电池单元和包括该电池单元的电池模组的制作方法

本实用新型涉及一种包括设置成面对电极组件的外表面的电极引线的电池单元和包括该电池单元的电池模组。

背景技术：

化石燃料使用的快速增长加速了对可替代能源或清洁能源的需求，已对利用电化学的发电和蓄电进行了积极研究。

利用这种电化学能的电化学装置的典型示例是已越来越多用在各种领域中的二次电池。

近年来，随着诸如便携式计算机、便携式电话和相机之类的便携式装置日益发展和对这种移动装置的需求增加，对作为这种移动装置的能源的二次电池的需求也急剧增加。在这种二次电池之中，锂二次电池表现出较高的充电放电特性，表现出长寿命特性并且环境友好，已对锂二次电池进行了诸多研究并且锂二次电池目前被商业化和广泛使用。

安装在电池壳体中的电极组件是具有正极、隔膜和负极进行堆叠的结构并且可被充电和放电的发电元件。电极组件分为果冻卷型电极组件或堆叠型电极组件，果冻卷型电极组件配置成具有其中被施加活性材料的长片型正极和长片型负极在隔膜设置在正极与负极之间的状态下进行卷绕的结构，堆叠型电极组件配置成具有其中多个具有预定尺寸的正极和多个具有预定尺寸的负极在隔膜分别设置在正极与负极之间的状态下按顺序进行堆叠的结构。

已开发了作为果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件的组合的具有改进结构的堆叠/折叠型电极组件。堆叠/折叠型电极组件配置成具有其中布置有每个都具有正极/隔膜/负极结构并具有预定单元尺寸的多个全电池(full cell)，或者布置有每个都具有正极(或负极)/隔膜/负极(或正极)/隔膜/正极(或负极) 结构并具有预定单元尺寸的多个双电池(bicell)的结构，该结构利用长的连续隔离膜进行折叠。

另外，作为二次电池之一的锂二次电池具有比其他二次电池更低的重量和更高的能量密度，因而对锂二次电池的需求处于增长趋势。特别是，对于棱柱形电池来说，从堆叠有多个电极板和多个隔膜的电极组件向外伸出的电极接片的体积、以及在与电极接片连接的状态下向外伸出的电极引线的体积过度地增加了二次电池的体积，由此二次电池的能量密度降低。此外，在安装有二次电池的装置中形成了不必要的无效空间。

图1是示意性示出包括堆叠型电极组件的一般常规袋形电池单元的分解透视图。

参照图1，由参考标记10表示的袋形电池单元配置成具有电极组件30安装在袋形电池壳体20中的结构，在该结构中，电极组件的电极接片31和32 分别焊接至两个电极引线40和41，并且电池壳体20在电极引线从电池壳体向外暴露的状态下被密封。电极引线位于电极接片伸出的方向上。由于接片- 引线接合部和电极引线，电池单元的容量减小，由此电池单元的总能量容量减小。

为了解决这些问题，近年来提出了具有各种新颖结构的电池。然而，提出的电池仍未满意地解决上述问题。由于该原因，对适合于装置的小型化并且具有提高的能量密度的电池的需求一直在持续。

因此，急需能够根本解决上述问题的技术。

技术实现要素：

技术问题

为解决上述问题以及其他还要解决的技术问题而提出本实用新型。

作为解决上述问题的各种广泛且深入的研究和实验的结果，本申请的发明人发现，如将在下面描述的，在其中电极引线的一端接合至电极接片，并且其中电极引线的引线主体在与多个电极板堆叠的方向平行的状态下设置成面对电极组件的最外部表面，使得电极引线的另一端位于单元壳体的外表面上的情形中，电极引线不会从电极组件向外伸出，可减小被接片-引线接合部和电极引线占据的电池单元的不必要的无效空间的尺寸，并且可提高安装有电池单元的装置的内部空间的利用率。基于这些发现完成了本实用新型。

