具有防皱构件的电池单体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电池单体，其具有：电极组件，该电极组件包括正电极、负电极以及介于正电极和负电极之间的分隔物的层叠结构，并且该电极组件在被电解质溶液浸渍的状态下装配在电池单体外壳中；每个均具有可变形性且能够与在其上安装有电池单体的装置的形状对应地变形的电极组件和电池单体外壳；和防皱构件，该防皱构件被添加到电池单体外壳的与电极组件的最外侧电极面对的内表面的一个或多个部分上或者添加到电极组件的外表面的一个或多个部分上，以便在电池单体外壳变形时防止起皱。
【专利说明】
具有防皱构件的电池单体
技术领域
[0001]本发明涉及一种电池单体，该电池单体具有用于在电池单体外壳变形时防止在电池单体外壳中形成褶皱的防皱构件，其中，该防皱构件被添加到电池单体外壳的与电极组件的最外侧电极面对的内表面的至少一部分上或者被添加到电极组件的外表面的至少一部分上，从而在电池单体由于应用在具有各种设计的装置中而变形时有效地防止在电池单体外壳中形成裙皱。
【背景技术】
[0002]近年来，已越来越多地使用二次电池。根据电池的形状，对于薄到足以应用于诸如移动电话的产品中的棱形二次电池或袋形二次电池的需求是非常高的。同时，根据电池的材料，对于具有高的能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池(例如锂离子电池和锂离子聚合物电池)的需求是非常高的。
[0003]另外，可以基于具有正电极/分隔物/负电极结构的电极组件的结构对二次电池进行分类。例如，电极组件可以构造为具有如下几种结构:果冻卷(卷绕)型结构，在该果冻卷(卷绕)型结构中，长片型正电极和长片型负电极在分隔物布置于正电极和负电极之间的状态下被卷绕;堆叠型结构，在该堆叠型结构中，每个均具有预定尺寸的多个正电极和负电极在正电极和负电极之间相应地布置有分隔物的状态下被依次堆叠;或者堆叠/折叠型结构，在该堆叠/折叠型结构中，预定数目的正电极和负电极在正电极和负电极之间相应地布置有分隔物的状态下被依次堆叠以构成二分电池(b1-cell)或全电池(full cell)，然后使用分隔膜将多个二分电池或全电池折叠。
[0004]近年来，因为制造成本低、重量轻、形状容易改变等，已经对袋形电池产生了很多兴趣，袋形电池被构造为具有如下结构:其中，这种堆叠型或者堆叠/折叠型电极组件安装在由铝层压片制成的袋形电池外壳中。另外，这种袋形电池的使用正逐渐增加。
[0005]图1和2是典型地示出了常规代表性的袋形二次电池的一般结构的分解透视图。
[0006]参考图1，袋形二次电池10包括:堆叠型电极组件20，该堆叠型电极组件20具有从其突出的多个电极突片21和22;两条电极引线30和31，这两条电极引线30和31分别连接到电极突片21和22;和电池外壳40，堆叠型电极组件20在密封状态下收容在电池外壳40中，使得电极引线30和31从电池外壳40部分地向外暴露。
[0007]电池外壳40包括:下壳42，该下壳42具有将堆叠型电极组件20置于其中的凹陷收容部41;和上壳43，该上壳43用于覆盖下壳42，使得电极组件20被密封在电池外壳40中。上壳43和下壳42在堆叠型电极组件20安装于其内的状态下通过热焊接而彼此连接，从而形成上端密封部44、侧面密封部45和46、和下端密封部47。
[0008]如图1所示，上壳43和下壳42可以构造为彼此分开的构件。如图2所示，另一方面，上壳43的一端可以一体地形成在下壳42的相应端部处，使得上壳43和下壳42能够以铰接方式彼此连接。
[0009]另外，如图1和2所示，该袋形电池单体被构造为具有以下结构:其中，由电极突片以及与电极突片连接的电极引线构成的电极端子形成在电极组件的一端处。替代地，还可以使用上述方法来制造被构造为具有以下结构的袋形电池单体:其中，电极端子形成在电极组件的一端和另一端处。
[0010]同时，图1和2示出了具有堆叠型电极组件的袋形电池单体。替代地，还可以使用上述方法来制造具有卷绕型或果冻卷型电极组件的袋形电池单体。
[0011]如图1和2所示，袋形电池单体通常被构造为具有大致矩形六面体形状。
[0012]然而，应用该袋形电池单体的装置可能被构造为具有除了矩形六面体形状之外的其他各种形状。所述装置甚至可能被构造为具有弯曲形状。例如，智能电话的侧面可以是弯曲的以便更容易握持，并且柔性显示器装置可以是弯曲的或者弯折的。即，柔性显示器装置可以制造成具有各种形状。
[0013]然而，当被构造为具有矩形六面体形状的电池单体或电池组安装在被设计成具有这种弯曲部分的装置或可能弯曲的装置中时，装置内的空间利用效率会降低。近年来，已经要求电池单体是柔性的以便电池单体能够容易地安装在被构造为具有各种设计类型的装置中。
