具有单一电极端子连接部的电池组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电池组件，其中两个或者更多个电池单元被彼此串联或并联连接，该电池单元具有嵌入在各自的电池壳体中的各自的电极组件，每个电池单元具有电极组件，该电极组件包括正电极、负电极以及置于正电极和负电极之间的隔离膜。第一电池单元的电极端子和第二电池单元的电极端子被一体形成在电池单元之间的串联或者并联连接部处。
【专利说明】
具有单一电极端子连接部的电池组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有单一电极端子连接部的电池组件，更具体地，涉及一种如下电池组件，其包括串联或并联连接的至少两个电池单元，电池单元中的每一个包括:电极组件，该电极组件包括阴极、阳极以及置于阴极和阳极之间的分隔物；和电池壳体，电极组件被安装在该电池壳体中，其中，第一电池单元的电极端子和第二电池单元的电极端子在第一和第二电池单元之间的串联或并联的连接部处被形成为单一构件。
【背景技术】
[0002]能够充电和放电的二次电池作为用于要求高功率和大容量的装置，诸如电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)以及插电式混合动力电动车辆(Plug-1n HEV)的电源已引起了相当大的关注，已经开发了上述这些车辆来解决由现有的使用化石燃料的汽油车辆和柴油车辆所引起的问题，例如空气污染。
[0003]这样的装置使用具有被电连接的大量的电池单元的中大型电池模块以提供高功率和大容量。
[0004]因为中大型电池模块被优选地制造成具有尽可能小的尺寸和重量，所以能够以高集成堆叠并具有小的重量容量比的棱柱状电池或者袋状电池通常被用作中大型电池模块的电池单元(即，单元电池)。特别地，由于诸如质量较小、制造成本较低以及形状变化简单的优点，当前许多兴趣集中于使用铝层压片作为包覆构件的袋状电池上。
[0005]最近，被构造成使得被堆叠或者堆叠/折叠的电极组件被安装在由铝层压片形成的袋状电池壳体中的袋状电池也引起非常大的注意，并且由于诸如较低的制造成本、较小的质量以及简单的形状变化的优点，袋状电池的使用已经被逐渐地增加。
[0006]这样的袋状二次电池的电极突片通常是由具有0.5_或者更小的厚度的箔形成。通过超声焊接，多个电极突片(即，阴极或者阳极突片)被联接到电极引线(即，阴极或者阳极引线)以形成电极端子。在这样的电极端子被沿着纵向方向布置使得电极端子彼此相继地相邻的状态下，电极端子通过焊接被彼此联接。然后，该电池单元的布置被折叠成多对重叠电池单元以制造袋状二次电池。
[0007]电池单元的电极端子被彼此连接，或者电池单元的电极端子和汇流条通过激光焊接或者超声焊接被彼此连接。
[0008]然而，在上述结构中，通过重复性的焊机过程，汇流条被固定到电池模块。因此，当冲击或者振动被施加到电池模块，从而弓I起电池单元和电池模块的相对移动时，外力被集中于汇流条和电池单元所通过而被彼此连接的电极端子，或者外力被集中于电池单元所通过而被彼此连接的电极端子，从而造成结构上的弱点。
[0009]当电池模块被安装到车辆等使得电池模块被重复地暴露于外部冲击和振动时，电池模块也遭受这样的问题。
[0010]另外，与由铜形成的阳极端子相比较，由于由铝形成的阴极端子的材料的本质弱点，阴极端子比阳极端子更容易受到外部冲击和振动的影响。
[0011]因此，存在对于如下二次电池的高度需求，该二次电池从根本上防止由于外部冲击导致的内部短路和破裂，同时提供大容量和高功率且维持结构可靠性。
【发明内容】
[0012]技术问题
[0013]因此，已经做出本发明以解决上述问题以及仍未解决的其它的技术问题。
[0014]由于各种广泛和深入的研究和试验，本发明人已经开发一种具有新颖的电极端子连接部的电池组件，其中，相邻的电池单元的电极端子在电池单元之间的串联或者并联连接部处被形成为单一构件，从而极大地减少电极端子之间的焊接过程的数目，同时即使当外力诸如冲击或者振动被施加时也维持电极端子之间的联接力。
[0015]问题的解决方案
[0016]根据本发明，通过提供如下电池组件能够实现以上和其它目的，该电池组件包括串联或并联连接的至少两个电池单元，该电池单元中的每一个包括:电极组件，该电极组件包括阴极、阳极以及置于阴极和阳极之间的分隔物；和电池壳体，电极组件被安装在该电池壳体中，其中，电池单元中的第一电极端子和电池单元中的第二电极端子在第一和第二电池单元之间的串联或者并联连接部处被形成为单一构件。
[0017]根据本发明，因为电池组件被构造成使得第一电池单元的电极端子和第二电池单元的电极端子在第一和第二电池单元之间的串联或者并联连接部处被形成为单一构件，所以能够极大地减少焊接过程的数目，同时即使当外力诸如冲击或者振动被施加时也确保在电极端子之间的联接力。
[0018]优选地，电池单元是袋状电池单元，其具有较小的厚度并且具有较大的宽度和长度，使得当板状电池单元被堆叠以形成电池模块时最小化电池模块的整体尺寸。
[0019]板状电池单元的优选实例是如下电池单元，该电池单元被构造成使得:在电极组件被安装在壳体中之后，通过热焊接绕壳体的周边对壳体进行密封，其中壳体由包括金属层和树脂层的层压片形成。具体地，板状电池单元可以被构造成使得电极组件被安装在由铝层压片形成的袋状壳体中。此类型的二次电池也可以被称为袋状电池单元。
[0020]电极组件可以具有，但是不限于，卷绕结构、堆叠结构或者堆叠/折叠结构。优选地，电极组件具有堆叠结构或者堆叠/折叠结构。堆叠/折叠结构是如下结构，其中通过使用隔离膜来卷绕在相对侧面处均具有相同电极的多个二分电池或者在相对侧面处均具有不同电极的多个全电池。
[0021]优选地，电池单元中的每一个的电极端子可以包括由铝形成的阴极端子和由镀镍铜形成的阳极端子。电池单元中的每一个可以被构造成使得阴极端子和阳极端子分别从电池单元的上端和下端突出使得阴极端子和阳极端子分别面对电池壳体的相对端部。
[0022]在优选实例中，电池单元中的每一个被构造成使得分别从电极组件的电极板延伸的电极突片被联接到单一电极引线，并且第一电池单元和第二电池单元被构造成使得第一电池单元的电极突片和第二电池单元的电极突片在第一和第二电池单元之间的串联或者并联连接部处被联接到单一电极弓I线。
[0023]因为通过单一电极引线连接第一和第二电池单元的电极突片，所以该结构显著地减少焊接过程的数目。
[0024]本发明还提供一种电池模块，其包括一个或者多个如上所述构造的电池组件。
[0025]在优选实例中，电池模块的电池组件中的每一个电池组件包括两个电池单元。优选地，电池组件中的每一个电池组件的电池单元以堆叠构造布置，并且在电池单元之间的串联或者并联连接部处，电池单元的电极端子被弯曲以实现该堆叠构造。
[0026]具体地，电池组件的电池单元或者电池组件的电池单元被串联或者并联地连接。在优选实例中，多个电池组件可以通过如下方式制造:在电池单元被沿着纵向方向串联地或者并联地布置使得电池单元的电极端子彼此相继地相邻的状态下彼此联接电池单元的电极端子；将电池单元的布置折叠成两个或者更多个重叠的电池单元的组；以及以电池盖覆盖每组电池单元。
[0027]优选地，被堆叠在电池组件中的每一个中的电池单元的外表面被覆盖有彼此联接的一对电池盖。电池盖保护具有较低机械强度的电池单元，同时抑制电池单元的重复性变化诸如在充电/放电期间的膨胀和收缩，从而防止电池单元的密封部的分离。
[0028]在优选实例中，通过在电极组件的第一电极组件的电池单元的电极端子和电池组件的第二电极组件的电池单元的电极端子之间的直接联接，来实现电池组件之间的电连接。
[0029]本发明也提供一种使用上述电池模块作为电源的装置。该装置的优选实例包括，但是不限于，电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或者蓄电装置。
[0030]因为在现有技术中已经公知，所以在此省略装置的结构和制造方法的详细描述。
[0031]有益效果
[0032]因为如上所述根据本发明的电池组件被构造成使得第一电池单元的电极端子和第二电池单元的电极端子在第一和第二电池单元之间的串联或者并联连接部处被形成为单一构件，能够极大地减少电极端子之间的焊接过程的数目，同时即使当外力诸如冲击或者振动被施加时也维持电极端子之间的联接力。
[0033]因此，根据本发明的二次电池，即使当在电池组的组装或者使用时产生的外力被传递到电极端子时，也能够维持电极端子之间的联接力。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]结合附图并根据下面的详细描述，将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特点和其它优点，在附图中:
[0035]图1是袋状电池的透视图；
[0036]图2和图3是两个图1的袋状电池被串联连接的电池组件的透视图；
[0037]图4是根据本发明的实施例的电池组件的局部竖直横截面图；
[0038]图5是图1的电池单元将被安装在其中以形成单元模块的电池盖的透视图；
[0039]图6是包括多个连接的电池组件的单元模块堆的透视图；并且
[0040]图7是图6的单元模块堆的平面图。
【具体实施方式】
[0041]现在，将会参考附图详细地描述本发明的优选实施例。然而，应注意的是，实施例的描述是为了在不限制本发明的范围的情况下提供本发明的更好的理解。
[0042]图1是袋状电池的示意性透视图。如在图1中所示，第一电池单元101被构造成使得阴极端子110和阳极端子120分别从电池本体130的上端和下端突出，从而阴极端子110和阳极端子120彼此相对。电池壳体140包括上包覆部和下包覆部。即，电池壳体140是两单元构件。在电极组件(未示出)被安装于在电池壳体140的上包覆部和下包覆部之间限定的接纳部内的状态下，作为上下包覆部的是上下包覆部的接触区域的、电池壳体140的相对两侧140b、上端140a和下端140c被彼此结合以形成第一电池单元101。电池壳体140具有树脂层、金属箔层以及树脂层的层压结构。因此，通过将热和压力施加到相对两侧140b以及上端和下端140a和140c以使电池壳体140的树脂层彼此焊接，能够使电池壳体140的上下包覆部的彼此接触的相对两侧140b以及上端和下端140a和140c结合。在适当的情况下，通过使用结合剂，电池壳体140的上下包覆部的相对两侧140b以及上端和下端140a和140c可以被彼此结合。
[0043]在相对两侧140b处，电池壳体140的上下包覆部的相同树脂层直接接触。因此，在相对两侧140b处，通过焊接能够均匀地密封电池壳体140的上下包覆部。另一方面，阴极端子110和阳极端子120分别从电池壳体140的上端和下端140a和140c突出了特定的长度。因此，考虑到阴极端子110和阳极端子120的厚度、以及在阴极端子110和阳极端子120与电池壳体140之间的材料不同，在薄膜式密封构件160置于阴极端子110和阳极端子120与电池壳体140之间以改善电池壳体140的密封性的状态下，电池壳体140的上下包覆部的上端和下端140a和140c被彼此热焊接。
[0044]图2和图3是两个图1的袋状电池单元被串联地连接的电池组件的示意性透视图。
[0045]与图1 一起参考图2和图3，电池单元堆10a包括两个袋状电池单元，即第一电池单元101和第二电池单元102，该第一电池单元101和第二电池单元102被串联地连接，并且两个电池单元101和102的电极端子在两个电池单元101和102之间的串联连接部处被形成为单一电极引线连接部150。在图3的电池单元堆10a中，电池单元101和102彼此重叠，并且在横截面中电极引线连接部150被弯曲成U形。
[0046]图4是示意性地示出根据本发明的实施例的电池组件的局部竖直横截面图。
[0047]如在图4中所示，电池组件包括第一电池单元101和第二电池单元102。第一和第二电池单元101和102包括各自的电极组件30、从电极组件30延伸的各自的多个电极突片40和50 ( S卩，阴极突片40和阳极突片50)、是被焊接到电极突片40和50的单一构件的电极引线连接部150、以及接纳有电极组件30的各自的电池壳体140。
[0048]电极组件30中的每一个是如下发电元件，其中在两侧上均被涂覆有相对应的电极活性材料的阴极和阳极与被布置在阴极和阳极之间的分隔物被顺序地堆叠。电极组件30具有堆叠结构或者堆叠/折叠结构。电极突片40和50分别从电极组件30中的每一个的电极板延伸。例如，通过焊接，电极引线连接部150被电连接到从电极组件30的电极板延伸的电极突片40和50。从电池壳体140部分地暴露电极引线连接部150。绝缘膜160被附接到电极引线连接部150的相对端部部分的上下表面的部分以改善电池壳体140和电极引线连接部150之间的密封性，同时确保在电池壳体140和电极引线连接部150之间的电绝缘。
[0049]电池壳体140中的每一个由铝层压片形成，提供电极组件接纳空间以接纳电极组件30且具有大体上的袋的形状。在图1中示出的堆叠式电极组件30的情况下，电池壳体140中的每一个的内上表面与电极组件30中的相对应的一个分离，以允许所有的阴极突片和阳极突片40和50被联接到电极引线连接部150。
[0050]图5是两个图1的电池单元将会被安装以形成单元模块的电池盖的透视图。
[0051]如在图5中所示，电池盖200接纳两个袋状电池单元(未示出)，所述两个袋状电池单元中的每一个在图1中被示出，并且电池盖200不仅用作补充电池单元的机械强度而且有助于将电池单元安装到模块壳体(未示出)。两个电池单元的一个电极端子被彼此连接，使得两个电池单元被串联地连接。然后，两个电池单元被折叠成使得两个电池单元被紧密地安装在电池盖200内。
[0052]电池盖200包括一对构件210和220，所述一对构件210和220被彼此联接并且所述一对构件210和220中的每一个都由高强度片形成。电池盖200在外部上在左端和右端的附近的位置处具有阶梯230，以有助于模块的固定。电池盖200在外部上在上端和下端的附近的位置处具有阶梯240，用于相同的用途。另外，电池盖200在上部和下部处具有横向延伸的固定部250以有助于将模块安装到模块壳体(未不出)。
[0053]图6是包括多个被连接的单元模块的单元模块堆的透视图，并且图7是单元模块堆的示意性平面图。
[0054]如在图6和图7中所示，单元模块堆300包括4个模块201、202、203以及204。单元模块200中的每一个包括2个电池单元(未示出),并且因此单元模块堆300包括总共8个电池单元。在电池单元之间和在单元模块之间，电极端子被串联地联接。电极引线连接部150均被弯曲成在横截面中具有U形以便于形成模块组件，电极引线连接部150中的每一个在相对应的电池模块中的电池单元之间被形成为单一构件。在最外面的单元模块201和204的外电极端子320和321比其他电极引线连接部150稍微突出的状态下，最外面的单元模块201和204的外电极端子320和321在横截面中被向内弯曲成L形状。
[0055]虽然已经参考图示本发明的实施例的附图描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说显然的是，在没有脱离本发明的范围的情况下，根据上述教导各种变型和变体是可能的。
【权利要求】
1.一种电池组件，包括串联或并联连接的至少两个电池单元，所述电池单元中的每一个包括: 电极组件，所述电极组件包括阴极、阳极以及置于所述阴极和所述阳极之间的分隔物；和 电池壳体，所述电极组件被安装在所述电池壳体中， 其中，所述电池单元中的第一电池单元的电极端子和所述电池单元中的第二电池单元的电极端子在所述第一电池单元和所述第二电池单元之间的串联或并联连接部处被形成为单一构件。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述电池单元中的每一个是板状电池单元。
3.根据权利要求2所述的电池组件，其中，所述电池单元被构造成使得:在电极组件被安装在所述壳体中之后，通过热焊接、绕所述壳体的周边对所述壳体进行密封，其中所述壳体由包括金属层和树脂层的层压片形成。
4.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述电极组件被构造成卷绕结构、堆叠结构或者堆叠/折叠结构。
5.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述电池单元中的每一个的电极端子包括由铝形成的阴极端子和由镀镍铜形成的阳极端子。
6.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述电池单元中的每一个被构造成使得所述电池单元的阴极端子和阳极端子分别面对所述电池壳体的相对两端。
7.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述电池单元中的每一个被构造成使得分别从所述电极组件的电极板延伸的电极突片被联接到单一电极引线，并且所述第一电池单元和所述第二电池单元被构造成使得所述第一电池单元的电极突片和所述第二电池单元的电极突片在所述第一电池单元和所述第二电池单元之间的串联或并联连接部处被联接到单一电极引线。
8.—种电池模块，包括一个或者多个根据权利要求1至7中的任一项所述的电池组件。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述电池模块的所述电极组件中的每一个包括两个电池单元。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述电池组件中的每一个的电池单元以堆叠构造布置，并且在所述电池单元之间的串联或并联连接部处，所述电池单元的电极端子被弯曲以实现所述堆叠构造。
11.根据权利要求9所述的电池模块，其中，堆叠在所述电池组件的每一个中的所述电池单元的外表面覆盖有彼此联接的一对电池盖。
12.根据权利要求9所述的电池模块，其中，通过在所述电极组件的第一电极组件的电池单元的电极端子和所述电池组件的第二电极组件的电池单元的电极端子之间的直接联接，来实现所述电池组件之间的电连接。
13.一种装置，包括根据权利要求12所述的电池模块。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述装置是电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或者蓄电装置。
【文档编号】H01M10/04GK104350633SQ201380028297
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月11日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】郑浚喜, 金秀铃, 崔钟运, 文祯晤, 卢泰焕 申请人:株式会社Lg化学