电池单体、电池组以及电子设备的制作方法

1.本公开涉及一种电池单体、电池组以及电子设备，更具体地，涉及一种通过减少由弯曲引起的损坏来提高耐久性的电池单体、电池组以及电子设备。
2.本技术要求于2020年6月12日向韩国知识产权局提交的第10-2020-0071792号韩国专利申请的权益，其公开内容通过引用的方式整体并入本文。


背景技术：

3.近来，随着对诸如笔记本电脑、摄像机以及手机的便携式电子产品的需求的快速增长和电动车辆、用于储存能量的蓄能器、机器人以及卫星的广泛发展，对可以反复充电的高性能二次电池进行了许多研究。
4.目前，市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等，在这些二次电池中，锂二次电池几乎没有或没有记忆效应，因此由于其具有可随时充电、自放电率非常低并且能量密度高的优点，从而与镍基二次电池相比获得更大的关注，。
5.锂二次电池主要将锂基氧化物和碳材料分别用作正极活性材料和负极活性材料。此外，锂二次电池包括：电极组件，该电极组件包括分别涂布有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，并且在正极板与负极板之间插设有隔板，以及封装或电池壳体，电极组件与电解液一起被密闭地容纳在其中。
6.此外，锂二次电池可以根据封装的形状分为包括嵌入金属罐中的电极组件的罐型二次电池和包括嵌入铝层叠片的袋中的电极组件的软包二次电池。
7.近来，发布了可弯曲形状的移动电子设备。为了避免安装在电子设备上的电池单体或电池组由于弯曲而受到机械损伤，不可避免地应用至少两个彼此分开的电池单体或电池组以避免弯曲区域。
8.因此，移动电子设备需要在其狭窄的内部空间中包括至少两个保护电路模块，以控制电池单体的充电/放电。由于小型电池单体安装在狭窄的内部空间中，因此电子设备的电池容量显著降低。电子设备的使用寿命短引起客户的不便。
9.此外，在减小电池单体的尺寸方面存在以下限制。在电池单体的堆叠型和折叠型电极组件的情况下，由于电极组件的宽度较窄，因此电极板的折叠操作较长，导致制造时间和材料成本的增加。此外，宽度尺寸减小导致电池单体的电极引线之间的间隔小，引起电极引线的短路，这使得制造变得困难。


技术实现要素：

10.技术问题
11.本公开设计用于解决上述问题，因此本公开旨在提供一种通过减少由弯曲引起的损坏来提高耐久性的电池单体、电池组以及电子设备。
12.本公开的这些和其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且将从本公开的实施例中很明显。此外，很容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过方式及其组合来实
现。
13.技术方案
14.为了实现上述目的，根据本公开的电池单体包括：至少两个电池单元，每个电池单元包括多条电极引线、电极组件、电解液以及内袋，电极组件和电解液被容纳在内袋中，其中，一个电池单元的多条电极引线中的至少一条插入到另一个电池单元中并电连接到电极组件；以及外袋，包括至少两个容纳部和弯曲部，至少两个电池单元分别容纳在至少两个容纳部中，多条电极引线中的一部分设置在弯曲部中并且至少两个容纳部之间的部分在弯曲部中弯曲。
15.另外，弯曲部可以具有密封区域，弯曲部的至少一部分被密封在密封区域中，并且弯曲部可以被配置为在密封区域中弯曲。
16.此外，弯曲部可以具有从外袋的一端到另一端未被密封的非密封区域，并且非密封区域可以被配置为弯曲。
17.另外，弯曲部的密封区域或非密封区域可以具有弯曲至少两次的弯曲结构。
18.此外，设置在弯曲部中的电极引线可以包括弯曲至少两次的多弯曲部。
19.此外，多条电极引线可以包括正极引线和负极引线，一个电池单元的正极引线和负极引线中的任一条可以与另一个电池单元的正极和负极中的任一个电连接，剩余的一条可以从另一个电池单元向外延伸并从外袋向外突出，另一个电池单元的正极引线和负极引线均可以从外袋向外突出，并且另一个电池单元的正极引线和负极引线中的一条可以被配置为感测一个电池单元的电压。
20.此外，从至少两个电池单元中的每一个的外袋向外突出的电极引线可以并排布置。
21.此外，为了实现上述目的，本公开的电池组包括至少一个电池单体，并且进一步包括与至少一个电池单体电连接的保护电路模块。
22.另外，为了实现上述目的，根据本公开的电子设备包括至少一个电池组。
23.此外，电子设备可以进一步包括外壳以容纳电池组并且被配置为沿弯曲部弯曲。
24.有益效果