技术方案

根据本实用新型的一个方面，可通过提供电池单元实现上述和其他目的，所述电池单元配置成使得电极组件安装在袋形单元壳体中，所述电极组件包括正极和负极，所述正极和所述负极在所述正极与所述负极之间插置有隔膜的状态下进行堆叠，其中，从多个电极板向外伸出的电极接片接合至电极引线的第一引线端，作为与所述第一引线端相反的一端的所述电极引线的第二引线端在与所述电极板堆叠的方向平行的状态下位于所述单元壳体的外表面上，并且设置在所述第一引线端与所述第二引线端之间的引线主体在保持与所述电极板堆叠的方向平行的状态下设置成面对所述电极组件的最外部表面。

在常规的电极组件中，电极接片和接片-引线接合部伸出，从而占据电池单元的预定体积，由此在电池单元中形成对二次电池的容量的提高没有贡献的空间。

相比之下，在根据本实用新型的电极组件中，减小了对二次电池的容量的提高没有贡献的、被电极接片和接片-引线接合部占据的空间的尺寸，由此可相当大地提高二次电池的能量密度。

在具体示例中，所述电极引线可配置成使得：在其中所述第二引线端、所述引线主体和所述第一引线端在与所述电极接片向外伸出的方向平行的情况下布置成按顺序设置的状态下，所述第一引线端接合至所述电极接片，并且所述引线主体的一部分以180度的角度水平弯折，使得所述第二引线端位于所述单元壳体的所述外表面上。

此外，所述电极引线可配置成使得：在其中所述引线主体和所述第一引线端在与所述电极接片向外伸出的方向平行的情况下布置成按顺序设置的状态下，所述第一引线端接合至所述电极接片，并且形成所述第二引线端的辅助引线进一步接合至所述引线主体。

具体地说，所述辅助引线可通过焊接连接至所述引线主体，并且所述辅助引线可由金属材料制成，从而充当引线。

另外，所述电极接片和所述第一引线端的接合部可以以90度的角度垂直弯折，从而面对所述电极组件的侧表面。

由于电极接片和第一引线端的接合部弯折从而面对电极组件的侧表面，所以可有效减小其中电极接片和电极引线从电极组件向外伸出的结构中所形成的不必要空间的尺寸。电极接片和第一引线端的接合部不是必须以90度的角度弯折。电极接片和第一引线端的接合部可基于电极接片伸出的方向以75度至105度的角度朝向电极组件的侧表面弯折。然而，在电极接片和第一引线端的接合部朝向电极组件的侧表面过度弯折的情形中，电极接片可能与电极板的侧表面接触，由此可能发生短路，因而可降低电池单元的安全性。由于该原因，对于电极引线来说表现出足够的强度，从而即使对其施加外部冲击也保持弯折就足够了。可在弯折的电极接片与电极组件的侧表面之间设置保护构件。

另外，可通过弯折单个扁平引线或通过焊接两个单独的引线制造根据本实用新型的电极引线。此外，可使用具有与电极引线的形状对应的形状的模具制造根据本实用新型的电极引线。

如上所述，由于电极引线在保持与电极板堆叠的方向平行的状态下位于电极组件的表面上，从而面对电极组件的最外部表面，所以根据本实用新型的电极组件不具有其中电极引线从电极组件向外伸出的结构，由此可减小不必要的无效空间的尺寸。此外，与电极接片连接的电极引线的部分朝向电极组件的侧表面弯折，由此可在保持相同容量的同时相当大地减小电池单元的体积。此外，在使用根据本实用新型的电池单元制造电池模组的情形中，如将在后面描述的，不必执行用于将电池单元互相连接的焊接工艺，因此可简化地制造电池模组。因而，本实用新型在制造成本和制造工艺方面是有利的。

具体地说，在与所述电极板堆叠的方向平行的状态下位于所述单元壳体的所述外表面上的所述第二引线端的尺寸可等于其上设置有所述第二引线端的所述单元壳体的所述外表面的平面尺寸的10％至95％。

