电池单元制造装置的制作方法

1.本公开内容涉及一种电池单元制造装置，所述电池单元制造装置减小施加到形成在电池单元的电池壳体上的密封部的压力偏差。


背景技术：

2.随着技术发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的电池的需求快速增加。特别地，作为诸如电动自行车、电动车辆和混合电动车辆之类的电力驱动装置的能源、以及诸如移动电话、数码相机、膝上型电脑和可穿戴设备之类的移动装置的能源，二次电池引起了相当大的关注。
3.基于电池壳体的形状，这种二次电池被分类为电极组件安装在圆柱形金属罐中的圆柱形电池、电极组件安装在棱柱形金属罐中的棱柱形电池和电极组件安装在由铝层压板形成的袋形壳体中的袋形电池。这里，安装在电池壳体中的电极组件是发电元件，具有包括阴极、阳极和插入阴极和阳极之间的隔板的结构，并且能够充电和放电。电极组件可分为果冻卷型电极组件和堆叠型电极组件，其中果冻卷型电极组件配置为具有这样的结构，其中涂覆有活性材料的长片状阴极和长片状阳极在隔板插入阴极和阳极之间的状态下卷绕；堆叠型电极组件配置为具有这样的结构，其中多个阴极和阳极在隔板插入阴极和阳极之间的状态下顺序堆叠。
4.其中，特别地，具有堆叠/折叠型电极组件安装在由铝层压板形成的袋型电池壳体中的结构的袋型电池具有诸如制造成本低、重量小和容易形状变形的优点，因此，其使用逐渐增加。
5.这里，在袋型电池的情况下，压力和热量通过密封工具施加到袋型壳体的外周表面以密封壳体。然而，如果袋型电池和密封工具之间的位置偏离，则存在所施加的压力根据袋型壳体的外周表面的位置而不同的问题，因此在一些外周表面中密封质量变差。因此，即使袋型电池和密封工具之间的位置偏离，也需要开发一种电池单元制造装置，其减小沿着袋型壳体的外周表面施加的压力的偏离，从而提高密封质量。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本公开内容的一个目的是提供一种电池单元制造装置，所述电池单元制造装置减小施加到形成在电池单元的电池壳体上的密封部的压力偏差。
8.本公开内容的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员应当从以下详细描述和附图中清楚地理解这里没有描述的其他目的。
9.技术方案
10.为了实现上述目的，根据本公开内容的一个实施方式，提供了一种电池单元制造装置，包括：密封工具，所述密封工具挤压在包括密封部的电池壳体中中的密封部，所述电池壳体具有电极组件安装在容纳部上的结构，并且外周表面通过热熔密封，其中密封工具
包括相对于电池壳体，位于上部的第一密封工具和位于下部的第二密封工具，以及其中密封工具包括与密封部接触的密封表面，并且至少一个压力传感器位于密封表面上。
11.密封工具包括第一密封表面和一对第二密封表面，以及第一密封表面可以位于所述对第二密封表面之间。
12.第一压力传感器位于第一密封表面上，并且第二压力传感器可以分别位于所述对第二密封表面上。
13.密封部穿过从电池壳体向外突出的电极引线部，并且所述电极引线部可以包括电极引线和附着到所述电极引线的至少一个表面的引线膜。
14.第一密封表面可以与所述电极引线相对，并且所述对第二密封表面可以与邻近电极引线的两端的位置相对。
15.相对于密封部中与第一密封表面的接触表面，密封工具可以在与所述对第二密封表面接触的表面上形成台阶。
16.相对于第一密封表面，第一密封工具和第二密封工具中的至少一个可以在所述对第二密封表面上形成台阶。
17.由第一压力传感器测量的第一压力信息中包括的压力值和由第二压力传感器测量的第二压力信息中包括的压力值之间的差可以是0mpa或更大和0.4mpa或更小。
18.由第一压力传感器测量的第一压力信息中包括的压力值和由第二压力传感器测量的第二压力信息中包括的压力值可以彼此相等。
19.第一密封表面和所述一对第二密封表面可以具有平坦的结构。
20.第一密封工具和第二密封工具中的至少一个可以邻近密封部的至少一个表面倾斜。
21.有益效果
22.根据本公开内容的实施方式，至少一个压力传感器可以设置在密封工具的密封表面上，从而减小施加到形成在电池单元的电池壳体中的密封部的压力偏差。
