电池单元和用于制造电池单元的电池壳体的装置的制作方法

本实用新型涉及一种具有通过电解液储存构件改进的寿命特性的二次电池。

背景技术：

随着移动装置越来越先进并且对这些移动装置的需求增加，对作为这些移动装置的能源的二次电池的需求也急剧增加。在这些二次电池当中，锂二次电池具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电速率，现已商业化并得以广泛使用。

通常，通过在负极和正极之间插置基于聚烯烃的多孔分隔物并利用包含锂盐(例如，LiPF6)的非水电解液浸渍负极和正极来制造锂二次电池，其中，金属氧化物(例如，LiCoO2)用作正极活性材料，并且碳材料用作负极活性材料。

在对锂二次电池充电时，锂离子从正极活性材料释放，然后被引入到负极的碳层中。在对锂二次电池放电时，锂离子从负极的碳层释放，然后被引入到正极活性材料中。非水电解液用作使锂离子在正极和负极之间移动的介质。

在二次电池的操作期间，通过负极处的副反应并且通过正极处的氧化持续地消耗电解液。然而，如果过量的电解液被消耗，则二次电池无法表现出期望的电化学性能，并且二次电池的寿命急剧缩短。

此外，在制造电池单元时过量的电解液被引入到电极组件中以便解决上述问题的情况下，构成电极组件的电极板彼此分离，由此电极组件的电阻增加。结果，电池单元的寿命特性劣化。

因此，迫切需要能够解决上述问题的技术。

技术实现要素：

技术问题

已做出本实用新型以解决上述问题以及其它尚未解决的技术问题。

具体地，本实用新型的目的在于提供一种电池单元，该电池单元被配置为具有这样的结构：在电池壳体中形成与安装有电极组件的接纳单元连通的电解液储存单元，以便进一步储存供应给电极组件的电解液，由此电池单元的寿命增加。

技术方案

根据本实用新型的一方面，上述和其它目的可通过提供一种电池单元来实现，该电池单元包括：电极组件，其包括正极、负极以及插置在正极和负极之间的分隔物；以及电池壳体，其设置有接纳单元，电极组件被安装在该接纳单元中，该电池壳体由层压片材制成，其中，接纳单元被配置为具有层压片材凹陷至与电极组件的高度对应的深度的结构，并且接纳单元的面向电极组件的侧表面的侧部中的至少一个设置有至少一个电解液储存单元以用于进一步储存电解液，该电解液储存单元被配置为与接纳单元连通。

即，在根据本实用新型的电池单元中，与安装有电极组件的接纳单元连通并具有中空结构的电解液储存单元形成在接纳单元的侧部中，使得电解液储存在电解液储存单元中，其中，储存在电解液储存单元中的电解液被供应给电极组件。因此，可防止由于电池单元的重复充电和放电而引起的电解液的耗尽，由此可改进电池单元的寿命特性。

如将参照附图更详细描述的，本实用新型中定义的电解液储存单元并非意指电池壳体中的非活动区域，例如，与二次电池的容量无关，但必须不可避免地确保的空间 (例如，形成有电极引线的部分)。

在具体示例中，通过热熔合形成的密封部分可设置在电池壳体的外边缘处，并且电解液储存单元可被配置为具有侧部的一部分朝着密封部分延伸的结构。

具体地，接纳单元可被配置为在平面图中看时具有矩形结构，接纳单元的侧部可包括第一侧部、第二侧部和第三侧部，各个侧部对应于密封部分，第二侧部和第三侧部与第一侧部的相对两端在垂直方向上相邻，并且至少一个电解液储存单元可形成在各个侧部中以从其向外突出。

另外，电解液储存单元可被配置为具有六面体形状，并且电解液储存单元可包括：第一表面，其在从各个侧部突出的部分处与该侧部的边界接触；第二表面，其与第一表面相对；以及第三表面，其设置在电池壳体的外表面上以在平行于接纳单元的状态下与第一表面和第二表面在垂直方向上相邻。

考虑到通过深拉(deep drawing)来拉伸层压片材，使得具有六面体结构的电解液储存单元与接纳单元连通的事实，电解液储存单元的高度可等于接纳单元的深度的 40％至100％。在电解液储存单元的高度小于接纳单元的深度的40％的情况下，难以储存足够量的电解液。因此，优选将电解液储存单元的高度设定为上述范围内的值，以便维持电解液储存单元的形状。

具体地，第三表面可形成为具有第三表面从第一表面到第二表面渐缩(taper)的结构，并且与第二表面和第三表面相切的线的长度可等于与第一表面和第三表面相切的线的长度的60％至90％。

这里，渐缩结构可被理解为第三表面的相对边界之间的距离从第一表面到第二表面逐渐减小的结构。

与第一表面和第三表面相切的线的长度可等于接纳单元的宽度的5％至15％。

第三表面的长度可在1mm至10mm的范围内，使得面向密封部分的第二表面不与密封部分交叠。

在具体示例中，电连接到电极组件的电极引线可从电池壳体的与第一侧部对应的边缘向外突出，并且位于第一侧部处的电解液储存单元可形成在与电极引线相同的轴线上。

考虑到电池壳体的接纳单元具有矩形结构的事实，接纳单元包括四条边。通常，在袋形电池壳体中，层压片材的一部分弯曲，并且层压片材的三条边被热熔合以形成密封部分。可以看出，形成为面向弯曲部分的侧部是第一侧部并且与第一侧部的相对两端在垂直方向上相邻的侧部是第二侧部和第三侧部。

在这种情况下，两条电极引线仅形成在电池壳体的一侧。然而，在电极引线在相反方向上从电池壳体的相对侧突出的情况下，电极引线可形成在与第二侧部或第三侧部对应的位置处。

电极引线具有V成形部分，在该V成形部分处多个电极接头中的每一个按照V 形弯曲以通过焊接一体地联接到电极引线。当外力施加到V成形部分时，电极接头与电极引线之间的联接被释放，由此电池单元的安全性可降低。

因此，电解液储存单元形成在电池壳体的与V成形部分对应的外表面上，并且电解液被注入到电解液储存单元中，由此由于外力而施加到V成形部分的冲击可减小，由此可确保电池单元的安全性。

由于柔性的层压片材的特性，难以不仅在与侧部的边缘对应的第一侧部和第二侧部的接触点以及第一侧部和第三侧部的接触点处，而且在与所述边缘相邻的部分处形成电解液储存单元。

考虑到上述情况，形成在各个侧部中的电解液储存单元可被设置为与第一侧部和第二侧部的接触点所相邻的部分或者第一侧部和第三侧部的接触点所相邻的部分间隔开预定距离。形成在各个侧部中的两个或更多个电解液储存单元可被设置为彼此间隔开。

可在通过深拉层压片材形成接纳单元时同时形成电解液储存单元。另选地，可在通过深拉层压片材形成接纳单元之后通过附加工艺在接纳单元中形成电解液储存单元。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于制造电池单元的电池壳体的装置。用于制造电池壳体的装置可包括：冲头，其用于压制用于电池壳体的层压片材以通过深拉工艺形成接纳单元和电解液储存单元；固定模，其用于在深拉工艺期间将层压片材固定就位；以及块模，其中设置有凹陷，该凹陷的形状与冲头的形状对应。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施方式的电池单元的示意图；

图2是示出形成有图1的电解液储存单元的电池单元的一部分的局部放大图；以及

图3是根据本实用新型的另一实施方式的电池单元的示意图。

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，应该注意的是，本实用新型的范围不由所示实施方式限制。

图1是根据本实用新型的实施方式的电池单元的示意图。

参照图1，由标号100表示的电池单元包括：电池壳体110，其设置有与接纳单元120连通的电解液储存单元130和140；电极引线101，其在电连接到安装在接纳单元120中的电极组件(未示出)的状态下从电池壳体110向外突出；以及绝缘膜 102，其在被插置在电极引线101和电池壳体110之间的状态下附接到电极引线101 的上表面和下表面。

电池壳体110包括通过将单个层压片材的一侧部分104弯曲而形成的上壳体111 和下壳体(未示出)。安装有电极组件的接纳单元120以及与接纳单元120连通以用于进一步储存电解液的电解液储存单元130和140设置在上壳体111中，并且上壳体 111和下壳体在除了弯曲部分104之外的电池壳体110的外边缘处被热熔合以便形成密封部分103。

接纳单元120被配置为具有凹陷至与电极组件的高度对应的深度的矩形结构。接纳单元120包括第一侧部121、第二侧部122和第三侧部123。与接纳单元的电极引线101从其突出的部分对应的侧部是第一侧部121。侧部122和123与第一侧部121 的相对两端在垂直方向上相邻。第二侧部122位于第一侧部121的左端处，并且第三侧部123位于第一侧部121的右端处。

第一侧部121包括两个电解液储存单元130和140。电解液储存单元130和140 从第一侧部121朝着密封部分103突出。储存在电解液储存单元130和140中的电解液在箭头所指示的方向上穿过连通部分移动以进一步供应给位于接纳单元120中的电极组件。

电极引线101从电池壳体110的与第一侧部121对应的边缘突出。电解液储存单元130形成为与电极引线101共享相同的轴线Y，并且电解液储存单元140形成为与电极引线101共享相同的轴线Y’。

图2是示出形成有图1的电解液储存单元之一的电池单元的一部分的局部放大图 (130A)。

参照图2以及图1，电解液储存单元130被配置为具有六面体结构，并从第一侧部121朝着密封部分103向外突出。电解液储存单元130包括：第一表面131，其与第一侧部121接触；第二表面132，其与第一表面131相对；以及第三表面133，其设置在电池壳体110的外表面上以在平行于接纳单元120的状态下与第一表面131和第二表面132在垂直方向上相邻。

第一表面131是位于储存在电解液储存单元130中的电解液在箭头所指示的方向上沿其被引入到接纳单元120中的路径中并被钻孔的表面。

当描述电解液储存单元130的第一至第三表面时，第一表面131和第二表面132 中的每一个为矩形，并且第二表面132的高度等于电解液储存单元130的高度H。

第三表面133形成为具有渐缩结构，其中第三表面的相对边界之间的距离从第一表面131到第二表面132逐渐减小。在相对边界的起点处与第一表面131和第三表面 133相切的线L1的长度被设定为大于在相对边界的终点处与第二表面132和第三表面 133相切的线L2的长度。

另外，参照图1以及图2，与第一表面131和第三表面133相切的线L1的长度可被设定为不偏离等于接纳单元的宽度W的5％至15％的范围。

电解液储存单元130从第一侧部121突出的程度可基于第三表面133的长度来确定。这里，第三表面133的长度指示从第一表面131到第二表面132的距离。第三表面133的长度h可被设定为10mm或更小，使得第二表面132不与密封部分103交叠。

电解液储存单元形成在电池壳体的接纳单元和密封部分之间限定的盈余空间中。因此，在电解液储存单元突出的程度被设定为电解液储存单元与密封部分交叠的程度的情况下，密封部分的结合力可能减小，这使电池单元的安全性降低。因此，第二表面132和密封部分103需要彼此间隔开预定距离。

图3是根据本实用新型的另一实施方式的电池单元的示意图。

参照图3，由标号200表示的电池单元包括：电池壳体210，其设置有与接纳单元220连通的电解液储存单元230、240、250、260、270和280；电极引线201；以及绝缘膜202，其被插置在电极引线201和电池壳体210之间。

接纳单元220包括第一侧部221、第二侧部222和第三侧部223。两个电解液储存单元230和240形成在与接纳单元的电极引线201从其突出的部分对应的第一侧部 221中，两个电解液储存单元250和260形成在与第一侧部221的左端在垂直方向上相邻的第二侧部222中，两个电解液储存单元270和280形成在与第一侧部221的右端在垂直方向上相邻的第三侧部223中。

作为参考，比较图3的电池单元和图1的电池单元，图3的电池单元与图1的电池单元的不同之处在于，电解液储存单元进一步形成在第二侧部和第三侧部中。

形成在各个侧部中的电解液储存单元被设置为与第一侧部221和第二侧部222 的接触点221a或者第一侧部221和第三侧部223的接触点221b间隔开预定距离。

在层压片材被拉伸以便在侧部的接触点处形成电解液储存单元的情况下，难以维持电解液储存单元的形状。此外，在接触点处形成单独的空间的情况下，安装在接纳单元中的电极组件可能晃动，由此电极组件可能由于外部冲击而损坏。

另外，由于层压片材的特性，在层压片材被拉伸的同时过度的应力可能集中在层压片材的特定部分上。在电解液储存单元之间的距离被设定为较小的情况下，在形成电解液储存单元的同时层压片材可能被撕裂。

因此，形成在第一侧部221中的电解液储存单元230和240与相应接触点221a 和221b间隔开预定距离，同时，电解液储存单元230和240也彼此间隔开预定距离。

以相同的方式，形成在第二侧部222中的电解液储存单元250和260与接触点 221a或弯曲部分204间隔开预定距离，并且电解液储存单元250和260也彼此间隔开预定距离。另外，形成在第三侧部223中的电解液储存单元270和280与接触点 221b或弯曲部分204间隔开预定距离，并且电解液储存单元270和280也彼此间隔开预定距离。

可在通过深拉层压片材形成接纳单元时同时形成先前所描述的电解液储存单元。另选地，可通过深拉层压片材来形成接纳单元，然后可通过附加工艺在接纳单元中形成电解液储存单元。然而，考虑到由柔性材料制成的层压片材的性质，优选在形成接纳单元的同时形成电解液储存单元。

尽管出于例示目的公开了本实用新型的优选实施方式，本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中所公开的本实用新型的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替换。

工业实用性

从以上描述显而易见的是，在根据本实用新型的电池单元中，在接纳单元的侧部中形成与安装有电极组件的接纳单元连通并具有中空结构的电解液储存单元，使得电解液被储存在电解液储存单元中，其中，储存在电解液储存单元中的电解液被供应给电极组件。因此，可防止由于电池单元的重复充电和放电而引起的电解液的耗尽，由此可改进电池单元的寿命特性。