电池单元及其制造方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年9月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0122722号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
3.本公开涉及一种电池单元及其制造方法，更具体地，涉及一种袋型电池单元及其制造方法。


背景技术：

4.作为诸如移动设备和电动汽车的各种产品中的能源，二次电池备受关注。二次电池是一种能够替代使用化石燃料的现有产品的使用的强大的能源，并因其不会因能源使用而产生副产品而作为一种环境友好型能源成为焦点。
5.近来，随着对大容量二次电池结构的需求(包括将二次电池用作能量存储源)不断增加，对作为其中多个二次电池串联/并联连接的电池模块的组装的多模块结构的电池组的需求越来越大。
6.同时，当多个电池单元串联/并联以构成电池组时，通常使用配置包括至少一个电池单元的电池模块然后将其他部件添加到至少一个电池模块以配置电池组的方法。
7.插入以便堆叠在电池模块上的电池单元包括：电极组件，电极组件包括正极、负极和隔膜；以及袋状外壳，在袋状外壳中形成有用于容纳电极组件的凹部。
8.在袋型电池单元的情况下，应用拉伸成型形状，使得电极组件可以插入使用模具由铝或金属薄板形成的袋状外壳中，从而在袋状外壳中形成凹部。在形成凹部的过程中，将应用了拉伸成型的袋状外壳弯曲180度，然后将外平面部密封从而以水密和气密方式形成电池单元。
9.此时，在将袋状外壳成型时，在周缘部会产生残余应力，并且在弯曲袋的过程中，残余应力可能会引起形状变形为与设计的形状不同。这可以被称为所谓的蝙蝠耳部。此外，通过蝙蝠耳部向一侧突出的程度可以被称为边长(edge-long)。
10.图1是示出制造常规电池单元的袋状外壳的状态的图。
11.将参考图1更详细地描述常规袋状外壳的制造过程。在制造袋状外壳20时，通过成型形成凹部21，然后基于袋状外壳20的弯曲线21a弯曲180度以覆盖凹部21，从而完成袋状外壳结构。电极组件10插入凹部21中。
12.此时，袋状外壳20的弯曲线21a可以形成在与凹部21的边缘线间隔(g)的部分中。因此，当袋状外壳20基于弯曲线21a弯曲时，弯曲线21a的与边缘线相邻的折叠部分不平滑地形成，而是会形成如图1所示向外突出的部分p。这可以被称为蝙蝠耳部。
13.因此，在弯曲时残余应力作用在部分p的边缘部分附近，并且如图1所示，会发生与最初设计的袋形状不同的形状变形。根据残余应力的方向和大小，部分p的形态变形会导致各种不必要的形态变形。