[0014]然而，在被设计成具有这种弯曲部分的装置或者能够弯曲或弯折的可变形装置中，当收容在该装置中的电池单体变形时，电池单体外壳可能损坏，结果，金属层可能从电池单体外壳暴露或者电解质可能从电池单体外壳泄漏。
[0015]因此，非常需要如下一种技术:该技术在解决上述问题的同时，即使在电池变形时仍能够确保电池的安全性。
【发明内容】
[0016]技术问题
[0017]因此，已经作出了本发明以解决上述问题及其他尚未解决的技术问题。
[0018]作为用于解决上述问题的各种广泛而深入的研究和试验的结果，本申请的发明人已经发现，如后文所述，在用于当电池单体外壳变形时防止在电池单体外壳中形成褶皱的防皱构件被添加到电池单体外壳的与电极组件的最外侧电极面对的内表面的至少一部分上或者添加到电极组件的外表面的至少一部分上的情形中，当由于应用在具有各种设计的装置中而导致电池单体变形时，能够有效地防止在电池单体外壳中形成褶皱。基于这些发现，已经完成了本发明。
[0019]技术方案
[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，该电池单体被构造为具有以下结构:其中，电极组件在该电极组件被电解质浸渍的状态下安装在电池单体外壳中；其中，所述电极组件和电池单体外壳能够响应于安装有该电池单体的装置的形状而变形，并且，用于在电池单体外壳变形时防止在电池单体外壳中形成褶皱的防皱构件被添加到电池单体外壳的与电极组件的最外侧电极面对的内表面的至少一部分上。
[0021 ]在此情形中，电池单体外壳可以具有由添加到电池单体外壳的内表面上的防皱构件形成的凹凸形状。
[0022]在具体实例中，每个防皱构件可以具有网状结构。具体地，每个防皱构件可以包括多个纺织纤维或无纺纤维。在此情形中，电池单体外壳的表面可以具有由添加到电池单体外壳的内表面上的防皱构件形成的凹凸形状。
[0023]本申请的发明人已经发现，在每一个均具有其中多个纤维被以网的形状纺织的网状结构的防皱构件被添加到电池单体的电池单体外壳的内表面的至少一部分上的情形中，其纤维被规则地或不规则地布置的防皱构件在电池单体的制造期间挤压在电池单体外壳的内表面上，由此在电池单体外壳的表面上形成凹凸形状，并且，由于电池单体变形而在电池单体外壳中产生的应力被该凹凸形状释放，结果，能够最大程度地防止在电池单体外壳中形成褶皱。
[0024]由于最大程度地防止在电池单体外壳中形成意外褶皱，能够有效地防止可能由于在袋形电池单体外壳中形成的褶皱而发生的对电池单体外壳的损坏所引起的电池单体外壳的金属层的暴露或电解质的泄漏，从而大大提高电池单体的安全性。
[0025]例如，当从上方观察时，该网状结构可以具有连续蜂窝图案、连续栅格图案或连续菱形图案。然而，本发明不限于此。
[0026]构成该网状结构的每一条线可以具有10nm至ΙΟΟμπι的厚度。在每一条线的厚度小于10nm的情形中，难以形成具有足够的尺寸以防止在电池单体外壳中形成褶皱的凹凸形状。另外，难以具有足够的抗拉强度来支撑电池单体外壳的表面，结果，即使在电池单体外壳仅稍微变形时，防皱构件仍可能容易损坏。另一方面，在每一条线的厚度大于ΙΟΟμπι的情形中，每个防皱构件的厚度可能过度地增加，结果，电池单体的体积可能增大。
[0027]根据本发明的每个防皱构件可以是具有能够使电池单体体积的增加最小的小厚度的板形部件。例如，每个防皱构件可以是片型构件。
[0028]在每个防皱构件是片型构件的情形中，每个防皱构件可以具有多孔结构:其中，在片型构件中形成多个孔隙，使得在电池单体外壳的表面上形成凹凸形状。在此情形中，每个孔隙可以具有0.1mm至Imm的直径，并且所述孔隙能够以每个孔隙的直径的300%至1000%的间隔布置。
[0029]同时，每一个防皱构件的材料不受特别限制，只要每个防皱构件的材料具有高的电绝缘性并能够容易以各种形状形成即可。在具体实例中，每个防皱构件可以由聚合物材料制成。该聚合物材料可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、硅树脂、天然橡胶、或者合成橡胶。
[0030]在另一具体实例中，每个防皱构件可以由涂覆有绝缘材料的金属材料制成。例如，该金属材料可以是铝、铜、铁、镍或银，并且该绝缘材料可以是聚烯烃树脂、氟碳树脂、硅树脂或橡胶树脂。
[0031 ]同时，根据本发明的防皱构件能够以各种方式添加到电池单体外壳。具体地，在防皱构部件被添加到电池单体外壳的内表面的至少一部分上的情形中，防皱构件可以紧密地附着到电池单体外壳的内表面，以便有效地防止在电池单体外壳中形成褶皱。更具体地，防皱构件可以被热焊接或粘结到电池单体外壳的内表面。例如，可以使用不饱和聚酯粘合剂、聚丙烯酸酯粘合剂(例如聚酯丙烯酸酯粘合剂、环氧丙烯酸酯粘合剂或氨基甲酸乙酯丙烯酸酯粘合剂)或硅粘合剂将防皱构件粘结到电池单体外壳的内表面。然而，本发明不限于此。
