够实现更稳定的密封效果。
[0043] 根据情形，可以不使用热焊接方法来密封使用深压成型方法形成的电池壳体的侧 部。在这样的情况下，没有必要给使用深压成型方法形成的电池壳体的侧部提供有用于热 焊接的额外的宽度。因此，能够制造具有更紧凑结构的电池单体。
[0044] 另外，非对称部分位于使用深压成型方法形成的电池壳体的侧部中的至少一个 处，因此，能够构造具有其中电池壳体的外表面与非对称电极组件的结构相对应的结构的 电池壳体。因此，电池单体可以灵活地相配于装置的各种结构且可以更稳定地安装在该装 置中。
[0045] 根据本发明的又一方面，提供了一种包括具有上述构造的电池单体的电池组，其 中，所述电池单体包括两个或更多个电池单体。
[0046] 在根据本发明的电池组中，电池单体可以根据采用该电池组的装置的规格以各种 方式彼此电连接。例如，电池单体可以坚直地和/或水平地布置。
[0047] 在一个具体示例中，坚直地布置（堆叠）的电池单体可以具有形成在其相同位置 处的弯曲部分。
[0048] 在另一具体示例中，水平地布置的电池单体可以具有形成在彼此相对的电池单体 的最外侧部处的弯曲部分。
[0049] 即，考虑到对于各种设计的最近趋势，由于电池单体的安装位置、形状等，被构造 成具有长方体结构的常规电池组的安装空间被大大限制了且不能标准化。另一方面，根据 本发明的电池组具有大的容量/尺寸比，被形成为新颖的形状，并且能够非常灵活地设置， 从而解决了上述问题。
[0050] 根据本发明的又一方面，提供了一种包括具有上述构造的电池组作为电源的装 置。
[0051] 能够使用根据本发明的电池组的装置的具体示例可以选自：移动电话、便携式计 算机、智能电话、智能平板、笔记本电脑、轻型电动车辆（LEV)、电动车辆、混合动力车辆、夕卜 接插电式混合动力车辆、以及电力储存装置，然而，本发明不限于此。
[0052] 所述装置的结构和制造所述装置的方法在本发明所属的领域中是公知的，因此将 省略其详细描述。
[0053] 本发明的有益效果
[0054] 根据上面的描述显然的是，根据本发明的电池单体被构造成具有下述结构，其中， 提供非对称结构的弯曲部分形成在电极组件的、构成电极组件的外周的至少一侧的一部分 处。因此，能够在电池组的构造期间提供基于装置的设计具有柔韧性的形状并具有能够稳 定安装在该装置中的紧凑结构的电池单体。

【专利附图】

【附图说明】
[0055] 图1是示出常规电池单体的透视图；
[0056] 图2是示出根据本发明实施例的电池单体的平面图；
[0057] 图2a是示出图2的电池单体的电极组件的透视图；
[0058] 图3是示出根据本发明实施例的电池组的平面图；
[0059] 图4和图5是示出根据本发明另一实施例的电池单体的平面图；
[0060] 图6和图6a至图6e是示出根据本发明的电池单体制造方法的典型视图；
[0061] 图7是示出根据本发明的具有形成在不同位置处的突片的电池单体的平面图；
[0062] 图8a至图8c是分别示出根据本发明另一实施例的电极组件的底部、端部以及侧 部的视图；
[0063] 图9a至图9c是分别示出根据本发明另一实施例的电极组件的底部、端部以及侧 部的视图；
[0064] 图10a至图10c是分别示出根据本发明又一实施例的电极组件的底部、端部以及 侧部的视图；
[0065] 图11是示出根据本发明实施例的第一电极组的结构的视图；
[0066] 图12是示出根据本发明实施例的第二电极组的结构的视图；
[0067] 图13是示出根据本发明实施例的堆叠式电极组件的典型视图；
[0068] 图14是示出图8的第一电极组的固定结构的典型视图；并且 [0069] 图15是示出根据本发明实施例的制造第一电极组的过程的视图。

【具体实施方式】
[0070] 现在，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。然而，应注意的是，本发明的 范围不受到所示意的实施例限制。
