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CN115498352A - 用于软包型二次电池的通气装置和包括其的电池模块 - Google Patents

用于软包型二次电池的通气装置和包括其的电池模块 Download PDF

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CN115498352A CN202210692854.5A CN202210692854A CN115498352A CN 115498352 A CN115498352 A CN 115498352A CN 202210692854 A CN202210692854 A CN 202210692854A CN 115498352 A CN115498352 A CN 115498352A
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vent
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金相模
金东洲
金镇高
朴善民
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SK On Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于软包型二次电池的通气装置，其包括：包括第一框架和第二框架的框架；和将第一框架和第二框架彼此连接并且具有形成在其中的狭缝部的连接器。第一框架和第二框架中的每一个都具有彼此相对的表面，并且第一框架和第二框架中的至少一种包括从相对的表面凹入的通气引导部，并且通气控制部形成为在第一框架和第二框架之间的空间，以连接至通气引导部。

Description

用于软包型二次电池的通气装置和包括其的电池模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年6月18日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2021-0079217号和2022年3月3日提交的第10-2022-0027237号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于软包型二次电池的通气装置和包括其的电池模块。
背景技术
随着信息技术和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作移动电子设备例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等的电源。近来，正在开发包括二次电池的电池组并将其用作环保车辆的电源。
二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于工作电压和每单位重量的能量密度高、充电率高，尺寸紧凑等，而备受关注。
例如，锂二次电池可以包括包括正极、负极和隔膜层(隔膜(separator))的电极组件，以及浸没该电极组件的电解液。锂二次电池可以进一步包括用于容纳电极组件和电解液的具有例如软包形(pouch shape)的外壳。
当软包型锂二次电池暴露于恶劣环境时，可能会在电池内部连续产气，从而增加软包的内部压力。如果内压升高到超过容许临界值(tolerable critical value)，则可能会损坏软包的最薄弱部分处的密封部而导致通气(ventilation)(以下称为通气(vent))。软包中可能随机出现通气，通气产生部(vent generation portion)可能不容易预测。
在韩国登记专利公布第10-1789804号的公开内容中，层叠膜(lamination film)被焊接在软包型电池的密封部以引起软包中产生的气体的定向排放。然而，可能无法提供足够的排气引导效果和电池单元稳定性。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种具有提高的通气控制性能的用于软包型二次电池的通气装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种具有提高的通气控制性能的电池模块。
根据本发明的实施方案，用于软包型二次电池的通气装置包括框架，所述框架包括第一框架和第二框架；和连接器，所述连接器将第一框架和第二框架彼此连接并且具有形成在其中的狭缝部(slit portion)。第一框架和第二框架中的每一个都具有彼此相对的表面，并且第一框架和第二框架中的至少一种包括从相对表面凹入的通气引导部。通气控制部形成为在第一框架和第二框架之间的空间，以连接至通气引导部。
在一些实施方案中，连接器可以从第一框架的后表面延伸以连接到第二框架的后表面，第一框架可以具有与第二框架相对的第一框架相对表面(first frame facingsurface)和从第一框架相对表面凹入的第一通气引导表面(first vent guidingsurface)，第二框架可以具有与第一框架相对的第二框架相对表面(second frame facingsurface)和从第二框架相对表面凹入的第二通气引导表面(second vent guidingsurface)，并且通气引导部可以形成于第一通气引导表面和第二通气引导表面之间。
在一些实施方案中，狭缝部可以在第一框架和第二框架之间延伸，并且通气引导部可以邻近狭缝部的一端并且可以向框架外部开口。
在一些实施方案中，通气引导部可以包括通气槽。
在一些实施方案中，通气引导部可以包括通气孔。
在一些实施方案中，通气孔的内部形状可以包括圆柱形、半圆柱形、漏斗形和多角柱形(polygonal pillar shape)中的至少一种。
在一些实施方案中，圆柱形、半圆柱形和漏斗形的每一种的平均直径均可以为1mmΦ至500mmΦ。
在一些实施方案中，盖可以被装配到通气引导部。
在一些实施方案中，盖可以包括具有的延展性大于框架的材料的延展性的材料。
在一些实施方案中，狭缝部可以在对应于通气引导部的位置处具有与通气引导部的形状相同的子通气孔(sub-venting hole)。
在一些实施方案中，第一框架和第二框架之间的间隔可以为0.1mm至10mm。
根据本发明的实施方案，电池模块包括多个彼此堆叠的电池单元，多个电池单元中的每一个均包括电极引线；和汇流条组件(bus bar assembly)，该汇流条组件耦接(coupled)到多个电池单元的电极引线被引出的一端，以将多个电池单元彼此连接。汇流条组件包括：主框架(main frame)，主框架包括狭缝部，多个电池单元的电极引线从狭缝部引出；汇流条，汇流条安装在主框架的外表面上以将通过狭缝部引出的电极引线彼此电连接；和多个内框架，多个内框架在主框架的内表面上彼此间隔开以将电极引线引导至狭缝部。多个内框架包括彼此相邻的第一内框架(first inner frame)和第二内框架(secondinner frame)，并且第一内框架包括从与第二内框架相对的表面凹入的通气引导部，并且通气控制部形成为第一内框架和第二内框架之间的空间以连接至通气引导部。
在一些实施方案中，第一内框架可以具有与第二内框架相对的第一内框架相对表面和从第一内框架相对表面凹入的第一内通气引导表面(first inner vent guidingsurface)。第二内框架可以具有与第一内框架相对的第二内框架相对表面和从第二内框架相对表面凹入的第二内通气引导表面(second inner vent guiding surface)。通气引导部可以形成于第一内通气引导表面和第二内通气引导表面之间。
在一些实施方案中，多个电池单元可以各自包括电极组件和用于容纳电极组件的软包。软包可以包括形成在电极组件外部的密封部，并且电极引线和密封部可以至少部分位于通气控制部中。
在一些实施方案中，密封部的至少一部分可以与通气控制部中的第一内框架相对表面(first inner frame facing surface)和第二内框架相对表面(second inner framefacing surface)的至少一部分接触。
在一些实施方案中，密封部可以包括密封电极引线的引出端的侧密封部(sidesealing portion)和密封电极引线未引出的一侧的主密封部(main sealing portion)。主密封部可以具有折叠部，其中软包在主密封部的边缘处折叠。侧密封部与第一内框架相对表面和第二内框架相对表面的接触面积为200mm2至20,000mm2。
在一些实施方案中，通气引导部可以邻近狭缝部的一端，并且可以向多个内框架中的至少一个内框架的外侧开口。
在一些实施方案中，通气引导部的内部形状可以包括圆柱形、半圆柱形、漏斗形和多角柱形中的至少一种。
在一些实施方案中，盖可以装配到通气引导部。
在一些实施方案中，盖可以包括具有的延展性大于多个内框架的延展性的材料。
在一些实施方案中，多个内框架之间的间隔可以为0.1mm至10mm。
在一些实施方案中，狭缝部可以在对应于通气引导部的位置处具有与通气引导部的形状相同的子通气孔。
在根据本发明的实施方案的用于软包型二次电池的通气装置中，由在软包内部产生的气体引起的通气可以被延迟。因此即使发生通气时，也可以在特定方向上引导气体排出，从而可以防止电池单元的损坏或爆炸。
在一些实施方案中，软包膨胀可以通过通气装置的通气控制部来抑制，以防止或延迟通气。
在一些实施方案中，用于软包型二次电池的通气装置可以将气体的方向引导到通气引导部，从而可以预测通气产生的区域或时间。此外，可以省略附加装置(additionaldevice)(例如，通气单元(venting unit))，从而可以提高二次电池或电池模块的生产率。
在包括根据示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的电池模块中，即使当电池软包内部的压力可能增加超过适当水平时，也可以控制通气以保持稳定性。因此，可以实现电池单元的稳定性并且可以防止电池单元性能的劣化。
附图说明
图1是示出根据示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
图2A至图2D是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
图3A至图3B是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
图4是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
图5A和5B是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
图6是根据示例性实施方案的电池单元的示意性俯视图。
图7是示出根据示例性实施方案的电池单元的示意性透视图。
图8是用于描述根据示例性实施方案的电池单元的运行机制(operationmechanism)的示意图。
图9是示出根据示例性实施方案的电池模块的示意性透视图。
图10和图11是示出根据示例性实施方案的电池模块的示意性横截面图。
具体实施方式
根据本发明的示例性实施方案，提供了一种能够减少或延迟电池单元中产气的用于软包型二次电池的通气装置。根据示例性实施方案，还提供了一种包括该通气装置的电池模块。
在下文中，将参照实施方案和附图详细说明本发明。然而，本领域技术人员将理解，提供参照附图描述的这些实施方案是为了进一步理解本发明的精神，而不是限制如在详细描述和所附权利要求中公开的所要保护的主题。
本文使用的术语“框架”是指能够控制在与电池单元组合的电池单元中产气的方向的通气装置的元件。指定第一框架和第二框架仅是为了彼此区分，并且它们的位置或顺序不受术语“第一”和“第二”的具体限制。
图1是示出根据示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
在图1中的用于软包型二次电池的通气装置100中，“L”是指第一框架和第二框架的从左侧到右侧，或者从右侧到左侧的长度方向。“H”是指向上或向下的高度方向；“D”是指从前面到后面或从后面到前面的厚度方向；“h”是指第一框架和第二框架之间的间隔。
在图1中，第一框架和第二框架之间的间隔可以是足够近的距离，例如当电池单元插入到第一框架和第二框架之间时，电池软包的一部分可以通过该距离与第一框架和第二框架接触。
参照图1，根据示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置100(以下简称为通气装置)可以包括第一框架110、第二框架120和用于将第一框架110和第二框架120彼此连接的连接器150。第一框架110和第二框架120可以彼此相对。
连接器150可以包括在第一框架110和第二框架120之间延伸的狭缝部151。在图1中，考虑到第一框架110和第二框架120之间的间隔，连接器150和狭缝部151用虚线表示。
本文使用的“框架110和框架120”可以指第一框架110和第二框架120中的至少一种。
第一框架110可以包括第一框架体111，并且第二框架120可以包括第二框架体121。
第一框架110的一个表面和第二框架120的一个表面可以彼此相对。第一框架110可以包括与第二框架120相对的第一框架相对表面112，并且第二框架120可以包括与第一框架110相对的第二框架相对表面122。
第一框架110和第二框架120可以通过连接器150彼此固定和彼此连接。例如，连接器150可以从第一框架110的后表面延伸以连接到第二框架120的后表面。
连接器150可以包括例如狭缝部151。例如，狭缝部151可以在第一框架110和第二框架120之间延伸，使得当电池单元被插入通气装置100中时，电池单元的电极引线可以沿第一框架110和第二框架120的厚度方向插入。狭缝部151的尺寸或长度可以在可以插入电池单元的电极引线的范围内适当地调整。
第一框架110和第二框架120中的至少一种可以包括在相对表面处凹入的通气引导部130。此外，连接到通气引导部130的通气控制部140可以形成为形成于第一框架110和第二框架120之间的空间。
例如，第一框架110可以包括与第二框架120相对的第一框架相对表面112和通过从第一框架相对表面112凹入形成的第一通气引导表面131。第二框架120可以包括与第一框架110相对的第二框架相对表面122和通过从第二框架相对表面122凹入而形成的第二通气引导表面132。通气引导部130可以形成于第一通气引导表面131和第二通气引导表面132之间。
例如，从第一框架相对表面112凹入的第一通气引导表面131和从第二框架相对表面122凹入的第二通气引导表面132可以彼此相对以形成通气槽或通气孔作为通气引导部130。
可以适当地调整通气引导部130在框架110和框架120处的位置或通气引导部130的形状。
图2A至图2D和图3A至图3B是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
在此省略与参照图1描述的元件或结构基本相同或相似的元件或结构的详细说明。
参照图2A，通气引导部130可以形成在框架110和框架120的边缘处。例如，通气引导部130可以与狭缝部150的一端相邻并且可以向框架110和框架120的外部开口。
参照图2B至2D，通气引导部130可以形成在第一框架110和第二框架120的内部区域。
参照图3A，通气引导部130可以包括通气槽135。例如，通气槽135可以包括形成在第一框架110的前表面的槽。例如，通气槽135可以从第一框架110前表面凹入并且与第一框架110的后表面间隔开。
参照图3B，通气引导部130可以包括通气孔137。例如，通气孔137可以是形成在第一框架110的前表面处的孔或开口。例如，通气孔137可以是从第一框架110的前表面延伸到第一框架110的后表面的孔。
当电池单元插入到第一框架110和第二框架120之间并且由于在电池运行期间软包的内部压力增加而发生通气时，通气槽135或通气孔137可以用作可以将气体排放到外部的通道。
在一个实施方案中，通气孔137的内部形状可以包括，例如，圆柱形、半圆柱形、漏斗形和多角柱形中的至少一种。
如图2A至图2D所示，通气孔137的内部形状可以是圆柱状、半圆柱形或漏斗形。
例如，如图2C所示，通气孔137可以具有漏斗形。例如，通气孔137可以具有从框架110和框架120的前表面到后表面宽度变窄的漏斗形。或者，通气孔137可以具有从框架110和框架120的前表面到后表面宽度变宽的漏斗形。
例如，通气孔137可以具有三角柱形或八角柱形。