[0032]S卩，在根据本发明的电池单体中，防皱构件可以被热焊接或粘结到电池单体外壳的可变形部分的内表面。结果，该防皱构件与电池单体外壳的内表面成一体，从而支撑电池单体外壳，使得电池单体外壳不变形，由此有效地防止在电池单体外壳中形成裙皱。
[0033]该防皱构件被添加到电池单体外壳的内表面上的位置不受特别限制。在具体实例中，该防皱构件可以被添加到其中形成大量褶皱的电池单体外壳的最可弯折的部分。具体地，该防皱构件可以被分别添加到电池单体外壳的与电极组件的最上侧电极面对的上侧内表面以及电池单体外壳的与电极组件的最下侧电极面对的下侧内表面。
[0034]这是因为:在电池单体响应于弯曲装置的形状而弯折的情形中，使电池单体变形的压力在电池单体的电极的堆叠方向上被施加，结果，在电池单体外壳的位于电池单体的弯折方向内侧的表面(即，电池单体外壳的上表面或下表面)中形成大量褶皱。
[0035]特别地，在电池单体应用于被构造为具有弯曲结构的装置的情形中，应力可能集中于电池单体的中心部分上，在该弯曲结构中，所述装置的相反两端在沿其轴向方向的垂直截面中从所述装置的中心沿着相同方向弯折。为此，防皱构件可以被添加到电池单体外壳的内表面的与穿过电极组件中心的垂直轴线相邻的部分。
[0036]具体地，每个防皱构件的中心可以位于穿过电极组件的中心的垂直轴线上，并且所述防皱构件可以添加到电池单体外壳的内表面的一部分上而达到电极组件的总面积的20%至 100%。
[0037]另外，根据本发明的每个防皱构件可以具有小的厚度，以最小化电池单体的体积。具体地，每个防皱构件可以具有0.Ιμ??至150μηι的厚度。
[0038]在每个防皱构件的厚度小于0.Ιμπι的情形中，难以形成防止在每个防皱构件中形成褶皱所需的凹凸形状，这是不期望的。另一方面，在每个防皱构件的厚度大于150μπι的情形中，该防皱构件的材料被过多地使用，这是不经济的。另外，该防皱构件的体积增加了，由此增加了电池单体的总体尺寸，结果，空间效率与效果之比降低了，这也是不期望的。
[0039]根据本发明的另一方面，提供了一种被构造为具有如下结构的电池单体:其中，包括正电极和负电极的电极组件在电极组件被电解质浸渍的状态下安装在电池单体外壳中，所述正电极和负电极在正电极和负电极之间相应地布置有分隔物的状态下彼此堆叠，其中，电极组件和电池单体外壳能够响应于安装有该电池单体的装置的形状而变形，并且，用于在电池单体外壳变形时防止在电池单体外壳中形成褶皱的防皱构件被添加到电极组件的外表面的至少一部分。
[0040]在此情形中，电池单体外壳可以具有由添加到电极组件的外表面上的防皱构件形成的凹凸形状。
[0041]在具体实例中，每个防皱构件可以具有网状结构。具体地，每个防皱构件可以包括多个纺织纤维或无纺纤维。在此情形中，电池单体外壳的表面可以具有由添加到电池单体外壳的内表面上的防皱构件形成的凹凸形状。
[0042]本申请的发明人已经发现，在每一个具有网状结构(其中，多个纤维被纺织成网的形状)的防皱构件被添加到电池单体的电极组件的外表面的至少一部分的情形中，其纤维被规则地或不规则地布置的防皱构件在电池单体的制造期间挤压在电池单体外壳的内表面上，由此在电池单体外壳的表面上形成凹凸形状，并且，由于电池单体的变形而在电池单体外壳中产生的应力被所述凹凸形状释放，结果，能够最大程度地防止在电池单体外壳中形成褶皱。
[0043]由于最大程度地防止在电池单体外壳中形成意外的褶皱，能够有效地防止可能由于在袋形电池单体外壳中形成的褶皱而发生的、对电池单体外壳的损坏所引起的电池单体外壳的金属层的暴露或电解质的泄漏，从而大大提高电池单体的安全性。
[0044]例如，当从上方观察时，所述网状结构可以具有连续蜂窝图案、连续栅格图案或连续菱形图案。然而，本发明不限于此。
[0045]构成所述网状结构的每一条线可以具有10nm至ΙΟΟμπι的厚度。在每一条线的厚度小于10nm的情形中，难以形成具有足够的尺寸以防止在电池单体外壳中形成褶皱的凹凸形状。另外，难以具有足够的抗拉强度以支撑电池单体外壳的表面，结果，即使当电池单体外壳仅稍微变形时，该防皱构件仍可能容易损坏。另一方面，在每一条线的厚度大于ΙΟΟμπι的情形中，该防皱构件的厚度可能过度地增加，结果，电池单体的体积可能增加。
[0046]根据本发明的每个防皱构件可以是具有能够使电池单体体积的增加最小的小厚度的板形构件。例如，每个防皱构件可以是片型构件。
[0047]在每个防皱构件是片型构件的情形中，每个防皱构件可以具有多孔结构，在该多孔结构中，在片型构件中形成有多个孔隙，使得在电池单体外壳的表面上形成凹凸形状。在此情形中，每个孔隙可以具有0.1mm至Imm的直径，并且，这些孔隙能够以每个孔隙的直径的300%至1000%的间隔布置。
[0048]同时，每个防皱构件的材料不受特别限制，只要每个防皱构件的材料具有高的电绝缘性且能够容易以各种形状形成即可。在具体实例中，每个防皱构件可以由聚合物材料制成。该聚合物材料可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(ΡΡ)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、硅树脂、天然橡胶或合成橡胶。
[0049]在另一具体实例中，每个防皱构件可以由涂覆有绝缘材料的金属材料制成。例如，该金属材料可以是铝、铜、铁、镍或银，并且该绝缘材料可以是聚烯烃树脂、氟碳树脂、硅树脂和橡胶树脂。
[0050]在根据本发明的电池单体中，在防皱构件被添加到电极组件的外表面的至少一部分的情形中，该防皱构件可以附着到电极组件的外表面。具体地，电极组件的合剂(mixture)可以被部分地引入到每个防皱构件的网状结构中，使得每个防皱构件与电极组件成一体。
[0051]另外地，在防皱构件被添加到电池单体外壳的内表面的至少一部分上的情形中，该防皱构件可以紧密地附着到电极组件的外表面，以便有效地防止在电池单体外壳中形成褶皱。更具体地，该防皱构件可以热焊接或粘结合到电池单体外壳的内表面。例如，该防皱构件可以利用不饱和聚酯粘合剂、聚丙烯酸酯粘合剂(例如聚酯丙烯酸酯粘合剂、环氧丙烯酸酯粘合剂或氨基甲酸乙酯丙烯酸酯粘合剂)、或硅粘合剂粘结到电池单体外壳的内表面。然而，本发明不限于此。
[0052]即，在根据本发明的电池单体中，该防皱构件可以热焊接或粘结到电极组件的外表面。结果，该防皱构件与电极组件的外表面成一体，从而支撑电池单体外壳，使得电池单体外壳不变形，由此有效地防止在电池单体外壳中形成裙皱。
[0053]该防皱构件被添加到电极组件的外表面上的位置不受特别限制。在具体实例中，该防皱构件可以被添加到其中形成大量褶皱的电极组件的最可弯折的部分。具体地，在防皱构件被添加到电极组件的外表面的至少一部分上的情形中，该防皱构件可以被分别添加到电极组件的与电池单体外壳的上侧内表面面对的最上侧电极以及电极组件的与电池单体外壳的下侧内表面面对的最下侧电极。
[0054]这是因为:在电池单体响应于弯曲装置的形状而弯折的情形中，使电池单体变形的压力在电池单体的电极的堆叠方向上被施加，结果，在电池单体外壳的位于电池单体的弯折方向内侧的表面(即，电池单体外壳的上表面或者下表面)中形成大量褶皱。
[0055]特别地，在电池单体应用于被构造为具有弯曲结构的装置的情形中，应力可能集中于电池单体的中心部分上，在该弯曲结构中，所述装置的相反两端在沿其轴向方向的垂直截面中从所述装置的中心沿着相同方向弯折。为此，防皱构件可以被添加到电极组件的外表面的中心部分。
[0056]具体地，在防皱构件被添加到电极组件的外表面的至少一部分上的情形中，每个防皱构件的中心可以位于穿过电极组件的中心的垂直轴线上，并且所述防皱构件可以添加到电极组件的外表面的一部分上而达到电极组件的总面积的20%到100%。
[0057]另外，根据本发明的每个防皱构件可以具有小的厚度，以最小化电池单体的体积。具体地，每个防皱构件可以具有0.Ιμπι至150μηι的厚度。
[0058]在每个防皱构件的厚度小于0.Ιμπι的情形中，难以形成防止在每个防皱构件上形成褶皱所需的凹凸形状，这是不期望的。另一方面，在每个防皱构件的厚度大于150μπι的情形中，该防皱构件的材料被过多地使用，这是不经济的。另外，该防皱构件的体积增加了，由此增加了电池单体的总体尺寸，结果，空间效率与效果之比降低了，这也是不期望的。
[0059]同时，本发明的电池单体外壳可以具有高柔性，由此，电池单体能够容易安装在具有各种设计的装置中。具体地，电池单体外壳可以是由包括树脂层和金属层的层压片制成的袋形外壳。
[0060]该层压片可以是铝层压片。具体地，该层压片可以构造为具有如下结构:其中，具有高耐久性的外部树脂层被添加到金属阻挡层的一个主表面(外表面)，并且，具有高热结合性质的树脂密封剂层附着到金属阻挡层的另一个主表面(内表面)。
[0061]要求所述外部树脂层对外部环境具有高耐受性。因此，要求所述外部树脂层呈现大于预定值的抗拉强度和耐候性。为此，所述外部树脂层可以由聚合物树脂制成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或定向尼龙膜。
[0062]除了防止异物(例如气体或者湿气)被引入或泄漏的功能之外，还要求所述金属阻挡层具有增强电池单体外壳的强度的功能。为此，所述金属阻挡层例如可以由铝制成。
[0063]所述树脂密封剂层可以由对于抑制电解质的渗透而言必要的并且不膨胀或不被电解质腐蚀的、具有高的热焊接性质(热粘结性质)和低的吸湿性质的聚烯烃树脂制成。更具体地，所述树脂密封剂层可以由流延聚丙烯(CPP)制成。