[0071] 图2是典型地示出根据本发明实施例的电池单体的平面视图，并且图2A是典型地 示出图2的电池单体的电极组件的透视图。
[0072] 参考图2,电池单体100是被构造成具有其中电极组件110安装在电池壳体120中 的结构的电池单体，电极组件110具有包括阴极、阳极以及布置在阴极和阳极之间的隔板 的结构。通常，电池单体100被构造成具有平面四边形的板状结构。即，电池单体100被构 造成具有薄长方体结构。提供非对称结构的弯曲部分130形成在电极组件110的、构成电 极组件110的外周的一个侧部111的一部分处。电池单体100包括多个板形电极112,其包 括通过隔板彼此分离的至少一个阴极和至少一个阳极。沿着从电极组件110的底部向上延 伸的坚直轴线113堆叠电极112。
[0073] 每个板形电极112均具有非对称结构。每个电极112的周边或外周在平面上是非 对称的。关于每个电极112的坚直平面114来定义这种非对称。
[0074] 具体地，弯曲部分130包括一个或多个圆弧，并且每个圆弧均以凸起形式朝向电 极组件110的外侧弯曲。弯曲部分130被构造成具有相对于电极组件110的宽度S或长度 L而言的预定半径。在该图中，弯曲部分130包括具有不同半径或弧心的两个或更多个圆 弧，并且这些圆弧的半径在一个方向上连续减小。替代地，可以以具有一个半径或弧心的单 个圆弧的形状形成来弯曲部分130。
[0075] 优选地，电极120的这些弯曲部分130彼此重叠。
[0076] 电池壳体120被构造成具有以下结构：其中，电池壳体120的内表面对应于这些弯 曲部分130。
[0077] 参考图1和图2,可以通过以下方式制造电池单体100, S卩，将电极组件110放置在 电池壳体120中，使得电极112的弯曲部分130对应于电池壳体120的、构成电池壳体120 的外周的侧部111的一部分，将电解质注入电极组件110,并根据图1的常规制造方法气密 地密封电池壳体120。在这种情况下，电池壳体120的容纳部（未示出）被形成为对应于电 极组件110的弯曲部分130。
[0078] 图3是典型地示出根据本发明实施例的电池组的平面图。
[0079] 参考图3和图2,电池组200被构造成具有以下结构：其中，电池组200的电池单 体100和100'被水平地布置，并且电池单体100和100'安装在以与电池单体100和100' 的水平布置相对应的形状形成的电池组壳体中。
[0080] 具体地，水平布置的电池单体100和100'具有形成在电池单体100和100'的彼 此相反的最外侧处的弯曲部分130和130'。
[0081] 即，能够与具有各种形状的装置相对应地以非常灵活的方式设置根据本发明的电 池组。
[0082] 图4和图5是典型地示出根据本发明其它实施例的电池单体的平面图。
[0083] 参考图4,电池单体300是被构造成具有以下结构：其中，包括阴极、阳极以及布置 在阴极和阳极之间的隔板的结构的电极组件310安装在袋形电池壳体320中。通常，电池 单体300被构造成具有平面上的板状结构。一对电极端子可以形成在电池单体的一个侧部 处。这些电极端子也可形成在电池单体的两个相反侧部处。替代地，所述电极端子中的一 个可以形成在电池单体的一个侧部处，另一电极端子可以形成在与电池单体的所述一个侧 部相邻的另一个侧部处。
[0084] 电极组件310被构造成具有包括阴极、阳极以及布置在阴极和阳极之间的隔板的 结构。电极组件310可以是：堆叠式电极组件，该堆叠式电极组件通过以下方式来制造，即， 顺序地堆叠阴极片、隔板以及阳极片，使得隔板布置在阴极片和阳极片之间；卷绕式电极组 件，该卷绕式电极组件通过以下方式来制造，即，顺序地堆叠片式阴极、片式隔板以及片式 阳极，并缠绕片式阴极、片式隔板以及片式阳极，使得片式隔板被设置在片式阴极和片式阳 极之间；或者组合（堆叠/折叠）式电极组件，组合（堆叠/折叠）式电极组件通过以下方 式来制作，即，将从由阴极片、阳极片以及堆叠式电极组件构成的组中选出的一个或多个极 化本体布置在片式隔板上，并缠绕或折叠该片式隔板。可以使用两个或更多个片式隔离片 来制造堆叠/折叠式电极组件。
