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CN108028415A - 基于标准化结构具有优良制造加工性能和提高的电极引线的绝缘性能的电池单元及包括其的电池组 - Google Patents

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CN108028415A CN201780003045.6A CN201780003045A CN108028415A CN 108028415 A CN108028415 A CN 108028415A CN 201780003045 A CN201780003045 A CN 201780003045A CN 108028415 A CN108028415 A CN 108028415A
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Abstract

本发明提供了一种电池单元，其中在电极组件与电解质溶液一起安装在层压片的电池壳体上的状态下，电池壳体的外周部分借助热接合被密封。电池单元的特征在于：电极组件的一对电极引线从电池壳体向外突出；绝缘构件添加到电极引线的每一个；并且绝缘构件添加到电极引线的向外突出的总面积的60％或更多的面积。

Description

基于标准化结构具有优良制造加工性能和提高的电极引线的 绝缘性能的电池单元及包括其的电池组
技术领域
本申请要求于2016年4月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0050383号的优先权和权益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容并入本文。
本发明涉及一种基于标准化结构具有优良制造加工性能和提高的电极引线的绝缘性能的电池单元及包括其的电池组。
背景技术
锂二次电池根据其外观大致分为圆柱形电池单元、棱柱形电池单元、袋型电池单元等，根据其电解质的形式还分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等。
根据近来移动设备朝向小型化的趋势，对具有薄厚度的棱柱形电池和袋型电池单元的需求增加。特别是，其形状可容易改变、制造成本便宜且重量小的袋型电池单元已受到高度关注。
通常来说，袋型电池单元代表其中电极组件和电解质被密封在由包括树脂层和金属层的层合片制成的袋型壳体中的电池。
图1示意性地图解了包括堆叠型电极组件的电池单元的结构。
参照图1，电池单元(10)具有如下结构：包括阴极、阳极以及设置在阴极与阳极之间的固体电解质涂覆隔离体的电极组件(30)被密封在袋型电池壳体(20)中，使得电连接到电极组件(30)的阴极接片和阳极接片(31，32)的两个电极引线(40，41)彼此平行地暴露。
电池壳体(20)包括壳体本体(21)和一体连接到壳体本体(21)的平板盖(22)，壳体本体(21)包括可在其上安放电极组件(30)的凹形容纳部分(23)。
电池壳体(20)由层合片制成，并且包括形成最外侧部分的外部树脂层(20a)、防止材料渗透的阻挡金属层(20b)、以及用于密封的内部树脂层(20c)。
在堆叠型电极组件(30)中，多个阴极接片(31)和多个阳极接片(32)各自被熔化并一起接合到电极引线(40，41)。此外，当壳体本体(21)的上端部分(24)与盖(22)的上端部分通过热接合设备(未示出)彼此热接合时，为了防止在热接合设备与电极引线(41，41)之间发生短路并且确保电极引线(40，41)与电池壳体(20)之间的密封性能，绝缘膜(50)附接到电极引线(40，41)的上表面和下表面。
由于上述的电池单元通常具有平面结构，所以易于堆叠多个电池单元，并且基于具有突出结构的电极引线，易于将引线彼此接合。因此，多个电池单元堆叠并彼此连接，从而用作电池组结构。
关于这一点，图2是图解出电池组的一个示例的示意性侧视图。
首先，电池单元(10)通常具有对应于电极组件(30)的外观的形状。更具体地，基于形成电池单元(10)的上表面(a)的电池壳体(20)的平板盖(22)，向下形成容纳部分(23)，与电极组件(30)的形状和电池单元(10)的侧表面对应的容纳部分(23)形成下表面(b)，并且一对电极引线(40，41)以其中基于电池单元的横截面，电极引线和平板盖形成直线的形状从电池壳体向外彼此平行地突出。电极引线在其中多个如上所述的电池单元基于地向上堆叠的状态下彼此电连接，从而形成单个组结构。