技术实现要素：

14.技术问题
15.本公开的目的是提供一种防止袋状外壳由于残余应力而发生形态变形的电池单元，以及其制造方法。
16.本公开的目的不限于上述目的，本领域技术人员会通过以下详细描述清楚地理解本文未描述的其他目的。
17.技术方案
18.为了实现上述目的，根据本公开的一个实施例，提供了一种电池单元，包括：电极组件，包括正极、负极和隔膜；以及袋状外壳，其中形成有用于容纳电极组件的凹部，其中，袋状外壳基于由凹部形成的边缘中的至少一条边缘线弯曲。
19.凹部以六面体形状凹陷，并且袋状外壳可以基于凹部的六面体形状的十二个边缘中的一条边缘线弯曲。
20.弯曲的袋状外壳可以通过使外壳表面彼此接触来密封形成在凹部内的电极组件。
21.袋状外壳可以包括铝。
22.为了实现上述目的，根据本公开的另一实施例，提供了一种电池单元的制造方法，包括以下步骤：基于与阶梯线对应的弯曲线第一次弯曲袋状外壳并将袋状外壳置于模具中，模具包括阶梯部和凹陷的成型部，并且成型部的边缘中的至少一条边缘线形成阶梯部的阶梯线，使袋状外壳成型为具有成型部的形状从而形成凹部；以及基于弯曲线第二次弯曲袋状外壳，以使袋状外壳的外壳表面彼此接触。
23.该方法还可以包括在使袋状外壳成型从而形成凹部的步骤之后将电极组件插入凹部中的步骤。
24.该方法还可以包括在使袋状外壳的外壳表面彼此接触的步骤之后密封接触的外壳表面的步骤。
25.在使袋状外壳成型从而形成凹部的步骤中，凹部可以形成为使得弯曲线成为凹部的边缘之一。
26.第一次弯曲和第二次弯曲可以分别弯曲90度。
27.根据本公开的又一实施例，提供了一种包括上述电池单元的电池模块。
28.有益效果
29.根据本公开的实施例的电池单元及其制造方法提供了通过能够去除蝙蝠耳部的模具和袋形状而在袋状外壳的制造期间防止袋状外壳的不必要变形的效果。
30.本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解以上未描述的其他效果。
附图说明
31.图1是示出制造常规电池单元的袋状外壳的状态的图；
32.图2是示出根据本公开的一个实施例的袋状外壳置于模具中的状态的图；
33.图3是示出根据本公开的一个实施例的袋状外壳中形成凹部的状态的图；
34.图4是示出根据本公开的一个实施例的袋状外壳弯曲的状态的图；
35.图5是示出袋状外壳的边缘部分以预先设计的形式制造而没有变形的状态的图。
具体实施方式
36.应理解，将在下面描述的示例性实施例被说明性地描述以帮助理解本公开，并且可以对本公开进行各种修改以与不同于本文中描述的示例性实施例的方式实施。然而，在本公开的描述中，当确定对公知功能或构成元件的特定描述和图示可能不必要地模糊本公开的主题时，将省略该特定描述和图示。此外，为了帮助理解本公开，附图未根据实际比例图示，而部分构成元件的尺寸可能被放大。
37.如本文所使用的，诸如第一、第二等的术语可以用于描述各种部件，并且部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开。
38.此外，本文中使用的术语仅用于描述具体的示例性实施例，并不旨在限制本公开的范围。除非在上下文中具有明确相反的含义，否则单数表达包括复数表达。应理解，如本文所用的术语“包括”、“包含”和“具有”旨在指定所述的特征、数量、步骤、构成元件或它们的组合的存在，但应当理解，其不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、构成元件或它们的组合的存在或添加的可能性。
39.现在，将参考图2至图5描述根据本公开的一个实施例的电池单元。
40.图2是示出根据本公开的一个实施例的袋状外壳置于模具中的状态的图。图3是示出根据本公开的一个实施例的袋状外壳中形成凹部的状态的图。图4是示出根据本公开的一个实施例的袋状外壳弯曲的状态的图。图5是示出袋状外壳的边缘部分以预先设计的形式制造而没有变形的状态的图。
41.参考图2至图5，根据本公开的实施例的电池单元包括：电极组件，包括正极、负极和隔膜；以及袋状外壳200，在袋状外壳200中形成有用于容纳电极组件的凹部210，其中，袋状外壳200基于由凹部210形成的边缘中的至少一条边缘线弯曲并形成。
42.电极组件按正极、隔膜和负极的顺序堆叠，并且可以形成为堆叠型、果冻卷(jelly-roll)型或堆叠折叠型结构，但是根据本实施例，可以形成长方体堆叠型。电解液可插入袋状外壳200内，并且电极组件可与袋状外壳200内的电解液一起被密封。根据本实施例，袋状外壳可由铝形成。
43.凹部210可以形成在袋状外壳200上。凹部210可以通过成型工艺形成。凹部210可以通过以六面体形状凹陷而形成，并且电极组件可以插入凹部210内。
44.袋状外壳200可以形成为通过弯曲覆盖凹部210。弯曲的袋状外壳200可以通过使外壳表面彼此接触来密封形成在凹部210内的电极组件。
45.根据本实施例，袋状外壳200可以基于凹部210的六面体形状的十二个边缘中的一条边缘线弯曲并形成。通常，袋状外壳基于与凹部的边缘线分开的部分的弯曲线弯曲，但在这种情况下，由于折叠部分的残余应力，折叠部分的形状发生变形，例如在弯曲的袋状外壳的折叠部分中形成蝙蝠耳部，因此，难以根据先前设计的袋装电池的形状来制造袋装电池。
46.因此，根据本实施例，在凹部的边缘线中，将与折叠部分相邻的边缘线设定为弯曲线，并使袋状外壳200弯曲，由此，使折叠部分的残余应力最小化，可以根据先前设计的袋装电池的形状来制造袋装电池，可以提高电池单元的质量，并且可以保证生产率。
47.在下文中，将参考图2至图5描述根据本公开的一个实施例的电池单元的制造方法。
48.参考图2至图5，根据本公开的一个实施例的电池单元的制造方法包括以下步骤：
基于与阶梯线l对应的弯曲线210a第一次弯曲袋状外壳200并将袋状外壳200置于模具m中，模具如图2所示包括阶梯部和凹陷的成型部f，并且成型部f的边缘中的至少一条边缘线形成阶梯部的阶梯线l。
49.然后，该方法包括通过按压成型构件a使图3所示的袋状外壳200成型为具有图2所示的成型部f的形状从而形成凹部210的步骤，以及基于弯曲线210a第二次弯曲图4所示的袋状外壳200以使袋状外壳200的外壳表面彼此接触的步骤。
50.此时，第一次弯曲和第二次弯曲可以分别弯曲90度。这是因为阶梯部的角度以90度形成，并且袋状外壳200可以在朝向模具m形成90度的第一次弯曲的同时垂直放置以对应于阶梯部，然后通过另外的90度第二次弯曲形成180度的弯曲角度，使得袋状外壳200的外壳表面可以完全相互折叠。
51.当通过上述步骤制造袋型电池单元时，如图5所示，可以确认在袋状外壳200的弯曲线210a的部分中没有形成如图1所示的蝙蝠耳部p。
52.根据本实施例，该方法还可以包括在使袋状外壳200成型以形成凹部210的步骤之后将电极组件100插入凹部210的步骤。此外，该方法还可以包括在使袋状外壳200的外壳表面彼此接触的步骤之后密封接触的外壳表面的步骤。
53.此外，在使袋状外壳200成型以形成凹部210的步骤中，凹部210可以形成为使得弯曲线l成为凹部210的边缘之一。弯曲线l和凹部的角线一体地形成，使得在袋状外壳200的弯曲过程中不会发生折叠部分的形态变形。
54.可以将多个电池单元集合起来构成电池模块。另外，可以形成组装有多个电池模块的电池组结构。
55.电池组可以具有如下结构：根据本公开的实施例的一个或多个电池模块聚集，并且与控制和管理电池的温度、电压等的电池管理系统(bms)和冷却装置封装在一起。
56.电池组可以应用于各种设备。这样的设备能够应用于诸如电动自行车、电动汽车或混合动力车的交通工具，但是本公开不限于此，本公开能够应用于可以使用电池模块的各种设备，其也属于本公开的范围。
57.尽管以上已经示出和描述了本公开的优选实施例，但是本公开的范围不限于此，并且在不偏离所附权利要求中描述的发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设计出许多其他修改和实施例。此外，这些修改实施例不应独立于本公开的技术精神或观点来理解。
58.【附图标记说明】
59.100：电极组件
60.200：袋状外壳
61.200a：外壳表面
62.210：凹部
63.210a：弯曲线
64.m：模具
65.f：成型部
66.l：阶梯线