[0064]通常，聚烯烃树脂(例如聚丙烯)对金属具有低的附着性。为此，所述粘结层可以进一步布置在树脂密封剂层和金属阻挡层之间，从而改善树脂密封剂层和金属阻挡层之间的附着性并改善阻挡特性。所述粘结层例如可以由氨基甲酸乙酯、压克力(acryl)或热塑性弹性体制成，然而，所述粘结层的材料不限于此。
[0065]另外，在电极组件被电解质浸渍的状态下安装在可变形电池单体外壳中的电极组件的结构不受特别限制，只要电极组件具有被构造为具有如下结构的板形结构即可:在该结构中，多个电极突片被连接以构成电极组件的正电极和负电极。具体地，该电极组件可以是:堆叠型电极组件，该堆叠型电极组件被构造为具有其中片型正电极和负电极在正电极和负电极之间相应地布置有分隔物的状态下相互堆叠的结构;堆叠/折叠型电极组件，该堆叠/折叠型电极组件被构造为具有以下结构:其中，预定数目的正电极和负电极在正电极和负电极之间相应地布置有分隔物的状态下被依次堆叠，以构成二分电池或全电池，然后，使用分隔膜来折叠多个二分电池或全电池；或者层叠/堆叠型电极组件，该层叠/堆叠型电极组件被构造为具有以下结构:其中，多个二分电池或全电池在二分电池或全电池之间相应地布置有分隔物的状态下被相互堆叠。
[0066]所述二分电池可以构造为具有其中具有相同极性的电极位于电池单体的相反两侧的堆叠结构。例如，所述二分电池可以是包括正电极、分隔物、负电极、分隔物和正电极的电池单体;或者是包括负电极、分隔物、正电极、分隔物和负电极的电池单体。所述全电池可以构造为具有其中具有不同极性的电极位于电池单体的相反两侧的堆叠结构。例如，所述全电池可以是包括正电极、分隔物和负电极的电池单体。
[0067]根据本发明的其它方面，提供了一种包括具有上述构造的两个或更多个电池单体的电池模块和包括该电池模块的电池组。
[0068]根据本发明的进一步的方面，提供了一种包括所述电池组作为电源的装置。该装置可以选自移动电话、便携式计算机、智能电话、平板PC、智能垫、上网本计算机、轻型电子车辆(LEV)、电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、和电力存储设备。
[0069]上述装置的结构和制造方法在本发明所属领域中是众所周知的，因此将省略其详细说明。
【附图说明】
[0070]图1和2是示出传统的代表性袋形二次电池的分解透视图；
[0071]图3是典型地示出根据本发明的一个实施例的电池单体的内部结构的剖视图；
[0072]图4是典型地示出根据本发明的另一实施例的电池单体的内部结构的剖视图；
[0073]图5是典型地示出根据本发明的另一实施例的电池单体的内部结构的剖视图；
[0074]图6是典型地示出根据本发明的另一实施例的电池单体的内部结构的剖视图；并且
[0075]图7至9是示出根据本发明的各种其它实施例的电池单体的平面视图。
【具体实施方式】
[0076]现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该注意，本发明的范围不受所示出的实施例限制。
[0077]图3是典型地示出根据本发明的实施例的电池单体的内部结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0078]
[0079]参考图3，根据本发明的电池单体100被构造为具有以下结构:其中，堆叠型电极组件110在电极组件110被电解质(未示出)浸渍的状态下安装在袋形电池单体外壳120中，该堆叠型电极组件110被构造为具有以下结构:其中，片型正电极112和负电极114在正电极112和负电极114之间相应地布置有分隔物113的状态下被相互堆叠。电极突片140和电极引线142形成在电池单体100的一侧处。
[0080]电极组件110和袋形电池单体外壳120能够响应于要安装该电池单体100的装置的形状而变形。为了防止当电池单体响应于弯曲装置的形状而弯折时在袋形电池单体外壳120的上表面或下表面中形成褶皱，防皱构件150和151被分别结合到袋形电池单体外壳120的与电极组件110的最上侧电极115面对的上侧内表面121以及袋形电池单体外壳120的与电极组件110的最下侧电极116面对的下侧内表面122。
[0081]每个防皱构件150和151被构造为具有网状结构。每个防皱构件150和151可以由塑性材料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))或金属材料(例如铝)制成。在每个防皱构件150和151由金属材料制成的情形中，每个防皱构件150和151的表面涂覆有绝缘材料，例如氟碳树脂。
[0082]上述网状结构是其中多个纤维被织成网的形状的结构。如图3的局部放大剖视图所示，防皱构件150包括被织成网的形状的多个纤维155。
[0083]同时，图4是典型地示出了根据本发明的另一实施例的电池单体200的内部结构的剖视图。
[0084]参考图4，与图3的电池单体100不同，防皱构件250和251被添加到与穿过电极组件的中心的垂直轴线P相邻的袋形电池单体外壳220的上侧内表面221和下侧内表面222的一部分。
[0085]通常，在电池单体被应用于具有弯曲结构的装置的情形中，大部分应力集中于电池单体的中心部分上，在该弯曲结构中，所述装置的相反两端在沿其轴向方向的垂直截面中从所述装置的中心沿着相同方向弯折。为此，防皱构件250和251被添加到袋形电池单体外壳220的内表面的与穿过电极组件210的中心的垂直轴线P相邻的部分上。
[0086]如图3所示，与袋形电池单体外壳120成一体的防皱构件150包括多个纤维，该多个纤维被规则地或不规则地布置在袋形电池单体外壳120的内表面上。当在电极组件110安装于袋形电池单体外壳120中的状态下、该袋形电池单体外壳120被挤压而与电极组件110形成紧密接触时，防皱构件150挤压在袋形电池单体外壳120的内表面上，结果，在袋形电池单体外壳120的表面上形成凹凸(uneven)形状162。
[0087]同时，图5是典型地示出根据本发明的另一实施例的电池单体的内部结构的剖视图。
[0088]参考图5，根据本发明的电池单体300被构造为具有如下结构:其中，堆叠型电极组件310在电极组件310被电解质(未示出)浸渍的状态下安装在袋形电池单体外壳320中，该堆叠型电极组件310被构造为具有以下结构:其中，片型正电极312和负电极314在正电极312和负电极314之间相应地布置有分隔物313的状态下被相互堆叠。电极突片340和电极引线342形成在电池单体300的一侧处。
[0089]电极组件310和袋形电池单体外壳320能够响应于要安装该电池单体300的装置的形状而变形。
[0090]通常，在电池单体响应于弯曲装置的形状而弯折的情形中，在袋形电池单体外壳的上表面或下表面中形成褶皱。为了防止在根据本发明的电池单体300的袋形电池单体外壳320的上表面或下表面中形成褶皱，防皱构件350和351被分别结合到电极组件310的与袋形电池单体外壳320的上侧内表面321面对的最上侧电极315以及电极组件310的与袋形电池单体外壳320的下侧内表面322面对的最下侧电极316。
[0091 ]防皱构件350和351中的每一个被构造为具有网状结构。防皱构件350和351中的每一个可以由塑性材料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))或金属材料(例如铝)制成。在防皱构件350和351中的每一个由金属材料制成的情形中，每个防皱构件350和351的表面涂覆有绝缘材料，例如氟碳树脂。
[0092]所述网状结构是其中多个纤维被织成网的形状的结构。如图5的局部放大剖视图所示，防皱构件350包括被织成网的形状的多个纤维355。
[0093]电极组件310的合剂(mixer)被部分地引入到防皱构件350的网状结构中，使得防皱构件350与电极组件310成一体。
[0094]同时，图6是典型地示出根据本发明的另一实施例的电池单体400的内部结构的剖视图。
[0095]参考图6，与图5不同，防皱构件450和451被添加到电极组件410的外表面的与穿过电极组件410的中心的垂直轴线C相邻的中心部分。
[0096]通常，在电池单体应用于被构造为具有弯曲结构的装置的情形中，大部分应力集中于电池单体的中心部分上，在该弯曲结构中，所述装置的相反两端在沿其轴向方向的垂直截面中从所述装置的中心沿着相同方向弯折。为此，防皱构件450和451被添加到电极组件410的外表面的与穿过电极组件410的中心的垂直轴线C相邻的部分。
[0097]如图5所示，与袋形电池单体外壳320成一体的防皱构件350包括多个纤维，所述多个纤维被规则地或者不规则地布置在电极组件310的外表面上。当在电极组件310安装于袋形电池单体外壳320中的状态下、袋形电池单体外壳320被挤压而与电极组件310形成紧密接触时，防皱构件350挤压在袋形电池单体外壳320的内表面上，结果，在袋形电池单体外壳320的表面上形成凹凸形状362。
[0098]同时，图7至9是典型地示出根据本发明的各种其它实施例的、具有在袋形电池单体外壳上形成的凹凸形状的电池单体的平面图。
[0099]参考图7至9，当从上方观察时，图7所示的电池单体500的防皱构件551的网状结构具有连续蜂窝图案。该连续蜂窝图案在袋形电池单体外壳520中形成。当从上方观察时，图8所示的电池单体600的防皱构件651的网状结构具有连续栅格图案。该连续栅格图案在袋形电池单体外壳620中形成。当从上方观察时，图9所示的电池单体700的防皱构件751的网状结构具有连续菱形图案。该连续菱形图案在袋形电池单体外壳720中形成。
[0100]然而，本发明不限于图7至9所示的实施例，在其每一个中，防皱构件的尺寸等于袋形电池单体外壳的一个表面的总尺寸。防皱构件可以具有各种尺寸。
