能够排出气体的二次电池的袋形电池壳体、袋形电池单元及电池组的制作方法

本技术要求享有于2017年10月17日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请第2017-0134648号的权益，通过引用将该韩国专利申请的公开内容整体并入本文。本发明涉及能够排出气体的二次电池的袋形电池壳体，更特定而言，涉及一种包括允许袋形电池壳体的内部和外部彼此连通的气体排出构件的二次电池的袋形电池壳体，该气体排出构件设置在由于热熔合其中安装有电极组件的上壳体和下壳体的外边缘而形成的密封部分中。

背景技术：

1、能充电和放电的二次电池作为已被提出作为汽油车辆和柴油车辆的替代的要求高输出及大容量的运输工具的电源而受到高度重视，运输工具包括电动车辆(ev)、混合动力车辆(hev)和插电式混合动力车辆(plug-in hev)。

2、基于其形状，二次电池可分为圆柱形电池、棱形电池和袋形电池。在这些电池当中，能以高集成度堆叠、具有高的每单位重量的能量密度、廉价且能容易修改的袋形电池受到高度重视。

3、袋形电池单元是包括由层压片制成的电池壳体的电池单元，其中电极组件安装在电池壳体中。

4、关于袋形电池的主要研究项目之一是提高其外表面通常是柔软的袋形电池的安全性。由于二次电池的异常状态(诸如二次电池中的短路、在高于允许的电流或电压的情况下的二次电池的过充电、二次电池暴露于高温、或二次电池由于掉落或具有施加于其的外部冲击而变形之类)引起的二次电池中的高温和高压，锂二次电池可能会爆炸。

5、此外，在其中由于在袋形电池的使用期间产生大量气体而导致袋形电池中的压力增大到预定水平的情况下，袋形电池的密封部分可能会排气(venting)。

6、已做出各种尝试以防止袋形电池的密封部分由于袋形电池的内部压力的增大而排气，即提高袋形电池的安全性。

7、韩国专利申请公开案第2012-0103206号公开了一种配置为具有以下结构的二次电池：在电极接片上形成安全膜，使得当电池中的温度或压力增大时，安全膜熔化以快速解除电池壳体的密封状态。

8、韩国专利申请公开案第2012-0103206号中公开的二次电池配置成使得防止电池爆炸或着火。然而，电池不可能被再次使用。

9、韩国专利申请公开案第2016-0014828号公开了一种包括能够调整路径的打开和关闭以将气体排出袋形二次电池之外的排气装置的排气系统。根据韩国专利申请公开案第2016-0014828号，气体可从二次电池排出，并且二次电池可继续使用。该排气装置包括具有主体、停止构件和弹性构件的气体排出调整单元。就是说，为了排出气体，需要额外的复杂构件。

10、韩国专利申请公开案第2017-0043926号公开了一种配置为具有以下结构的二次电池：用于容纳电池中产生的气体的气袋在电池的密封部分中形成为非熔合区域。然而，由于气袋位于密封部分中，因此电池中产生的气体不能被完全排出到电池之外。

11、因此，对这样的技术存在迫切需要，即能够在以不使袋形电池的外部形状变形的情况下与之前相同的方式使用袋形电池的同时，将在常规袋形电池的使用期间产生的气体排出到袋形电池之外，由此使袋形电池能继续使用的技术。

技术实现思路

1、技术问题

2、鉴于上述问题及尚未被解决的其他技术问题而做出本发明，本发明的目的是提供一种包括设置在由于热熔合上壳体和下壳体而形成的密封部分中的气体排出构件的袋形电池壳体，所述气体排出构件配置为允许袋形电池壳体的内部和外部彼此连通，使得在袋形电池的使用期间在袋形电池中产生的气体能通过所述气体排出构件被排出到袋形电池壳体之外。

3、因此，可防止电池壳体中的密封部分由于在袋形电池的使用期间在袋形电池中产生的气体引起的电池壳体的膨胀而被损坏。

4、技术方案

5、根据本发明的一个方面，可通过提供一种二次电池的袋形电池壳体来实现上述及其他目的，所述袋形电池壳体配置为在电极组件安装于其中的状态下通过热熔合而密封，其中：所述袋形电池壳体配置为具有外涂层、金属阻挡(barrier layer)层和内粘合剂层顺序堆叠的结构，其中粘合剂层插置在所述外涂层与所述金属阻挡层之间以增大它们之间的粘合力，并且其中粘合剂层也插置在所述金属阻挡层与所述内粘合剂层之间以增大它们之间的粘合力；上壳体的外边缘和下壳体的外边缘通过热熔合而密封，使得所述电极组件安装于所述袋形电池壳体中；并且在由于所述上壳体和所述下壳体热熔合而形成的密封部分中设置有允许所述袋形电池壳体的内部和外部彼此连通的气体排出构件。

6、上壳体和下壳体中的至少一个可设置有用于容纳电极组件凹陷单元。在电极组件被放入凹陷单元中之后，上壳体和下壳体的外边缘可在上壳体和下壳体的外边缘放置成彼此面对的状态下通过热熔合而密封。

