包括多种金属阻挡层的电池壳体和包括该电池壳体的电池单元的制作方法

本申请要求于2017年10月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2017-0134313号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。

本发明涉及一种包括多种金属阻挡层的电池壳体和包括该电池壳体的电池单元，更具体地说，涉及一种包括外部涂层、金属阻挡层和内部密封剂层的袋形电池壳体，其中金属阻挡层包括具有高成形性的第一金属和具有高刚性的第二金属。

背景技术：

随着对移动装置的需求增加，已经开发了能够满足各种需求的多种电池。就电池的形状而言，对足够薄以适用于诸如移动电话之类的产品的棱柱形二次电池或袋形二次电池的需求非常高。另一方面，就电池的材料而言，对具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的诸如锂离子电池或锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求也非常高。

此外，袋形电池因其制造成本低、重量轻、形状易于变形等而受到大量关注，袋形电池配置为具有这样的结构，其中堆叠型电极组件或堆叠/折叠型电极组件安装在由铝层压片形成的袋形电池壳体中。此外，这种袋形电池的使用逐渐增加。

一般来说，袋形电池是一种配置为具有以下结构的电池：电极组件与电解质一起以密封状态容纳在由包括树脂层和金属层的层压片形成的袋形电池壳体中。容纳在电池壳体中的电极组件可以是果冻卷型(卷绕型)电极组件或堆叠型(层压型)电极组件。

袋形电池壳体需要具有高成形性，从而增加电极组件容纳单元的面积和深度，以便增加电池的容量。为此，袋形电池壳体的阻挡层由具有高延展性的铝箔(foil)制成。

然而，在使用铝箔的情况下，当弯折电池壳体的密封部分时，弯折的密封部分容易破裂，由此降低了电池壳体的密封可靠性。

韩国专利申请公开第2013-0005886号披露了一种二次电池的电池壳体，其包括内部涂层、由铝制成的第一阻挡层、第一聚合物层、第二阻挡层和第二聚合物层，第二阻挡层具有等于或小于第一阻挡层的厚度的50％的厚度并且由铝合金制成。即使在第一阻挡层被损坏的情况下，第二阻挡层也可防止外部湿气进入电池壳体中。然而，在电池壳体的机械强度可提高的程度方面存在限制。

日本专利申请公开第2006-117990号披露了一种通过将不锈钢板成形而制造的电池壳体，该不锈钢板配置为具有其中镍层涂覆在不锈钢板的一个表面上并且铝层涂覆在不锈钢板的另一个表面上的结构。然而，所披露的电池壳体是用于棱柱形电池的电池壳体。因此，该公开没有披露能够提高袋形电池壳体的强度的技术。

因此，为了使用袋形电池壳体制造高容量二次电池，迫切需要一种能够在提高袋形电池壳体的刚性的同时提高袋形电池壳体的成形性的技术。

技术实现要素：

技术问题

鉴于上述问题和尚未解决的其他技术问题进行了本发明，本发明的目的在于提供一种袋形电池壳体，该袋形电池壳体配置为具有其中用于保护电池单元免受外部影响的外部涂层、具有阻湿效率和导热性的金属阻挡层、以及由具有热熔性的聚合物树脂制成的内部密封剂层顺序地堆叠的结构，其中金属阻挡层包括具有高成形性的第一金属和具有高刚性的第二金属。在这种情况下，由于第一金属，电池壳体的成形性得到提高，由此可形成具有大深度的电极组件容纳单元并且可制造高容量电池。此外，由于第二金属，电池壳体的刚性得到提高，由此可增强因形成较深电极组件容纳单元而变薄的金属阻挡层的刚性。此外，即使当弯折电池壳体的密封部分时，也可防止弯折的密封部分容易破裂。