25.根据本公开的一个方面，本公开的电池单体包括具有内袋和外袋的至少两个电池单元，因此电池单体的内部部件可以被内袋和外袋双重密封，从而防止在外袋由于弯曲部的频繁弯曲而损坏时内袋的内部部件被挤出。因此，可以显著地提高电池单体的稳定性。
26.此外，在本公开的电池单体中，一个电池单元的多条电极引线中的至少一条插入到另一个电池单元中并电连接到电极组件，因此可以消除对用于多个电池单元之间的电连接的单独的连接构件的需求，从而节省材料成本，并减少部件之间的焊接次数，从而节省制造成本。
27.此外，根据本发明的另一方面，本公开的电池单体包括被配置为沿非密封区域弯曲的弯曲部，从而有效地减少由弯曲部的频繁弯曲引起的袋损坏。即，与密封区域相反，外袋的非密封区域不具有由于热焊接引起的结晶的增加，因此是相对柔性的。因此，非密封区域可具有较少因频繁弯曲引起的外袋的破裂或破损。
28.此外，根据本发明的另一方面，本公开的电池单体具有在弯曲部的密封区域或非密封区域处弯曲至少两次的弯曲结构，因此弯曲部具有已经形成的弯曲结构，以引导电池
单体沿预期方向和位置弯曲。此外，在外壳的一部分弯曲多次而不具有像常规那样已经形成的弯曲结构的情况下，应力可能集中于特定区域或疲劳可能会在特定区域积聚，导致较早地损坏，这会显著降低外袋的耐久性。然而，本公开的电池单体可以分散当将外袋弯曲成多个弯曲结构时产生的应力和疲劳，从而有效地提高外袋的耐久性。
附图说明
29.附图示出了本公开的优选实施例，并与以下具体实施方式一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解。然而，本公开不应被解释为限于附图。
30.图1是根据本公开的实施方式的电池单体的示意性透视图。
31.图2是根据本公开的实施例的电池单体的部件的示意性分解透视图。
32.图3是根据本公开的实施例的电池单体的内部部件的示意性剖视图。
33.图4是图3的两个电池单元的示意性剖视图。
34.图5是根据本公开的实施例的弯曲电池单体的示意性透视图。
35.图6是根据本公开的另一个实施例的电池单体的外袋的部件的示意性分解透视图。
36.图7是根据本公开的另一实施例的电池单体的示意性局部侧视图。
37.图8是根据本公开的又一实施例的电池单体的示意性局部侧视图。
38.图9是根据本公开的另一个实施例的电池单体的部件的示意性透视图。
39.图10是图9的电池单体的部件的示意性分解透视图。
40.图11是根据本公开的实施例的电池组的示意性仰视图。
41.图12是根据本公开的实施例的电子设备的示意性透视图。
具体实施方式
42.在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是根据允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的原则，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。
43.因此，本文所描述的实施例和附图中所示的说明仅是本公开的最优选实施例，而不旨在完整地描述本公开的技术方面，因此应当理解的是，在提交申请时可以对其进行各种其他等同和修改。
44.图1是根据本公开的实施例的电池单体的示意性透视图。图2是根据本公开的实施例的电池单体的部件的示意性分解透视图。图3是根据本公开的实施例的电池单体的内部部件的示意性剖视图。图4是图3的两个电池单元的示意性剖视图。
45.参考图1至图4，根据本公开的实施例的电池单体100包括至少两个电池单元110和外袋120。
46.具体地，至少两个电池单元110中的每一个包括多条电极引线111、电极组件115、电解液116以及内袋117。
47.首先，电极组件115可以包括多个电极板和插设在多个电极板之间的多个隔板。每个电极板可以包括电极片，并且多个电极片可以被堆叠和焊接以形成电极片堆叠体115e。
另外，电极片堆叠体115e和电极引线111可以电连接。
48.此外，每个电极板可以包括电极组件和涂覆在电极组件的表面上的电极活性材料。例如，电极板可以包括正极板和负极板。正极板包括正极集流体和形成在正极集流体的至少一个表面上的正极活性材料层，负极板包括负极集流体和形成在负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层。电极板可以具有在边缘处没有电极活性材料的未涂覆区域。
49.此外，隔板可以包括聚乙烯、聚丙烯以及聚对苯二甲酸乙二醇酯。
50.另外，电解液116可以是非水电解液。包含在非水电解液中的有机溶剂可以包括但不限于通常在用于锂二次电池的电解液116中使用的有机溶剂，并且有机溶剂可以包括例如醚、酯、酰胺、直链碳酸酯或环状碳酸酯中的至少一种。电解液116可以包括锂盐。