在如图2所示的电池单元彼此串联连接的结构中，由于在其中电池单元(10，10')的上表面(a，a')彼此面对的状态下堆叠的电池单元(10，10')的电极引线(40'，41)彼此相邻，所以可能难以保持为了配置串联电路而不应彼此连接的电极引线(40'，41)之间的绝缘状态。
因此，可以考虑其中上表面(a，a')彼此面对的电池单元彼此间隔开以在它们之间具有间隔的结构，但是该结构可能增加电池组(90)的体积。
与此不同，在额外安装诸如绝缘片或衬垫之类的构件(92)以防止电极引线(40'，41)之间的接触的情况下，成本会增加且会增加安装工序，使得整个制造工序可能会复杂。
此外，即使在为了绝缘而改变一些电池单元的结构的情况下，也应额外增加用于制造具有改变的结构的电池单元的设备，这在制造工序方面是低效的。
因此，对于在不妨碍制造加工性能的范围内进行标准化的同时而具有电极引线的高绝缘可靠性的结构的电池单元及包括其的电池组存在较高需求。
公开内容
技术问题
本发明致力于提供一种具有解决相关技术中的问题和过去所需解决的技术问题的优点的电池单元。
本发明致力于提供一种电池单元及包括其的电池组，该电池单元具有如下优点：基于其中绝缘构件附接到每个电极引线的结构而具有电极引线的高绝缘可靠性，并且通过以该结构进行标准化而具有优良的制造加工性能。
技术方案
本发明的示例性实施方式提供了一种电池单元，所述电池单元具有其中在电极组件与电解质一起安装在由层合片制成的电池壳体中的状态下电池壳体的外周部分通过热接合被密封的结构，
其中所述电极组件的一对电极引线从所述电池壳体向外突出，并且绝缘构件在所述电极引线的向外突出的总面积的至少60％的面积中附接到所述电极引线的每一个。
也就是说，由于与暴露于外部的电极引线相比，在相对宽的面积中附接绝缘构件，所以根据本发明的电池单元可包括具有高绝缘可靠性的结构。
具有突出形状的电极引线可通过焊接方法或机械紧固方法以其中电极引线与保护电路板或另一个电池的电极引线接触的形状接合到保护电路板或另一电池单元的电极引线。
优选的是，电极引线部分地暴露于外部以实现对应于电极引线的原始功能的电连接，但是存在将电极引线的暴露程度设定在其中绝缘可靠性也可得到确保的范围内的需要。因此，在本发明中，电极引线可具有其中绝缘构件未附接到电极引线的暴露于外部的部分的10％至40％的结构。
具有上述结构的电极引线可通过显著限制的部分，即，电极引线的未附接绝缘构件的剩余部分，电连接至外部，并且同时，除了该限制部分之外的部分可由绝缘构件绝缘，使得可阻挡电极引线的不期望的电连接。
当未附接绝缘层的部分的比率小于10％时，可能不易对电极引线进行焊接或机械固定，而当未附接绝缘层的部分的比率超过40％时，不可能确保电极引线的绝缘可靠性，这是不优选的。
作为具体示例，电池壳体可以是由包括树脂层和金属层的层合片制成的袋型电池壳体。
层合片可具有如下结构：具有优良耐久性的外部树脂层附接到金属阻挡层的一个表面(外表面)，并且热熔性树脂密封剂层附接到金属阻挡层的另一个表面(内表面)。
由于外部树脂层需要具有对外部环境的高耐受性，所以外部树脂层需要具有预定以上拉伸强度和耐候性。在这方面，作为外部树脂层的聚合物树脂，可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或取向的尼龙膜。
金属阻挡层可由铝制成，以便除了防止诸如气体、湿气等异物的引入或泄漏的功能之外，还展现出增加电池壳体的强度的功能。
作为树脂密封层的聚合物树脂，可优选使用展现出高热接合性(热粘合性)和对抑制电解质的渗透必要的低吸湿性并且不被电解质膨胀或不被电解质腐蚀的聚烯烃(polyolefin)类树脂。更具体地，可以使用流延聚丙烯(CPP)。
由于诸如聚丙烯之类的聚烯烃类树脂通常具有与金属的低粘合性，因此为了提高与金属阻挡层的粘合性，可在树脂密封层与金属层之间进一步设置粘合层，由此提高粘合性和阻挡特性。粘合层的材料的示例可包括聚氨酯(urethane)类材料、丙烯酸(acryl)材料、含有热塑性弹性体(elastomer)的组合物等，但是不限于此。
电池壳体还可包括：其中形成有用于将电极组件容纳于其中的容纳部分的壳体本体和从所述壳体本体的一个端部延伸或由与所述壳体本体独立的构件制成的平板盖，
其中所述平板盖形成所述电池单元的上表面，并且所述电极引线以其中基于所述电池单元的横截面，所述电极引线和所述平板盖形成直线的形状从所述电池壳体向外突出。
在该结构中，电池单元的上表面以平板形状形成，使得具有如下优点：在使用其上表面堆叠电池单元时，可确保高的尺寸稳定性。
电池单元可具有其中一对电极引线从电池壳体的同一外周部分彼此平行地突出的结构；或者其中一对电极引线分别从电池壳体的彼此相对的外周部分突出的结构。
特别是，由于在其中一对电极引线从电池壳体的同一外周部分平行地突出的结构中，仅在电池单元的一个部分执行通过电极引线的电连接，所以该结构在空间利用方面具有优点。