技术方案

根据本发明的一个方面，可通过提供一种袋形电池壳体来实现上述和其他目的，

所述袋形电池壳体用于容纳电极组件以及电解液，所述电极组件配置为具有其中隔膜插置在正极与负极之间的结构，所述袋形电池壳体包括：

构成所述电池壳体的外表面以便保护电池单元免受外部影响的外部涂层，所述外部涂层由聚合物树脂制成；

位于所述外部涂层内侧的金属阻挡层，所述金属阻挡层具有阻湿效率和导热性；和，

位于所述金属阻挡层内侧的内部密封剂层，所述内部密封剂层由具有热熔性的聚合物树脂制成，

其中所述金属阻挡层包括具有高成形性的第一金属和具有高刚性的第二金属。

一般来说，制造袋形电池壳体的层压片包括构成电池壳体的最外层的外部涂层、用于防止异物进入电池壳体中的金属阻挡层、以及用于密封电池壳体的内部密封剂层。

外部涂层用于保护电池免受外部影响。为此，外部涂层需要在指定厚度下具有优异的拉伸强度以及高耐候性。为此，外部涂层通常由定向尼龙膜制成。金属阻挡层用于防止空气或湿气进入电池。金属阻挡层通常由铝制成。

内部密封剂层用于密封电池壳体，这是通过在将电极组件安装在电池壳体中的状态下通过对内部密封剂层施加热量和压力进行热熔合而实现的。内部密封剂层通常由流延聚丙烯(cpp)膜制成。可进一步在外部涂层与金属阻挡层之间和/或在金属阻挡层与内部密封剂层之间插置粘合剂层。粘合剂层用于补充设置在粘合剂层的相对表面上的层之间的较低粘合力。

根据本发明的袋形电池壳体包括金属阻挡层，该金属阻挡层包括具有高成形性的第一金属和具有高刚性的第二金属。因此，可制造能够容纳厚电极组件的具有提高的成形性的电池壳体，以便满足对高容量二次电池的需求。

此外，与仅包括具有高延展性和成形性的金属的传统电池壳体相比，由于包括具有高刚性的第二金属，所以即使在由于形成电极组件容纳单元而导致电池壳体的厚度减小的情况下，也可防止异物进入电池壳体中。此外，即使当向电池壳体施加机械应力时，也可防止电池壳体破裂。因此，可提供具有提高的密封性的电池壳体。

第一金属没有特别限制，只要第一金属具有高成形性和延展性即可。例如，第一金属可以是铝或铝合金。第二金属没有特别限制，只要第二金属具有高刚性即可。例如，第二金属可以是不锈钢类材料。

金属阻挡层可由包括第一金属的第一金属层和包括第二金属的第二金属层构成。

具体地说，第一金属层可以是包括第一金属作为主要成分的金属层，第二金属层可以是包括第二金属作为主要成分的金属层。第一金属层和第二金属层可设置为具有其中第一金属层和第二金属层在垂直方向上堆叠的层状结构。或者，第一金属层和第二金属层可在水平方向上交替布置。

在一具体示例中，粘合剂层可插置在第一金属层与第二金属层之间。也就是说，在第一金属层和第二金属层设置成具有其中第一金属层和第二金属层在垂直方向上堆叠的层状结构的情况下，以及在第一金属层和第二金属层在水平方向上交替布置的情况下，粘合剂层插置在第一金属层和第二金属层的相对表面之间。

金属阻挡层可包括多个第一金属层和/或第二金属层。因此，可形成包括两个或更多个第一金属层和/或两个或更多个第二金属层的金属阻挡层，其中第一金属层和第二金属层布置成彼此相邻。