23.本公开内容的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上面没有描述的其他效果。
附图说明
24.图1是根据本公开内容的实施方式的电池单元的分解透视图；
25.图2是示出图1的电池单元的部件耦合的状态的透视图；
26.图3和图4是由传统电池单元制造装置形成的图1的电池单元的密封部沿图1的a-a’轴截取的剖面图；
27.图5至图8是由根据本公开内容的实施方式的电池单元制造装置形成的图1的电池单元的密封部沿着图1的a-a’轴截取的剖面图；和
28.图9至12是由根据本公开内容的另一实施方式的电池单元制造装置形成的图1的电池单元的密封部沿着图1的a-a’轴截取的剖面图。
具体实施方式
29.下文中，将参照附图详细描述本公开内容的各实施方式，以使得本领域技术人员
能够容易实施它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，不限于在此阐述的实施方式。
30.为了清楚地描述本公开内容，将省略与描述无关的部分，并且在整个申请中，相同的参考标记表示相同的要素。
31.此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个要素的尺寸和厚度，本公开内容不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大地示出。
32.此外，在整个申请中，当称一部分“包括”某一部件时，其是指该部分可进一步包括其他部件，不排除其他部件，除非有相反表述。
33.此外，在整个申请中，当称“平面的”是指从上侧观看目标部分，当称“剖面”是指从垂直切割的剖面侧观看的目标部分。
34.图1是根据本公开内容的实施方式的电池单元的分解透视图。图2是示出图1的电池单元的部件耦合的状态的透视图。
35.现在，描述根据本公开内容的实施方式的袋型电池单元100。然而，描述是基于袋型电池单元100的两个侧表面的一个侧表面进行的，但不必局限于此，另一个侧表面将用相同或相似的内容进行描述。
36.参考图1和图2，根据本公开内容的实施方式的袋型电池单元100包括：电极组件200；容纳电极组件200的袋型电池壳体300；电连接到电极组件200并突出到电池壳体的外部的电极引线400和500；和位于电极引线400和500的至少一个表面上的引线膜600。
37.电极组件200可以配置为果冻卷(卷绕)型结构、堆叠(层压)型结构或组合(堆叠/折叠)型结构。更具体地，电极组件200可以包括阴极、阳极和设置在它们之间的隔板。
38.电池壳体300可以包括上壳体310和下壳体320，并且上壳体310和下壳体320的外周表面可以彼此热熔。尽管未具体示出，但是包括上壳体310和下壳体320的电池壳体300可以是包括树脂层和金属层的层压板。具体地，上壳体310和下壳体320中的每一个可以包括用于密封的内部树脂层、用于防止材料渗透的金属层和最外面的外部树脂层。
39.外部树脂层可以具有与其厚度相比的优异的拉伸强度和耐候性(weather resistance)，并且具有电绝缘性能，以便从外部保护袋型电池单元100。外部树脂层可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)树脂或尼龙树脂。金属层可以防止空气、湿气等流入袋型电池单元100。金属层可以包括铝(al)。在电极组件200内置的状态下，内部树脂层可以通过从电池单元制造装置施加的热和压力而彼此热熔合。内部树脂层可以包括铸造聚丙烯(cpp)或聚丙烯(pp)。
40.凹入的容纳部310r和320r可以形成在上壳体310和下壳体320的每一个中，电极组件200可以安置在该容纳部310r和320r上。形成容纳部310r和320r的方法没有特别限制，并且可以应用使用冲压冲头(pressing punch)的深冲压工艺(a deep drawing process)。
41.上密封部310s和下密封部320s可以分别沿着上壳体310和下壳体320的容纳部310r和320r的外周表面设置。这里，上壳体310的上密封部310s和下壳体320的下密封部320s可以通过稍后描述的电池单元制造装置的第一和第二密封单元1100、1200、2100和2200彼此热熔合，从而密封电池壳体300。更具体地，上密封部310s的内部树脂层和下密封部320s的内部树脂层可以在彼此面对的状态下热熔。