然而，在该结构中，当堆叠多个电池单元时，在其中电池单元的上表面进行堆叠的部分中，电极引线在垂直方向上被定位成彼此显著相邻，但不是所有彼此相邻的电极引线都彼此连接。
因此，由于有必要稳定地维持未彼此连接的电极引线之间的电绝缘状态，所以存在利用能够限制取决于接触的电可传导区域的绝缘材料来阻挡电极引线之间的电传导的需要。
然而，由于需要阻挡电极引线的显著小的部分进行电接触，所以考虑到电接触而改变电池单元的形状或执行额外工序的方法在制造成本和制造时间方面是不利的。
因此，根据本发明的电池单元是标准化的，从而即使在不改变电池单元的形状和执行额外的工序的情况下，基于上述结构，即，其中绝缘材料被添加到向外突出的电极引线的剩余部分而使得仅暴露其显著限制的表面的结构，在能够进行对应于电极引线的原始功能的电连接的同时，满足了仅在一些电极引线中所需的绝缘性能，使得电池单元在制造加工性能方面是明显有利的。
作为具体示例，绝缘构件可以是附接到电极引线的两个表面的绝缘膜。
绝缘膜可以以其中绝缘膜部分地包围电极引线的表面的结构与电极引线一起从电池壳体向外突出，并且绝缘膜的除与电极引线一起突出的部分之外的剩余部分可热接合到电池壳体的接触表面。
绝缘膜可以以与电极引线的向外突出的总长度的60％到90％对应的长度从电池壳体突出。
当绝缘膜的长度与电极引线的总长度的比率小于60％时，不可能确保电极引线的绝缘可靠性，这是不优选的，而当比率超过90％时，不易进行对电极引线的焊接或机械固定，这是不优选的。
绝缘膜也可包括至少一个聚合物树脂层和形成在该树脂层的一个表面上的粘合层。
聚合物树脂层的材料没有特别限制，只要其具有绝缘性和热接合性(热粘合性)即可。详细地说，可使用具有优良的绝缘性和热接合性以及为了抑制电解质的渗透的低吸湿性并且不被电解质膨胀或不被电解质腐蚀的流延聚丙烯(CPP)类树脂。
聚合物树脂层可以以45至100μm的厚度形成。聚合物树脂层的厚度过薄，则树脂的物理特性劣化而是不优选的，厚度过厚，则由于在热收缩时作用的大的拉力导致附接强度劣化而是不优选的。
作为具体示例，压花(embossing)结构可形成在聚合物树脂层的未形成粘合层的另一个表面上。
压花结构可以是其中与聚合物树脂层一体的多个突起形成在表面上的结构，并且突起可在与外部物体接触时以突起的尺寸来保持电极引线与外部物体之间的间隔。
也就是说，基于压花结构，绝缘膜具有额外阻止电极引线的不期望的接触的结构。
为此，突起的突出高度与聚合物树脂层的厚度的比率可以是100％至1000％。当该比率小于100％时，不可能实现保持间隔的效果，当该比率超过1000％时，不可能在聚合物树脂层上保持突起的突出形状，这是不优选的。
压花结构可仅形成在聚合物树脂层的除热接合到电池壳体的聚合物树脂层的部分之外的剩余部分上，从而不使绝缘膜与电池壳体之间的热接合的程度劣化。详细地说，压花结构可形成在除热接合到电池壳体的接触表面的聚合物树脂层的部分之外的、与电极引线一起向外突出的聚合物树脂层的部分上。
形成压花结构的突起可由与构成聚合物树脂层的材料相同的材料形成。
粘合层的材料没有特别限制，只要其不与电池单元中的电解质反应并给予粘性即可。例如，粘合层可由丙烯酸树脂制成。
电极引线可通过未附接绝缘膜的剩余部分电连接到外部。在此，外部是指诸如保护电路板、电池单元的电极引线或类似物之类的能够与电极引线电交互的物体。
在此，电池单元可包括选自以下的至少一种形状：
(a)其中仅电极引线的未附接绝缘膜的剩余部分在电极引线的突出方向上垂直地弯曲的形状；
(b)其中电极引线与绝缘膜一起垂直地弯曲的形状；和
(c)其中基于电池单元的横截面，电极引线的未附接绝缘膜的剩余部分和绝缘膜形成直线的形状。
同时，电池单元的种类不受特别限制，但是作为具体示例，电池单元可以是诸如锂离子(Li-ion)二次电池、锂聚合物(Li-polymer)二次电池或锂离子聚合物(Li-ionpolymer)二次电池之类的锂二次电池，其具有诸如高的能量密度和放电电压、输出稳定性等优点。
通常，锂二次电池包括阴极、阳极、隔离体和含锂盐的非水电解质。
例如，可通过将阴极活性材料、导电材料和黏结剂的混合物施加在阴极集电器和/或延伸集电器上，然后干燥所施加的混合物来制备阴极，如果需要，可给混合物进一步添加填料。
通常，阴极集电器和/或延伸集电器可以以3到500μm的厚度形成。阴极集电器和/或延伸集电器的材料没有特别限定，只要其不引起电池中的化学变化且具有高的导电性即可。例如，可使用不锈钢、铝、镍、钛、碳极、或者通过用碳、镍、钛、银或类似物对铝或不锈钢表面进行表面处理而得到的材料。可在阴极集电器和/或延伸集电器的表面上形成微小的不均匀，由此可改善阴极活性材料的粘合性。此外，阴极集电器和/或延伸集电器可以以包括膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、无纺布等的各种形式来使用。
