具有阶梯状结构的电池单体制造技术

本发明专利技术涉及一种电池单体，其中，电极组件被内置于电池壳体中，该电极组件具有介于正极和负极之间的隔膜。本发明专利技术包括：电池壳体，该电池壳体由上壳体和下壳体形成；容纳部，该容纳部形成在上壳体和/或下壳体中，以安装所述电极组件；和所述电极组件，其中，多个电极或单元单体在关于平面的高度方向上堆叠，其中，所述电极或单元单体中的至少两个具有不同的平面尺寸。在电池壳体的容纳部中，形成有与电极组件的外形相对应的阶梯状台阶。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有阶梯状结构的电池单体
本专利技术涉及一种电池单体，该电池单体被构造成具有电极组件被安装在电池壳体中的结构，该电极组件包括设置在阴极和阳极之间的隔板，其中，所述电池壳体包括上壳体和下壳体，该上壳体和/或下壳体设有容纳部，电极组件安装在该容纳部中，所述电极组件包括在基于平面的高度方向上堆叠的多个电极或单元单体，所述多个电极或单元单体中的两个或更多个电极或单元单体具有不同的平面尺寸，并且，所述电池壳体的容纳部设有与电极组件的外形相对应的阶梯状台阶。
技术介绍
随着移动设备的日益发展以及对这种移动设备的需求的增加，对二次电池的需求也急剧增加了。在这样的二次电池中，锂二次电池具有高的能量密度和工作电压以及优异的充电保持和使用寿命特性，它已广泛用作各种电子产品和移动设备的能量源。 基于其外形，锂二次电池可以分为圆柱形电池、棱柱形电池或袋状电池。基于电解质的种类，锂二次电池还可以分为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池。 最近的移动设备小型化的趋势已经增加了对于具有小厚度的棱柱形电池或袋状电池的需求。特别地，目前很多兴趣都集中在这种袋状电池上，因为袋状电池的形状容易改变，袋状电池的制造成本低，且袋状电池的重量轻。 通常，袋状电池是具有在袋状电池壳体中的电解质和电极组件的电池，它由包括树脂层和金属层的层合片在密封状态下形成。安装在电池壳体中的电极组件被构造成果冻卷式(卷绕式)结构、堆叠式结构或组合式(堆叠/折叠式)结构。 图1是典型示出了包括堆叠式电极组件的袋状二次电池的结构的视图。 参考图1，袋状二次电池10可以构造成具有以下结构:其中，电极组件30在密封状态下安装在袋状电池壳体20中，使得与电极组件30的阴极突片31及阳极突片32电连接的两个电极引线40和41暴露于外部，该电极组件30包括阴极、阳极和分别设置在这些阴极和阳极之间的隔板。 电极壳体20包括:壳体本体21，该壳体本体21具有凹陷的容纳部23，电极组件30位于该凹陷的容纳部23中；以及盖22，该盖22被一体地连接到壳体本体21。 尽管未示出，但该电池壳体可以包括:具有凹陷的容纳部的下壳体，电极组件位于该凹陷的容纳部中，和上壳体，该上壳体覆盖下壳体以密封所述电极组件。 电极壳体20可以由层合片形成，该层合片包括:构成该层合片的最外侧部分的外侧树脂层20A ;防止物质穿过的隔离金属层20B ;以及用于密封的内侧树脂层20C。 堆叠式电极组件30的阴极突片31和阳极突片32分别通过焊接而联接到电极引线40和41。另外，绝缘膜50可以附接到每个电极引线40和41的顶部和底部，以在使用热焊接装置(未示出)将壳体本体21的上端24与盖22的上端彼此热焊接时防止在该热焊接装置与电极引线40、41之间发生短路，并实现电极引线40、41与电池壳体20之间的密封。 然而，近年来，随着细长型设计的趋势或各种其它的设计趋势，需要一种新型的电池单体。 另外，上述电池单体被构造成包括尺寸相同或容量相同的电极组件。为此，为了考虑到该电池单体所适用的装置的设计来制造一种具有新颖结构的电池单体，有必要减小电池单体的容量或修改该装置的设计以增大其尺寸。 此外，在改变该装置的设计期间，电连接是复杂的，因此难以制造出满足所期望的条件的电池单体。 此外，还有必要基于电极组件的形状来制造该电池壳体。 因此，对于如下的电极组件和电池壳体以及包括该电极组件和电池壳体的电池单体存在着高度需求:该电极组件和电池壳体能够根据此电池单体所适用的装置的形状而使用。