在示例性实施方案中，当在软包中产气时软包可以在其中膨胀的剩余空间(remainder space)可以由用作通气槽或通气孔的通气引导部130提供。因此，气体可以被引导到通气引导部130。因此，可以容易地控制或引导通气而无需额外的部件或设备。
在一个实施方案中，如果通气孔的内部形状是选自圆柱形、半圆柱形和漏斗形中的任何一种，则平均直径可以为1mmΦ至500mmΦ，优选为5mmΦ至100mmΦ。在上述范围内，可以促进对通气引导部130的气体导入和排出。
图4是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
参照图4，通气引导部130可以进一步包括盖115和盖125。
在这种情况下，电池单元软包的一部分，例如，软包密封部可以与通气引导部130中的第一盖115和/或第二盖125接触。在示例性实施方案中，盖115和盖125可以包括比框架110和框架120的材料更容易物理变形的软材料。
在一个实施方案中，当在框架110和框架120的高度方向上、厚度方向上或长度方向上向盖115和盖125施加预定值以上的压力时，盖115和盖125可以与框架110和框架120分离。
在一个实施方案中，在框架110和框架120的高度方向上、厚度方向上或长度方向上向盖115和盖125施加预定值以上的热量时，盖115和盖125可以熔化。
在一些实施方案中，盖115和盖125可以包括低熔点材料。例如，盖115和盖125可以包括锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)、铋(Bi)、铟(In)等。因此，盖115和盖125可以转化为可流动的状态。因此，可以通过盖115和盖125的变形形成排气通道。
图5A和5B是示出根据一些示例性实施方案的用于软包型二次电池的通气装置的示意性透视图。
参照图5A和5B，狭缝部151可以包括在对应于通气引导部130的位置处具有与通气引导部130的形状基本相同的子通气孔153。因此，可以提供当通气发生时用于将气体向外部排放的附加通道。
如图5A所示，通气引导部130可以形成在框架110和框架120的内侧，并且子通气孔153也可以形成在狭缝部151中。
如图5B所示，通气引导部130可以形成在框架110和框架120的一端，并且子通气孔153也可以形成在狭缝部151的一端以向连接器150的外部开口。
如上所述，子通气孔153可以形成在对应于通气引导部130的位置处，并且可以具有与通气引导部130的形状对应的形状，从而可以提供更有利于通气控制的结构。
再次参照图1，通气控制部140可以设置为形成在第一框架110和第二框架120之间的空间，并且可以连接到通气引导部130。
例如，通气控制部140可以沿着框架110和框架120的指定为L的长度方向形成在第一框架110和第二框架120之间，并且可以连接到通气引导部130。例如，当电池单元的电极引线可以插入通气装置100的狭缝部151中时，电池单元的软包的密封部可以与通气控制部140中的框架110和框架120的表面接触。
为便于说明，在图1中，框架110和框架120之间的间隔被示出为相对大于实际间隔。然而，框架110和框架120之间的间隔可以足够小，使得当将电池单元插入框架110和框架120之间时电池单元的部分可以接触框架的表面。
因此，当在软包中产气时，可以减小用于软包的膨胀的空间，从而可以抑制软包的膨胀。因此，可以中断或延迟通气的产生。
在一些实施方案中，第一框架110和第二框架120之间的间隔可以是从0.1mm至10mm。第一框架110和第二框架120之间的间隔在图1中被指定为h，并且间隔h可以优选地从2mm至5mm。在上述间隔范围内，可以将电池单元插入并固定在通气装置100中，并且在电池单元的运行过程中可以有效地抑制软包膨胀。
在一些实施方案中，第一框架110和第二框架120中的每一个在指定为L的方向上的长度可以为10mm至500mm，在指定为H的方向上的高度可以为1mm至50mm，并且在指定为D的方向上的厚度可以为1mm至50mm。优选地，长度可以为5mm至300mm，高度可以为5mm至30mm，并且厚度可以为5mm至30mm。
在可以将电池单元容易地应用于通气装置100的范围内，可以对通气装置的尺寸或形状进行各种修改，并且可以通过将电池单元应用于通气装置100来控制通气方向。
在一个实施方案中，框架110和框架120可以包括具有高刚性和高弹性的材料，以承受从外部施加的物理力和化学力。此外，连接器150可以包括与框架110和框架120的材料相同的材料。
在一个实施方案中，框架110和框架120可以包括具有比包括在盖中的材料更高的刚性或更高的弹性的材料，以在恶劣条件下提供改善的耐用性。例如，框架110和框架120可以包括塑料、金属、陶瓷等。例如，塑料可以包括广泛使用的塑料、工程塑料等。金属可以包括铝、铜、铁、不锈钢等。聚合物可以包括橡胶、聚氨酯泡沫塑料(polyurethane foam)等。
在一些实施方案中，第一框架110、第二框架120和连接器150可以彼此一体形成。
根据示例性实施方案的软包型电池单元可以通过将电池单元插入到上述用于软包型二次电池的通气装置中来实现。
图6是根据示例性实施方案的电池单元的示意性俯视图。
参照图6，电池单元200可以包括具有在其一端形成有电极引线220的电极组件210和容纳电极组件210的软包230。
本文使用的术语“电极引线220”可以指第一电极引线221和第二电极引线222中的至少一种。
软包230可以包括形成在电极组件210外侧的密封部240。
密封部240可以包括用于密封引出电极引线220的一端的侧密封部241，以及用于密封未引出电极引线220的一侧的主密封部243。折叠部245可以通过在主密封部243的边缘折叠软包230而形成。
侧密封部241可以是位于电极引线从形成在电极组件的外侧的密封部引出的方向上的密封部。主密封部243可以是连接到侧密封部241并且位于不引出电极引线的方向上的密封部。折叠部245可以指软包在主密封部243的边缘处延伸而被折叠的结构。
例如，当通过形成折叠部243组装电池模块时，可以减少相邻电池单元之间的不必要空间。折叠部243可以形成为小于电极组件的厚度并且可以不突出。因此，相邻的电池单元可以更紧密地布置以增加电池模块的体积效率。
图7是示出根据示例性实施方案的电池单元的示意性透视图。
参照图7，电池单元200可以插入到通气装置100中。例如，电池单元200的电极引线220可以从框架110和框架120的前表面到后表面插入到通气装置100的狭缝部151中。在这种情况下，电池单元200的电极引线220和密封部240的部分可以位于通气控制部140中。例如，侧密封部241可以位于通气控制部140以与第一框架相对表面112和第二框架相对表面122接触。
软包的密封部240可以与框架相对表面112和框架相对表面122接触，从而即使在软包中产气时，框架110和框架120也可以抑制软包的膨胀。因此，可以防止密封部240由于气体膨胀而被拆开(disassembled)，从而抑制或延迟通气的发生。
图8是用于描述根据示例性实施方案的电池单元的运行机制的示意图。
在图8的区域(A)中，通气可以由通气控制部140控制。在图8的区域(B)中，可以通过通气引导部130引导通气。
当电池单元200的软包230膨胀时，通气控制部140的区域(A)可以直接接触第一框架110和第二框架120以抑制密封部240的膨胀。因此，可以延迟或抑制通气的产生，并且可以实施通气控制。
在通气引导部130的区域(B)中，可以相对地允许密封部240的膨胀。因此，软包230中产生的气体可以转移到区域(B)，并且软包230可能膨胀。另外，当软包的内部压力可能变得等于或大于软包中产生的气体对密封部240的粘附力时，密封部240可以开口以使得气体排出到外部。
如上所述，软包230中产生的气体可以通过通气引导部130排出。
因此，可以防止电池单元的损坏或爆炸。此外，排出气体的方向可以由通气引导部130控制，从而可以容易地预测通气产生位置。
如上所述，即使当二次电池的内部压力增加到适当水平或更高时，也可以控制通气以提高耐压性。因此，可以提高电池的稳定性并且可以防止电池性能的劣化。
图9是示出根据示例性实施方案的电池模块的示意性透视图。
根据示例性实施方案的电池模块可以包括应用于如上所述的通气装置100的电池单元。
参照图9，电池模块400可以包括多个电池单元200。在一个实施方案中，多个电池单元200可以通过彼此表面接触而堆叠。例如，彼此堆叠的多个电池单元200可以形成电池组(battery stack)，并且多个电池单元200可以通过汇流条组件300彼此电连接。
每个电池单元200可以是软包型电池，其中电极组件210可以由软包230封装，如图6所示。例如，电池单元200可以包括在其一端形成有电极引线220的电极组件210，以及容纳电极组件210的软包230。
如上所述，软包230可以包括形成在电极组件230外侧的密封部240。
如图9所示，汇流条组件300可以包括设置在电池组的一端的第一汇流条组件300a和设置在电池组的另一端的第二汇流条组件300b。第一汇流条组件300a和第二汇流条组件300b可以彼此相对，并且可以彼此间隔开，电池组置于其间。
在示例性实施方案中，汇流条组件300可以包括主框架320、汇流条340和内框架360。
参照图9，电池模块400可以包括多个电池单元200。在一个实施方案中，多个电池单元200可以通过彼此表面接触而堆叠。例如，彼此堆叠的多个电池单元200可以形成电池组，并且多个电池单元200可以通过汇流条组件300彼此电连接。
在本说明书中，主框架320的外表面可以指代与设置电池单元200的一侧相反的一侧，并且内表面可以指代设置电池单元200的一侧。
主框架320可以包括多个狭缝部151以容纳电池单元200的电极引线220。从每个电池单元200延伸的电极引线220可以通过每个狭缝部151插入和引出。
可以将配置为电连接通过狭缝部151引出的电极引线220的汇流条340安装在主框架320的外表面上。
彼此间隔开的多个内框架360可以耦接到主框架320的内表面，以将电极引线220引导到狭缝部151。内框架360之间的间隔距离可以为0.1mm至10mm。
图10和图11是示出根据示例性实施方案的电池模块的示意性横截面图。
例如，图10是沿图9中Y轴方向上的线B-B'截取的电池模块400的横截面图。在包括沿电池模块400的线B-B'的切割表面(cut surface)的区域中，内框架360可以包括通气引导部130。
图11是沿图9中Y轴方向上的线A-A'截取的电池模块400的横截面图。在包括电池模块400的线A-A'的切割表面的区域中，内框架360可以包括通气控制部140(形成在内框架360之间的空间)。
参照图10，以及图9，多个内框架360可以沿着多个电池单元200堆叠的方向(X轴方向)以预定间隔设置。电池单元200可以插入在内框架360之间。
在一个实施方案中，内框架360和电池单元200可以交替且重复地布置。多个内框架360中的至少一个可以包括在与相邻内框架360相对的表面上的通气引导部130。
如图10所示，多个内框架360中的至少一个内框架(第一内框架)可以具有与相邻内框架(第二内框架)相对的第一内框架相对表面361。第一内框架相对表面361可以包括第一内通气引导表面362。第一内通气引导表面362可以由第一内框架相对表面361的一部分被凹入形成。
第二内框架可以包括与第一内框架相对的第二内框架相对表面363。第二内框架相对表面363可以包括第二内通气引导表面364。第二内通气引导表面364可以由第二内框架相对表面363的一部分被凹入形成。
通气引导部130可以形成在第一内通气引导表面362和第二内通气引导表面364之间。
在一些实施方案中，所有的多个内框架360均可以包括与相邻内框架相对的表面处具有凹入形状的通气引导部。
在一些实施方案中，通气引导部130可以邻近狭缝部151的一端，并且可以向内框架360的外侧开口。
根据一些实施方案，通气引导部130的内部形状可以是，例如，圆柱形、半圆柱形、漏斗形或多角柱形。
在内框架360中形成的通气引导部130的数量、形状、尺寸和位置可以在能够控制电池单元200中产生的通气的范围内进行适当修改。
通气引导部130和通气控制部140可以具有与参照图1至图7描述的通气装置100的结构和形状基本相同的结构和形状。
当电池单元200的电极引线220插入汇流条组件300的狭缝部151中时，电池单元200的电极引线220和密封部240的至少一部分可以位于通气控制部140。例如，密封部240可以直接与通气控制部140中的内框架相对表面361和内框架相对表面363的至少一部分接触。例如，密封部240的侧密封部241可以直接与内框架相对表面361和内框架相对表面363的至少一部分接触。
参照图11，电池单元200的侧密封部241可以与通气控制部140中的第一内框架相对表面361和第二内框架相对表面363的至少一部分接触。
例如，侧密封部241与第一内框架相对表面361和第二内框架相对表面363的接触面积可以为200mm2至20,000mm2，优选地为800mm2至20,000mm2。
在一个实施方案中，侧密封部241与第一内框架相对表面361的接触面积可以为50mm2至5,000mm2，并且侧密封部241与第二内框架相对表面363的接触面积可以为50mm2至5,000mm2。在上述范围内，可以更有效地延迟或抑制通气的发生。
例如，侧密封部241可以与分别设置在电池模块400的一端和另一端的第一汇流条组件300a和第二汇流条组件300b中的每一个中的内框架相对表面361和内框架相对表面363接触。
如参照图10所述，在内框架360中形成的通气引导部130中，内框架相对表面361和内框架相对表面363与侧密封部241可以彼此不接触，因此当在电池单元200的软包230中产生气体时，可以提供软包230的膨胀空间。在一个实施方案中，当软包230的密封部240处的气体使得内部压力变得等于或大于密封部240的粘附力时，密封部240可以打开并且气体可以排出到外部。
在示例性实施方案中，电池单元200可以是锂二次电池。电池单元200可以包括如上所述的软包230和电极组件210。电极组件210可以包括重复堆叠的电极和设置在电极之间的隔膜层。每个电极可以包括形成在电极集流体上的活性物质层。
电极可以包括负极和正极。电极集流体可以包括包含在正极中的正极集流体和包含在负极中的负极集流体。活性物质层可以包括包含在正极中的正极活性物质层和包含在负极中的负极活性物质层。
正极可以包括正极集流体和通过在正极集流体上涂覆正极活性物质而形成的正极活性物质层。正极活性物质可以包括能够可逆地使锂离子嵌入和脱嵌的化合物。
在一些实施方案中，正极活性物质可以包括锂-过渡金属复合氧化物颗粒。锂-过渡金属复合氧化物颗粒中所含的锂-过渡金属复合氧化物的实例可以包括锂-锰基氧化物、锂-钴基氧化物、锂-镍基氧化物、锂-锰-钴基氧化物等。
在一些实施方案中，锂-过渡金属复合氧化物颗粒可以包括镍(Ni)，并且可以进一步包括钴(Co)和锰(Mn)中的至少一种。
例如，锂-过渡金属复合氧化物颗粒可以由以下化学式1表示。
[化学式1]
LixNi1-yMyO2-zXa
在化学式1中，0.9≤x≤1.1、0≤y≤0.7、-0.1≤z≤0.1，并且0≤a≤0.1。M可以包括选自Na、Mg、Ca、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Fe、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、C、Si、Sn和Zr中的至少一种元素，并且X可以代表选自O、F、S和P中的元素。
在一些实施方案中，化学式1中镍的摩尔比(1-y)可以在0.8至0.95的范围内。在这种情况下，可以通过高镍(高Ni)正极组合物来增加功率和容量。随着包含在正极活性物质中的镍含量增加，由于正极活性物质和电解液之间的副反应而产生的气体可能会增加。在示例性实施方案中，可以使用上述通气装置100有效地控制气体的排放。
在一些实施方案中，锂-过渡金属复合氧化物颗粒可以由以下化学式2表示，并且可以具有橄榄石结构(olivine structure)。
[化学式2]
LiMPO4
在化学式2中，M可以包括选自Fe、Mn、Ni、Co和V中的至少一种元素。
正极集流体可以包括在锂二次电池的充电/放电电压范围内不具有反应性并且可以容易地涂覆和粘附到电极活性物质上的金属材料。例如，正极集流体可以包括例如不锈钢、镍、铝、钛、铜、锌或它们的合金，优选铝或铝合金。
例如，可以通过在溶剂中将正极活性物质与粘合剂、导电材料和/或分散剂混合并搅拌来制备浆料。可以将浆料涂覆在正极集流体上，然后干燥并压制以形成包括正极活性物质层的正极。
粘合剂可以包括有机基粘合剂(organic based binder)，例如聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯等，或者水基粘合剂(aqueous-based binder)如丁苯橡胶(SBR)，粘合剂可以与增稠剂如羧甲基纤维素(CMC)一起使用。
例如，PVDF基粘合剂可以用作正极粘合剂。在这种情况下，可以减少用于形成正极活性物质层的粘合剂的量，并且可以相对增加正极活性物质的量。因此，可以进一步提高锂二次电池的容量和功率。
可以添加导电材料以促进活性物质颗粒之间的电子迁移(electron mobility)。例如，导电材料可以包括碳基材料，例如石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管等，和/或例如锡的金属基材料、氧化锡、氧化钛、例如LaSrCoO3或LaSrMnO3的钙钛矿材料等。
负极可以包括负极集流体和通过在负极集流体上涂覆负极活性物质而形成的负极活性物质层。
负极活性物质可以包括任何众所周知的能够吸附(adsorbing)和解吸(desorbing)锂离子的物质。例如，可以使用碳基材料如结晶碳、无定形碳、碳复合材料、碳纤维等；锂合金；硅(Si)基活性物质或锡。
无定形碳可以包括硬碳、焦炭、中间相碳微球(MCMB)、中间相沥青基碳纤维(MPCF)等。
结晶碳可以包括石墨基物质，如天然石墨、人造石墨、石墨焦炭、石墨化MCMB、石墨化MPCF等。锂合金可以进一步包括铝、锌、铋、镉、锑、硅、铅、锡、镓、铟等。
在一个实施方案中，负极活性物质可以包括硅基活性物质以提供高容量锂二次电池。硅基活性物质可以包括SiOx(0<x<2)或含锂化合物的SiOx(0<x<2)。含锂化合物的SiOx可以是含硅酸锂的SiOx。硅酸锂可以存在于SiOx(0<x<2)颗粒的至少一部分中。例如，硅酸锂可以存在于SiOx(0<x<2)颗粒的内部和/或表面上。在一个实施方案中，硅酸锂可以包括Li2SiO3、Li2Si2O5、Li4SiO4、Li4Si3O8等。
硅基活性物质也可以包括例如硅-碳复合化合物，例如碳化硅(SiC)。
负极集流体可以包括不锈钢、铜、镍、铝、钛或它们的合金。优选地，负极集流体可以包括铜或铜合金。
例如，可以通过在溶剂中将负极活性物质与粘合剂、导电材料、增稠剂等混合并搅拌来制备浆料。可以将浆料涂覆在负极集流体上，然后干燥并压制以形成包括负极活性物质层的负极。
与用于正极活性物质层的粘合剂和导电材料基本相同或相似的粘合剂和导电材料也可以用于负极。在一些实施方案中，用于形成负极的粘合剂可以包括例如水性粘合剂，例如丁苯橡胶(SBR)，以与碳基活性物质相容，并且可以与增稠剂例如羧甲基纤维素(CMC)一起使用。
隔膜层可以介于正极和负极之间。隔膜层可以包括由例如聚烯烃基聚合物如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等制成的多孔聚合物膜。隔膜层还可以包括由具有高熔点的玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等形成的非织造织物。
在示例性实施方案中，电极单元可以由正极、负极和隔膜层限定，并且可以堆叠(stack)多个电极单元以形成可具有例如果冻卷型(jelly roll shape)的电极组件。电极组件可以与电解液一起容纳在软包中以限定电池单元(锂二次电池)。在示例性实施方案中，非水电解液可用作电解液。
非水电解液可以包括锂盐和有机溶剂。锂盐可以由Li+X-表示。锂盐的阴离子X-可以包括例如F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、PF6 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-、(CF3CF2SO2)2N-等。
有机溶剂可以包括，例如，碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、碳酸亚乙烯酯、环丁砜、γ-丁内酯、亚硫酸丙烯酯、四氢呋喃等。这些物质可以单独使用或以它们的组合使用。
电极集流体可以包括切割部分(notched portion)。切割部分可以用作例如，极耳。切割部分可以包括从正极集流体突出的正极切割部分和从负极集流体突出的负极切割部分。
电极引线可以电连接到切割部分并且可以暴露于软包的外侧。电极引线可以用作用于为二次电池供电的外部连接引线。此外，电极引线可以包括正极电极引线和负极电极引线。
考虑到软包型二次电池的结构，通气装置100的位置可以适当修改。
在一些实施方案中，正极引线和负极引线可以设置在二次电池的相对两侧。在这种情况下，通气装置100也可以设置在二次电池的两侧。
在一些实施方案中，正极引线和负极引线可以在软包的一侧焊接在一起。在这种情况下，通气装置100也可以设置在二次电池的一侧。
上述内容是对示例实施方案的说明，不应解释为对其进行限制。尽管已经描述了几个示例实施方案，但本领域技术人员将容易理解，在示例实施方案中可以进行许多修改，而不会实质上背离本发明构思的新颖教导和优点。因此，所有这样的修改旨在包括在如权利要求书所限定的本发明构思的范围内。因此，应当理解，上述内容是对各种实施方案的示例，不应被解释为仅限于所公开的具体示例实施方案，并且对所公开的示例实施方案以及其他示例实施方案的修改旨在包含在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于软包型二次电池的通气装置，其包括：
框架，所述框架包括第一框架和第二框架；和
连接器，所述连接器将所述第一框架和所述第二框架彼此连接，并且具有形成在其中的狭缝部，
其中所述第一框架和所述第二框架中的每一个都具有彼此相对的表面，并且所述第一框架和所述第二框架中的至少一种包括从所述相对表面凹入的通气引导部，以及
通气控制部，所述通气控制部形成为在所述第一框架和所述第二框架之间的空间，以连接至所述通气引导部。
2.根据权利要求1所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述连接器从所述第一框架的后表面延伸以连接到所述第二框架的后表面，
所述第一框架具有与所述第二框架相对的第一框架相对表面和从所述第一框架相对表面凹入的第一通气引导表面，
所述第二框架具有与所述第一框架相对的第二框架相对表面和从所述第二框架相对表面凹入的第二通气引导表面，以及
所述通气引导部形成于所述第一通气引导表面和所述第二通气引导表面之间。
3.根据权利要求1所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述狭缝部在所述第一框架和所述第二框架之间延伸，并且
所述通气引导部邻近所述狭缝部的一端并向所述框架外部开口。
4.根据权利要求1所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述通气引导部包括通气槽。
5.根据权利要求1所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述通气引导部包括通气孔。
6.根据权利要求5所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述通气孔的内部形状包括圆柱形、半圆柱形、漏斗形和多角柱形中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述圆柱形、半圆柱形和漏斗形中的每一种的平均直径均为1mmΦ至500mmΦ。
8.根据权利要求5所述的用于软包型二次电池的通气装置，其进一步包括装配到所述通气引导部的盖。
9.根据权利要求8所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述盖包括具有的延展性大于所述框架的材料的延展性的材料。
10.根据权利要求1所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中所述狭缝部在对应于所述通气引导部的位置处具有与所述通气引导部的形状相同的子通气孔。
11.根据权利要求1所述的用于软包型二次电池的通气装置，其中，所述第一框架和所述第二框架之间的间隔为0.1mm至10mm。
12.一种电池模块，其包括：
多个彼此堆叠的电池单元，所述多个电池单元中的每一个均包括电极引线；和
汇流条组件，所述汇流条组件耦接到所述多个电池单元的电极引线被引出的一端，以将所述多个电池单元彼此连接，其中所述汇流条组件包括：
主框架，所述主框架包括狭缝部，所述多个电池单元的电极引线从所述狭缝部引出；
汇流条，所述汇流条安装在所述主框架的外表面上以将通过所述狭缝部引出的所述电极引线彼此电连接；和
多个内框架，所述多个内框架在所述主框架的内表面上彼此间隔开以将所述电极引线引导至所述狭缝部，
其中，所述多个内框架包括彼此相邻的第一内框架和第二内框架，并且所述第一内框架包括从与所述第二内框架相对的表面凹入的通气引导部，以及
通气控制部形成为所述第一内框架和所述第二内框架之间的空间以连接至所述通气引导部。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述第一内框架具有与所述第二内框架相对的第一内框架相对表面，和从所述第一内框架相对表面凹入的第一内通气引导表面，
所述第二内框架具有与所述第一内框架相对的第二内框架相对表面，和从所述第二内框架相对表面凹入的第二内通气引导表面，以及
所述通气引导部形成于所述第一内通气引导表面与第二内通气引导表面之间。
14.根据权利要求13所述的电池模块，其中，所述多个电池单元各自包括电极组件和用于容纳所述电极组件的软包，
所述软包包括形成在所述电极组件外部的密封部，并且
所述电极引线和所述密封部至少部分位于所述通气控制部中。
15.根据权利要求14所述的电池模块，其中所述密封部的至少一部分与所述通气控制部中的所述第一内框架相对表面和所述第二内框架相对表面的至少一部分接触。
16.根据权利要求15所述的电池模块，其中，所述密封部包括密封所述电极引线的引出端的侧密封部和密封所述电极引线未引出的一侧的主密封部，
所述主密封部具有折叠部，其中所述软包在所述主密封部的边缘处折叠，以及
所述侧密封部与所述第一内框架相对表面和所述第二内框架相对表面的接触面积为200mm2至20,000mm2。
17.根据权利要求12所述的电池模块，其中所述通气引导部邻近所述狭缝部的一端，并且向所述多个内框架中的至少一个内框架的外侧开口。
18.根据权利要求12所述的电池模块，其进一步包括装配到所述通气引导部的盖。
19.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述多个内框架之间的间隔为0.1mm至10mm。
20.根据权利要求12所述的电池模块，其中，所述狭缝部在对应于所述通气引导部的位置处具有与所述通气引导部的形状相同的子通气孔。
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