7、在袋形电池的正常使用期间以及在袋形电池异常操作的情况下，由于电极活性材料与电解质溶液之间的反应而导致袋形电池中产生包括二氧化碳的气体。在由于电池中产生的气体而导致电池中的压力增大的情况下，通过热熔合而密封的电池壳体的外边缘可能会排气。在电池中的压力较高的情况下，电池甚至可能会爆炸。

8、在本发明中，气体排出构件设置在电池壳体的密封部分中，使得电池壳体的内部和外部经由气体排出构件彼此连通。因此，电池中产生的气体可通过气体排出构件排出到电池之外。

9、此外，本发明的优点在于不需要额外的装置，而是仅设置气体排出构件以将气体排出到电池之外，由此可减小袋形电池中的压力而无需增大袋形电池的整体尺寸。

10、此外，气体排出构件仅通过在气体排出构件被放置在上壳体与下壳体之间的状态下经由热熔合进行密封而被固定在电池壳体的密封部分中。因此，无需固定气体排出构件的额外工序。

11、在具体示例中，气体排出构件可配置为具有其中气体排出构件位于电池壳体的密封部分中以使电池壳体的内部和外部彼此连通并且其中袋形电池壳体的总尺寸和形状不发生改变的结构。例如，气体排出构件可以是长条管状构件。

12、所述气体排出构件可配置为具有其中形成有开放型孔的多孔结构。气体可通过开放型孔排出到电池之外。

13、电池壳体的内部和外部经由气体排出构件而彼此连通。因此，在袋形电池中的压力由于袋形电池中产生的气体而增大的情况下，气体可被排出到袋形电池之外。由于袋形电池中的压力较高，因此防止了异物被引入到电池中。此外，袋形电池中的压力维持为等于或高于外部压力。因此，防止了通过气体排出构件中的开放型孔将异物引入电池中。

14、在具体示例中，气体排出构件可包括作为气体吸附材料的金属氧化物或金属氢氧化物。由于气体吸附材料而可从电池更快速地去除气体。

15、此外，考虑到所使用的电极活性材料和电解质溶液的种类，可包括能够吸附所产生的大量气体的特定气体吸附材料，由此可选择性地去除气体。

16、考虑到气体排出构件是长条管状构件并且气体排出构件被放置成使得电池壳体的内部和外部能够彼此连通的事实，气体排出构件可定向成使得气体排出构件的长度方向与袋形电池壳体的内部和外部彼此连通的方向一致。

17、气体排出构件位于由于上壳体和下壳体热熔合而形成的密封部分中。因此，密封部分配置为包围气体排出构件的外表面，由此可稳定地固定气体排出构件。具体地，气体排出构件可在垂直方向上位于被热熔合的上壳体的内粘合剂层和下壳体的内粘合剂层的中部。

18、考虑到即使气体排出构件被放置成使得电池壳体的内部和外部能够彼此连通，电池中的压力也通常维持为高于电池外部的压力的事实，通过气体排出构件将异物引入袋形电池壳体中的可能性非常低。就是说，气体排出构件可在电池进行正常操作的状态下防止异物被引入袋形电池壳体中，并且气体排出构件可在电池中的压力增大时从袋形电池壳体排出气体。

19、气体排出构件可位于电池壳体的四个外边缘中的一些外边缘中。然而，为了从电池快速排出气体，可在形成于电池壳体的四个外边缘处的密封部分中设置多个单独气体排出构件。

20、因此，各个气体排出构件可以以预定的间隔设置在整个密封部分中。

21、为了防止袋形电池壳体的总厚度由于气体排出构件而增大，管状的气体排出构件的厚度可小于上壳体的内粘合剂层的厚度和下壳体的内粘合剂层的厚度之和。例如，管状的气体排出构件的厚度可以是上壳体的内粘合剂层的厚度和下壳体的内粘合剂层的厚度之和的50％至90％。

22、在管状的气体排出构件的厚度小于内粘合剂层的厚度之和的50％的情况下，排出气体的路径变窄，由此难以从电池快速排出气体，这是不期望的。在管状的气体排出构件的厚度大于内粘合剂层的厚度之和的90％的情况下，气体排出构件不能稳定地固定在粘合剂层之间，这也是不期望的。

23、如以上描述的，根据本发明的气体排出构件设置在电池壳体的密封部分中而不会增大电池壳体的总尺寸或使电池壳体的形状变形。由于气体排出构件在设置于密封部分中的状态下通过热熔合而固定，因此不需要固定气体排出构件的额外工序。

24、根据本发明的其他方面，提供了一种包括所述袋形电池壳体的袋形电池单元和包括所述袋形电池单元的电池组。

25、具体地，电池组可用作需要承受高温的能力、长寿命、高倍率特性等的装置的电源。所述装置的具体示例可包括移动电子装置(mobiledevice)、可穿戴电子装置(wearabledevice)、由电池供电电机驱动的电动工具(power tool)、诸如电动车辆(electric vehicle，ev)、混合动力车辆(hybrid electric vehicle，hev)或插电式混合动力车辆(plug-in hybrid electric vehicle，phev)的电动汽车、诸如电动自行车(e-bike)或电动滑板车(e-scooter)的电动两轮车、电动高尔夫球车(electric golf cart)及能量存储系统(energy storage system)。然而，本发明不限于此。

26、装置的结构和制造方法是本发明所属领域中所熟知的，因此将省略其详细描述。