技术实现思路
技术问题 因此，为了解决上述问题及其他尚未解决的技术问题，已经做出了本专利技术。 具体地，本专利技术的一个目的在于提供一种电池单体，该电池单体被构造成具有以下结构:其中，电池单体能够安装在装置的各种空间中，从而最大化该装置的内部空间的利用率，并且，该电池单体还构造成具有以下结构:其中，电池单体能够高效地安装在具有除了矩形外形以外的其他各种外形的装置中。 本专利技术的另一个目的在于提供一种电极组件和电池壳体，该电极组件和电池壳体的结构适于制造电池单体。 技术方案 根据本专利技术的一个方面，能够通过提供一种电池单体来实现上述及其它目的，该电池单体被构造成具有电极组件被安装在电池壳体中的结构，该电极组件包括设置在阴极和阳极之间的隔板，其中，该电池壳体包括上壳体和下壳体，该上壳体和/或下壳体设有容纳部，电极组件安装在该容纳部中，该电极组件包括从由以下项组成的组中选出的一个或多个电极组件或复合式电极组件:包括在基于平面的高度方向上堆叠的多个电极或单元单体的电极组件，所述多个电极或单元单体中的两个或更多个电极或单元单体具有不同的平面尺寸；卷绕式电极组件，该卷绕式电极组件包括具有不同半径或长轴长度的两个电极卷；复合式电极组件，该复合式电极组件被构造成具有以下结构，即，两个或更多个卷绕式电极组件(各包括具有不同半径或长轴长度的两个电极卷)被相互堆叠；以及堆叠-折叠式电极组件，该堆叠-折叠式电极组件被构造成具有以下结构，即，多个电极或单元单体在基于平面的高度方向上堆叠，所述多个电极或单元单体中的两个或更多个电极或单元单体具有不同的平面尺寸，且所述电极和/或单元单体的主表面和至少一个侧表面被片状隔膜覆盖，并且 所述电池壳体的容纳部设有与电极组件的外形相对应的阶梯状台阶。 因此，基于上述的特定结构，根据本专利技术的电池单体可以制造为具有各种容量和尺寸。因此，在该电池单体安装在装置中的情况下，该电池单体能够安装在所述装置的各种空间中，从而最大化所述装置的内部空间的利用率。 在具有不同堆叠面积的η个电极组相互堆叠的情形中，上述阶梯状台阶结构可以具有η个台阶，这里，η是大于或等于2的自然数，且可以考虑到所述装置的容量或所述装置的外表面的曲率来适当地调节该η。 可以基于安装有该电池单体的装置的形状或所需容量来灵活地调节所述电极组件中包括的、具有不同平面尺寸的电极和/或单元单体的数量。具体地，所述电极组件可以包括两个或三个单元单体。替代地，所述电极组件可以包括四个或更多个单元单体。 所述电极组件包括在基于平面的高度方向上堆叠的多个电极或单元单体且所述多个电极或单元单体中的两个或更多个电极或单元单体具有不同的平面尺寸，该电极组件(SP，堆叠式电极组件)可以包括第一电极组，该第一电极组被构造成具有以下结构:其中，阴极板或阳极板被设置在隔板之间，并且，这些阴极板、阳极板和隔板在相互堆叠的同时被层叠，使得阴极板或阳极板和一个隔板位于该堆叠式电极组件的最外侧。在此情况下，该堆叠式电极组件可以包括第二电极组，该第二电极组被构造成具有以下结构:其中，阴极板、阳极板和隔板在相互堆叠的同时被层叠，使得所述隔板位于该堆叠式电极组件的最外侧。 在此情况下，所述隔板中的一个可以是第二隔板。 例如，第一电极组可以构造成具有以下结构，其中:阴极板、隔板、阳极板和隔板在依次堆叠的同时被层叠；或者，阳极板、隔板、阴极板和隔板在依次堆叠的同时被层叠。 