[0085] 该堆叠式电极组件可以包括第一单元单体（unit cell)，该第一单元单体被构造 成具有以下结构：其中，阴极板、阳极板以及隔板相互堆叠的同时被层合，使得阴极板或阳 极板和其中一个隔板位于堆叠式电极组件的最外侧处。
[0086] 另外，堆叠式电极组件可以包括第二单元单体，该第二单元单体被构造以具有以 下结构：其中，阴极板、阳极板以及隔板相互堆叠的同时被层合，使得隔板位于堆叠式电极 组件的最外侧处。
[0087] 例如，第一单元单体可以被构造成具有其中阴极板、隔板、阳极板和隔板相互层合 同时被顺序地堆叠的结构，或者其中阳极板、隔板、阴极板和隔板相互层合同时被顺序地堆 叠的结构。
[0088] 堆叠式电极组件可以包括第三单元单体，该第三单元单体被构造成具有下述结 构：其中，阴极板、阳极板以及隔板相互层合同时在隔板设置在阴极板和阳极板之间的状态 下被堆叠，使得阴极板和阳极板位于堆叠式电极组件的最外侧处。
[0089] 堆叠式电极组件可以包括第四单元单体，该第四单元单体被构造成具有其中阴极 板或者阳极板和隔板相互层合同时被堆叠的结构。
[0090] 堆叠式电极组件可以被构造以具有：其中仅第一单元单体被堆叠的结构；其中仅 第二单元单体被堆叠的结构；其中仅第三单元单体被堆叠的结构；其中仅第四单元单体被 堆叠的结构；或者其中第一、第二、第三以及第四单元单体被组合的结构。
[0091] 堆叠式电极组件可以构造成具有其中仅第一单元单体被堆叠的结构。
[0092] 第二单元单体可以堆叠在第一单元单体的最上端或者最下端处。
[0093] 在其中仅第二单元单体被堆叠的结构中，阴极板或阳极板可以设置在第二单元单 体之间。
[0094] 可以向第一单元单体至第四单元单体添加用于更稳固地维持阴极板、隔板以及阳 极板的堆叠结构的固定构件。
[0095] 固定构件可以是不同于第一单元单体至第四单元单体的另外的外部构件。固定构 件可以是覆盖每个单元单体的外侧的整体或一部分的胶带或结合带。
[0096] 每个单元单体的外表面可以包括侧部、顶部、正面以及背面。
[0097] 每个隔板均可以延伸为使得该隔板具有比阴极板和阳极板的尺寸（即，水平长度 或坚直长度）大的长度。隔板的延伸端可以通过热焊接彼此连接。
[0098] 固定构件可以是构成第一单元单体至第四单元单体的隔板的一部分。在这样的情 况下，隔板的端部可以被热焊接以固定第一单元单体至第四单元单体。然而，本发明不限于 此。
[0099]固定构件可以包括能够固定第一单元单体或第二单元单体的所有构件。
[0100] 在其中堆叠式单元单体被构造成包括第一单元单体和第二单元单体的情况下，与 构造成具有其中阴极板、阳极板以及隔板被简单堆叠的结构的堆叠式电极组件相比，能够 提高生产率和产量。
[0101] 另外，阴极板、隔板以及阳极板以第一单元单体为单元被层合，并且因此，能够最 小化由于膨胀而导致的堆叠式电极组件的体积的扩大。
[0102] 在其中堆叠式电极组件被构造成包括第一单元单体和第二单元单体的情况下，防 止在折叠工艺期间导致的电极组件的未对准，并且能够省略加工设备。此外，能够使用仅一 台层合机来形成第一单元单体或者第二单元单体。另外，能够通过简单堆叠来制造堆叠式 电极组件。因此，可以被减少在折叠工艺期间导致的对电极的损坏，并且可以提高电解质可 湿性。此外，单面有机和无机合成隔板，例如，安全强化隔板（SRS)，可以用作向外侧暴露的 隔板。因此，可以降低单体厚度，并且同时可以减少加工成本。
[0103] 提供非对称结构的弯曲部分330形成在电极组件310的、构成电极组件310的外 周的一个侧部311的一部分处。
[0104] 电极壳体320构造成具有其中电池壳体320的内表面对应于弯曲部分330的结 构。另外，电池壳体320被构造成具有其中电池壳体320的外表面321对应于弯曲部分330 的结构。除了电池壳体320的外表面321之外，具有上述构造的电池单体300在结构上与 图2的电池单体100相同，因此将省略其详细描述。
