具有新穎結(jié)構(gòu)的嵌入式電池單體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電池單體，其包括：電極組件，該電極組件被浸沒在電解質(zhì)溶液中，并且該電極組件具有陽極/隔膜/陰極結(jié)構(gòu)且能夠被充電和放電；電池殼體，電極組件被嵌入電池殼體中，電池殼體喊鋁或鋁合金；以及鋁涂層，基于陽極化涂覆技術(shù)，該鋁涂層被涂覆在電池殼體的外表面的至少一部分上。
【專利說明】具有新穎結(jié)構(gòu)的嵌入式電池單體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種嵌入式電池單體，更具體地，涉及如下一種電池單體，該電池單體包括陰極/隔膜/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件，該電極組件被浸潰有電解質(zhì)，該電極組件能夠充電和放電；電池殼體，電極組件安裝在該電池殼體中，該電池殼體由鋁或鋁合金制成；以及鋁涂層，通過陽極化，該鋁涂層被涂布到電池殼體的外表面的至少一部分。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動設(shè)備的日益發(fā)展以及對這種移動設(shè)備的需求的增加，對作為能量源的二次電池的需求也急劇增加了。
[0003]根據(jù)使用二次電池的外部設(shè)備的種類，二次電池可以以單個電池的形式或者以具有彼此電連接的多個單元電池的電池組的形式使用。例如，利用單個電池的功率和容量，能夠使諸如移動電話等的小型設(shè)備運(yùn)行預(yù)定的時長。另一方面，包括多個電池的電池組需要在中大型設(shè)備(例如筆記本電腦、便攜式數(shù)字多功能光盤(DVD)播放器、小型個人計算機(jī)(PC)、電動車輛以及混合動力車輛)中使用，因為這些中大型設(shè)備需要高功率和大容量。
[0004]在二次電池當(dāng)中，鋰二次電池被廣泛使用，因為鋰二次電池具有高功率和大容量。
[0005]然而，鋰二次電池中包含各種類型的易燃材料。結(jié)果，由于鋰二次電池的過度充電、鋰二次電池中的過電流或者被施加到鋰二次電池的其它外部物理沖擊，鋰二次電池可能被加熱或爆炸。即，鋰二次電池的安全性非常低。為此，在電池單體上裝載有安全元件，例如正溫度系數(shù)(PTC)元件和保護(hù)電路模塊(PCM)，以有效控制鋰二次電池的異常狀態(tài)(例如鋰二次電池的過度充電或鋰二次電池中的過電流)，這些安全元件在連接到電池單體的狀態(tài)下裝載在電池單體上。
[0006]通常，通過焊接或軟焊，PCM經(jīng)由導(dǎo)電鎳板電連接到電池單體。即，通過焊接或軟焊，該鎳板連接到PCB的電極突片，并且，通過焊接或軟焊，鎳板連接到電池單體的電極端子。以這樣的方式，該P(yáng)CM連接到電池單體以制造一個電池組。
[0007]這些安全元件(包括PCM)需要與電池單體的電極端子維持電連接，同時，與電池單體的其它部件電絕緣。為此，多個部件是必需的，這使得電池組的組裝過程復(fù)雜化。另外，減少了容納電池單體所需的空間。
[0008]此外，容納這些部件的電池殼體由呈現(xiàn)導(dǎo)高電性的金屬材料(例如，鍍有鋁、鋁合金或鎳的金屬)制成。結(jié)果，當(dāng)電池殼體接觸電池單體的其它部件時，可能在電池單體中引起短路。
[0009]因此，對如下這種電池單體存在高度需求:當(dāng)使用傳統(tǒng)的電池單體和傳統(tǒng)的組裝方法時，它能夠確保容納空間以及電池單體的絕緣性，同時，能夠防止電池殼體的外表面被腐蝕或磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題[0011]因此，為了解決上述問題以及其它尚未解決的技術(shù)問題，已經(jīng)做出了本發(fā)明。
[0012]通過進(jìn)行各種廣泛深入的研究和實驗來解決上述問題，本申請的發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出一種電池單體并完成了本發(fā)明，在該電池單體中，電池殼體被陽極化以改善電池單體的絕緣性和容量。
[0013]因此，本發(fā)明的目的是提供一種電池單體，其中，鋁電池殼體的外表面被陽極化以改善電池殼體的耐蝕性、耐磨性以及絕緣性。
[0014]技術(shù)方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以通過提供如下一種電池單體來實現(xiàn)上述及其它目的，該電池單體包括:陰極/隔膜/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件，該電極組件被浸潰有電解質(zhì)，該電極組件能夠被充電和放電；電池殼體，電極組件安裝在該電池殼體中，該電池殼體由鋁或鋁合金制成；以及鋁涂層，通過陽極化，該鋁涂層被涂布到電池殼體的外表面的至少一部分。
[0016]因此，在根據(jù)本發(fā)明的電池單體中，通過對電池殼體的陽極化，改善了電池單體的耐久性和耐蝕性。而且，由于其氣孔率(porosity)和纖維性小，能夠進(jìn)行電池殼體的染色，從而改善電池殼體的耐磨性和可用性。
[0017]電池殼體可具有各種形式。例如，電池殼體可以是棱柱狀金屬容器；然而，電池殼體不限于此。
[0018]在優(yōu)選實例中，在從電池殼體的上端的外周向下設(shè)置具有預(yù)定長度的未涂覆邊緣部分的狀態(tài)下，鋁涂層被涂布到電池殼體的外表面。例如，當(dāng)在帽板安裝到電池殼體的敞口上端之后執(zhí)行激光焊接時，該未涂覆邊緣部分容易提供可焊接性。
[0019]更優(yōu)選地,該未涂覆邊緣部分從電池殼體的上端的外周向下延伸0.5至5mm的長度。如果該未涂覆邊緣部分的長度太長，則可能難以通過表面處理實現(xiàn)電池殼體的期望的耐久性，這不是優(yōu)選的。另一方面，如果該未涂覆邊緣部分的長度太短，則可能不容易進(jìn)行激光焊接，這也不是優(yōu)選的。
[0020]形成該未涂覆邊緣部分的方法不受特別限制。例如，可以通過以下方式來形成該未涂覆邊緣部分:在將絕緣材料涂布到電池殼體或者將絕緣體或絕緣帶安裝或附接到電池殼體的狀態(tài)下陽極化該電池殼體，然后，去除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶。
[0021]在優(yōu)選實例中，所述鋁涂層可以具有0.01至0.05mm的厚度。
[0022]在電池單體的制造期間激活該電池單體。電池單體激活過程是在電極組件被浸潰有電解質(zhì)以在陽極表面上形成保護(hù)膜的狀態(tài)下、初期對電池單體進(jìn)行充電和放電的過程。取決于充電柱的連接方法，可以執(zhí)行兩種電池單體激活過程。相應(yīng)地，可以改變根據(jù)本發(fā)明的電池單體的構(gòu)造。
[0023]可以在陰極充電柱和陽極充電柱均連接到電池單體的上端的狀態(tài)下執(zhí)行第一電池單體激活過程，并且可以在電池殼體的整個底部上涂布鋁涂層。
[0024]可以在陽極充電柱(或陰極充電柱)連接到電池單體的上端并且陰極充電柱(或陽極充電柱)連接到電池單體的下端的狀態(tài)下執(zhí)行第二電池單體激活過程，并且鋁涂層可以涂布到電池殼體的底部的、除了與陰極充電柱(或陽極充電柱)連接的連接開口部分以外的部分。
[0025]該連接開口部分的形狀不受特別限制，只要該連接開口部分對應(yīng)于所述充電柱即可。例如，該連接開口部分可以形成為平面上的圓形、橢圓形或多邊形形狀。[0026]可以通過以下方式來形成該連接開口部分:在將絕緣材料涂布到電池殼體的底部的一部分或者將絕緣體或絕緣帶安裝或附接到電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下陽極化電池殼體，然后，去除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶。
[0027]在另一優(yōu)選實例中，電池殼體可以是圓柱形電池殼體。
[0028]所述鋁涂層可以涂布在該圓柱形電池殼體的整個側(cè)面上。
[0029]可以在陰極充電柱(或陽極充電柱)充電柱連接到電池單體的上端且陽極充電柱(或陰極充電柱)連接到電池單體的下端的狀態(tài)下執(zhí)行在電池單體的制造期間實施的電池單體激活過程，并且鋁涂層可以涂布到電池殼體的底部的、除了與所述陽極充電柱(或陰極充電柱)連接的連接開口部分以外的部分。
[0030]具體地，可以通過以下方式來形成該連接開口部分:在將絕緣材料涂布到電池殼體的底部的一部分或者將絕緣體或絕緣帶安裝或附接到電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下陽極化該電池殼體,然后,去除該絕緣材料、絕緣體或絕緣帶。
[0031 ] 在上述實例中，在電池單體激活過程之后，可以使用絕緣構(gòu)件來密封該連接開口部分。
[0032]該絕緣構(gòu)件的材料不受特別限制，只要該絕緣構(gòu)件能夠保護(hù)所述連接開口部分免受外部影響并維持所述連接開口部分的電絕緣即可。
[0033]電池單體的種類不受特別限制。例如，電池單體可以是鋰二次電池。該二次電池可以是包括一個電池單體的單個電池或者是包括兩個或更多個電池單體的組裝電池。因此，這里的“二次電池”不受特定的標(biāo)題限制。
[0034]對于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，包括鋰二次電池的二次電池的組成、結(jié)構(gòu)和制造方法是顯而易見的，因此，將省略其詳細(xì)描述。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種二次電池組，其包括安裝在電池組殼體中的具有上述構(gòu)造的電池單體。該二次電池組可以是嵌入式電池組。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種移動設(shè)備，該移動設(shè)備包括被嵌入在移動設(shè)備中作為電源的、具有上述構(gòu)造的二次電池組。具體地，該移動設(shè)備可以是輕薄的筆記本電腦、平板PC或者智能平板電腦；然而，該移動設(shè)備不限于此。
[0037]而且，該二次電池組可以用作電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)、外接插電式混合動力車輛(PHEV)或者電力存儲裝置的電力源。
[0038]上述裝置或設(shè)備在本發(fā)明所屬的領(lǐng)域中是公知的，因此，將省略其詳細(xì)描述。
[0039]本發(fā)明的有益效果
[0040]從上文的描述中顯然可知，在所述連接開口部分設(shè)置在電池殼體的底部處的狀態(tài)下，電池殼體的整個表面被陽極化，從而改善了電池殼體的耐腐蝕性、耐磨性和絕緣性。
[0041]而且，不需要將標(biāo)簽貼附到電池殼體外表面的附加過程，從而容易制造電池單體并且提供了比具有相同標(biāo)準(zhǔn)的其它電池單體的容量大的容量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的電池組的分解透視圖；
[0043]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體的上端的局部透視圖；
[0044]圖3是圖2的局部側(cè)視圖；[0045]圖4是示出了與在激活電池單體的充電過程期間使用的連接柱聯(lián)接的電池單體的前視圖；
[0046]圖5是示出了電池單體、陽極化部分、以及絕緣帶的分解透視圖；
[0047]圖6是示出了電池單體的下端的局部透視圖；
[0048]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的圓柱形電池單體和陽極化部分的分解透視圖；并且
[0049]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圓柱形電池單體的底部的底視圖。
【具體實施方式】
[0050]現(xiàn)在，將會參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明的范圍不限于所圖示的實施例。
[0051]圖1是典型示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的二次電池組的分解透視圖。
[0052]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的二次電池組100包括電池單體110、絕緣安裝構(gòu)件220、保護(hù)電路板230、一對連接構(gòu)件210和212、頂帽240、以及具有陽極化部分155的電池殼體150。該絕緣安裝構(gòu)件220、連接構(gòu)件210和212、保護(hù)電路板230以及頂帽240依次安裝到電池單體110的頂部。
[0053]絕緣安裝構(gòu)件220設(shè)有開口(未示出)，電池單體110的電極端子253和254通過這些開口暴露。絕緣安裝構(gòu)件220直接裝載在電池單體110的頂部上。絕緣安裝構(gòu)件220可以利用粘合劑聯(lián)接到電池單體110的頂部。
[0054]在連接構(gòu)件210和212和保護(hù)電路板230裝載在絕緣頂帽240上的狀態(tài)下，絕緣頂帽240聯(lián)接到電池單體110的上端，同時包圍絕緣安裝構(gòu)件220。而且，絕緣頂帽240向下延伸預(yù)定長度以包圍電池單體110的上端的外周。
[0055]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體的上端的局部透視圖，圖3是圖2的部分放大側(cè)視圖，圖4是示出了與在激活電池單體的充電過程期間使用的連接柱聯(lián)接的電池單體的前視圖，圖5是示出了電池單體、陽極化部分和絕緣帶的分解透視圖，圖6是示出了電池單體的下端的局部透視圖。為了方便描述，在圖5中，在陽極化部分與電池殼體分離的狀態(tài)下示出了陽極化部分，而在圖6中，在陽極化部分與電池殼體分離的狀態(tài)下示出了陽極化部分。
[0056]參考這些附圖，在從電池殼體150的上端的外周向下設(shè)置具有約3mm長度h的未涂覆邊緣部分151的狀態(tài)下，將電池殼體150的整個表面陽極化(155)。通過如下方式來形成未涂覆邊緣部分151:在將絕緣材料(未示出)暫時涂布到電池殼體150的狀態(tài)下陽極化該電池殼體150，然后，去除該絕緣材料。
[0057]此外，如下地制造具有電極組件的電池單體110，該電極組件具有陰極/隔膜/陽極結(jié)構(gòu)并與電解質(zhì)一起在密封狀態(tài)下布置在由鋁制成的電池殼體150中。首先，在與用于激活電池單體110的充電柱160和161連接的連接開口部分162形成在電池殼體150的底部159處的狀態(tài)下，將電池殼體150的整個表面陽極化(155)。隨后，將電極組件安裝在電池殼體150中，在帽板152上方沿著電池單體110的外周在電池殼體150的敞口上端處執(zhí)行激光焊接(參見圖2所示的箭頭)，通過帽板152的電解質(zhì)注入口 153注入電解質(zhì)，并激活該電池單體。隨后，補(bǔ)充電解質(zhì)，然后將電解質(zhì)注入口 153密封。[0058]該連接開口部分162被形成為平面矩形形狀。替代地，該連接開口部分162也可形成為平面上的各種形狀。
[0059]而且，通過以下方式來形成該連接開口部分162:在將絕緣材料(未示出)涂布到電池殼體150的底部的一部分的狀態(tài)下陽極化電池殼體150(155),然后,去除該絕緣材料。
[0060]最后，使用絕緣構(gòu)件165 (例如絕緣帶)來密封該連接開口部分162。
[0061]在第一充電柱160連接到帽板152的上電極端子131且第二充電柱161連接到電池殼體150的連接開口部分162的狀態(tài)下，執(zhí)行電池單體激活過程。
[0062]因此，通過提供該連接開口部分162，容易地實現(xiàn)了第二充電柱161的連接。
[0063]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圓柱形電池單體和陽極化部分的分解透視圖，而圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圓柱形電池單體的底部的底視圖。為了方便描述，在圖7中，在陽極化部分與電池殼體分離的狀態(tài)下示出了陽極化部分。
[0064]參考這些附圖，圓柱形電池單體300具有與電解質(zhì)一起在密封狀態(tài)下布置在圓柱形電池殼體350中的電極組件。電池殼體350的整個表面的除了連接開口部分360以外的部分被陽極化(500)，用于激活電池單體300的充電柱(未示出)連接到該連接開口部分360。
[0065]陰極端子320形成在圓柱形電池單體300的頂部310處，使得陰極端子320在陰極端子320與電池殼體350分離的狀態(tài)下向上突出。陽極端子330形成在電池單體300的底部處。
[0066]除了沒有形成未涂覆邊緣部分151 (參見圖3)，將電池殼體350的整個表面的、除了圓柱形電池單體300的連接開口部分360以外的部分陽極化(500)的方法與上文參照圖1至圖6描述的相同，因此，將省略其描述。
[0067]盡管已經(jīng)出于說明性目的公開了本發(fā)明的示例性實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在不脫離所附權(quán)利要求書中公開的、本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變型、添加和替換。
【權(quán)利要求】
1.一種電池單體；包括: 陰極/隔膜/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件，所述電極組件被浸潰有電解質(zhì)，所述電極組件能夠被充電和放電； 電池殼體，所述電極組件安裝在所述電池殼體中，所述電池殼體由鋁或鋁合金制成；以及 鋁涂層，通過陽極化，所述鋁涂層被涂布到所述電池殼體的外表面的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中，所述電池單體是棱柱狀電池殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池單體，其中，在從所述電池殼體的上端的外周向下設(shè)置具有預(yù)定長度的未涂覆邊緣部分的狀態(tài)下，所述鋁涂層被涂布到所述電池殼體的外表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單體，其中，所述未涂覆邊緣部分從所述電池殼體的上端的外周向下延伸0.5至5mm的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中，通過以下方式來形成所述未涂覆邊緣部分:在將絕緣材料涂布到所述電池殼體或者將絕緣體或絕緣帶安裝或附接到所述電池殼體的狀態(tài)下陽極化所述電池殼體，然后，去除所述絕緣材料、所述絕緣體或所述絕緣帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中，所述鋁涂層具有0.01至0.05mm的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池單體，其中，在陰極充電柱和陽極銷均連接到電池單體的上端的狀態(tài)下執(zhí)行在所述電池單體的制造期間實施的電池單體激活過程，并且在所述電池殼體的整個底部上涂布所述鋁涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池單體，其中，在陽極充電柱(或陰極充電柱)連接到所述電池單體的上端且陰極充電柱(或陽極充電柱)連接到所述電池單體的下端的狀態(tài)下執(zhí)行在所述電池單體的制造期間實施的電池單體激活過程，并且鋁涂層被涂布到所述電池殼體的底部的、除了與所述陰極充電柱(或陽極充電柱)連接的連接開口部分以外的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池單體，其中，通過以下方式來形成所述連接開口部分:在將絕緣材料涂布到所述電池殼體的底部的一部分或者將絕緣體或絕緣帶安裝或附接到所述電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下陽極化所述電池殼體，然后，去除所述絕緣材料、所述絕緣體或所述絕緣帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中，所述電池殼體是圓柱形電池殼體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中，所述鋁涂層被涂布在所述電池殼體的整個側(cè)面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池單體，其中，在陰極充電柱(或陽極充電柱)連接到所述電池單體的上端且陽極充電柱(或陰極充電柱)連接到所述電池單體的下端的狀態(tài)下，執(zhí)行在所述電池單體的制造期間實施的電池單體激活過程，并且所述鋁涂層被涂布到所述電池殼體的底部的、除了與所述陽極充電柱(或陰極充電柱)連接的連接開口部分以外的部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或12所述的電池單體，其中，通過以下方式來形成所述連接開口部分:在將絕緣材料涂布到所述電池殼體的底部的一部分或者將絕緣體或絕緣帶安裝或附接到所述電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下陽極化所述電池殼體，然后，去除所述絕緣材料、所述絕緣體或所述絕緣帶。
14.根據(jù)權(quán)利要求8或者12所述的電池單體，其中，在所述電池單體激活過程之后，使用絕緣構(gòu)件來密封所述連接開口部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中，所述電池單體是鋰二次電池單體。
16.一種二次電池組，其包括安裝在電池組殼體中的根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池組，其中，所述二次電池組是嵌入式電池組。
18.—種移動設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池組，所述二次電池組被嵌入在所述移動設(shè)備中作為電源。
【文檔編號】H01M2/02GK103999254SQ201380004303
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月7日
【發(fā)明者】樸建泰, 金秀鈴, 金熙圭, 金禎煥 申請人:株式會社Lg 化學(xué)