可测量内部的温度的电池单元的制作方法

本实用新型涉及可测量内部的温度的电池单元。

背景技术：

最近，随着化石燃料的枯竭，对能源的价格上升、环境污染的关注度也剧增，对绿色代替能源的需求成为未来生活中不可回避的因素。对此，目前持续进行着与原子能、太阳光、风力、潮汐力等多种电力生产技术有关的研究，也有更多的关心集中于更加有效利用上述方式生产的能源的蓄能装置上。

尤其，随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求急剧上升，因此，进行着很多可满足各种需求的电池相关的研究。

通常，与不可充电的一次电池不同地，二次电池是指可进行充放电的电池，广泛应用于手机、摄像机、笔记本电脑等电子设备或电动汽车，尤其是，与通常作为电子设备的电源来使用的镍镉电池或镍氢电池相比，锂二次电池具有3倍以上的容量，并且其单位重量的能量密度优秀，因此，二次电池的应用度急剧上升。

二次电池可根据电解质的种类分为使用液体电解质的锂离子电池和使用高分子固体电解质的锂离子聚合物电池，并且，根据电池外壳的形状，分为电极组件内置在圆筒形或角形的金属罐的圆筒形电池及角形电池，以及电极组件内置在铝压片的袋型外壳内的袋型电池。

并且，二次电池也可以根据阳极、阴极及夹在阳极与阴极之间的隔膜层叠形成的结构的电极组件的结构类型而分类，作为代表性的二次电池可举出，以夹有隔膜的状态将长片型的多个阳极与多个阴极隔膜卷绕而构成的包卷型(卷绕型)电极组件、以夹有隔膜的状态将以预定大小切割的多个阳极与多个阴极隔膜依次层叠而构成的堆叠型(层叠型)电极组件等，近来，为了解决在上述包卷型电极组件及堆叠型电极组件中存在的问题，作为上述包卷型和堆叠型的结合形态的电极组件，开发了具有如下结构的堆叠/折叠型电极组件，这种堆叠/折叠型电极组件是以夹有隔膜的状态将预定单位的多个阳极与多个阴极隔膜层叠的多个单位电池位于分离薄膜上并依次卷绕形成。

在如上所述的二次电池中，包卷型电极组件制造容易，具有每重量的能量密度优秀的优点，尤其是易于收容于圆筒形二次电池外壳中，因此包卷型电极组件被广泛使用。

然而，以往的锂二次电池由于如内部短路、超过允许的电流及电压的过充电状态、在高温中的暴露、由掉落等引起的冲击等电池的异常工作状态可能会导致电池内部的高温及高压，从而会引起爆炸。即，若二次电池因异常工作而被过热，则在内部产生气体，压力增加，从而会引起爆炸，若二次电池的温度随着短路电流而急剧上升，则气体起火的同时引起火灾事故。

因此，测量二次电池内部的温度变化，若温度上升过高，则中断二次电池的充放电，从而保护二次电池不会发生爆炸或起火的危险的装置被广泛使用。

以往是通过测量二次电池的表面温度来监测其值。但在此情况下的缺点是，难以实时测量二次电池内部的温度，只能在事后才能采取措施，无法事先进行预防措施。即，若因由针状物体的贯通等导致二次电池内部发生短路而流通短路电流，则在阳极及阴极产生激烈的电化学反应而产生热量，这种热量传递至周围使得二次电池的表面温度急剧上升。因此，以发生短路现象的时间点为基准，直到二次电池的表面温度急剧上升是需要一定时间的，因此，通过测定表面的温度来感知过热的时间点是已经流通了相当时间的短路电路而已经发生安全问题之后。

为了解决上述的问题，正开发着用于实时测量电池内部的温度的技术，在现有技术(KR2014-0131716)中，通过在内部将如电阻温度探测器RTD，Resistance Thermometer Detector)、热电偶(Thermocoupler)、电热调节器(Thermistor)等温度传感器附着在电池表面来进行测量，但这是在制造时通过额外的附加工序来附着感测部件，这不仅导致了工序的复杂化、费用的增加及电池容量的减少，在工作过程中，还存在这感测部件的频繁故障及测量温度的错误或误差、在应用于包卷型、堆叠及堆叠/折叠型二次电池等多种形态的二次电池时具有局限性等问题。

具体地，当长时间使用电池单元时，可发生电极的膨胀现象，在此情况下存在的问题点是，如热电偶(thermocoupler)等温度测量传感器对电极的一部分加压，从而使得电极的模型变形，这种加压及变形可引起活性物质从电极剥离或者隔膜被破坏的现象，当利用热电偶、电热调节器进行测量时，存在因应答速度(25ms)而无法准确测量温度的时间点。

并且，还存在的问题点是，因电池单元的电解液，上述温度测量传感器被腐蚀，从而可能会产生导致低电压的金属离子。

对此，急需开发易于制造、降低制造费、防止电池容量的减少并可应用于多种二次电池的可测量内部温度的二次电池。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，解决如上所述的现有技术的问题和长期以来急需解决的技术问题。

本申请的发明人通过深度研究和反复进行多种实验，如下面所说，确认到了在阳极及阴极涂敷有包含电极活性物质的电极合剂，在上述阳极及阴极形成有作为外部输入输出端子的电极端子，在外部输入输出端子的相对的位置形成电阻测量用端子时可达到所期待的效果，从而完成了本实用新型。

因此，本实用新型提供一种电池单元，其包括阳极、阴极及在阳极与阴极之间夹有隔膜的电极组件，所述电池单元在所述阳极及阴极涂敷有在集电体的一面或两面包含电极活性物质的电极合剂，在所述阳极及阴极分别形成有第一阳极端子和第一阴极端子，所述第一阳极端子和第一阴极端子作为电池单元的外部输入输出端子，在所述阳极及阴极中的至少一个的与外部输入输出端子相对的位置形成有用于测量集电体的电阻的电阻测量用端子隔膜。

如上所述，通常，作为测量电池单元的温度的方式，采用测量电池表面的温度或者在电池单元的内部插入另外的感测部件的方式。

然而，在本实用新型中，采用在电池单元的阳极或阴极中的至少一个形成电阻测量用端子并通过上述电阻测量用端子实时测量电阻变化的方式，由于基于特定金属的温度的电阻曲线是特定的，因此，测量二次电池工作时的阳极或阴极的电阻的变化，从而实时测量电池单元内部的温度。

因此，可通过实时测量电池单元的温度来启动应对爆炸或起火的预先保护装置，并可通过直接测量对温度变化敏感的集电体上的温度来更准确地测量电池单元的温度，无需安装另外的感测部件，也可在阳极或阴极上结合端子，从而易于制造，通过代替高价的传感器来减少费用，在阳极及阴极的制造工序中，可制作及附着上述电阻测量端子，因此，可以达到在制造包卷型、堆叠型及堆叠/折叠型电极组件时，也可容易应用本实用新型的电池单元的效果。

在一个具体例中，还可包括电阻测量部件及控制部，上述电阻测量部件通过电连接选自上述第一阳极端子及第二阴极端子中的一个外部输入输出端子以及与所选的上述外部输入输出端子极性相同的电阻测量用端子来测量集电体的电阻，上述控制部对应从上述电阻测量部件测量的集电体的电阻值来推算电池单元的温度。

上述一个外部输入输出端子及与其极性相同的电阻测量用端子的种类不受特别限定，但在一个具体例中，可以通过由铜、铝或它们的合金构成的连接部件进行电连接，上述控制部以形成集电体的金属自身的电阻的温度相关关系为基础，通过所测量的集电体的电阻值来推测温度。

在此情况下，可在上述阳极或阴极形成有电阻测量用电极端子，在一个具体例中，上述电极组件可具有一个阳极与一个阴极以两者之间夹有隔膜的状态卷绕的结构，可在阳极的一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第一阳极未涂敷部，可在阴极的一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第一阴极未涂敷部，上述第一阳极未涂敷部的集电体可与第一阳极端子相结合，上述第一阴极未涂敷部的集电体可与第一阴极端子相结合。

换言之，本实用新型的电池单元可包括具有长片型的多个阳极与多个阴极以两者之间夹有隔膜的状态卷绕的结构的包卷型(卷绕型)电极组件，并且，可具有在各个阳极和阴极的一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的未涂敷部且其与电极端子相结合的结构。

在此情况下，在与上述第一阳极未涂敷部相对的位置，阳极的另一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第二阳极未涂敷部，上述第二阳极未涂敷部的集电体可与电阻测量用阳极端子相结合。

并且，在与上述第一阴极未涂敷部相对的位置，阴极的另一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第二阴极未涂敷部，上述第二阴极未涂敷部的集电体可与电阻测量用阴极端子相结合。

在此情况下，若上述电阻测量用电极端子为未涂敷有电极合剂的未涂敷部相，则其位置不受特别限定，但由于电阻是以最短的距离测量，因此，为了扩大测量温度的范围，优选地，设置位置为位于与第一阳极未涂敷部相对的位置的第二阳极未涂敷部或位于与第一阴极未涂敷部相对的位置的第二阴极未涂敷部。换言之，优选地，位于电极的两个末端。但是，在仅需要测量特定部位的温度的情况下，电极端子的位置应包括于可测量电阻的范围内。

另一方面，在一个具体例中，包括在本实用新型的电池单元的电极组件，具有在多个阳极与多个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠的结构，未涂敷有电极合剂的阳极端可在各个阳极的一侧端部向外突出，未涂敷有电极合剂的阴极端可在各个阴极的一侧端部向外突出，多个阳极端可与阳极引线相结合而形成第一阳极端子，所述多个阴极端可与阴极引线相结合而形成第一阴极端子。

换言之，本实用新型的电池单元可包括依次层叠的结构(堆叠型)的电极组件，所述依次层叠的结构(堆叠型)的电极组件是将以预定大小截取的多个阳极与多个阴极以两者之间夹有隔膜的状态一次层叠的结构，并且，在各个多个电极板的一侧端部突出有电极端，且电极端与电极引线相结合而形成电极端子的结构。

在此情况下，在所述多个阳极中的一个阳极的电阻测量用阳极端可在与多个阳极端相对的位置向外突出，在所述多个阴极中的一个阴极的电阻测量用阴极端可在与多个阴极端相对的位置向外突出。

并且，在一个具体例中，包括在本实用新型的电池单元的电极组件可具有多个单位电池通过分离薄膜卷绕的结构，所述多个单位电池具有一个以上的阳极与一个以上的阴极以两者之间分别夹有隔膜的状态层叠的结构，在所述多个单位电池中，未涂敷有电极合剂的阳极端可在各个阳极的一侧端部向外突出，未涂敷有电极合剂的阴极端可在各个阴极的一侧端部向外突出，所被卷绕的多个单位电池的多个阳极端可与阳极引线相结合而形成第一阳极端子，所被卷绕的多个单位电池的多个阴极端可与阴极引线相结合而形成第一阴极端子。

换言之，本实用新型的电池单元作为具有上述包卷型和堆叠型的混合形态的更进一步的结构的电极组件，可包括具有如下结构的电极组件，即，将预定单位的多个阳极与多个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠的多个单位电池设置于分离薄膜上，在此状态下，依次卷绕的结构(堆叠/折叠型)，并且，可具有在各个电极板的一侧端部突出有电极端且多个电极端结合于电极引线而形成电极端子的结构。

在此情况下，在所卷绕的所述多个单位电池的多个阳极中的一个阳极的电阻测量用阳极端可在与多个阳极端相对的位置向外突出，在所卷绕的所述多个单位电池的多个阴极中的一个阴极的电阻测量用阴极端可在与多个阴极端相对的位置向外突出。

另一方面，在本实用新型的电池单元中，可在与上述电阻测量用端子垂直相邻的电极面和/或阴极面还追加形成有另一个电阻测量用端子。通过连接部件电连接所述多个电阻测量用端子，并通过电阻测量部件测量集电体的电阻，可对应由此测量的电阻值来推测电池单元的温度。因此，在电极还形成电阻测量用端子，即使不使用以往的电极端子，也可以测量电池单元的电阻，达到可灵活应对多种形态的电池单元的制造的效果。

在一个具体例中，本实用新型的电池单元可包括一个阳极端及阴极端和各一对电阻测量用阳极端及电阻测量用阴极端，上述一对电阻测量用阳极端及电阻测量用阴极端通过连接部件而电连接，电阻测量部件与上述连接部件相连接而测量集电体的电阻，并通过控制部推测电池单元的温度。

并且，本实用新型提供包括上述电池单元的电池组，此时，当所测量的温度为阈值以上时，上述控制部还可包括解除电池单元的外部输入输出端子的电连接的功能。

因此，本实用新型的电池组通过电阻测量端子来准确地实时预测电池单元的电阻的变化，即使因电池的异常工作而导致电池过热，若电池的温度上升至预先设定在控制部的临界温度以上，自动解除外部输入输出端子的电连接，从而事先防止爆炸或起火，由此发挥提供安全性得到提高的电池组的效果。

作为参照，包括在上述电池组的电池单元可以为锂二次电池，但并不限于这些。

这种锂二次电池由阳极、阴极、隔膜及含锂盐非水电解液构成，这些是在本领域中被公知的，因此在本说明书省略对其的详细说明。

本实用新型还提供将上述电池组作为电源来包括的装置。上述装置可选自手机、笔记本电脑、智能手机、智能平板电脑、上网本、可穿戴电子设备、轻型电动车(LEV，Light Electronic Vehicle)、电动汽车、复合动力电动汽车、插入式混合动力车及电力储备装置中，电池组、装置的结构及其制造方法也为在本领域中被公知的，因此在本说明书省略对其的详细说明。

有益效果

如上说述，在本实用新型的电池单元中，在阳极及阴极中的至少一个的与外部输入输出端子相对的位置形成用于测量集电体的电阻的电阻测量用端子，从而实时测量电池单元的集电体的温度来启动预先保护装置，并且可以更准确地感知电池单元内部的温度，因此，安全性更加提高、制造工艺性及经济性优越、可应用于多种形态的电极组件的电池单元。

附图说明

图1为示出本实用新型的阳极和阴极的立体图。

图2为示出本实用新型的阳极结合有电阻测量部件及控制部的俯视图。

图3为示出依次层叠本实用新型的阳极、隔膜、阴极且阳极及阴极分别结合有电极端子及电阻测量用电极端子的立体图。

图4为示出阳极端子及电阻测量用阳极端子与阳极的结合部位的放大图。

图5为示出阴极端子及电阻测量用阴极端子与阴极的结合部位的放大图。

图6为示出本实用新型的阳极与阴极以两者之间夹有隔膜的状态卷绕的结构的立体图。

图7为示出一个阳极与一个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠的结构的立体图。

图8为示出一个阳极与一个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠且与电阻测量部件和控制部结合的结构的立体图。

图9为示出通过增加电阻测量用阳极端来测量电阻测量用阳极端之间的电阻的立体图。

图10为示出多个阳极与多个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠且与电阻测量部件和控制部结合的结构的立体图。

图11为示出图9的一侧部的放大剖视图。

图12为示出分别一个以上的阳极与一个以上的阴极以两者之间夹有隔膜的状态排列的俯视图。

图13为示出分别具有一个以上的阳极与一个以上的阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠的结构的多个单位电池通过分离薄膜卷绕的结构的主视图。

具体实施方式

以下，参照本实用新型的实施例进行说明，这是为了更加容易地理解本实用新型，而并非用于限定本实用新型的保护范围。

图1为示出本实用新型的阳极和阴极的立体图，图2为示出本实用新型的阳极结合有电阻测量部件和控制部的俯视图。

一同参照图1和图2，本实用新型的电池单元包括阳极、阴极及在夹在上述阳极与阴极之间的隔膜，在上述电极分别涂敷有电极合剂，所述电极合剂在集电体110、210的一面或两面包含电极活性物质120、220。

在上述电极分别形成有作为电池单元的外部输入输出端子的第一电极端子130、230，在上述电极中的至少一个上形成有电阻测量用端子150、250，所述电阻测量用端子形成于与第一电极端子130、230相对的位置而用于测量集电体110、210的电阻。

具体地，在上述阳极形成有电阻测量用阳极端子150，在上述阴极形成有电阻测量用阴极端子250。

在一个具体例中，本实用新型的电池单元中的选自上述第一阳极端子130及第一阴极端子230中的一个的外部输入输出端子、与所选的上述外部输入输出端子具有相同极性的电阻测量用端子150、250及电阻测量部件20通过连接部件40电连接来测量集电体110、210的电阻。

由上述电阻测量部件20测量的集电体110、210的电阻值被输入至控制部30，控制部30将所输入的电阻值应用于根据温度的电阻曲线图中，从而推算集电体110、210的当前温度。

图3为示出依次层叠本实用新型的阳极、隔膜、阴极且阳极及阴极分别与电极端子及电阻测量用电极端子结合的立体图，图4为示出阳极端子及电阻测量用阳极端子的结合部位的放大图，图5为示出阴极端子及电阻测量用阴极端子的结合部位的放大图，图6为示出本实用新型的阳极与阴极以两者之间夹有隔膜的状态卷绕的结构的立体图隔膜。

一同参照图3至图6，在一个具体例中，本实用新型的电极组件具有一个阳极100与一个阴极200以两者之间夹有隔膜300的状态卷绕的结构。此时，在阳极100的一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第一阳极未涂敷部160，在阴极200的一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第一阴极未涂敷部260。

在本实用新型的电池单元，第一阳极端子130结合于上述第一阳极未涂敷部160的阳极集电体110，第一阴极端子230结合于上述第一阴极未涂敷部260的阴极集电体210。

在一个具体例中，在与上述第一阳极未涂敷部160相对的位置的阳极100的另一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第二阳极未涂敷部170，上述第二阳极未涂敷部170的集电体110与电阻测量用阳极端子150相结合，或者，在与上述第一阴极未涂敷部260相对的位置的阴极200的另一侧端部形成有未涂敷有电极合剂的第二阴极未涂敷部270，上述第二阴极未涂敷部270的集电体210与电阻测量用阴极端子250相结合。

因此，上述包卷型电极组件的形成于阴极200的上述第一阴极端子230和电阻测量用阴极端子250通过连接部件40电连接，从而通过电阻测量部件20测量集电体110、210的电阻值，被测量的电阻值被输入于控制部30，实施推算集电体110、210的温度。

图7为示出一个阳极与一个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠的结构的立体图，图8为示出一个阳极与一个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠且与电阻测量部件和控制部结合的结构的立体图。

一同参照图7及图8，在一个具体例中，本实用新型的电池单元具有阳极100与阴极200以夹有隔膜300的状态层叠的结构，在上述阳极100涂敷有在阳极集电体110的两面包含阳极活性物质120的阳极合剂，在上述阴极200涂敷有在阴极集电体210的两面包含阴极活性物质220的阴极合剂，未涂敷有电极合剂的电极端180、280在各个电极板100、200的一侧端部向外突出，电极端180、280结合于电极引线(未图示)而形成第一电极端子130、230。

在此情况下，上述电极板100、200的电阻测量用电极端190、290在与电极端180、280相对的位置向外突出，所述电极端180、280、电阻测量用电极端190、290及电阻测量部件20通过连接部件40电连接，还包括通过输入电阻值来推算电池单元的温度的控制部30。

在一个具体例中，上述堆叠型电极组件在阳极100的一侧端部突出有阳极端180，其与阳极引线(未图示)相结合而形成第一阳极端子130，通过连接部件40与位于在与上述阳极端180相对的位置的电阻测量用阳极端190电连接，从而由电阻测量部件20来测量阳极集电体110的电阻值，所测量的电阻值被输入至控制部30，从而实时测量阳极集电体110的温度。

图9为示出通过增加电阻测量用阳极端来测量电阻测量用阳极端之间的电阻的立体图。

参照图9，在一个具体例中，本实用新型的电池单元10包括一对电极端180、280和各一对电阻测量用电极端190、190、290、290，一对电阻测量用阳极端190、190通过连接部件40电连接，还包括通过输入电阻值来推算电池单元的温度的控制部30。因此，为了测量本实用新型的电池单元10的内部温度无需必须使用以往的电极端180、280，可通过增加电阻测量用电极端190、290来测量集电体110、210。

图10为示出多个阳极与多个阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠且与电阻测量部件和控制部结合的结构的立体图，图11为示出图10的一侧部的放大剖视图。

与图7一同参照图10及图11，在一个具体例中，本实用新型的电池单元具有如图7所示的一个阳极100与阴极200以两者之间夹有隔膜300的状态层叠的结构层叠为多层的结构。具体地，具有依次层叠阳极100、隔膜300、阴极200、隔膜300的堆叠型结构，在上述阳极100涂敷有在阳极集电体110的两面包含阳极活性物质120的阳极合剂，在上述阴极200涂敷有在阴极集电体210的两面包含阴极活性物质220的阴极合剂。

图12为示出分别一个以上的阳极与一个以上的阴极以两者之间夹有隔膜的状态排列的俯视图隔膜，图13为示出分别具有一个以上的阳极与一个以上的阴极以两者之间夹有隔膜的状态层叠的结构的多个单位电池通过分离薄膜卷绕的结构的主视图隔膜。

一同参照图12和图13，在一个具体例中，本实用新型的电池单元10具有多个单位电池通过分离薄膜50卷绕的结构，上述单位电池具有一个以上的阳极100与一个以上的阴极200以两者之间夹有隔膜300的状态层叠的结构。

此时，在上述单位电池，电极端180、280在各个电极板100、200的一部分向外突出，上述电极端180、280与电极引线(未图示)相结合而形成电极端子130、230，在上述多个单位电池的多个电极板中的一个电极板100、200在与多个电极端180、280相对的位置形成有电阻测量用电极端190、290。

在一个具体例中，上述堆叠/折叠型电极组件，在阳极100的一侧端部突出有阳极端180，其与阳极引线(未图示)相结合而形成第一阳极端子130，通过连接部件40与位于与上述阳极端180相对的位置的电阻测量用阳极端190电连接，从而通过电阻测量部件20来测量阳极集电体110的电阻值，所测量的电阻值被输入至控制部30，从而实时测量阳极集电体110的温度。

并且，在一个具体例中，如图12所示，本实用新型的电池单元形成有最外壳由阳极100构成的多个A型二分电池60及最外壳由阴极200构成的多个C型二分电池70借助分离薄膜50卷绕的结构。

以上参照本实用新型的实施进行了说明，但是本实用新型所属技术领域的普通技术人员可在本实用新型的范畴内基于上述内容进行多种应用及变形。