第二引线端实质上是与外部装置电连接的部分。随着暴露于外部的第二引线端的尺寸在上述范围内增加，电池单元的电阻降低。

另外，所述单元壳体可由包括金属层和树脂层的层压片制成，并且所述单元壳体的外边缘可通过热熔合密封。具体地说，层压片的一端插置并固定在彼此面对的电极组件和引线主体的末梢部分之间，而层压片的另一端插置并固定在第二引线端与引线主体之间，由此层压片包裹电极组件。层压片的未被电极引线固定的其余端通过热熔密封，以形成单元壳体。

在根据本实用新型的电池单元中，所述隔膜可插置在所述引线主体与所述电极组件的所述最外部表面之间。具体地说，堆叠/折叠型电极组件可配置成使得用于卷绕电极的隔膜片插置在引线主体与电极组件的最外部表面之间，堆叠型电极组件可配置成使得在最外部电极板上进一步设置隔膜。

根据本实用新型，电极接片和电极引线可用于正极或负极。在具体示例中，所述电极组件的正极接片可在第一方向上向外伸出，而所述电极组件的负极接片可在与所述第一方向相反的第二方向上向外伸出，与所述正极接片接合的正极引线的第二引线端可位于所述单元壳体的第一外表面上，并且与所述负极接片接合的负极引线的第二引线端可位于所述单元壳体的与所述第一外表面相对的第二外表面上。因而，正极引线端和负极引线端位于电极组件的不同外表面上。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种电池模组，该电池模组包括两个或更多个根据本实用新型的电池单元。可减小被电极接片和电极引线占据的无效空间的尺寸，由此可增加电池单元的能量密度。因而，也可增加包括电池单元的电池模组的能量密度。

另外，在所述电池模组中，所述电池单元可以以堆叠状态布置，从而具有其中所述单元壳体的所述外表面彼此面对的结构，在所述单元壳体的所述外表面上设置有所述电池单元的所述电极引线。在其中电池单元以堆叠状态布置的结构中，电极引线彼此面对，由此电池单元彼此电连接。

具体地说，在所述电池模组中，以堆叠状态布置的所述电池单元可以以非焊接方式彼此物理接触。由于为了制造电池模组，电池单元进行堆叠而不用额外的焊接工艺，所以可简化制造电池模组的工艺并且可降低制造电池模组的成本。

附图说明

将从下面结合附图的详细描述更清楚地理解本实用新型的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1是包括堆叠型电极组件的一般常规袋形电池单元的分解透视图；

图2是示出其中电极引线堆叠在电极组件的最外部表面上的结构的剖面图；

图3是示出根据本实用新型一实施方式的电池单元的剖面图，该电池单元配置成使得电极引线设置成面对电极组件的外表面；

图4是示出根据本实用新型另一实施方式的电池单元的剖面图，该电池单元配置成使得电极引线设置成面对电极组件的外表面；

图5是示出其中正极引线和负极引线堆叠在电极组件的最外部表面上的结构的剖面图；

图6是示出其中正极引线的第一引线端和负极引线的第一引线端以90度的角度垂直弯折从而面对电极组件的侧表面的结构的剖面图；

图7是根据本实用新型一实施方式的电池单元的剖面图，该电池单元配置成使得正极引线和负极引线设置成面对电极组件的相对的外表面；

图8是包括根据本实用新型一实施方式的电池单元的电池模组的示意图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本实用新型的示例性实施方式。然而，应当注意，本实用新型的范围不受举例说明的实施方式限制。

图2是示出其中电极引线堆叠在电极组件的最外部表面上的结构的剖面图。

参照图2，示出了堆叠在电极组件的最外部表面上以便与电极板堆叠的方向平行的电极引线。电极引线的在电极组件的电极接片141向外伸出的方向上伸出的一端是第一引线端111，电极引线经由第一引线端111电连接至电极组件。另一端131’，即，与第一引线端111相反的一端，以180的角度水平弯折，以形成位于单元壳体的外表面上的第二引线端。