42.另一方面，尽管容纳部在图1中形成，但是它可以具有板状结构，其中容纳部仅在
上壳体310和下壳体320中的一个中形成，而容纳部不在另一个中形成。此外，尽管图1中示出了彼此分离的上壳体310和下壳体320，但是它可以是上壳体的一侧和下壳体的一侧一体形成的层压板。
43.图3和图4是由传统电池单元制造装置形成的图1的电池单元的密封部沿图1的a-a’轴截取的剖视图。
44.在下文中，将基于袋型电池单元100的端部来描述传统的电池单元制造装置10和20。然而，将基于密封部进行描述，其中电极引线400和引线膜600位于袋型电池单元100的密封部之中，但不必局限于此，并且即使在相对的电极引线500和引线膜600定位在密封部中的情况下，也将以相同或相似的内容进行描述。
45.参照图3中的(a)和4中的(a)，传统的电池单元制造装置包括上密封工具10和下密封工具20。这里，上密封工具10相对于袋型电池单元100的上密封部310s和下密封部320s位于上密封部310s的上方，下密封工具20相对于袋型电池单元100的上密封部310s和下密封部320s位于下密封部320s的下方。此外，上密封工具10包括第一上密封表面11和第二上密封表面15，但是，考虑到电极引线400和引线膜600的厚度，相对于第一上密封表面11，第二上密封表面15形成有台阶。关于下密封工具20的第一下密封表面21和第二下密封表面25可进行类似的描述。
46.参考图3(a)，在上密封工具10和下密封工具20之间，位于上密封部310s和下密封部320s之间的电极引线400和引线膜600的位置可以符合设计位置。此时，参考图3(b)，上密封部310s和下密封部320s可以彼此热熔合，并且由上密封工具10和下密封工具20密封。
47.然而，与图3(a)不同，在上密封工具10和下密封工具20之间，位于上密封部310s和下密封部320s之间的电极引线400和引线膜600的位置可能偏离设计位置。
48.在一个示例中，参考图4(a)，在上密封工具10和下密封工具20之间，电极引线400和引线膜600的位置可以从设计位置向左侧偏离。此时，电极引线400和引线膜600的右端从形成在上密封部310s的第二上密封表面15上的台阶向左侧偏离。关于下密封工具20的第二下密封表面25可进行类似的描述。因此，第二上密封表面15可能不会向电极引线400和引线膜600的右端施加足够的压力。
49.参考图4(b)，位于电极引线400和引线膜600的右端附近的上密封部310s和下密封部320s可以形成有第一通气孔310v和第二通气孔320v。这里，产生第一通气孔310v和第二通气孔320v是因为上密封部310s的内部树脂层和下密封部320s的内部树脂层没有充分地彼此施加压力和热量。第一通气孔310v和第二通气孔320v具有降低了电池单元100的密封力的问题，并且当电池单元100中的压力增加时，在早期阶段出现通气现象。
50.因此，即使在电极引线400和引线膜600的位置偏离时，传统电池单元制造装置对于上密封部310s和下密封部320s的每个位置的压力偏差也很小，因此，试图制造防止早期通气现象同时提高密封质量的电池单元。
51.在下文中，将描述根据本公开内容的实施方式的电池单元制造装置。
52.图5至图8是由根据本公开内容的实施方式的电池单元制造装置形成的图1的电池单元的密封部沿着图1的a-a’轴截取的剖面图。
53.参照图5至图8，根据本公开内容的实施方式的电池单元制造装置包括第一和第二密封工具1100和1200，其在包括上密封部310s和下密封部320s的电池壳体300中挤压上密
封部310s和下密封部320s，该电池壳体300具有电极组件200安装在容纳部310r和320r上并且外周表面通过热熔密封的结构。这里，第一和第二密封工具1100和1200包括相对于电池壳体300，位于上部的第一密封工具1100和位于下部的第二密封工具1200。
54.更具体地，第一和第二密封工具1100和1200分别包括第一密封表面1110和1210以及一对第二密封表面1150和1250，其中第一密封表面1110和1210可以位于该对第二密封表面1150和1250之间。这里，第一密封表面1110和1210以及该对第二密封表面1150和1250可以彼此连接。在一个示例中，第一密封表面1110和1210以及该对第二密封表面1150和1250可以彼此集成。
