能够测量电池单元的内部温度的电池单元制造技术

公开一种具有电极组件的电池单元，所述电极组件构造为具有阴极、阳极和插置在阴极与阳极之间的隔膜的结构，其中阴极和阳极的各自的电极集电体的一个表面或两个表面涂覆有包括电极活性材料的电极混合物，阴极和阳极分别设有用作电池单元的外部输入/输出端子的第一阴极端子和第一阳极端子，并且阴极和阳极中的至少一个在与外部输入/输出端子相对的位置处设有电阻测量端子，以用于测量电极集电体的电阻。

A cell capable of measuring the internal temperature of a cell.

A battery unit with an electrode assembly is disclosed. The electrode assembly is constructed of a structure having a cathode, an anode and a diaphragm inserted between the cathode and the anode. One or both surfaces of the cathode and the anode's respective collectors are coated with an electrode mixture comprising an electrode active material, a cathode and an anode. A first cathode terminal and a first anode terminal used as an external input/output terminal of a battery unit are respectively provided, and at least one of the cathodes and anodes is provided with a resistance measurement terminal at a position opposite to the external input/output terminal for measuring the resistance of the electrode collector.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够测量电池单元的内部温度的电池单元
本专利技术大体涉及能够测量电池单元的内部温度的电池单元。
技术介绍
由预期的化石燃料枯竭导致的能量价格上涨和对环境污染的高度关注使得环境友好型替代能源在未来生活中不可或缺。正在进行针对诸如核能、太阳能、风能、潮汐能等多种发电技术的研究与开发。并且，用于更有效率地使用所产生的能量的电力储存装置也引起很多关注。特别地，随着关于移动装置的科技和需求的发展，对于作为能源的二次电池的需求快速增长。结果，对可满足各种需求的电池进行了大量研究。通常，二次电池指的是可充电电池，而普通电池指的是不可充电电池。二次电池广泛用于诸如手机、笔记本电脑、摄像机、电动车或类似物的电子装置。基于相同的体积来比较，锂二次电池具有镍镉电池或镍氢电池的三倍容量。锂二次电池的高单位重量能量密度使其被越来越广泛地使用。依据其中使用的电解质的种类，二次电池可分类为使用液体电解质的锂离子电池和使用聚合物固体电解质的锂离子聚合物电池。此外，依据电池壳体的形状，二次电池可分类为具有安装在圆柱形金属容器中的电极组件的圆柱形电池、具有安装在棱柱形金属容器中的电极组件的棱柱形电池或具有安装在由铝层压片形成的袋形壳体中的电极组件的袋形电池。此外，二次电池可基于具有阴极和阳极在隔膜插置在阴极与阳极之间的情况下堆叠的结构的电极组件的结构而分类。例如，电极组件可构造成瑞士卷(卷绕)型电极组件或者构造成堆叠型结构，在瑞士卷(卷绕)型电极组件中长片型阴极和长片型阳极在隔膜插置于阴极与阳极之间的情况下卷绕，在堆叠型结构中各具有预定尺寸的多个阴极和阳极在隔膜分别设置在阴极与阳极之间的情况下相继地堆叠。近年来，为了解决由瑞士卷型电极组件和堆叠型电极组件引起的问题，已经开发了堆叠/折叠型电极组件，堆叠/折叠型电极组件是瑞士卷型电极组件和堆叠型电极组件的结合，具有改良的结构，其中预定数量的阴极和阳极在隔膜分别设置在阴极与阳极之间的情况下相继堆叠以构成单元电池，并且接着多个单元电池在被放置在隔离膜上时相继折叠。瑞士卷型电极组件的优点在于瑞士卷型电极组件容易制造并且具有高单位质量能量密度。瑞士卷型电极组件容易安装至圆柱形二次电池壳体中，因此被广泛使用。然而，传统的锂二次电池可能由于由锂二次电池的异常操作状态造成的锂二次电池中的高温和高压而爆炸，异常操作状态诸如内部短路、超过可允许的电流和电压的过充电、暴露至高温和由掉落导致的震动。也就是说，当二次电池由于异常操作而过热时，在内部产生气体，使得二次电池可能由于高压而爆炸。并且，当二次电池的温度由于短路电流而急剧升高时，气体燃烧，从而引起伴随着火灾事故的爆炸。因此，为了防止二次电池过热，广泛使用测量二次电池的温度并且在温度过度升高时立即停止二次电池的充电和放电的保护装置。此类传统的二次电池保护装置测量二次电池的表面温度并且监控测量。然而，当以这种方式监控二次电池的温度变化时，可以采取后续措施，但实际上不可能采取预防措施。也就是说，当二次电池中由于针形物体或类似物的穿透而发生短路从而引起短路电流时，在阴极板与阳极板之间发生激烈的电化学反应，所以产生热。所产生的热传递到周围的材料，通过此热传递，二次电池的表面温度快速升高。因此，二次电池保护装置在由于短路电流的流动而发生二次电池安全问题的相当长时间之后检测到二次电池表面过热。为了解决此类问题，开发了用于实时测量电池内部的温度的技术。例如，在相关技术(KR2014-0131716)中，通过附接至电池表面的诸如RTD(ResistanceThermometerDetector；电阻温度检测器)、热电偶(Thermocoupler)和热敏电阻(Thermistor)之类的温度传感器测量电池的温度，但是在制造期间需要额外的工艺来附接此类传感器部件。额外的工艺不仅造成复杂的制造工艺、增加的成本、减小的电池容量，而且产生诸如在操作期间传感器部件的频繁故障、所测量的温度的误差、应用至不包括瑞士卷型二次电池、堆叠型二次电池和堆叠/折叠型二次电池的有限类型的二次电池的限制等问题。详细地，当长期使用电池时，可能发生电极的膨胀现象。在这种情况中，诸如热电偶(thermocoupler)的温度测量传感器部分地加压于电极，使得电极可能变形。此类加压和变形引起电极中的隔离膜的破裂或活性材料的破碎，并且当利用热电偶或热敏电阻(thermistor)测量温度时，由于温度测量传感器的响应速度(25ms)，存在无法精确测量温度的点。此外，当温度测量传感器由于电池中的电解质而被腐蚀时，可产生产生低电压的金属离子。因此，非常需要能够测量电池单元的内部温度的电池单元，所述电池单元容易以低成本制造，防止电池容量减小，还能够应用至各种二次电池。
技术实现思路
技术问题因此，做出本专利技术以解决上述问题和其他需要被解决的技术问题。作为为了解决上述问题的各种广泛并且深入的研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人证实，如下所述，当阴极和阳极涂覆有包含电极活性材料的电极混合物，并且阴极和阳极设有用作外部输入/输出端子的相应电极端子，并且在与外部输入/输出端子相对的位置处设置电阻测量端子时，可以获得期望的效果，从而完成本专利技术。技术方案为了实现以上目的，根据本专利技术的一个方面，提供根据本专利技术的电池单元，所述电池单元包括被构造为具有阴极、阳极和插置在阴极与阳极之间的隔膜的电极组件，其中阴极和阳极的每个电极集电体的一个表面或两个表面被施加包括电极活性材料的电极混合物，阴极和阳极分别设有用作外部输入/输出端子的第一阴极端子和第一阳极端子，并且阴极和阳极中的至少一个在与外部输入/输出端子相对的位置处设有电阻测量端子，以测量电极集电体的电阻。如上所述在相关技术的描述中，测量电池的表面温度或将单独的传感器部件单元插入电池中以测量电池单元的内部温度。然而，在本专利技术中，阴极和阳极中的至少一个设有电阻测量端子，并且所述电阻测量端子实时测量电阻变化。