图3是示出根据本实用新型一实施方式的电池单元的剖面图，该电池单元配置成使得电极引线设置成面对电极组件的外表面。

参照图3，示出了电池单元，该电池单元以与图2中所示相同的方式配置成使得另一端131’，即，与第一引线端相反的一端，水平弯折以形成第二引线端131，并且配置成使得第二引线端131在保持与电极板堆叠的方向平行的状态下设置成面对电极组件的最外部表面。将成为单元壳体的层压片161的一端固定在引线主体121与第二引线端131之间。在层压片161包裹电极组件的外表面之后被固定的层压片161的另一端固定在电极组件与引线主体121之间。未被固定的层压片161的其余端通过热熔密封，以形成单元壳体。

图4是示出根据本实用新型另一实施方式的电池单元的剖面图，该电池单元配置成使得电极引线设置成面对电极组件的外表面。

参照图4，示出了配置成使得形成第二引线端131的辅助引线接合至引线主体121的电池单元，这与配置成使得单个电极引线进行弯折以形成第二引线端131的图3的电池单元不同。辅助引线也位于单元壳体的外表面上，以便与电极板堆叠的方向平行。辅助引线可通过焊接接合至引线主体121。如上所述，由于辅助引线接合至引线主体121以形成第二引线端131，所以层压片161的一端固定在引线主体121与第二引线端131之间。

图5是示出其中正极引线和负极引线堆叠在电极组件的最外部表面上的结构的剖面图，图6是示出其中正极引线的第一引线端111和负极引线的第一引线端112以90度的角度垂直弯折从而面对电极组件的侧表面的结构的剖面图。

参照图5和图6，正极引线和负极引线堆叠在电极组件的不同最外部表面上，并且正极接片和负极接片在基于电极组件的相反的方向上向外伸出，从而分别接合至正极引线的第一引线端111和负极引线的第一引线端112。每个电极引线的第一引线端以90度的角度垂直弯折，从而面对电极组件的侧表面，由此可相当大地减小由电极接片和电极引线的伸出形状形成的无效空间S的尺寸。结果，可增加电池单元的容量与电池单元的体积的比率。

图7是根据本实用新型一实施方式的电池单元的剖面图，该电池单元配置成使得正极引线和负极引线设置成面对电极组件的相对外表面。

参照图7，示出了根据本实用新型的电池单元。电池单元包括：位于电极组件的最外部表面上以便与电极组件的电极板平行的正极引线和负极引线、以及两个层压片161和162。层压片161不包裹电极组件的前表面。层压片161 的一端被正极引线的引线主体和第二引线端131固定，而层压片161的另一端被电极组件和负极引线的引线主体固定。以同样的方式，层压片162的一端被负极引线的引线主体和第二引线端132固定，而层压片162的另一端被电极组件和正极引线的引线主体固定。经固定的层压片161和162的其余端被热熔合，以便密封电极组件，由此制成了单元壳体。

图8是包括根据本实用新型一实施方式的电池单元的电池模组的示意图。

参照图8，示出了电池模组1000，电池模组1000配置成具有下述结构，其中根据本实用新型的电池单元100、200和300以堆叠状态布置，使得其上设置有电池单元的电极引线的电池单元的单元壳体的外表面彼此面对，由此暴露在单元壳体的外表面上的电极引线彼此接触，使得电池单元彼此电连接。由于堆叠的电池单元的重量，电极引线彼此接触的状态得到保持。此外，在其中电池模组的壳体被制造成具有与电池单元的堆叠结构对应的形状的情形中，防止了电池单元的移动，由此电极引线彼此接触的状态得到保持。因而，不必执行通过焊接将电池单元的电极引线彼此接合的工艺。

虽然为了说明的目的公开了本实用新型的优选实施方式，但本领域技术人员将理解，在不背离如随附的权利要求书中公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可行的。

工业实用性

从上面的描述显而易见的是，根据本实用新型的电池单元配置成使得电极引线位于电极组件的表面上。因而，减小了被接片-引线接合部和电极引线占据的不必要的无效空间的尺寸，由此增加了电池单元的能量密度。因而，可提高安装有电池单元的装置的内部空间的利用率。

此外，包括根据本实用新型的电池单元的电池模组配置成使得电池单元以非焊接方式彼此物理接触。因而，可简化制造电池模组的工艺并且可降低制造电池模组的成本。