电极组件、圆柱形电池单元、电池组和包括电池组的车辆制造技术

电极组件、圆柱形电池单元、电池组和包括电池组的车辆。公开了电极组件、圆柱形电池单元和电池组及包括电池组的车辆。卷芯型的电极组件具有如下结构：第一电极集流器和第二电极集流器沿一方向卷绕，第一电极集流器与第二电极集流器之间插置有隔膜，第一电极集流器和所第二电极集流器中的每一个具有片状形状，其中，第一电极集流器包括第一未涂覆区域，其中，活性材料层在长边的端部处未被涂覆，第一未涂覆区域相对于所述电极组件的中心形成多个卷绕匝，通过隔膜暴露，并且本身用作电极接头，并且电极组件包括绝缘构件，其覆盖第一未涂覆区域的设置在所述多个卷绕匝当中的通过电极组件的外周表面暴露的最外侧卷绕匝处的暴露的弯曲表面。弯曲表面。弯曲表面。

【技术实现步骤摘要】
电极组件、圆柱形电池单元、电池组和包括电池组的车辆


[0001]本公开涉及电极组件、圆柱形电池单元和电池组及包括电池组的车辆，并且更具体地涉及用于增大电池单元的容量的绝缘构件的厚度减小的电极组件、圆柱形电池单元和电池组及包括电池组的车辆。
[0002]本申请要求在韩国于2021年9月30日提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0130390、于2021年12月10日提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0177062以及于2022年7月19日提交的韩国专利申请No.10
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2022
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0089232的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]由于其易于应用于各种产品和电特性(诸如高能量密度)的特性，二次电池不仅通常应用于便携式装置，而且普遍应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)或混合动力电动车辆(HEV)。
[0004]这种二次电池的因其显着地减少化石燃料的使用并且不从能量的使用中产生副产物的主要有点而收到关注，使其成为新的生态友好的且能量有效的能源。
[0005]目前广泛使用的二次电池的类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这种单元二次电池单元具有约2.5V至4.5V的工作电压。
[0006]因此，当需要较高输出电压时，可以串联连接多个电池单元以形成电池组。另外，电池组可以通过根据电池组所需的充电/放电容量并联连接多个电池单元来制造。因此，可以根据所需的输出电压或充电/放电容量中的至少一者来不同地设置包括在电池组中的电池单元的数量和电连接类型。
[0007]此外，二次电池单元包括圆柱形、棱柱形和袋形电池单元。圆柱形电池单元通过以下方式制造：卷绕正极和负极，其中绝缘体或隔膜插置在正极与负极之间以形成卷芯型型电极组件；并且将卷芯型型电极组件与电解质一起插入电池罐中。
[0008]这里，当电池罐连接到负极或正极(通常是负极)并且是极性的时，电池罐与卷芯型电极组件之间的绝缘是必要的。
[0009]此外，最近，当在电动车辆中使用圆柱形电池单元时，圆柱形电池单元的形状因子增加。也就是说，与具有18650、21700形状因子的圆柱形电池单元相比，圆柱形电池单元的直径和高度增大。形状因子的增加导致增大的能量密度、增强的抵抗热失控的安全性以及提高的冷却效率。
[0010]除了形状因子的增加之外，当电池罐的不必要的内部空间最小时，圆柱形电池单元可以具有能量密度的进一步增大。因此，用于电极组件与电池罐之间的电绝缘的部件需要被最佳地设计以确保电绝缘并增大电池单元的容量。

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]本公开在上述
技术介绍
中构思和设计，因此本公开涉及提供电极组件、圆柱形电
池单元和电池组及包括电池组的车辆，该电极组件具有改进的绝缘结构以减小绝缘构件的厚度，由此防止绝缘构件不必要地占据电极组件的侧面与电池罐之间的空间。
[0013]本公开还涉及提供电极组件、圆柱形电池单元和电池组及包括电池组的车辆，该电极组件随着绝缘构件的厚度减小具有增大的尺寸，由此增大电池单元的容量。
[0014]本公开还涉及提供电极组件、圆柱形电池单元和电池组及包括电池组的车辆，该电极组件用于通过电池罐与电极组件之间的最小化的空间来解决抗振性问题。
[0015]本公开还涉及提供电极组件、圆柱形电池单元和电池组及包括电池组的车辆，该电极组件包括位于绝缘构件上的绝缘板以增加设计自由度并改进注塑成型性能。
[0016]本公开还涉及提供使用具有改进结构的圆柱形电池单元制造的电池组和包括电池组的车辆。
[0017]然而，本公开所要解决的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员从以下描述中将清楚地理解这些和其它问题。
[0018]技术方案
[0019]为了实现上述技术目的，根据本公开的一方面的电极组件具有卷芯型型的电极组件，该卷芯型型的电极组件具有如下结构：第一电极集流器和第二电极集流器沿一方向卷绕，所述第一电极集流器与所述第二电极集流器之间插置有隔膜，所述第一电极集流器和所述第二电极集流器中的每一个具有片状形状，其中，所述第一电极集流器包括第一未涂覆区域，其中，活性材料层在长边的端部处未被涂覆，所述第一未涂覆区域相对于所述电极组件的中心形成多个卷绕匝，通过所述隔膜暴露，并且本身用作电极接头，并且电极组件包括绝缘构件，所述绝缘构件覆盖所述第一未涂覆区域的设置在所述多个卷绕匝当中的通过所述电极组件的外周表面暴露的最外侧卷绕匝处的暴露的弯曲表面。
[0020]优选地，所述绝缘构件可以是在面向所述第一未涂覆区域的表面上具有粘合层的绝缘带。
[0021]在一方面，所述绝缘带可以是仅在任意一侧上具有粘合层的单面带。
[0022]在另一方面，所述绝缘构件可以是当暴露于热时收缩的热收缩管。
[0023]在另一方面，所述绝缘构件可以比所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的宽度(卷绕轴线方向的长度)宽，以覆盖所述暴露的弯曲表面。
[0024]优选地，所述绝缘带的厚度可以为10μm以上且50μm以下。
[0025]在另一方面，所述绝缘带可以以至少一层环绕在所述电极组件周围。
[0026]在另一方面，所述绝缘带可以由具有当从所述电极组件产生热量时防止热变形的能力的材料制成。
[0027]优选地，所述绝缘带可以由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)制成。
[0028]在一方面，所述绝缘带的覆盖所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的一部分可以由聚酰亚胺制成。
[0029]在另一方面，所述绝缘带的覆盖所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的一部分可以由聚酰亚胺制成，并且所述绝缘带的覆盖与所述暴露的弯曲表面相邻的所述隔膜的部分可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。
[0030]在另一方面，所述第一未涂覆区域的至少一部分可以沿着所述电极组件的卷绕方
向被划分成多个区段。
[0031]优选地，所述多个区段可以沿着所述电极组件的径向方向弯曲。
[0032]优选地，所述多个区段可以沿着所述电极组件的径向方向交叠成多层。
[0033]在另一方面，绝缘带可以将电极组件的外周表面的至少一部分和电极组件的上表面的至少一部分附接在一起。
[0034]优选地，所述绝缘带可以包括：第一部分，所述第一部分附接到所述电极组件的所述外周表面；以及第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸，从所述第一部分弯曲并附接到所述电极组件的上表面。
[0035]在一方面，所述第一部分可以覆盖所述第一未涂覆区域的所述多个弯曲区段的最外侧暴露的弯曲表面以及所述隔膜的与所述最外侧暴露的弯曲表面相邻的至少一部分。
[0036]在另一方面，所述第一部分的可以覆盖所述第一未涂覆区域的所述多个区段的所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极组件，所述电极组件为卷芯型电极组件，所述电极组件具有如下结构：第一电极集流器和第二电极集流器沿一方向卷绕，在所述第一电极集流器与所述第二电极集流器之间插置有隔膜，所述第一电极集流器和所述第二电极集流器中的每一个具有片状形状，其中，所述第一电极集流器包括第一未涂覆区域，在所述第一未涂覆区域中，活性材料层在所述第一未涂覆区域的长边的端部处未被涂覆，其中，所述第一未涂覆区域相对于所述电极组件的中心形成多个卷绕匝，通过所述隔膜暴露，并且本身用作电极接头，并且其中，所述电极组件包括绝缘构件，所述绝缘构件覆盖所述第一未涂覆区域的设置在所述多个卷绕匝当中的通过所述电极组件的外周表面暴露的最外侧卷绕匝处的暴露的弯曲表面。2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘构件是在面向所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的表面上具有粘合层的绝缘带。3.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述绝缘带是仅在任意一侧上具有所述粘合层的单面带。4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘构件是当暴露于热时收缩的热收缩管。5.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘构件比所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的宽度宽，以覆盖所述暴露的弯曲表面。6.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述绝缘带的厚度为10μm以上且50μm以下。7.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述绝缘带以至少一层环绕在所述电极组件周围。8.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述绝缘带由具有当从所述电极组件产生热量时防止热变形的能力的材料制成。9.根据权利要求8所述的电极组件，其中，所述绝缘带由聚酰亚胺PI、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET或聚丙烯PP制成。10.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述绝缘带的覆盖所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的一部分由聚酰亚胺制成。11.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述绝缘带的覆盖所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的一部分由聚酰亚胺制成，并且所述绝缘带的覆盖所述隔膜的与所述暴露的弯曲表面相邻的暴露的弯曲表面的部分由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。12.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述第一未涂覆区域的至少一部分沿着所述电极组件的卷绕方向被划分成多个区段。13.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述多个区段沿着所述电极组件的径向方向弯曲。14.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述多个区段沿着所述电极组件的径向方向交叠成多层。15.根据权利要求12所述的电极组件，其中，在所述区段之间的切割线的下端与所述活性材料层之间形成预定间隙，以防止在弯曲所述第一未涂覆区域时损坏所述活性材料层。
16.根据权利要求13所述的电极组件，其中，所述绝缘带将所述电极组件的所述外周表面的至少一部分和所述电极组件的上表面的至少一部分附接在一起。17.根据权利要求16所述的电极组件，其中，所述绝缘带包括：第一部分，所述第一部分附接到所述电极组件的所述外周表面；以及第二部分，所述第二部分从所述第一部分延伸，从所述第一部分弯曲并附接到所述电极组件的所述上表面。18.根据权利要求17所述的电极组件，其中，所述第一部分覆盖所述第一未涂覆区域的多个弯曲区段的最外侧暴露的弯曲表面以及所述隔膜的与所述最外侧暴露的弯曲表面相邻的至少一部分。19.根据权利要求18所述的电极组件，其中，所述第一部分的覆盖所述第一未涂覆区域的所述多个区段的所述最外侧暴露的弯曲表面区域的部分在尺寸上等于或小于所述第一部分的覆盖与所述暴露的弯曲表面区域相邻的所述隔膜的部分。20.根据权利要求17所述的电极组件，其中，所述第二部分覆盖所述第一未涂覆区域的所述多个弯曲区段的所述上表面区域。21.根据权利要求17所述的电极组件，其中，所述第一部分比所述第二部分大。22.根据权利要求17所述的电极组件，其中，所述第二部分具有至少一个切口部分。23.根据权利要求22所述的电极组件，其中，所述切口部分的下端设置在比所述第一未涂覆区域的弯曲表面高的位置处。24.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第二电极集流器包括第二未涂覆区域，在所述第二未涂覆区域中，所述活性材料层在所述第二未涂覆区域的长边的端部处未被涂覆。25.一种圆柱形电池单元，所述圆柱形电池单元包括：电极组件，所述电极组件为卷芯型电极组件，所述电极组件具有如下结构：第一电极集流器和第二电极集流器沿一方向卷绕，在所述第一电极集流器与所述第二电极集流器之间插置有隔膜，所述第一电极集流器和所述第二电极集流器中的每一个具有片状形状，其中，所述第一电极集流器包括第一未涂覆区域，在所述第一未涂覆区域中，活性材料层在所述第一未涂覆区域的长边的端部处未被涂覆，所述第一未涂覆区域相对于所述电极组件的中心形成多个卷绕匝，通过所述隔膜暴露，并且本身用作电极接头；圆柱形电池罐，所述圆柱形电池罐容纳所述电极组件并且电连接到所述第二电极集流器；集流器板，所述集流器板电连接到所述第一电极集流器；单元端子，所述单元端子连接到所述集流器板；以及绝缘构件，所述绝缘构件覆盖所述第一未涂覆区域的设置在所述多个卷绕匝当中的通过所述电极组件的外周表面暴露的最外侧卷绕匝处的暴露的弯曲表面。26.根据权利要求25所述的圆柱形电池单元，其中，所述电池罐的直径比所述电极组件的直径大，并且在所述电池罐与所述电极组件之间形成预设尺寸的间隙，并且其中，所述绝缘构件定位在所述间隙中。27.根据权利要求25所述的圆柱形电池单元，其中，所述绝缘构件是在面向所述第一未涂覆区域的所述暴露的弯曲表面的表面上具有粘合层的绝缘带。
28.根据权利要求27所述的圆柱形电池单元，其中，所述第一未涂覆区域的至少一部分沿着所述电极组件的卷绕方向被划分成多个区段。29.根据权利要求28所述的圆柱形电池单元，其中，所述多个区段沿着所述电极组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵敏起，姜宝炫，金度均，崔修智，皇甫光洙，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：