阴极活性材料的示例可包括诸如锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiNiO2)之类的分层化合物、或用一种或更多种过渡金属取代的化合物；诸如由化学式Li1+xMn2-xO4(在此，x在0～0.33的范围内)、LiMnO3、LiMn2O3和LiMnO2表示的化合物之类的锂锰氧化物；锂铜氧化物(Li2CuO2)；诸如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5和Cu2V2O7之类的钒氧化物；由化学式LiNi1-xMxO2(在此，M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，x＝0.01～0.3的范围)表示的Ni-位型锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(在此，M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，x＝0.01～0.1的范围)或化学式Li2Mn3MO8(在此，M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；LiMn2O4，其中Li的一部分被碱土金属离子取代；二硫化物；Fe2(MoO4)3等，但不限于此。
通常，基于包含阴极活性材料的混合物的总重量，可在1到30wt％的范围内添加导电材料。可使用任意导电材料而没有特别限定，只要其具有导电性且不会引起电池中的化学变化即可。导电材料的示例可包括诸如天然石墨或人造石墨之类的石墨；诸如碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑和热炭黑之类的炭黑；诸如碳纤维和金属纤维之类的导电纤维；诸如氟化碳粉末、铝粉末和镍粉末之类的金属粉末；诸如氧化锌和钛酸钾之类的导电晶须；诸如氧化钛之类的导电金属氧化物；以及诸如聚亚苯基衍生物之类的导电材料等。
基于包含阴极活性材料的混合物的总重量，通常可以以1到30wt％的量添加作为用于辅助活性材料、导电材料等之间的粘合以及与集电器之间粘合的成分的黏结剂。如上所述的黏结剂的示例可包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯，聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯-丁烯橡胶、氟橡胶、各种共聚物等。
作为抑制阴极膨胀的成分的填料可选择性地使用，其没有特别限制，只要其不会引起电池中的化学变化且是纤维材料即可。填料的示例可包括诸如聚乙烯和聚丙烯之类的烯烃类聚合物；和诸如玻璃纤维和碳纤维之类的纤维材料。
可通过将阳极活性材料施加到阳极集电器和/或延伸集电器上，然后干燥所施加的阳极活性材料来制备阳极，并且如果需要，可在阳极中选择性地额外包含上述组分。
通常，阳极集电器和/或延伸集电器可以以3到500μm的厚度形成。阳极集电器和/或延伸集电器的材料没有特别限定，只要其不会引起电池中的化学变化且具有高的导电性即可。例如，可使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、碳极、或者通过用碳、镍、钛、银、铝-镉合金或类似物对铜或不锈钢表面进行表面处理而得到的材料。此外，类似于阴极集电器，可以在阳极集电器的表面上形成微小的不均匀，由此可改善阳极活性材料的粘合性。此外，阳极集电器可以以包括膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、无纺布等的各种形式使用。
阳极活性材料的示例可包括诸如硬碳和石墨类碳之类的碳；诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe′yOz(Me：Mn、Fe、PbGe；Me′：Al、B、P、Si、元素周期表第I、II和III族元素、或卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)之类的金属复合氧化物；锂金属；锂合金；硅类合金；锡类合金；诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5之类的金属氧化物；诸如聚乙炔之类的导电聚合物；Li-Co-Ni类材料等。