[0101]另外，具有各种图案的防皱构件可以应用于根据本发明的电池单体。然而，每个防皱构件的凹凸形状的尺寸可以取决于图案线的厚度，并且每个防皱构件的凹凸形状的密度可以取决于图案间距。因此，有必要基于电池单体将被应用于此的装置的曲率的程度或者尺寸适当地设定图案的形状。
[0102]如上文参考附图所描述的，根据本发明的电池单体被构造为具有如下结构:其中，防皱构件被添加到袋形电池单体外壳的与电极组件的最外侧电极面对的内表面或者添加到电极组件的外表面，使得在袋形电池单体外壳的表面上形成凹凸形状。因此，当电池单体由于应用在具有各种设计的装置中而变形时，由于袋形电池单体外壳的变形产生的应力被凹凸形状释放，结果，能够最大程度地防止在袋形电池单体外壳中形成意外的褶皱。因此，能够防止可能由于在袋形电池单体外壳中形成的褶皱而发生的、对电池单体外壳的损坏所引起的袋形电池单体外壳的金属层的暴露或电解质的泄漏，由此，确保了电池单体的安全性。
[0103]虽然已经出于示意性目的公开了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员可以理解，在不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。
[0104]工业适用性
[0105]如根据上文的描述清楚可见，包括能够响应于装置的形状而变形的电极组件和电池单体外壳的、根据本发明的电池单体被构造为具有如下结构:其中，防皱构件被添加到电池单体外壳的与电极组件的最外侧电极面对的内表面的至少一部分上或者添加到电极组件的外表面的至少一部分上。因此，当电池单体由于应用在具有各种设计的装置中而变形时，能够最大程度地防止在电池单体外壳中形成褶皱。因此，能够有效地防止可能由于在袋形电池单体外壳中形成的褶皱而发生的、对电池单体外壳的损坏所引起的袋形电池单体外壳的金属层的暴露或电解质的泄漏，由此，确保了电池单体的安全性。
【主权项】
1.一种电池单体，所述电池单体被构造为具有以下结构:其中，电极组件在所述电极组件被电解质浸渍的状态下安装在电池单体外壳中，其中 所述电极组件和所述电池单体外壳能够响应于安装有所述电池单体的装置的形状而变形，并且 用于在所述电池单体外壳变形时防止在所述电池单体外壳中形成褶皱的防皱构件被添加到所述电池单体外壳的与所述电极组件的最外侧电极面对的内表面的至少一部分上。2.—种电池单体，所述电池单体被构造为具有以下结构:其中，电极组件在所述电极组件被电解质浸渍的状态下安装在电池单体外壳中，所述电极组件包括正电极和负电极，所述正电极和所述负电极在所述正电极和负电极之间相应地布置有分隔物的状态下彼此堆叠，其中 所述电极组件和所述电池单体外壳能够响应于安装有所述电池单体的装置的形状而变形，并且 用于在所述电池单体外壳变形时防止在所述电池单体外壳中形成褶皱的防皱构件被添加到所述电极组件的外表面的至少一部分上。3.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件具有网状结构。4.根据权利要求3所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件包括多个纺织纤维或无纺纤维。5.根据权利要求3所述的电池单体，其中，当从上方观察时，所述网状结构具有连续蜂窝图案、连续栅格图案或连续菱形图案。6.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件是片型构件。7.根据权利要求6所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件具有在所述片型构件中形成有多个孔隙的多孔结构。8.根据权利要求7所述的电池单体，其中，所述多孔结构被构造成使得每个所述孔隙具有0.1mm至Imm的直径。9.根据权利要求7所述的电池单体，其中，所述多孔结构被构造成使得所述多个孔隙以每个孔隙的直径的300%至1000%的间隔布置。10.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件由聚合物材料制成。11.根据权利要求10所述的电池单体，其中，所述聚合物材料选自由以下项组成的组中的至少一个:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、硅树脂、天然橡胶、和合成橡胶。12.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件由涂覆有绝缘材料的金属材料制成。13.根据权利要求12所述的电池单体，其中，所述金属材料选自由以下项组成的组中的至少一个:铝、铜、铁、镍和银。14.根据权利要求12所述的电池单体，其中，所述绝缘材料选自由以下项组成的组中的至少一个:聚烯烃树脂、氟碳树脂、硅树脂和橡胶树脂。15.