[0105] 可以通过以下方式来制造电池单体300,即，将电极组件310放置在电池壳体320 中，使得电极组件310的弯曲部分330对应于构成电池壳体320的外周的、电池壳体320的 一个侧部311的一部分，将电解质注入电极组件310,并根据图1的常规制造方法气密地密 封电池壳体320。以与图2的电池壳体120的容纳部（未不出）相同的方式，形成电池壳 体320的容纳部（未示出）以对应于电极组件310的弯曲部分330。在电池壳体320被气 密地密封之后，可以通过切割电池壳体320使得电池壳体320的外表面对应于弯曲部分330 的工艺来形成电池壳体320的外表面321。
[0106] 参考图5,电池单体400是构造成具有其中电极组件410安装在袋形电池壳体420 中的结构，电极组件410具有包括阴极、阳极以及设置在阴极和阳极之间的隔板的结构。通 常，电池单体400被构造成具有平面上的板形结构。
[0107] 提供非对称结构的弯曲部分430形成在构成电极组件410的外周的、电极组件410 的彼此邻接的第一和第二侧部411和412处。
[0108] 电池壳体420被构造成具有其中电池壳体420的内表面对应于弯曲部分430的结 构。另外，电池壳体420被构造成具有其中电池壳体420的外表面421对于于弯曲部分430 的结构。具有上述构造的电池单体400与参考图2描述的相同。
[0109] 根据本发明的板形电池单体100被构造成使得一个电极的表面积小于另一电极 的表面积。
[0110] 图8a至图8c是示出根据本发明另一实施例的电池组件的底部、端部以及侧部的 典型视图，图9a至图9c是分别示出根据本发明的另一实施例的电极组件的底部、端部以及 侧部的典型视图，并且图l〇a至图10c是分别示出本发明的又一实施例的电极组件的底部、 端部以及端部的典型视图。
[0111] 首先参考图8a至图8c，电极组件210包括电极212a、212b、212c以及212d。电极 212a、212b、212c以及212d被顺序地堆叠，使得电极212a、212b、212c以及212d的表面积从 电极组件210的顶部到底部逐渐减少。换言之，电极212a、212b、212c以及212d被顺序地 堆叠，使得电极212a、212b、212c以及212d的表面积从电极组件210的底部到顶部逐渐增 力口。参考示出电极组件210的底部的图8a，电极212a的一部分从电极212b的后部（或前 面）暴露，由此能够看到这些电极的表面面的变化。此关系可以同等地应用于连续的电极 212对。如图8a所示，与具有非对称部分的角部相对的电极的角部是类似的并且在电极组 件210的坚直方向上布置。根据本发明，其它的非对称部分可以形成在电极组件210的其 它区域处。
[0112] 图8b示出基于坚直截面8B-8B的电极组件210,从该坚直截面8B-8B能够看到电 极212具有相同的宽度。图8c示出基于坚直截面8C-8C的电极组件210,从该坚直截面 8C-8C能够看到电极212具有不同的长度。
[0113] 电极212a至212d具有最大长度215a至215d。从在水平方向上的电极组件210的 坚直平面中示出最大长度215a至215d。相继地堆叠的电极212a至212d的最大长度215a 至215d被构造成使得最大长度215a至215d沿着在其中堆叠的电极212a至212d逐渐远 离盖的方向上的坚直轴线减小。
[0114] 在图9a至图9c中示出包括电极312a至312d的电极组件。与电极212a至212d 相类似，电极312a至312d被顺序地堆叠，使得电极312a至312d的表面积从电极组件310 的顶部到底部逐渐减小。
[0115] 电极312a至312d具有最大宽度315a至315d。如图2的坚直平面114中所示，最 大宽度315a至315d在与电极组件310的坚直平面垂直的方向上形成。相继地堆叠的电极 312a至312d的最大长度315a至315d被构造成使得最大长度215a至215d沿着在其中堆 叠的电极312a至312d逐渐远离盖的方向上的坚直轴线减小。
[0116] 首先，参考图10a至图10c，电极组件410包括电极412a至412d。电极412a至 412d的布置与电极212a至212d以及电极312a至312d的布置类似地，因为顺序地堆叠的 电极412a至412d的表面积从电极组件410的顶部到底部逐渐减小。电极412a至412d具 有与电极组件210和310相关的最大长度和最大宽度。相继堆叠的电极412a至412d的 最大长度和最大宽度被构造成使得最大长度215a至215d沿着在其中堆叠的电极412a至 412d逐渐远离盖的方向上的坚直轴线减小。从图10b和图10c能够看到电极412的长度和 览度。
[0117] 在其中具有不同堆叠面积的η个电极组被相互堆叠的情况下，台阶结构可以具有 η个台阶，其中，η是等于或大于2的自然数并且可以考虑到装置的容量或装置的外表面的 曲率适当地调节。
[0118] 图6和图6a至图6e是示出根据本发明的电池单体制造方法的典型视图。
[0119] 参考这些附图，通过以下方式来制造电池单体550,即，从层合片（未示出）切割出 未折叠的电池壳体形式520以制造电池壳体550,将电极组件561放置在电池壳体550中， 并使用热焊接方法密封电池壳体550的外周。
[0120] 从层合片（未不出）切割未折叠的电池壳体形式520,使得未折叠的电池壳体形 式520具有与完成的电池单体500的宽度W和长度L相对应的尺寸。具体地，未折叠的电 池壳体形式520包括关于中心轴线523对称的两个单元形式521和522。该两个单元形式 521和522中的每一个均形成为具有与完成的电池单体500的宽度W和长度L相对应的尺 寸。
[0121] 如附图标记531所指示地折叠从层合片（未示出）切割出的未折叠的电池壳体形 式520,使得关于中心轴线523对称的两个单元形式521和522彼此重叠。
[0122] 使用深压成型方法如附图标记542所指示地将外力从折叠部分541的内侧到外侧 地施加到被折叠的电池壳体形式520的折叠部分541，以形成与电极组件561的一个侧部的 偏斜部分相对应的弯曲部分543。
[0123] 随后，使用深压成型方法如附图标记551所指示地将外力施加到电池壳体550的 内侧，以形成容纳部552,并且将电极组件561放置在该容纳部552中。
[0124] 最终，使用热焊接方法如附图标记562所指示地气密地密封电池壳体550的外周， 以完成包括弯曲部分543和552并具有宽度W和长度L的电池单体500。如前面所描述的， 没有由于电池壳体550的一个侧部的弯曲实现在电池壳体550的上侧外周和层合片的底部 之间的接触。具体地，尽管层合片的顶部和底部彼此相邻，但层合片的顶部和底部彼此没有 接触。层合片的顶部和底部通过焊接而彼此连接。
[0125] 图7是典型地示出根据本发明的具有形成在不同位置处的突片的电池单体的平 面图。
[0126] 在图7中示出根据本发明的电池单体，该电池单体的突片形成在不同位置处。
[0127] 与在图6e中示出的电池单体500相比，图7的电池单体500a包括位于电池单体 500a的一侧（其处示出电池单体500a的长度L)处的突片或电极端子。所述突片位于电池 单体500a的离所述弯曲部分552a的弯曲部远的的热焊接部分处。在电池单体500a的制 造期间，在电池单体500a被热焊接之前，S卩，在没有密封的电池单体500a中，气体可能滞留 在电池单体500a中。
[0128] 在其中突片远离弯曲部分的弯曲部设置的情况下，在电池壳体的折叠和深冲压工 艺期间，突片可以固定在其最终位置处。可以沿着最初被热焊接的电池单体500a的部分固 定突片。在最终的步骤之前，可以不密封电池单体500a的部分W。在密封电池单体500a之 前，可以通过电池单体500a的未密封的部分移除不想要的气体。所述突片优选位于图7所 示的位置。在移除不想要的气体期间，可以避免气体和突片之间的直接接触。气体和突片 之间的接触可能腐蚀突片，这可能降低已完成的电池单体500a的效率。
[0129] 可以基于电池单体的最终结构和制造具有最大效率的电池单体的方法将电池单 体的突片设置在特定位置处。
[0130] 如图11中所示，第一电极组被构造成具有其中隔板310、阴极板320、隔板330以 及阳极板340相互层合同时被顺序地堆叠的结构。
[0131] 如图12中所示，第二电极组被构造成具有其中隔板410、阳极板420以及隔板430 相互层合同时被顺序地堆叠的结构。
[0132] 图13示出堆叠式电极组件，其被构造成具有其中图12的第二电极组被堆叠在由 第一电极组构成的第一电极组堆的最上端上的结构，图11中示出第一电极组中的一个。
[0133] 图14示出固定构件?\被添加到图11的第一电极组的实施例。具体地，固定构件 ?\被添加到第一电极组300的侧部或前部。
[0134] 为了确保简单堆叠结构的堆叠稳定性，附加的固定构件可以添加到堆叠结构的侧 部以固定堆叠结构。固定构件可以实现为包围第一电极组300的整个表面的带1\，如图 14(a)中所示。可替选地，固定构件可以实现为固定构件1~ 2以仅固定电极组300中的每一 侦!|，如图14(b)中所示。
[0135] 图15是典型地示出根据本发明的制造第一电极组的过程的视图。
[0136] 如在图15中所示，（使用片式装载单元）同时地装载用于隔板310、阴极板320、 隔板330以及阳极板340的材料。用于被用作中间层的阴极板320的材料被切割成设计的 尺寸，然后被装载到层合机U和L 2中。随后，被设置在用于隔板320的材料下方和上方的 用于隔板310和330的材料被同时地装载到层合机U和L 2中。同时，用于阳极板340的材 料被装载到层合机U和L2中。
[0137] 随后，层合机U和L2形成其中两个电极板和两个隔板使用热和压力被彼此层合的 结构本体，g卩，第一电极组。具体地，切割机(： 3将该结构本体切割成多个第一电极组。然后， 可以对每个第一电极组执行各种检查工艺，诸如厚度检查（a)、视觉检查（b)以及短路检查 (c)。
[0138] 随后，使用固定构件固定如上所述制造的每个第一电极组，并且第一电极组被堆 叠以构成其中第一电极组被堆叠的结构本体。随后，图12中示出的第二电极组被堆叠在该 结构本体上，然后使用固定构件将第二电极组和该结构本体固定，从而完成堆叠式电极组 件。
[0139] 尽管为了说明性目的已经公开本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员将会 认识到，在不背离如所附的权利要求书中公开的本发明的精神和范围的情况下，能够进行 各种修改、添加和替代。
【权利要求】
1. 一种电池单体，所述电池单体被构造成具有电极组件被安装在电池壳体中的结构， 所述电极组件包括设置在阴极和阳极之间的隔板，其中，在构成所述电极组件的外周的、所 述电极组件的至少一个侧部的一部分处，形成有关于与所述电极组件相交的、平面上的中 心轴线不对称的非对称结构。
2. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池壳体由包括金属层和树脂层的层 合片形成。
3. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池单体是具有位于所述电池单体的 一个侧部处的两个电极端子的板形电池单体、或是具有位于所述电池单体的两个相反侧部 处的电极端子的板形电池单体、或者是具有位于所述电池单体的一个侧部和邻接的侧部处 的电极端子的板形电池单体。
4. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述非对称结构包括弯曲部分。
5. 根据权利要求4所述的电池单体，其中，所述弯曲部分形成在所述电极组件的平面 上的至少一条边处。