55.此外，在上密封部310s和下密封部320s中，第一密封表面1110和1210与电极引线400相对，并且该对第二密封表面1150和1250可以与电极引线400的两个端部相邻的位置相对。这里，在电极引线400和引线膜600插入上密封部310s和下密封部320s之间的情况下，第一和第二密封工具1100和1200可以被压向上密封部310s和下密封部320s并被加热。此时，相对于上密封部310s和下密封部320s中与第一密封表面1110和1210接触的表面，第一和第二密封工具1100和1200在与第二密封表面1150和1250接触的表面上形成台阶。
56.因此，除了位于电极引线400和引线膜600的上端部和下端部的上密封部310s和下密封部320s之外，根据本实施方式的电池单元制造装置还可以充分密封位于电极引线400和引线膜600的两个端部附近的上密封部310s和下密封部320s。
57.此外，在第一和第二密封工具1100和1200中，至少一个压力传感器可以位于第一密封表面1110和1210以及该对第二密封表面1150和1250上。更具体地，在第一和第二密封工具1100和1200中，压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，其中第一压力传感器位于第一密封表面1110和1210上，第二压力传感器可以分别位于该对第二密封表面1150和1250上。然而，压力传感器的数量或位置不限于上述那些，甚至可以应用于具有各种数量和位置的情况。
58.在一个示例中，参考图5至图8，第一压力传感器可以逐一布置在相对于第一密封表面1110和1210的中心的两侧，并且第二压力传感器可以分别逐一位于该对第二密封表面1150和1250的中心。
59.这里，第一压力传感器可以获取从第一密封表面1110和1210朝向上密封部310s施加的第一压力信息，并且第一压力信息可以包括相对于第一密封表面1110和1210的中心在左侧的第一压力p1和在右侧的第二压力p2的压力值。此外，第二压力传感器可以从第二密封表面1150和1250获取朝向上密封部310s施加的第二压力信息，并且第二压力信息可以包括相对于该对第二密封表面1150和1250的中心的第三压力p3和第四压力p4的压力值。在下文中，将通过用第一压力信息p1和p2表示以及用第二压力信息p3和p4表示来进行描述。
60.此外，即使从第一压力传感器获取的第一压力信息p1和p2中包括的压力值和从第二压力传感器获取的第二压力信息p3和p4中包括的压力值可以彼此相等，并且即使值不同，差异也可以相对较小。
61.更具体地，在第一和第二密封工具1100和1200中，从第一压力传感器获取的包括在第一压力信息p1和p2中的压力值和从第二压力传感器获取的包括在第二压力信息p3和p4中的压力值之间的差可以是0mpa或更大和0.4mpa或更小。这里，压力值可以表示当通过第一和第二密封工具1100和1200向上密封部310s和下密封部320s施加压力时获得的平均
压力值。
62.因此，第一和第二密封工具1100和1200中的第一压力信息p1和p2以及第二压力信息p3和p4中包括的压力值可能具有在上述范围内的压力值的差异，并且取决于上密封部310s和下密封部320s的位置的压力偏差相对较小，使得每个位置的密封质量总体上可以是优异的。与此不同的是，当压力值的差为0.4mpa或更大时，存在密封质量变差的问题，例如如上图3和图4所述，取决于位置，在上密封部310s和下密封部320s中产生通气孔310v和320v。
63.这里，根据本实施方式的电池单元制造装置包括单独的控制单元(未示出)，并且可以控制第一密封表面1110和1200以及该对第二密封表面1150和1250分别向上密封部310s和下密封部320s施加压力的程度。此外，控制单元(未示出)可以从位于第一密封表面1110和1200以及该对第二密封表面1150和1250上的第一压力传感器和第二压力传感器获取第一压力信息p1和p2以及第二压力信息p3和p4。