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述防皱构件被热焊接到所述电池单体外壳的内表面上。16.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述防皱构件被粘结到所述电池单体外壳的内表面上。17.根据权利要求16所述的电池单体，其中，所述防皱构件利用不饱和聚酯粘合剂、聚丙稀酸酯粘合剂或娃粘合剂粘结到所述电池单体外壳的内表面上。18.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述防皱构件被分别添加到所述电池单体外壳的与所述电极组件的最上侧电极面对的上侧内表面以及所述电池单体外壳的与所述电极组件的最下侧电极面对的下侧内表面。19.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述防皱构件被添加到所述电池单体外壳的内表面的与穿过所述电极组件的中心的垂直轴线相邻的部分。20.根据权利要求19所述的电池单体，其中，所述防皱构件被添加成使得每个所述防皱构件的中心位于穿过所述电极组件的中心的所述垂直轴线上，并且其中，所述防皱构件被添加到所述电池单体外壳的内表面的一部分上而达到所述电极组件的总面积的20%至100%。21.根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述电极组件的合剂被部分地引入到每个所述防皱构件的所述网状结构中。22.根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述防皱构件被热焊接到所述电极组件的外表面上。23.根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述防皱构件被粘结到所述电极组件的外表面上。24.根据权利要求22所述的电池单体，其中，所述防皱构件利用不饱和聚酯粘合剂、聚丙烯酸酯粘合剂或硅粘合剂粘结到所述电极组件的外表面上。25.根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述防皱构件被分别添加到所述电极组件的与所述电池单体外壳的上侧内表面面对的最上侧电极以及所述电极组件的与所述电池单体外壳的下侧内表面面对的最下侧电极。26.根据权利要求2所述的电池单体，其中，所述防皱构件被添加到所述电极组件的外表面的中心部分上。27.根据权利要求26所述的电池单体，其中，所述防皱构件被添加成使得每个所述防皱构件的中心位于穿过所述电极组件的中心的垂直轴线上，并且其中，所述防皱构件被添加到所述电极组件的外表面的一部分上而达到所述电极组件的总面积的20%至100%。28.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，每个所述防皱构件具有0.Ιμπι至150μπι的厚度。29.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，所述电池单体外壳是由包括树脂层和金属层的层压片制成的袋形外壳。30.根据权利要求1或2所述的电池单体，其中，所述电极组件具有板形结构，并且其中，所述电极组件是:堆叠型电极组件，所述堆叠型电极组件被构造为具有以下结构:其中，片型正电极和片型负电极在所述正电极和所述负电极之间相应地布置有分隔物的状态下被相互堆叠；堆叠/折叠型电极组件，所述堆叠/折叠型电极组件被构造为具有以下结构:其中，预定数目的正电极和负电极在所述正电极和所述负电极之间相应地布置有分隔物的状态下被依次堆叠以构成二分电池或全电池，然后，使用分隔膜将多个二分电池或全电池折叠;或者层叠/堆叠型电极组件，所述层叠/堆叠型电极组件被构造为具有以下结构:其中，多个二分电池或全电池在所述二分电池或所述全电池之间相应地布置有分隔物的状态下被相互堆叠。31.—种电池组，其包括两个或更多个根据权利要求1或2所述的电池单体。32.—种装置，其包括根据权利要求31所述的电池组以作为电源。33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述装置选自由以下项组成的组:移动电话、便携式计算机、智能电话、平板PC、智能pad、上网本、轻型电动车(LEV)、电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、和电力存储设备。
【文档编号】H01M4/02GK105981194SQ201480075489
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年10月31日
【发明人】尹星弼, 李镇树, 成周桓, 金性旻, 姜重求, 金周彬, 林惠珍, 禹昇希
【申请人】株式会社Lg化学