隔离体插入在阴极和阳极之间，可以使用具有高的离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。通常，隔离体可具有0.01～10μm的孔径和5～300μm的厚度。作为隔离体，可使用具有耐化学性和疏水性的由诸如聚丙烯之类的烯烃类聚合物；玻璃纤维或聚乙烯或类似物制成的片材、无纺布或类似物。当使用诸如聚合物之类的固体电解质作为电解质时，固体电解质也可用作隔离体。
电解质可以是含锂盐的非水电解质，其包括非水电解质和锂盐。作为非水电解质，使用非水有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质或类似物，但非水电解质不限于此。
非水有机溶剂的示例可包括诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃(franc)、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、乙醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等的非质子有机溶剂。
有机固体电解质的示例可包括聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚搅拌赖氨酸(agitation lysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、含有离子离解基团的聚合物等。
无机固体电解质的示例可包括Li的氮化物、卤化物和硫酸盐，诸如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、Li3PO4-Li2S-SiS2等。
锂盐可以是易溶于非水电解质的材料，其示例可包括LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂、酰亚胺等。
此外，为了改善充电/放电特性、阻燃性等，可将例如吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、n-乙二醇二甲醚(glyme)、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N,N-取代咪唑啉啶、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝或类似物加入到非水电解质中。在一些情况下，为了赋予不燃性，电解质可进一步包括诸如四氯化碳和三氟乙烯之类的含卤素的溶剂，并且为了改善高温储存特性，电解质可进一步包括二氧化碳气体、FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate)、PRS(Propene sultone)或类似物。
作为具体的示例，可通过将诸如LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiN(SO2CF3)2或类似物之类的锂盐加入到作为高介电溶剂的诸如EC或PC之类的环状碳酸酯和作为低粘度溶剂的诸如DEC、DMC或EMC之类的线性碳酸酯的混合溶剂中来制备含锂盐的非水电解质。
本发明的另一实施方式提供一种包括上述电池单元的电池组。
详细地说，根据本发明的电池组是其中n个电池单元(n≥2)此串联和/或并联连接的电池组，
其中这些电池单元在其中彼此不同的电池单元的电极引线在垂直方向上彼此平行地定位的状态下基于地向上堆叠，并且
在这些电池单元之中，至少一对电池单元堆叠成使得其上表面彼此面对，并且在堆叠成使得其上表面彼此面对的电池单元的电极引线之中，在未彼此连接的电极引线中，通过分别附接到电极引线的绝缘膜来保持绝缘状态。
也就是说，根据本发明的电池组具有其中绝缘膜显著限制电极引线的接触电传导的结构。在因为电池单元堆叠成使得其上表面彼此面对而所以实质上彼此相邻的电极引线之中，由于绝缘膜自然地阻挡为了配置电路而彼此不应接触的电极引线之间的电传导，但是绝缘膜未完全阻挡电极引线的接触电传导，所以电池组配置成使得可通过电极引线的会发生电传导的部分以期望的形式来实现电连接结构。
如上所述，尽管电池组是标准化的，使得该结构不是局部地应用到需要确保绝缘性能的一些电极引线而是应用到全部电极引线，但也可通过电极引线的未被绝缘膜绝缘的部分以期望的形式来配置电连接结构，使得与其中仅考虑某些电极引线来改变电极引线的形状或电连接结构或者增加绝缘材料的电池组相比，电池组可具有优良的制造加工性能。
本发明的另一个实施方式提供了一种包括上述一个或多个电池组的设备。
附图说明
图1是根据相关技术的电池单元的示意图；
图2是根据相关技术的电池组的示意图；
图3和图4是根据本发明示例性实施方式的电池单元的示意图；
图5是图4中的部分A的放大示意图；
图6是图解电极引线的修改示例的示意图；
图7是根据本发明示例性实施方式的电池组的示意图；
图8是根据本发明另一示例性实施方式的电池单元的示意图。
发明的实施方式
在下文中，将参照根据本发明示例性实施方式的附图来描述本发明，以便允许本发明更易理解，但是本发明的范围不限于此。
图3是根据本发明示例性实施方式的电池单元的示意性平面图，图4是图3的电池单元的示意性侧视图。另外，图5是图4的部分A的垂直剖面的放大示意图。
参照图3至图5，电池单元(100)具有以下结构：电极组件(120)的阴极引线(102)和阳极引线(104)在其中阴极引线(102)和阳极引线(104)经由电池壳体(110)的外周部分从电池壳体(110)向外突出的状态下与电解质(未示出)一起安装在电池壳体(110)中，并且通过热接合电池壳体(110)的外周部分而将电极组件(120)从外部密封。
在此，阴极引线(102)和阳极引线(104)在电池壳体(110)的同一外周部分中彼此平行地突出，由于阴极引线(102)和阳极引线(104)仅电连接到电池单元(100)的一个部分，所以电池单元(100)在空间利用方面具有优势。
电池壳体(110)可包括其中形成有用于将电极组件(120)容纳于其中的容纳部分的壳体本体(112)、以及从壳体本体(112)的一个端部延伸或由与壳体本体(112)独立的构件制成的平板盖(114)。
平板盖(114)形成电池单元(100)的上表面，壳体本体(112)形成电池单元的下表面，电极引线(102，104)以其中基于电池单元的横截面，电极引线(102，104)和平板盖(114)一起形成直线，即，电池单元的上表面的形式，从电池壳体(110)向外突出。
在该结构中，上表面形成为平坦的，使得在使用电池单元(100)的上表面堆叠电池单元时，可以提供高的尺寸稳定性。
同时，绝缘膜(132，134)在其中它们附接到电极引线(102，104)的状态下部分地定位于电池壳体(110)的外周部分内侧，并且绝缘膜(132，134)的定位于电池壳体(110)的外周部分内侧的部分与外周部分热接合在一起。绝缘膜(132，134)的除这些部分之外的剩余部分与电极引线(102，104)一起从电池壳体(110)向外突出。
在此，绝缘膜(132，134)分别附接到阴极引线(102)和阳极引线(104)，从而分别将阴极引线(102)和阳极引线(104)的向外突出的面积的大约80％绝缘。另外，绝缘膜(132，134)从电池壳体(110)以长度(L2)突出，长度(L2)对应于每个引线的向外突出的总长度(L1)的大约90％。
因此，阴极引线(102)和阳极引线(104)的突出表面大部分通过绝缘膜(132，134)绝缘，使得取决于接触的电可传导面积可得到显著限制。
然而，这些引线(102，104)的端部以及与其相邻的一些表面未与绝缘膜(132，134)附接，而是暴露于外部，使得可通过这些限制的部分实现电连接。
详细地说，如图6中所示，以形状(aa)或形状(bb)修改电极引线(102，104)，在该状态中可通过焊接、钎焊或机械固定来实现电极引线(102，104)的电连接，在形状(aa)中，仅未附接绝缘膜(132a)的剩余部分(102a)在突出方向上垂直地弯曲，在形状(bb)中，电极引线(102)与绝缘膜(132b)一起垂直地弯曲。为了防止接触，电极引线(102，104)可保持形状(cc)，在形状(cc)中，基于电池单元的横截面，绝缘膜(132c)和电极引线(102，104)的未附接绝缘膜(132c)的剩余部分(102c)形成直线。
也就是说，在根据本发明的电池单元(100)中，没有单独区分需要阻挡电接触或进行连接以构成电连接的电极引线(102，104)，而是将电极引线(102，104)和绝缘膜(132，134)以相同的形状标准化，使得电池单元(100)具有能够根据需要执行电传导并且同时在所有电极引线(102，104)中都确保绝缘的结构。
与其中按照需要绝缘和电传导的电极引线(102，104)而改变绝缘膜(132，134)或电极引线(102，104)的形状的电池单元(100)相比，这在制造加工性能方面提供了明显的优点。
特别是，如图3至图5中所示，第一，电池单元(100)具有其中基于电池单元(100)的横截面，电池单元(100)的上表面和电极引线(102，104)形成直线的形状，第二，电池单元(100)具有其中电极引线(102，104)从同一外周部分平行地突出的结构。如在图2中所示的电池组中，当堆叠如上所述的多个电池单元时，即使不同电池单元(100)的电极引线(102，104)不应彼此接触，但电极引线(102，104)之间的距离彼此显著相邻，使得电极引线可能容易地彼此接触。