51.此外，电极引线111不限于特定类型，并且可以包括由能够将电极片电连接的材料制成的部件，优选为金属板。金属板的示例包括铝板、铜板、镍板以及镀镍铜板。
52.此外，电极引线111可以包括连接到负极板的负极引线111b和连接到正极板的正极引线111a。
53.另外，内袋117可以被容纳在容纳电极组件115和电解液116的内部空间中。具体地，内袋117可以由包括金属层和树脂层的堆叠片材形成。具体地，金属层可以包括铝。内袋117可以包括由金属层制成的芯、形成在芯的上表面上的热熔层以及形成在芯的下表面上的绝缘层。然而，本公开的内袋117并不一定包括金属层，内袋117可以仅包括热熔层和绝缘层。
54.在此，热熔层可以用作使用聚合物树脂(例如，改性聚丙烯(例如流延聚丙烯(cpp))的粘合层，并且绝缘层可以由尼龙或树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))形成，而袋封装材料的结构和材料不限于此。
55.此外，内袋117可以被密闭地密封以防止外部材料进入。例如，内袋117可以包括具有容纳电极组件115和电解液116的内部空间的上片材117a和下片材117b。上片材117a和下片材117b可以沿着外周缘堆叠并热焊接。
56.另外，电极引线111可以插设在内袋117的上片材117a与下片材117b之间。在这种情况下，为了增加内袋117的放置电极引线111的部分处的连接强度和密封性，可以额外提供被配置为覆盖电极引线111的外表面的至少一部分的膜119。
57.此外，至少两个电池单元110中的一者的多条电极引线111中的至少一条可以插入到另一个电池单元110中。例如，如图2和图3所示，当从图1的方向f观察时，后电池单元110的正极引线111a和负极引线111b可以插入前电池单元110中。
58.同时，这里使用的表示方向的术语，例如前、后、左、右、上和下，可以根据观察者的位置或所述元件的放置而改变。然而，为了描述方便，相对于观察方向f区分前、后、左、右、上和下方向。
59.此外，插入到另一个电池单元110中的电极引线111可以电连接到另一个电池单元110的电极组件115。例如，如图2和图4所示，后电池单元110的正极引线111a和负极引线111b可以分别连接到设置在前电池单元110的电极组件115中的正极片堆叠体(未示出)和负极片堆叠体115e。也就是说，根据本公开的实施例的电池单体100可以包括并联电连接的至少两个电池单元110。
60.图5是根据本公开的实施例的弯曲电池单体的示意性透视图。
61.参照图5以及图1至图3，外袋120可以包括上盖121和下盖122。下盖122可以包括分别容纳至少两个电池单元110的至少两个容纳部123。容纳部123可以具有用于容纳电池单元110的内部空间。外袋120可以沿水平外周缘密封。例如，上盖121和下盖122可以沿着除了它们的容纳部123之外的外周缘堆叠并热焊接。
62.另外，外袋120可以包括弯曲部125(图1中的虚线区域)。弯曲部125可以是沿前后方向设置的在容纳部123之间的部分。弯曲部125的至少一部分可以被配置为弯曲。多条电极引线111的一部分可以设置在弯曲部125处。例如，如图2和图3所示，后电池单元110的正极引线111a和负极引线111b可以设置在上盖121与下盖122之间的弯曲部125处。
63.根据本公开的这种配置，本公开的电池单体100包括具有内袋117和外袋120的至少两个电池单元110，因此电池单体100的内部部件可以被内袋117和外袋120双重密封,从而防止在外袋由于弯曲部125的频繁弯曲而损坏时内袋的内部部件被挤出。因此，可以显著提高电池单体的稳定性。
64.此外，在本公开的电池单体100中，一个电池单元110的多条电极引线111中的至少一条插入到另一个电池单元110中并电连接到电极组件115，因此可以消除对用于多个电池单元110之间的电连接的单独的连接构件的需求，从而节省材料成本，并且减少部件之间的焊接次数，从而节省制造成本。
65.同时，返回参考图1至图5，弯曲部125的至少一部分可以具有密封区域s。弯曲部125可以被配置为在密封区域s(虚线区域)处弯曲。例如，如图5所示，弯曲部125可以被配置成使得上密封区域s(盖121和下盖122在密封区域s处被焊接)沿与设置容纳部123的方向相反的方向弯曲。
66.根据本公开的这种配置，本公开的电池单体100通过使弯曲部125的密封区域s弯曲，从而将现有的密封区域s用作弯曲部125而无需用于弯曲的单独区域，从而增加了空间利用率。因此，可以有效地增加电池单体100的能量密度。