64.控制单元(未示出)可以包括从cpu(中央处理单元)、ram(随机存取存储器)、gpu(图形处理器)、一个或多个微处理器以及能够根据其他预定逻辑处理输入数据的电子部件中选择的一个或多个。在一个示例中，控制单元(未示出)可以执行各种处理，例如，基于从第一压力传感器和第二压力传感器获取的第一压力信息p1和p2以及第二压力信息p3和p4来确定压力偏差，在ram上开发根据所确定的信息的处理，并且根据所开发的程序，控制分别由第一密封表面1110和1210以及该对第二密封表面1150和1250施加到上密封部310s和下密封部320s的压力。
65.因此，根据本实施方式的电池单元制造装置可以从位于第一和第二密封工具1100和1200的第一密封表面1110和1210以及该对第二密封表面1150和1250上的至少一个压力传感器获取施加到上密封部310s和下密封部320s的压力信息，从而根据上密封部310s和下密封部320s的位置控制压力。也就是说，根据上密封部310s和下密封部320s的位置的压力偏差可以受控制以便降低，从而提高密封质量。
66.参照图5至图8，在第一和第二密封工具1100和1200中，相对于第一密封表面1110和1210，第一密封工具1100和第二密封工具1200中的至少一个可以具有形成在该对第二密封表面1150和1250上的台阶。更具体地，考虑到电极引线400和引线膜600的厚度，可以在第二密封表面1150和1250上形成台阶。在一个示例中，形成在第二密封表面1150和1250上的台阶可以具有比电极引线400和引线膜600的厚度更小的台阶。
67.因此，对于位于电极引线400和引线膜600的两端附近的上密封部310s和下密封部320s，由于形成在第二密封表面1150和1250上的台阶，第二密封表面1150和1250与上密封部310s和下密封部320s之间的表面接触增加，因此可以提高密封质量。
68.在一个示例中，如图5所示，在第一密封工具1100和第二密封工具1200之间，位于上密封部310s和下密封部320s之间的电极引线400和引线膜600的位置可以符合设计位置。这里，从第一压力传感器获取的第一压力信息p1和p2以及从第二压力传感器获取的第二压力信息p3和p4包括彼此相等或具有相对较小差异的压力值。结果，参照图6，上密封部310s和下密封部320s被第一密封工具1100和第二密封工具1200挤压，从而对于每个位置具有相对较小的压力偏差。
69.在另一示例中，如图7所示，在第一密封工具1100和第二密封工具1200之间，位于
上密封部310s和下密封部320s之间的电极引线400和引线膜600的位置偏离设计位置，或者在上密封部310s和下密封部320s中可能产生具有相对低的密封强度的位置。这里，从第一压力传感器获取的第一压力信息p1'和p2'以及从第二压力传感器获取的第二压力信息p3'和p4'可以包括彼此不同但具有相对较大差异的压力值。
70.更具体地，如图7所示，当电极引线400和引线膜600的右端部从形成在上密封部310s的第二上密封表面15上的台阶向左侧偏离时，在第二压力信息p3'和p4'中，第三压力p3'变得相对较大，并且第四压力p4'减小。此外，在第一压力信息p1'和p2'中，第一压力p1'变得相对较大，并且第二压力p2'减小。以这种方式，压力可能不会由第二上密封表面1150充分地施加到电极引线400和引线膜600的右端部。
71.这里，考虑到从第一压力传感器获得的第一压力信息p1'和p2'以及从第二压力传感器获得的第二压力信息p3'和p4'，密封工具1100和1200进行调节，使得相对较高的压力施加到如上所述施加相对较小压力的p2'和p4'部分，并且进行调节，使得相对较低的压力施加到施加相对较大压力的p1'和p3'部分。也就是说，每个位置的上密封部310s和下密封部320s的压力可以调节，以便分别达到恒定压力。
72.因此，参考图8，即使在各种问题情况下，诸如电极引线400和引线膜600的位置偏离设计位置，第一和第二密封工具1100和1200的上密封部310s和下密封部320s的每个位置的压力也得以调节，因此上密封部310s和下密封部320s的每个位置的压力偏差可以减小。此外，如图4b所示，可以防止产生通气孔310v和320v。没有必要根据电极引线400和引线膜600的位置或形状分别改变第一和第二密封工具1100和1200的位置和形状，这是有利的，因为可以缩短制造过程的时间和成本。
73.图9至12是由根据本公开内容的另一实施方式的电池单元制造装置形成的图1的电池单元的密封部沿着图1的a-a’轴截取的剖面图。
74.这里，根据本实施方式的第一和第二密封工具2100和2200可以以与上述第一和第二密封工具1100和1200几乎相同的方式进行描述。在下文中，将仅主要描述不同于上述第一和第二密封工具1100和1200的部分。
75.参考图9至12，第一和第二密封工具2100和2200分别包括第一密封表面2110和2210以及一对第二密封表面2150和2250，其中第一密封表面2110和2210可以位于该对第二密封表面2150和2250之间。特别地，第一密封工具2100和第二密封工具2200可以被配置成使得第一密封表面2110和2210以及该对第二密封表面2150和2250具有平坦的结构。更具体地，第一密封表面2110和2210以及该对第二密封表面2150和2250可以彼此集成。
76.在一个示例中，如图9所示，在第一密封工具2100和第二密封工具2200之间，位于上密封部310s和下密封部320s之间的电极引线400和引线膜600的位置可以符合设计位置。这里，从第一压力传感器获取的第一压力信息p1和p2以及从第二压力传感器获取的第二压力信息p3和p4包括彼此相等或具有相对较小差异的压力值。因此，参考图6，上密封部310s和下密封部320s通过第一密封工具1100和第二密封工具1200挤压和密封，以便对于每个位置具有相对较小的压力偏差。
77.此外，在另一示例中，如图11所示，在第一密封工具2100和第二密封工具2200之间，位于上密封部310s和下密封部320s之间的电极引线400和引线膜600的位置可能偏离设计位置，并且在上密封部310s和下密封部320s中可能产生具有相对低的密封强度的位置。
因此，如图12a所示，通气孔310v和320v可以形成在上密封部310s和下密封部320s的一部分中。这里，虽然从第一压力传感器获取的第一压力信息p1'和p2'以及从第二压力传感器获取的第二压力信息p3'和p4'可以包括彼此不同但具有相对较大差异的压力值。
78.这里，如图12所示，在第一和第二密封工具2100和2200中，第一密封工具2100和第二密封工具2200中的至少一个可以邻近上密封部310s和下密封部320s的至少一个表面倾斜。特别地，在第一密封工具2100和第二密封工具2200中的至少一个相邻倾斜的状态下，可以基于第一压力信息p1'和p2'以及第二压力信息p3'和p4'将压力施加到上密封部310s和下密封部320s之中具有相对较低压力值的表面。在一个示例中，参考图12(a)，在第一密封工具2100和第二密封工具2200相邻倾斜的状态下，第五压力p5可以施加到具有相对较低压力值的表面。
79.这里，第五压力p5可以经由第一压力传感器或第二压力传感器获取压力值。此外，考虑到从第二压力传感器获取的第一压力信息p1'和p2'以及第二压力信息p3'和p4'，如上所述，第五压力p5可以是如下值，调节所述值以向施加有相对较小压力的部分施加相对较高压力。
80.因此，与图5至图8不同，尽管在根据本实施方式的第一和第二密封工具2100和2200的第二密封表面2150和2250上没有形成台阶，但是如图12(a)所示，第一和第二密封工具2100和2200倾斜成与上密封部310s和下密封部320s上具有相对小的压力值的部分相邻，并且甚至密封强度减弱的部分也能够加强，以便达到如图12(b)所示的恒定压力，因此可以提高密封质量。
81.根据本公开内容的另一实施方式的电池单元可以是由上述电池单元制造装置制造的电池单元。此外，根据本公开内容的另一实施方式的电池模块包括由上述电池单元制造装置制造的电池单元。同时，根据本实施方式的一个或多个电池模块可以封装在电池组壳体中以形成电池组。
82.上述电池模块和电池组可以应用于各种装置。这种装置可以应用于诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆之类的车辆装置，但是本公开不限于此，并且能适用于可以使用电池模块的各种装置，这也属于本公开内容的范围。
83.尽管上面已经示出和描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的范围不限于此，并且本领域技术人员使用所附权利要求中定义的本发明的基本原理做出的许多其他变化和修改也落入本发明的精神和范围内。