因此，根据本发明，在具有上述结构的电池单元(100)中，基于其中绝缘膜(132，134)将电极引线的电可传导部分限制到其显著小的部分的结构，可稳定地确保电极引线(102，104)的绝缘性能而无需单独的绝缘材料。同时，如果必要的话，可通过如图6中所示使电极引线(102，104)的不受限制的剩余部分以期望的形式变形来实现电连接。
特别是，根据本发明示例性实施方式的电池单元的效果在下面的图7所示的电池组中更清楚地得到证明。
因此，连同图3至图6一起参照图7，电池组包括图3至图5中所示的第一电池单元(100)、以及具有与第一电池单元(100)的形状相同的形状的第二电池单元(320)至第四电池单元(340)。
在该电池组中，所有第一电池单元(100)至第四电池单元(340)以其中第一电池单元(100)至第四电池单元(340)基于地按顺序向上堆叠的状态彼此串联。
详细地说，第二电池单元(320)以其中第一电池单元(100)和第二电池单元(320)的电极引线(102，104，322，324)在垂直方向上彼此平行地定位的状态堆叠在第一电池单元100的下表面上。
与此不同，第三电池单元(330)以其中第二电池单元(320)和第三电池单元(330)的电极引线(322，324，332，334)在垂直方向上彼此平行地定位的状态堆叠在第二电池单元(320)的上表面上。
此外，第四电池单元(340)以其中第三电池单元(330)和第四电池单元(340)的电极引线(332，334，342，344)在垂直方向上彼此平行地定位的状态堆叠在第三电池单元(330)的下表面上。
如上所述将电池单元(100，320，330，340)的面对表面交替布置的原因在于，具有相同形状的全部电池单元(100，320，330，340)通过将电极引线设置为相反的极性而彼此串联连接。
描述其电连接结构，第一电池单元(100)的阴极引线(102)保持其中阴极引线(102)向外突出的形状，并且第一电池单元(100)的阳极引线(104)电气地且物理地接合到第二电池单元(320)的阴极引线(322)。因此，这些电池单元(100，320)彼此串联连接。
第二电池单元(320)的阳极引线(324)电气地且物理地接合到第三电池单元(330)的阴极引线(332)。因此，这些电池单元(320，330)彼此串联连接。
第三电池单元(330)的阳极引线(334)电气地且物理地接合到第四电池单元(340)的阴极引线(342)，并且第四电池单元(340)的阳极引线(344)保持其中阳极引线(344)向外突出的形状。因此，全部电池单元(100，320，330，340)彼此串联连接。
然而，在该结构中，第二电池单元(320)和第三电池单元(330)以其中其上表面彼此面对的形状堆叠以用于电极引线(322，324，332，334)之间的串联连接，因此在垂直方向上彼此平行地定位的电极引线(322，324，332，334)彼此显著相邻，从而容易彼此接触。
虽然如上所述的相邻不会在第二电池单元(320)的阳极引线(324)和第三电池单元(330)的阴极引线(332)中引起问题，但是在第二电池单元(320)的阴极引线(322)与第三电池单元(330)的阳极引线(334)彼此接触从而进行电传导时，电池组(300)中可能发生短路。
因此，根据本发明，由于电极引线的除了用于电连接的显著小的部分之外的剩余部分都通过绝缘膜(图3至图5中的132，134)完全绝缘，所以即使这些电极引线彼此接触，也不会发生短路。
另外，由于上述结构，可基本确保绝缘性能，并且电池单元可通过图6中所示的电极引线的变形结构彼此稳定地连接。
换句话说，尽管根据本发明的电池组(300)是标准化的，使得绝缘膜(132，134)的结构不是局部地应用到需要确保绝缘性能的一些电极引线(322，334)而是相同地应用到全部电极引线，但也可通过电极引线的未被绝缘膜(132，134)绝缘的部分以期望的形式来配置电连接结构，使得与其中仅考虑某些电极引线来改变电极引线的形状或电连接结构或者增加绝缘材料的电池组相比，电池组(300)可具有优良的制造加工性能。
图7图解了根据本发明的电池组的结构的单个示例，电池组的结构不限于图7中图解的电池单元的数量、电池单元的堆叠结构以及电极引线之间的连接结构。
同时，图8是根据本发明另一示例性实施方式的电池单元的示意图。
参照图8，除了绝缘膜(234)的外表面具有压花结构(236)之外，电池单元(200)具有与图3至图5中所使的结构相同的结构。
压花结构(236)是其中与形成绝缘膜(234)的外层的聚合物树脂层一体形成多个突起的结构，压花结构(236)用来在突起与外部物体接触时以突起的尺寸保持电极引线(204)与外部物体之间的间隔。
也就是说，电池单元(200)具有能够更稳定地防止电极引线(204)的不期望的接触或电传导的结构。
本领域技术人员将理解到，在不背离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，基于该描述，各种应用和修改是可能的。
工业实用性
如上所述，根据本发明的电池单元是标准化的，从而即使在不改变电池单元的形状和执行额外的工序的情况下，基于其中绝缘材料附接到电极引线的暴露于外部的剩余部分而使得仅暴露电极引线的显著限制的表面的结构，在具有高绝缘可靠性的同时，确保了仅在一些电极引线中所需要的绝缘性能，从而电池单元在制造加工性能方面明显有利。
此外，根据本发明的电池组具有其中绝缘膜显著限制电极引线的接触电传导的结构。在因为电池单元堆叠成使得其上表面彼此面对而所以实质上彼此相邻的电极引线之中，由于绝缘膜自然地阻挡为了配置电路而彼此不应接触的电极引线之间的电传导，但是绝缘膜未完全阻挡电极引线的接触电传导，所以电池组配置成使得可通过电极引线的会发生电传导的部分以期望的形式来实现电连接结构。

Claims (15)

1.一种电池单元，所述电池单元具有其中在电极组件与电解质一起安装在由层合片制成的电池壳体中的状态下电池壳体的外周部分通过热接合被密封的结构，
其中所述电极组件的一对电极引线从所述电池壳体向外突出，并且绝缘构件在所述电极引线的向外突出的总面积的至少60％的面积中附接到所述电极引线的每一个。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述电池壳体包括其中形成有用于将所述电极组件容纳于其中的容纳部分的壳体本体和从所述壳体本体的一个端部延伸或由与所述壳体本体独立的构件制成的平板盖，
所述平板盖形成所述电池单元的上表面，并且所述电极引线以其中基于所述电池单元的横截面，所述电极引线和所述平板盖形成直线的形状从所述电池壳体向外突出。
3.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述绝缘构件是附接到所述电极引线的两个表面的绝缘膜。
4.根据权利要求3所述的电池单元，其中，所述绝缘膜以其中所述绝缘膜部分地包围所述电极引线的表面的结构与所述电极引线一起从所述电池壳体向外突出。
5.根据权利要求4所述的电池单元，其中，所述绝缘膜以与所述电极引线的向外突出的总长度的60％到90％对应的长度从所述电池壳体突出。
6.根据权利要求5所述的电池单元，其中，所述绝缘膜的除与所述电极引线一起突出的部分之外的剩余部分热接合到所述电池壳体的接触表面。
7.根据权利要求3所述的电池单元，其中，所述绝缘膜包括至少一个聚合物树脂层、和形成在所述树脂层的一个表面上的粘合层。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其中，压花(embossing)结构形成在所述聚合物树脂层的未形成所述粘合层的另一个表面上。
9.根据权利要求8所述的电池单元，其中，所述压花结构是其中与所述聚合物树脂层一体的多个突起形成在所述表面上的结构。
10.根据权利要求9所述的电池单元，其中，所述突起在与外部物体接触时保持所述电极引线与所述外部物体之间的间隔。
11.根据权利要求4所述的电池单元，其中，所述电极引线通过所述电极引线的未附接所述绝缘膜的剩余部分电连接到外部。
12.根据权利要求11所述的电池单元，其中，所述电池单元包括选自以下的至少一种形状：
(a)其中仅所述电极引线的未附接所述绝缘膜的所述剩余部分在所述电极引线的突出方向上垂直地弯曲的形状；
(b)其中所述电极引线与所述绝缘膜一起垂直地弯曲的形状；和
(c)其中基于所述电池单元的横截面，所述电极引线的未附接所述绝缘膜的所述剩余部分和所述绝缘膜形成直线的形状。
13.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述电池单元具有：
其中所述一对电极引线从所述电池壳体的同一外周部分彼此平行地突出的结构；或
其中所述一对电极引线分别从所述电池壳体的彼此相对的外周部分突出的结构。
14.一种电池组，在所述电池组中n个(n≥2)根据权利要求1至13中任一项所述的电池单元彼此串联和/或并联连接，
其中这些电池单元在其中彼此不同的电池单元的电极引线在垂直方向上彼此平行地定位的状态下基于地向上堆叠，并且
在这些电池单元之中，至少一对电池单元堆叠成使得其上表面彼此面对，并且在堆叠成使得其上表面彼此面对的所述电池单元的所述电极引线之中，在未彼此连接的电极引线中，通过分别附接到所述电极引线的绝缘膜来保持绝缘状态。
15.一种设备，所述设备包括至少一个根据权利要求14所述的电池组。
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