在另一具体示例中，金属阻挡层可配置为具有其中第一金属和第二金属通过轧制而彼此接合的包层结构。

在这种情况下，第一金属和第二金属可通过轧制彼此接合，而无需在第一金属层与第二金属层之间提供额外的粘合剂层。

具体地说，金属阻挡层可配置为具有其中第一金属和第二金属在电池壳体的厚度方向上堆叠并且以彼此接合的状态布置的结构。或者，金属阻挡层可配置为具有其中在厚度方向上，另一第一金属进一步接合至第二金属的一个表面以及第二金属的另一个表面与第一金属接合的结构。作为另一选择，金属阻挡层可配置为具有其中在厚度方向上，另一第二金属进一步接合至第一金属的一个表面以及第一金属的另一个表面与第二金属接合的结构。

在另一具体示例中，金属阻挡层可配置为具有其中第一金属和第二金属在彼此接合的状态下在与电池壳体的厚度方向垂直的的电池壳体的宽度方向上交替布置；金属阻挡层可配置为具有其中在宽度方向上，另一第一金属进一步接合至第二金属的一个表面以及第二金属的另一个表面与第一金属接合的结构；或者金属阻挡层可配置为具有其中在宽度方向上，另一第二金属进一步接合至第一金属的一个表面以及第一金属的另一个表面与第二金属接合的结构。

具有包层结构的金属阻挡层可配置为具有其中第二金属设置在第一金属的一部分中的结构。例如，金属阻挡层可配置为具有其中在第一金属的表面中形成凹槽并且其中第二金属设置在凹槽中的结构。或者，金属阻挡层可配置为具有其中在第二金属的表面中形成凹槽并且其中第二金属设置在凹槽中的结构。

作为另一选择，金属阻挡层可配置为具有其中在第一金属中形成狭缝并且其中第二金属设置在狭缝中的结构。作为又一选择，金属阻挡层可配置为具有其中在第二金属中形成狭缝并且其中第一金属设置在狭缝中的结构。

在外部涂层与金属阻挡层之间和/或插置在金属阻挡层与内部密封剂层之间可插置有粘合剂层。因此，可补充外部涂层与金属阻挡层之间或金属阻挡层与内部密封剂层之间的较低结合力。

根据本发明的其他方面，提供了一种电池单元和包括该电池单元的电池组，所述电池单元具有与电解液一起容纳在袋形电池壳体中的电极组件。

具体地说，电池组可用作需要耐高温的能力、长寿命、高速率特性等的装置的电源。该装置的具体例子可包括移动电子装置(mobiledevice)、可穿戴电子装置(wearabledevice)、电池供电马达驱动的电动工具(powertool)、诸如电动车辆(electricvehicle,ev)，混合动力电动车辆(hybridelectricvehicle,hev)或插入式混合动力电动车辆(plug-inhybridelectricvehicle,phev)之类的电动汽车、诸如电动自行车(e-bike)或电动滑板车(e-scooter)之类的电动两轮车辆、电动高尔夫球场车(electricgolfcart)、以及能量存储系统(energystoragesystem)。然而，本发明并不限于此。

该装置的结构和制造方法在本发明所属技术领域中是已知的，因此将省略其详细描述。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

图2是示出根据本发明另一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

图3是示出根据本发明另一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

图4是示出根据本发明另一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

图5是示出根据本发明另一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

图6是示出根据本发明另一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

图7是示出根据本发明又一实施方式的袋形电池壳体的垂直剖面图。

最佳实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，以使本发明所属领域的普通技术人员能够容易实现本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明优选实施方式的操作原理过程中，当结合在此的已知功能和构造的详细描述可能使本发明的主旨不清楚时，将省略其详细描述。

尽可能地，在整个附图中将使用相同的参考标记指代执行相似功能或操作的部分。同时，在本发明下面的描述中，在一个部分“连接至”另一个部分的情况下，该一个部分不仅可直接连接至该另一个部分，而且该一个部分还可经由又一个部分间接连接至该另一个部分。此外，“包括”某一元件意味着不排除其他元件，而是可进一步包括其他元件，除非有相反描述。

现在将详细参照本发明的优选实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。

图1和图2是示意性地示出袋形电池壳体的垂直剖面图，每个袋形电池壳体包括其中设置有粘合剂层的金属阻挡层。

参照图1和图2，袋形电池壳体100配置为具有其中外部涂层101、金属阻挡层110和内部密封剂层104顺序地堆叠并且其中粘合剂层105插置在外部涂层101与金属阻挡层110之间的结构。金属阻挡层110配置为具有其中在厚度方向上堆叠的第一金属层102和第二金属层103在之间插置粘合剂层105的状态下彼此结合的结构。

袋形电池壳体200配置为具有其中外部涂层201、金属阻挡层210和内部密封剂层204顺序地堆叠并且其中粘合剂层205插置在外部涂层201与金属阻挡层210之间的结构。金属阻挡层210配置为具有其中第一金属层202、第二金属层203和另一第一金属层202在垂直方向上堆叠并且其中第一金属层202的每一个和第二金属层203在之间插置粘合剂层205的状态下彼此结合的结构。

图3至图7是示意性地示出袋形电池壳体的垂直剖面图，每个袋形电池壳体包括具有包层结构的金属阻挡层。

参照图3至图7，袋形电池壳体300配置为具有其中外部涂层301、金属阻挡层310和内部密封剂层304顺序地堆叠的结构。金属阻挡层310配置为具有其中第一金属302和第二金属303在厚度方向上堆叠并且以彼此接合的状态布置的结构。

袋形电池壳体300配置为具有其中粘合剂层305插置在外部涂层301与金属阻挡层310之间的结构。然而，根据情况，可省略粘合剂层305。

袋形电池壳体400配置为具有其中外部涂层401、金属阻挡层410和内部密封剂层404顺序地堆叠的结构。金属阻挡层410配置为具有其中第一金属402、第二金属403和另一第一金属402在厚度方向堆叠并且以彼此接合的状态布置的结构。

袋形电池壳体400配置为具有其中粘合剂层405插置在外部涂层401与金属阻挡层410之间的结构。然而，根据情况，可省略粘合剂层405。

袋形电池壳体500配置为具有其中外部涂层501、金属阻挡层510和内部密封剂层504在垂直方向上顺序地堆叠的结构。金属阻挡层510配置为具有其中第一金属502和第二金属503在彼此接合的状态下在与厚度方向垂直的宽度方向上交替布置的结构。可根据需要选择性地改变第一金属502和第二金属503的宽度或数量。

袋形电池壳体600配置为具有其中外部涂层601、金属阻挡层610和内部密封剂层604在垂直方向上顺序地堆叠的结构。金属阻挡层610配置为具有其中在第一金属602的表面中形成凹槽并且其中第二金属603设置在每个凹槽中的结构。可根据需要选择性地改变凹槽的尺寸或数量。

袋形电池壳体700配置为具有其中外部涂层701、金属阻挡层710和内部密封剂层704在垂直方向上顺序地堆叠的结构。金属阻挡层710配置为具有其中在第一金属702中形成狭缝并且其中第二金属703设置在每个狭缝中的结构。可根据需要选择性地改变狭缝的尺寸或数量。

如上所述，根据本发明的袋形电池壳体包括金属阻挡层，其中金属阻挡层包括具有高成形性的第一金属和具有高刚性的第二金属。因此，可提高电池壳体的成形性和刚性。

本发明所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，基于以上描述可进行各种应用和修改。

工业实用性

从以上描述显而易见的是，根据本发明的袋形电池壳体包括用于保护电池单元免受外部影响的外部涂层、位于部外涂层内侧的金属阻挡层、和位于金属阻挡层内侧的内部密封剂层，其中金属阻挡层包括具有高成形性的第一金属和具有高刚性的第二金属。因此，由于第一金属的延展性，电池壳体的成形性得到提高，并且由于第二金属的刚性，电池壳体的刚性得到提高。因此，即使当向电池壳体施加机械应力时，也可防止电池壳体破裂并且可提高电池壳体的密封性。