6. 根据权利要求4所述的电池单体，其中，所述弯曲部分包括一个或多个相继的圆弧， 并且每个所述圆弧均以凸起的形式朝向所述电池单体的外侧弯曲。
7. 根据权利要求6所述的电池单体，其中，所述弯曲部分是半径相当于所述电极组件 的长边的10%至200%的圆弧。
8. 根据权利要求7所述的电池单体，其中，所述弯曲部分是具有一个半径和弧心的单 个圆弧。
9. 根据权利要求7所述的电池单体，其中，所述弯曲部分包括具有不同半径和/或弧心 的两个或更多个相继的圆弧。
10. 根据权利要求9所述的电池单体，其中，构成所述弯曲部分的所述圆弧被构造成使 得各个圆弧的半径在一个方向上连续减小。
11. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池壳体被构造成具有以下结构：其 中，所述电池壳体的内表面对应于所述弯曲部分。
12. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池壳体被构造成具有以下结构：其 中，所述电池壳体的外表面对应于所述弯曲部分。
13. 根据权利要求12所述的电池单体，其中，所述电池壳体的该外表面结构具有比所 述电池壳体的密封部分的厚度小的厚度。
14. 根据权利要求13所述的电池单体，其中，所述电池壳体的该外表面结构具有相当 于所述电池壳体的所述密封部分的厚度的50%至90%的厚度。
15. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池单体是被构造成具有以下结构的 袋形电池单体：其中所述电极组件安装在袋形电池壳体中。
16. 根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池单体是锂离子电池单体或锂离子 聚合物电池单体。
17. -种用于制造根据权利要求1至16中的任一项所述的电池单体的电池单体制造方 法，所述电池单体制造方法包括： 将包括金属层和树脂层的层合片切割成未折叠的电池壳体形式，以制备电池壳体片； 将所述电池壳体片关于对称轴线折叠，以形成折叠部分； 将外力从所述折叠部分的内侧到外侧地施加到所述折叠部分，以形成与电极组件的一 个侧部的偏斜部分相对应的弯曲部分； 将外力施加到所述电池壳体片的内侧，以形成容纳部； 将非对称的所述电极组件放置在所述容纳部中，所述电极组件在一个侧部处具有所述 偏斜部分；以及 气密地密封所述电池壳体片。
18. 根据权利要求17所述的电池单体制造方法，其中，所述未折叠的电池壳体形式对 应于所述电池壳体的形状。
19. 根据权利要求17所述的电池单体制造方法，其中，使用深压成型方法来施加所述 外力。
20. -种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至16中的任一项所述的电池单体，其 中，所述电池单体包括两个或更多个电池单体。
21. 根据权利要求20所述的电池组，其中，所述电池单体被坚直地和/或水平地布置。
22. 根据权利要求20所述的电池组，其中，所述坚直地布置的电池单体具有形成在所 述坚直地布置的电池单体的相同位置处的弯曲部分。
23. 根据权利要求20所述的电池组，其中，所述水平地布置的电池单体具有形成在所 述水平地布置的电池单体的彼此相反的最外侧处的弯曲部分。
24. -种包括根据权利要求20所述的电池组作为电源的装置。
25. 根据权利要求24所述的装置，其中，所述装置选自：移动电话、便携式计算机、智能 电话、智能平板、笔记本电脑、轻型电动车辆（LEV)、电动车辆、混合动力车辆、外接插电式混 合动力车辆、以及电力储存装置。
【文档编号】H01M2/02GK104115324SQ201380009285
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2012年3月16日
【发明者】姜景元, 郑炫哲, 金基雄, 权盛振 申请人:株式会社Lg化学