67.图6是根据本公开的另一个实施例的电池单体的外袋的部件的示意性分解透视图。
68.参照图6，根据另一实施例的电池单体100a可以具有非密封区域n，在该非密封区域n处，外袋120的弯曲部125a没有从外袋120的一端到另一端密封。也就是说，非密封区域n可以是上盖121和下盖122没有被热焊接并且彼此分离的位置。例如，当从方向f观察时，弯曲部125a可以设置在分别容纳后电池单元110和前电池单元110的容纳部123之间。弯曲部125a可以具有密封区域s和非密封区域n。非密封区域n可以具有从外袋120的左端延伸到右端的条形。另外，密封区域s可以沿非密封区域n的前后方向设置在弯曲部125a处。
69.另外，弯曲部125a可以被配置为在非密封区域n处弯曲。也就是说，电池单体100a可以沿在弯曲部125a的水平方向上延伸的非密封区域n弯曲。换言之，电池单体100a被称为沿设置在弯曲部125a处的水平旋转轴弯曲。
70.根据本公开的这种配置，根据本公开的另一实施例的电池单体100a包括被配置为沿非密封区域n弯曲的弯曲部125a，从而有效地减少由弯曲部125a的频繁弯曲引起的袋损坏。即，与密封区域s相反，外袋120的非密封区域n不具有由热焊接引起的结晶的增加，因此是相对柔性的。因此，非密封区域n可以具有较少的由频繁弯曲引起的外袋的破裂或破损。
71.图7是根据本公开的另一实施例的电池单体的示意性局部侧视图。
72.参照图7以及图3和图6，根据本公开的另一实施例的电池单体100b可以以与图1的电池单体100相同的方式包括弯曲部125b和密封区域s，或者可以以与图6的电池单体100a相同的方式包括密封区域s和非密封区域n。密封区域s或非密封区域n可以具有弯曲至少两次的弯曲结构b。例如，如图7所示，弯曲部125b可以具有其向下弯曲、向下弯曲端向上弯曲、向上弯曲端再次向下弯曲、向下弯曲端再次向上弯曲的结构。即，当从侧面看时，弯曲结构b可以具有字母“w”的形状。
73.根据本公开的这种配置，本公开的电池单体100b具有在弯曲部125b的密封区域s或非密封区域n处弯曲至少两次的弯曲结构b，因此弯曲部125b具有已经形成的弯曲结构b，以引导电池单体100b沿预期方向和位置弯曲。此外，在外壳的一部分弯曲多次而不具有像常规那样已经形成的弯曲结构的情况下，应力可能会集中于特定区域或疲劳可能会在特定区域积聚，导致较早地损坏，这会显著降低外袋120的耐久性。然而，本公开的电池单体100b可以分散当将外袋120弯曲成多个弯曲结构b时产生的应力和疲劳，从而有效地提高外袋120的耐久性。
74.此外，本公开的电池单体100b的弯曲部包括外袋120，外袋120可以沿已经形成的弯曲结构b弯曲，因此可以用较小的力使外袋120弯曲，并减少由弯曲引起的外袋120的变形。
75.图8是根据本公开的又一实施例的电池单体的示意性局部侧视图。
76.参照图8与图7，根据本公开的另一实施例的电池单体100b的电极引线111可以包括多弯曲部k，设置在弯曲部125b处的电极引线111在该多弯曲部k处弯曲至少两次。多弯曲部k可以设置在弯曲部125b处。例如，如图8所示，设置在弯曲部125b处的电极引线111可以包括通过垂直弯曲五次而形成的多弯曲部k。此外，可以通过将弯曲部125b的一部分沿弯曲结构垂直弯曲五次来形成多弯曲部k。
77.根据本发明的这种配置，本公开的电池单体100包括通过将设置在弯曲部125b处的电极引线111弯曲至少两次而形成的多弯曲部k，因此可以将通过弯曲部125b的弯曲引起的应力分散到至少两个弯曲区域，从而提高电极引线111的耐久性。此外，由于电极引线111已经沿弯曲部125b的弯曲区域弯曲，因此可以以较小的力弯曲并减少由弯曲引起的变形。
78.图9是根据本公开的另一个实施例的电池单体的部件的示意性透视图。图10是图9的电池单体的部件的示意性分解透视图。
79.参照图9、图10以及图4，根据另一实施例的电池单体100c可以包括串联电连接的至少两个电池单元110a、110b。例如，如图9和图10所示，后电池单元110b的一条电极引线111可以插入到前电池单元110a中。
80.此外，插入到电池单元110a中的电极引线111可以电连接到电池单元110a的电极组件115。另外，剩余的电极引线111可以被配置为从电池单元110a向外延伸并且从外袋120向外突出。
81.例如，如图4和10所示，后电池单元110b的正极引线111a可以连接到设置在前电池单元110a的电极组件115中的负电极片堆叠体115e。另外，后电池单元110b的负极引线111b可以从前电池单元110a向外延伸并从外袋120的前端向外突出。
82.此外，电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b均可以从外袋120向外突出。例如，如图9所示，前电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b均可以从外袋120的前
端向外突出。
83.此外，与电池单元110b电连接的电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b中的一个可以被配置为感测电池单元110b的电压。这里，电连接是指与电池单元110a的电极引线111连接的电极组件115的电极板与电池单元110b的电极引线之间通过电极片进行的连接。
84.例如，如图10所示，前电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b均可以从外袋120向外突出。在前电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b中，与后电池单元110b的正极引线111a电连接的负极引线111b可以被配置为感测后电池单元110b的电压。也就是说，可以通过感测后电池单元110b的负极引线111b和前电池单元110a的负极引线111b的每一个的电流，来测量后电池单元110b的电压。
85.根据本公开的这种配置，本公开的电池单体100c可以被配置为感测每个电池单元110a、110b的电压，从而有效地管理电池单体100c的稳定性和寿命。
86.同时，返回参考图9和图10，从至少两个电池单元110a、110b中的每一个的外袋120向外突出的电极引线111可以并排布置。例如，如图9所示，前电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b可以设置在外袋120的前端，而后电池单元110b的负极引线111b可以设置在外袋120的前端。即，前电池单元110a的正极引线111a和负极引线111b以及后电池单体110b的负极引线111b可以在水平方向上并排布置。
87.根据本公开的这种配置，本公开的电池单体100c包括从并排设置的至少两个电池单体110a、110b中的每一个的外袋120向外突出的电极引线111，因此在包括根据现有技术的分开的多个电池单元的电子设备的情况下，多个电池单元中的每一个的电极引线的位置可能是不同的，因此需要与电池单元的数量相对应的保护电路模块的数量，而本公开的电池单体可以将多个电池单元110a、110b与一个保护电路模块1120电连接。
88.因此，本公开不需要具有多个保护电路模块，从而降低了制造成本。此外，本公开的电池单体100c可以使用一个保护电路模块1120，使得电子设备的内部空间的利用率高，从而使得容易应用更大容量的电池单体100c。
89.图11是根据本公开的实施例的电池组的示意性仰视图。
90.参照图11，本公开的电池组1100包括至少一个电池单体100和保护电路模块1120。这里，保护电路模块1120可以电连接到至少一个电池单体100。保护电路模块1120例如可以包括印刷电路板(pcb)基板，印刷电路板(pcb)基板具有电路以控制电池单体100的充电/放电。在电池单体100中，从外袋120引出的每条电极引线111可以连接至保护电路模块1120。
91.图12是根据本公开的实施例的电子设备的示意性透视图。
92.参照图12和图11，根据本公开实施例的电子设备1000包括至少一个电池组1100。例如，电子设备1000可以是智能手机、移动装置或膝上型计算机。电子设备1000可以包括具有用于容纳电池组1100的容纳空间的外壳1200。外壳1200可以被配置为沿弯曲部125弯曲。例如，外壳1200可以包括铰链部1220。铰链部1220可以具有旋转轴1222，外壳1200围绕旋转轴1222弯曲。
93.另外，铰链部1220可以设置在与弯曲部125对应的位置处。铰链部1220的旋转轴1222可以设置在外壳1200的弯曲至少两次的弯曲结构(图7中所示的b)处。也就是说，换言之，旋转轴1222可以插入并设置在弯曲结构b的至少两个弯曲之间的空的空间中。因此，可
以实现具有更紧凑设计的电子设备1000。
94.同时，在此使用的诸如上、下、左、右、前和后等指示方向的术语仅用于描述方便，并且对于本领域技术人员显而易见的是，该术语根据所述元件或观察者的位置而可能改变。
95.尽管上面已针对有限数量的实施例和附图描述了本公开，但本公开不限于此，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对其进行各种修改和改变。