由于特定金属与温度相应的电阻曲线是已知的，因此通过在包括电池单元的二次电池的操作期间测量阴极或阳极中的电阻变化而实时测量电池单元的内部温度。因此，主动保护装置可操作以通过实时测量电池单元的温度来防备爆炸和燃烧。可通过直接测量对温度变化敏感的电极集电体的温度而更准确地测量电池单元的温度。可通过在不必附接单独的传感器构件的情况下连接阴极或阳极上的端子而确保制造简易，并且可通过取代昂贵的传感器而减少成本。由于电阻测量端子是在阴极和阳极的制造步骤中制造和附接的，因此本专利技术的电池单元容易应用至瑞士卷型、堆叠型和堆叠/折叠型电极组件的制造。电池单元可进一步包括：电阻测量构件，电阻测量构件通过将选自第一阴极端子和第一阳极端子的一个外部输入/输出端子和与选定的外部输入/输出端子具有相同极性的电阻测量端子彼此电连接来测量电极集电体的电阻；和控制器，控制器基于由电阻测量构件测量的电极集电体的电阻值判断电池单元的温度。彼此具有相同极性的外部输入/输出端子和电阻测量端子的类型不受特别限制，但是在一个特定示例中可通过由铜、铝或它们的合金制成的连接构件彼此电连接。控制单元可基于根据组成电极集电体的金属的电阻的温度关系来通过所测量的电极集电体的电阻值判断电极集电体的温度。电阻测量电极端子可设在阴极或阳极中。电极组件可被构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池单元，包括被构造为具有阴极、阳极和插置在所述阴极与所述阳极之间的隔膜的电极组件，其中所述阴极和所述阳极的每个电极集电体的一个表面或两个表面被施加包括电极活性材料的电极混合物，所述阴极和所述阳极分别设有用作外部输入/输出端子的第一阴极端子和第一阳极端子，并且所述阴极和所述阳极中的至少一个在与所述外部输入/输出端子相对的位置处设有电阻测量端子，以测量所述电极集电体的电阻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.03 KR 10-2017-00006781.一种电池单元，包括被构造为具有阴极、阳极和插置在所述阴极与所述阳极之间的隔膜的电极组件，其中所述阴极和所述阳极的每个电极集电体的一个表面或两个表面被施加包括电极活性材料的电极混合物，所述阴极和所述阳极分别设有用作外部输入/输出端子的第一阴极端子和第一阳极端子，并且所述阴极和所述阳极中的至少一个在与所述外部输入/输出端子相对的位置处设有电阻测量端子，以测量所述电极集电体的电阻。2.如权利要求1所述的电池单元，进一步包括：测量所述电极集电体的电阻的电阻测量构件和判断所述电池单元的温度的控制器，其中所述阴极设有电阻测量阴极端子，并且所述阳极设有电阻测量阳极端子。3.如权利要求1所述的电池单元，其中所述电极组件被构造为阴极片和阳极片在所述隔膜插置在所述阴极片与所述阳极片之间的情况下卷绕的结构，所述阴极片的一端设有不涂覆所述电极混合物的第一未涂覆阴极部分，并且所述阳极片的一端设有不涂覆所述电极混合物的第一未涂覆阳极部分，并且所述第一阴极端子耦接至所述第一未涂覆阴极部分的所述电极集电体，所述第一阳极端子耦接至所述第一未涂覆阳极部分的所述电极集电体。4.如权利要求3所述的电池单元，其中所述阴极片在其与所述第一未涂覆阴极部分相对的端部处设有不涂覆所述电极混合物的第二未涂覆阴极部分，并且电阻测量阴极端子耦接至所述第二未涂覆阴极部分的所述电极集电体。5.如权利要求3所述的电池单元，其中所述阳极片在其与所述第一未涂覆阳极部分相对的端部处设有不涂覆所述电极混合物的第二未涂覆阳极部分，并且所述电阻测量阳极端子耦接至所述第二未涂覆阳极部分的所述电极集电体。6.如权利要求1所述的电池单元，其中所述电极组件被构造为多个阴极板和多个阳极板在所述隔膜插置在所述阴极板与所述阳极板之间的情况下堆叠的结构，不涂覆所述电极混合物的阴极接片从每个所述阴极板的一端突出，并且不涂覆所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金秀贤，李修林，吴松泽，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR