电池单体和电池模块的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年7月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0082658号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。
3.本发明涉及一种电池单体以及一种包括该电池单体的电池模块，更具体地，本发明涉及一种可以减小电池模块尺寸的电池单体和包括该电池单体的电池模块。


背景技术：

4.可充电电池根据其产品而具有高应用特性和电特性，诸如高能量密度，因此可充电电池被广泛应用于由电驱动源驱动的电池车辆、混合动力车辆和电力存储设备以及便携式设备。由于这些可充电电池不生成任何能源使用副产物，并且具有可以显著减少化石燃料的使用的主要优点，因此可充电电池作为用于改进环境友好性和能源效率的新能源而备受关注。
5.对于小型移动设备而言，每一个设备使用一个或几个电池单体，而中型和大型设备(诸如汽车)需要高功率/大容量。因此，使用具有彼此电连接的多个电池单体的中型或大型电池模块。
6.在这种情况下，被容纳在电池模块中的电池单体以多个电池单体的堆叠体的形式被容纳，并且随着一个电池单体的尺寸增加，所述堆叠体的尺寸增加，因此，电池模块的整体尺寸增加。这样，当电池模块的尺寸增加时，存在能量密度降低的问题。此外，随着电池单体的不必要部分的尺寸增加，电池单体堆叠体与容纳该电池单体堆叠体的电池模块的框架之间的空间增加，从而导致用于管理不必要增加的空间的额外成本。因此，需要通过尽可能地减少电池单体的不必要部分来减小被容纳在电池模块中的电池单体堆叠体的尺寸。


技术实现要素：

7.【技术问题】
8.本发明致力于提供一种通过仅以简单结构来去除电池单体的不必要部分而具有减小尺寸的电池单体以及一种通过包括这种电池单体的堆叠体而具有改进空间利用率的电池模块。
9.然而，本发明的目的不限于上述目的，并且在本发明的精神和范围内可以以各种方式进行扩展。
10.【技术方案】
11.本发明的实施例提供了一种电池单体，该电池单体包括：电极组件，该电极组件包括正极、负极以及被置于该正极与该负极之间的分隔件，并且该电极组件具有带有四个侧部的平面形状；以及袋壳，电极组件被容纳在该袋壳中，其中，所述袋壳包括：第一容纳部，所述电极组件的一部分被容纳在该第一容纳部中；第二容纳部，所述电极组件的其余部分被容纳在该第二容纳部中；以及折叠部，该折叠部能够被被折叠成使得所述第一容纳部和
第二容纳部彼此面对，该折叠部在所述四个侧部中的一个侧部处沿着所述电极组件的侧表面紧密接触地形成，所述第一容纳部和第二容纳部沿着所述电极组件的外周在与除了所述折叠部之外的三个侧部对应的部分处彼此接触，以形成密封部，并且所述袋壳包括止口部，该止口部通过在所述折叠部和密封部的交叉部分处将所述密封部的延伸部结合到折叠部的延伸表面而形成。
12.在垂直于所述电极组件的厚度方向的横截面中，所述密封部和止口部可以形成t形。
13.所述折叠部的延伸表面可以在所述密封部的外部方向上不突出。
14.所述折叠部的延伸表面可以位于与所述电极组件的侧表面相同的表面上。
15.所述止口部可以具有基于所述密封部的对称形状。
16.所述电极组件可以包括被连接到所述正极或负极的电极引线，并且所述电极引线可以在与所述电极组件的形成有所述折叠部的一个侧部垂直的一个侧部处被引出到所述密封部的外部。
17.所述袋壳可以由片状基材制成，在该片状基材中，所述第一容纳部、第二容纳部、折叠部和止口部一体地形成。
18.在垂直于所述电极组件的厚度方向的横截面中，所述密封部和止口部可以形成箭头形状。
19.本发明的另一个实施例提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池单体堆叠体，该电池单体堆叠体通过堆叠多个所述电池单体而形成；以及框架，该框架容纳所述电池单体堆叠体。
20.本发明的另一个实施例提供了一种电池组，该电池组包括：至少一个电池模块；以及电池组壳，该电池组壳封装所述至少一个电池模块。
21.本发明的另一个实施例提供了一种设备，该设备包括至少一个电池组。
22.【有利效果】
23.根据实施例，能够在不增加复杂工序的情况下、通过不造成电池单体的不必要的体积增加来实现具有减小尺寸的电池单体以及通过包括这种电池单体的堆叠体而具有改进空间利用率的电池模块。
附图说明
24.图1示出了根据本发明的实施例的电池单体。
25.图2示出了图1的电池单体的组装步骤的分解状态。
26.图3示出了图1的部分a的放大图和截面图。
27.图4在另一个方向上示出了图1的部分a。
28.图5示出了比较示例。
29.图6示出了根据图1的部分a的另一实施例的放大图和截面图。
具体实施方式
30.下文中将参考附图更全面地描述本发明，在该附图中示出了本发明的实施例。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式
修改所描述的实施例。
31.为了清楚地描述本发明，与说明书无关的部件或部分被省略，并且在整个说明书中相同或相似的组成元件用相同的附图标记表示。
32.此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每一个元件的尺寸和厚度，并且本公开不必限于附图中所示。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、面板、范围、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。
33.应当理解，当诸如层、膜、范围、区域或基板的元件被称为位于另一个元件“上”时，它可以直接位于另一个元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一个元件“上”时，则不存在中间元件。此外，在说明书中，词语“上”或“上方”意味着被定位在对象部分之上或之下，并不一定意味着基于重力方向被定位在对象部分的上侧。
34.此外，除非明确地做出相反的描述，否则词语“包含”和诸如“包括”或“含有”的变体将被理解为暗示包含所述元件但不排除任何其他元件。
35.此外，在整个说明书中，短语“在平面图中”或“在平面上”意味着从顶部观察目标部分，并且短语“在截面图中”或“在横截面上”意味着从侧面观察通过竖直切割目标部分而形成的横截面。
36.在下文中，将参考图1至图4描述根据本发明实施例的电池模块。
37.图1示出了根据本发明实施例的电池单体，图2示出了图1的电池单体的组装步骤的分解状态，图3示出了图1的部分a的放大图和截面图，并且图4在另一个方向上示出了图1的部分a。
38.参考图1和图2，根据本实施例的电池单体100是二次电池，并且可以被构造成袋型二次电池。所述电池单体100可以包括电极组件200、袋壳300以及从所述电极组件200突出的电极引线210。
39.所述电极组件200可以是堆叠式电极组件，其中，在分隔件被置于以预定尺寸为单位切割的多个正极和负极之间的状态下，所述正极和负极被依次堆叠，但不限于此，所述电极组件200可以是卷绕式电极组件，其中，在分隔件被置于正极与负极之间的状态下、所述正极和负极被堆叠并被卷绕。
40.所述电极引线210可以电连接到所述电极组件200。所述电极引线210可以被成对设置。成对电极引线210的一部分可以分别从所述袋壳300的前侧和后侧(所述电极组件的纵向方向上的两个端部)突出到所述袋壳300的外部。上述电池单体100的构造是示例，并且所述电池单体100的形状可以进行各种修改。
41.所述袋壳300由片状基材制成，其包括第一容纳部300a和第二容纳部300b以及位于所述第一容纳部300a与第二容纳部300b之间的折叠部320。所述电极组件200的一部分被嵌入所述第一容纳部300a和第二容纳部300b中的每一个中，并且所述第一容纳部300a和第二容纳部300b被折叠成使得所述第一容纳部300a和第二容纳部300b在所述折叠部320位于其间的情况下彼此面对，使得所述电极组件200可以被容纳以被包围。
42.在这种情况下，所述电极组件200具有平面形状，其具有四个侧部，所述折叠部320位于与所述四个侧部中的一个侧部对应的部分处，并且所述折叠部320与所述电极组件200的侧表面230紧密接触，并且所述片状基材在所述折叠部320的两个边缘处被折叠，使得所述折叠部320可以被折叠成使得所述第一容纳部300a和第二容纳部300b彼此面对。因此，所
述折叠部320的宽度(p)可以与所述电极组件200的厚度(t)相同。
43.在除了与所述折叠部320对应的侧部之外的三个侧部中，所述第一容纳部300a和第二容纳部300b的边缘彼此接触，以形成所述密封部310。所述密封部310通过诸如热融合的方法被密封。
44.更详细地，所述袋壳300的片状基材可以由包括金属层和树脂层的层压片制成。特别地，所述层压片可以是铝层压片。所述片状基材包括由金属层制成的芯部、形成在所述芯部的一个表面上的热熔层以及形成在所述芯部的另一表面上的绝缘膜。所述热熔层可以通过使用改性聚丙烯而用作粘合层，该改性聚丙烯是聚合物树脂，例如浇注聚丙烯(cpp)，并且所述绝缘膜可以由树脂材料制成，诸如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)，但所述袋壳的结构和材料不受限制。在所述密封部310中，所述第一容纳部300a和第二容纳部300b的热熔层彼此接触，并且所述袋壳300通过在所述第一容纳部300a和第二容纳部300b彼此接触的状态下执行热熔过程而被密封。在密封之后，如图1所示，与所述电极引线210接触的部分的多余部分可以被斜切，但本发明不限于此。
45.如上文所述，在通过使用片状基材进行密封的过程中，在所述折叠部320和密封部310交叉的部分(图1中的部分a)中，为了防止在所述片状基材被挤压的同时、出现突出到所述电极组件200的其上形成有所述折叠部320的一侧的外部的一部分，在本发明的实施例中，所述密封部310在侧向方向上展开，并且所述密封部310的延伸部被粘合到所述折叠部320的延伸表面320'，以形成止口部321。
46.即，在现有技术中，如图5所示，在密封过程期间，在所述袋壳沿着所述密封部被压缩的方向被挤压的同时，在朝向所述电极组件的侧表面的外部的方向上形成被称为蝙蝠耳的毛刺状突起。该突起使得不能使所述电池单体紧凑，并且形成了限制单体容量的不必要空间，这降低了电池模块/组中的能量密度，并且在冷却结构方面具有缺点。
47.然而，根据本发明的实施例，由于其包括通过将所述密封部310侧向展开而结合到所述折叠部320的延伸表面320'的止口部321的结构，所以能够防止所述袋壳300突出到所述电极组件200的侧部230的外部。
48.在这种情况下，如图4所示，被附接到所述密封部310的所述延伸部的、所述折叠部320的延伸表面320'在所述密封部310的外部方向上不突出。即，所述折叠部320在与所述电极组件200的侧表面230相同的平面上延伸，以形成延伸表面320'，从而在与所述电极组件200的侧表面230对应的一个侧部的外部方向上不突出。由于所述密封部310的延伸部在侧向展开的同时被附接到上述形成的延伸表面320'，所以在如图3的截面图所示的截面图中，所述密封部310和止口部321形成t形。此外，所述止口部321被形成为基于所述密封部310的对称形状。
49.根据该构造，即使通过在密封过程期间仅改变所述密封部310的折叠方向的简单过程，也由于可以防止出现突出到所述电极组件200的侧表面230的外部的突出形状(诸如蝙蝠耳)，所以能够防止在所述电池单体100的侧表面处出现阶状部。因此，可以减小所述电池单体100的尺寸，因此可以降低通过将所述电池单体100直立堆叠而形成的电池单体堆叠体的高度，因此，由于甚至可以降低通过将所述电池单体堆叠体容纳在框架中而形成的电池模块的高度，所以能够增加所述电池模块的能量密度。此外，由于减少了所述电池单体100与所述框架之间的空间，所以也可以减少注入到对应空间中的散热树脂的量，因此可以
获得降低成本的效果。
50.将参考图6描述根据本发明另一实施例的构造。
51.图6示出了根据图1的部分a的另一实施例的放大图和截面图。
52.如图6所示，根据本发明另一实施例的止口部321'从所述折叠部320的延伸表面进一步向内折叠，因此所述止口部321'和密封部310的横截面可以被形成为具有箭头形状。即使利用这种构造，也由于所述止口部321'不从所述电极组件200的侧表面向外突出，所以可以实现本发明的技术思想。即，只要所述止口部321'不向外突出，则即使所述止口部321'在所述折叠部320的延伸表面320'的方向上突出，或者即使所述止口部321'被折叠到所述折叠部320的上部，也由于所述电池单体100以及通过堆叠电池单体而形成的电池单体堆叠体的体积没有增加，所以可以在该范围内对所述止口部321'的构造进行各种修改。
53.同时，根据本发明的实施例的电池单体可以形成通过以直立状态堆叠多个电池单体而形成的电池单体堆叠体，并且电池单体堆叠体可以被容纳在框架中，以形成电池模块。
54.此外，根据本发明的实施例的一个或多个电池模块可以被封装在电池组壳中，以形成电池组。
55.上文描述的电池单体、电池模块和包括该电池模块的电池组可以应用于各种设备。这些设备可以应用于车辆，诸如电动自行车、电动车辆或混合动力车辆，但本发明不限于此，并且可以应用于能够使用电池模块和包括该电池模块的电池组的各种设备，并且这也被包括在本发明的范围内。
56.虽然已经结合目前被认为是实际的实施例的内容描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在涵盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
57.【附图标记说明】
58.100：电池单体
59.200：电极组件
60.210：电极引线
61.300：袋壳
62.310：密封部
63.320：折叠部
64.321：止口部