该堆叠式电极组件可以包括第三电极组，该第三电极组被构造成具有以下结构:其中，在隔板被置于阴极板和阳极板之间的状态下，阴极板、阳极板和隔板在相互堆叠的同时被层叠，使得阴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池单体，所述电池单体被构造成具有电极组件被安装在电池壳体中的结构，所述电极组件包括设置在阴极和阳极之间的隔板，其中所述电池壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和/或所述下壳体设有容纳部，所述电极组件安装在所述容纳部中，所述电极组件包括在基于平面的高度方向上堆叠的多个电极或单元单体，所述多个电极或单元单体中的两个或更多个电极或单元单体具有不同的平面尺寸，并且所述电池壳体的所述容纳部设有与所述电极组件的外形相对应的阶梯状台阶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.05 KR 10-2012-0035303;2012.11.12 KR 10-2011.一种电池单体，所述电池单体被构造成具有电极组件被安装在电池壳体中的结构，所述电极组件包括设置在阴极和阳极之间的隔板，其中 所述电池壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和/或所述下壳体设有容纳部，所述电极组件安装在所述容纳部中， 所述电极组件包括在基于平面的高度方向上堆叠的多个电极或单元单体，所述多个电极或单元单体中的两个或更多个电极或单元单体具有不同的平面尺寸，并且 所述电池壳体的所述容纳部设有与所述电极组件的外形相对应的阶梯状台阶。2.根据权利要求1所述的电池单体，其中，具有不同平面尺寸的所述两个或更多个电极或单元单体在选自以下方面的至少一个方面互不相同:每个电极或每个单元单体的厚度、幅度(横向长度)以及宽度(纵向长度)。3.根据权利要求1所述的电池单体，其中，每个所述单元单体均具有位于以下结构的两个相反侧的、不同种类的电极或相同种类的电极，在该结构中，一个或多个阴极和一个或多个阳极在隔板分别置于所述阴极和阳极之间的状态下被相互堆叠。4.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述单元单体的电极端子彼此电连接。5.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述单元单体相互堆叠，使得所述单元单体的尺寸从所述电极组件的下部至上部减小。6.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池壳体由包括金属层和树脂层的层合片形成。7.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池壳体具有50μ m至200 μ m的厚度。8.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述阶梯状台阶是通过以下方式形成的:向所述电池壳体内施加真空以使所述电池壳体变形,使得所述电池壳体对应于所述电极组件的外形。9.根据权利要求8所述的电池单体，其中，在施加真空之前，所述电池壳体的容纳部的、应形成有所述台阶的部分被弯曲成在竖直截面中对应于所述台阶的形状。10.根据权利要求9所述的电池单体，其中，所述电池壳体的所述容纳部被形成为包括与所述电极组件的上端的尺寸相对应的平面部分的半球形状。11.根据权利要求8所述的电池单体，其中，在施加真空之前，通过模制而在所述电池壳体的所述容纳部处形成初次阶梯状台阶，然后，向所述电池壳体内施加真空以使所述电池壳体变形，使得所述电池壳体对应于所述电极组件的外形，从而形成二次阶梯状台阶。12.根据权利要求8所述的电池单体，其中，所述阶梯状台阶是通过以下方式形成的:使用具有与所述电极组件的外形相对应的结构的阶梯状挤压构件挤压所述电池壳体的所述容纳部，然后，向所述电池壳体内施加真空以使所述电池壳体变形,使得所述电池壳体对应于所述电极组件的外形。13.根据权利要求1所述的电池单体，其中，所述电池单体是锂离子电池单体或锂离子聚合物电池单体。14.一种制造具有阶梯状台阶的电池单体的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永焄，权盛振，安谆昊，金东明，金基雄，刘胜珉，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR