具有新穎的嵌入式結構的電池單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池單元，該電池單元包括：電極組件，該電極組件被浸漬在電解質(zhì)溶液中，并且該電極組件具有陽極/分隔層/陰極的結構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，且包括鋁或者鋁合金；以及保護涂層，其被涂覆在電池殼體的外表面的至少一部分上，且包括絕緣聚合物。
【專利說明】具有新穎的嵌入式結構的電池單元
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種嵌入式電池單元，并且更加具體地，涉及一種電池單元，該包括:陰極/分隔物/陽極結構的電極組件，該電極組件被浸潰有電解質(zhì)，且該電極組件能夠充電和放電；電極殼體，電極組件被安裝在該電極殼體中，電池殼體由鋁或者鋁合金制成；以及保護涂層，該保護涂層被施加到電池殼體的外表面的至少一部分，且保護涂層包含電絕緣的聚合物材料。
【背景技術】
[0002]隨著移動裝置的日益發(fā)展，并且對這種移動裝置的需求的增加，對作為能量源的二次電池的需求也急劇增加。
[0003]取決于使用有二次電池的外部設備的種類，二次電池可以以單個電池的形式或者以具有被彼此電連接的多個單元電池的電池組的形式使用。例如，通過一個電池的功率和容量能夠在預定的時間段內(nèi)操作小型裝置諸如移動電話。另一方面，包括多個電池的電池組需要在中大型裝置諸如膝上型計算機、便攜式數(shù)字多功能盤(DVD)播放器、小型個人計算機(PC)、電動車輛以及混合動力電動車輛中使用，這是因為對于中大型裝置來說高功率和大容量是必需的。
[0004]在二次電池中，鋰二次電池被廣泛地使用，這是因為鋰二次電池具有高功率和大容量。
[0005]然而，各種類型的可燃材料被包含在鋰二次電池中。結果，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，鋰二次電池可被加熱或者爆炸。即，鋰二次電池的安全性非常低。因此，安全元件諸如正溫度系數(shù)(PTC)元件和保護電路模塊(PCM)，有效地控制鋰二次電池的異常狀態(tài)諸如鋰二次電池的過度充電或者鋰二次電池中的過電流，在該安全元件被連接到電池單元的狀態(tài)下，該安全元件被裝載在電池單元上。
[0006]通常，通過焊接或者軟焊，PCM經(jīng)由導電鎳板被電連接到電池單元。S卩，通過焊接或者軟焊，鎳板被連接到PCB的電極突出物，并且通過焊接或者軟焊，鎳板被連接到電池單元的電極端子。以這樣的方式，PCM被連接到電池單元以制造電池組。
[0007]要求包括PCM的安全元件被維持在與電池單元的電極端子的電連接中，并且同時要求與電池單元的其它部件電絕緣。為此，多個部件是必需的，這使電池組的組裝過程復雜化。另外，對于接收電池單元所必需的空間被減少。
[0008]此外，接收部件的電池殼體由呈現(xiàn)高導電性的金屬材料，諸如被電鍍有鋁、鋁合金或者鎳的金屬制成。結果，當電池殼體接觸電池單元的其它部件時，可能在電池單元中引起短路。
[0009]因此，存在對于能夠確保接收空間和電池單元的絕緣性的電池單元，并且同時，防止當使用傳統(tǒng)的電池單元和傳統(tǒng)的組裝方法時電池殼體的外表面被腐蝕或者磨損的電池單元的高度需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術問題
[0011]因此，已經(jīng)完成本發(fā)明以解決上述問題以及尚待解決的其它的技術問題。
[0012]由于要解決如上所述的問題的各種廣泛和深入的研究和試驗，本申請的發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)一種電池單元，其中，電池殼體被涂覆有聚合物材料以改善電池單元的絕緣性和容量并且完成本發(fā)明。
[0013]因此，本發(fā)明的目的是為了提供一種電池單元，其中，鋁電池殼體的外表面被涂覆有電絕緣聚合物材料以改善電池殼體的耐蝕性、耐磨性以及絕緣性。
[0014]技術方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過提供一種電池單元能夠完成以上和其它目的，該電池單元包括:陰極/分隔物/陽極結構的電極組件，電極組件浸潰有電解質(zhì)，并且該電極組件能夠充電和放電；電池殼體，電極組件被安裝在該電池殼體中，并且該電池殼體由鋁或者鋁合金制成；以及保護涂層，該保護涂層被施加到電池殼體的外表面的至少一部分，并且該保護涂層包含電絕緣聚合物材料。
[0016]因此，在根據(jù)本發(fā)明的電池單元中，通過提供包含電絕緣的聚合物材料的保護涂層，大大地改善電池殼體的耐久性和耐蝕性。并且，沒有必要使用附加構件諸如標簽，從而改善電池單元的制造效率并提供比具有相同標準的其它電池單元的容量大的容量。
[0017]使用各種共聚物成分可以不同地形成保護涂層。
[0018]在第一實例中，通過將作為底漆的丙烯酸樹脂和作為涂層基礎材料的聚氨基甲酸酯樹脂施加到電池殼體并且干燥丙烯酸樹脂和聚氨基甲酸酯樹脂，可以形成保護涂層。
[0019]在第二實例中，通過將作為底漆的環(huán)氧樹脂和作為涂層基礎材料的丙烯酸樹脂施加到電池殼體并且干燥環(huán)氧樹脂和丙烯酸樹脂，可以形成保護涂層。
[0020]在第三實例中，通過將丙烯酸樹脂和硅樹脂的混合溶液施加到電池殼體并且使用硬化劑硬化被混合的溶液，可以形成保護涂層。
[0021 ] 然而，用于保護涂層的材料和形成保護涂層的方法不限于此。
[0022]電池殼體具有各種形式。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。
[0023]在優(yōu)選實例中，在從電池殼體的上端的外周向下設置具有預定長度的未被涂覆的邊緣部分的狀態(tài)下，保護涂層被施加到電池殼體的外表面。例如，當在帽板被安裝到電池殼體的敞開的上端之后執(zhí)行激光焊接時，未被涂覆的邊緣部分容易地提供可焊接性。
[0024]更加優(yōu)選地，未被涂覆的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。如果未被涂覆的邊緣部分的長度太長，則可能難以基于保護涂層實現(xiàn)電池殼體的期待的耐久性，這不是優(yōu)選的。另一方面，如果未被涂覆的邊緣部分的長度太短，則可能難以容易地執(zhí)行激光焊接，這不是優(yōu)選的。
[0025]形成未被涂覆的邊緣部分的方法沒有被特別地限制。例如，通過在絕緣材料被施加到電池殼體或者絕緣物或絕緣帶被安裝或附接到電池殼體的狀態(tài)下涂覆電池殼體并且去除絕緣材料、絕緣物或者絕緣帶，可以形成未被涂覆的邊緣部分。
[0026]在優(yōu)選實例中，保護涂層可以具有0.01至0.05mm的厚度。[0027]通常，在電池單元的制造期間活化電池單元。電池單元活化過程是，在電極組件浸潰有電解質(zhì)以在陽極表面上形成保護薄膜的狀態(tài)下，最初將電池單元充電和放電的過程。取決于充電銷連接方法可以執(zhí)行兩個電池單元活化過程。對應地，可以改進根據(jù)本發(fā)明的電池單元的構造。
[0028]在如下狀態(tài)下，可以執(zhí)行第一電池單元活化過程，即:陰極充電銷和陽極充電銷被連接到電池單元的上端，并且遍及電池殼體的底部可以施加保護涂層。
[0029]在如下狀態(tài)下，可以執(zhí)行第二電池單元活化過程，S卩:陽極(或者陰極)充電銷被連接到電池單元的上端并且陰極(或者陽極)充電銷被連接到電池單元的下端，并且保護涂層可以被施加到電池殼體的排除陰極(或者陽極)充電銷被連接到的連接開口部分的底部。
[0030]連接開口部分的形狀沒有被特別地限制，只要連接開口部分對應于充電銷。例如，在平面中，連接開口部分可以被形成為圓形、橢圓形或者多邊形形狀。
[0031]通過在絕緣材料被施加到電池殼體的底部的一部分或者絕緣物或絕緣帶被安裝或附接到電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下涂覆電池殼體并且去除絕緣材料、絕緣物或者絕緣帶，可以形成連接開口部分。
[0032]在另一優(yōu)選實例中，電池殼體可以是圓柱狀電池殼體。
[0033]遍及圓柱狀電池殼體的側面可以施加保護涂層。
[0034]在如下狀態(tài)下，可以執(zhí)行在電池單元的制造期間所執(zhí)行的電池單元活化過程，即:陰極(或者陽極)充電銷被連接到電池單元的上端并且陽極(或者陰極)充電銷被連接到電池單元的下端，并且保護涂層可以被施加到電池殼體的除了與陽極(或者陰極)充電銷連接的連接開口部分之外的底部。
[0035]具體地,通過在絕緣材料被施加到電池殼體的底部的一部分或者絕緣物或者絕緣帶被安裝或者附接到電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下涂覆電池殼體并且去除絕緣材料、絕緣物或者絕緣帶，可以形成連接開口部分。
[0036]在上面提及的實例中，在電池單元活化過程之后通過使用絕緣構件可以密封連接開口部分。
[0037]用于絕緣構件的材料沒有被特別地限制，只要絕緣構件保護連接開口部分免受外部作用并維持連接開口部分的電絕緣。
[0038]電池單元的種類沒有被特別地限制。例如，電池單元可以是鋁二次電池單元。該二次電池可以是包括一個電池單元的單個電池或者包括兩個或者更多個電池單元的組裝電池。因此，不通過特定的標題表示二次電池。
[0039]對于本發(fā)明所屬領域的技術人員來說，包括鋰二次電池的二次電池的組成、結構以及制造方法是顯而易見的，并且因此，其詳細描述將會被省略。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種二次電池組，該二次電池組包括具有被安裝在電池組殼體中的上述構造的電池單元。該二次電池組可以是嵌入式電池組。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種移動裝置，該移動裝置包括具有被嵌入在移動裝置中的上述構造的作為電源的二次電池組。具體地，該移動裝置可以是薄的膝上型計算機、平板PC或者智能平板電腦；然而，移動裝置不限于此。
[0042]而且，二次電池組可以被用作用于電動車輛(EV)、混合動力電動車輛(HEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)或者蓄電裝置的電源。
[0043]在本發(fā)明所屬的領域中公知上述裝置或者設備，并且因此，其詳細描述將會被省略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]結合附圖并根據(jù)下面的詳細描述，將會更加清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特點和其它優(yōu)點，在附圖中:
[0045]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池組的分解透視圖；
[0046]圖2是示出在根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池單元處形成保護涂層的方法的典型視圖；
[0047]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池單元的上端的局部透視圖；
[0048]圖4是圖3的局部側視圖；
[0049]圖5是示出在活化電池單元的充電過程期間所使用的連接銷被聯(lián)接到的電池單元的前視圖；
[0050]圖6是示出電池單元、保護涂層以及絕緣帶的分解透視圖；
[0051]圖7是示出電池單元的下端的局部透視圖；
[0052]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的圓柱狀電池單元和保護涂層的分解透視圖；并且
[0053]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圓柱狀電池單元的底部的底視圖。
【具體實施方式】
[0054]現(xiàn)在，將會參考附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，應注意的是，本發(fā)明的范圍不受到圖示實施例的限制。
[0055]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池組的分解透視圖，并且圖2是示出在根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池單元處形成保護涂層的方法的典型視圖。
[0056]參考這些附圖，根據(jù)本發(fā)明的二次電池組100包括電池單元110、絕緣安裝構件
220、保護電路板230、一對連接構件210和212、頂帽240以及具有施加有保護涂層155的電池殼體150。絕緣安裝構件220、連接構件210和212、保護電路板230以及頂帽240被順序地安裝到電池單元110的頂部。
[0057]絕緣安裝構件220被設置有開口(未示出)，通過該開口電池單元110的電極端子253和254被暴露。絕緣安裝構件220被直接地裝載在電池單元110的頂部上。通過使用粘合劑，絕緣安裝構件220可以被聯(lián)接到電池單元110的頂部。
[0058]在連接構件210和212和保護電路板230被裝載在絕緣頂帽240的狀態(tài)下，絕緣頂帽240被聯(lián)接到電池單元110的上端同時包圍絕緣安裝構件220。而且，絕緣頂帽240向下延伸預定的長度以包圍電池單元110的上端的外周。
[0059]例如，如在圖2中所示，通過使用噴霧器250將含有絕緣聚合物材料的涂料溶液噴涂到電池單元Iio的外表面上并且使涂料溶液干燥，可以形成保護涂層155。
[0060]圖3是示出電池單元的上端的局部透視圖，圖4是圖3的局部放大側視圖，圖5是示出在活化電池單元的充電過程期間所使用的連接銷被聯(lián)接到的電池單元的前視圖，圖6是示出電池單元、保護涂層以及絕緣帶的分解透視圖，并且圖7是示出電池單元的下端的局部透視圖。
[0061]參考這些附圖，在從電池殼體150的上端的外周向下設置具有約3mm的長度h的未被涂覆的邊緣部分151的狀態(tài)下，保護涂層155(參見圖2)被形成在電池殼體150的整個表面處。通過在絕緣材料(未示出)被暫時地施加到電池殼體150的狀態(tài)下涂覆電池殼體150并且去除絕緣材料，來形成未被涂覆的邊緣部分151。
[0062]此外，如下地制造具有陰極/分隔物/陽極結構的電極組件的電池單元110，該電池單元110在密封狀態(tài)下與電解質(zhì)一起被布置在由鋁制成的電池殼體150中。首先，在被用于活化電池單元110的充電銷160和161被連接到的連接開口部分162被形成在電池殼體150的底部159處的狀態(tài)下，保護涂層155被形成在電池殼體150的整個表面處。隨后，電極組件被安裝在電池殼體150中，在帽板152的上方沿著電池單元110的外周(參見圖3中示出的箭頭)在電池殼體150的敞開的上端處執(zhí)行激光焊接，通過帽板152的電解質(zhì)注入口 153注入電解質(zhì)，并且電池單元被活化。隨后，電解質(zhì)被補充，并且然后電解質(zhì)注入口153被密封。
[0063]在平面中，連接開口部分162被形成為四邊形形狀。替代地，在平面中，連接開口部分162可以被形成為各種形狀。
[0064]通過在絕緣材料(未示出)被施加到電池殼體150的底部的一部分的狀態(tài)下在電池殼體150處形成保護涂層155并且去除絕緣材料，來形成連接開口部分162。
[0065]最后，通過使用絕緣構件165諸如絕緣帶來密封連接開口部分162。
[0066]在第一充電銷160被連接到帽板152的上電極端子131并且第二充電銷161被連接到電池殼體150的連接開口部分162的狀態(tài)下，執(zhí)行電池單元活化過程。
[0067]因此，通過提供連接開口部分162，容易地實現(xiàn)第二充電銷161的連接。
[0068]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圓柱狀電池單元和保護涂層的分解透視圖，并且圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的圓柱狀電池單元的底部的底視圖。
[0069]參考這些附圖，圓柱狀電池單元300具有在密封狀態(tài)下與電解質(zhì)一起布置在圓柱狀電池殼體350中的電極組件。在電池殼體350的除了與用于活化電池單元300的充電銷(未示出)連接的連接開口部分360之外的整個表面處形成保護涂層500。
[0070]陰極端子320被形成在圓柱狀電池單元300的頂部310處，使得在陰極端子320與電池殼體350隔離的狀態(tài)下陰極端子320向上突出。陽極端子330被形成在電池單元300的底部處。
[0071]在電池殼體350的除了圓柱狀電池單元300的連接開口部分360之外的整個表面處形成保護涂層500的方法與以上已經(jīng)參考圖1至圖7描述的內(nèi)容相同，除了未被涂覆的邊緣部分151(參見圖4)被形成以外，并且因此，其描述將會被省略。
[0072]盡管為了說明性目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選性實施例，但本領域的技術人員將會認識到，在不脫離如本發(fā)明的所附權利要求書中公開的精神和范圍的情況下，各種變型、添加和替代是可能的。
[0073]本發(fā)明的有益效果
[0074]根據(jù)上面的描述顯然的是，在必要時連接開口組件被設置在電池殼體的特定區(qū)域處的狀態(tài)下，包含電絕緣的聚合物材料的保護涂層被形成在電池殼體的整個表面處，從而改善電池殼體的耐蝕性、耐磨性以及絕緣性。
[0075]而且，將標簽附接到電池殼體的外表面的附加過程不是必需的，從而容易地制造電池單元并且提供比具有相同標準的其它電池單元的容量大的容量。
【權利要求】
1.一種電池單元,包括: 具有陰極/分隔物/陽極結構的電極組件，所述電極組件被浸潰有電解質(zhì)，所述電極組件能夠充電和放電； 電池殼體，所述電極組件被安裝在所述電池殼體中，所述電池殼體由鋁或者鋁合金制成；以及 保護涂層，所述保護涂層被施加到所述電池殼體的外表面的至少一部分，所述保護涂層包含電絕緣的聚合物材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，通過將作為底漆的丙烯酸樹脂和作為涂層基礎材料的聚氨基甲酸酯樹脂施加到所述電池殼體并且使所述丙烯酸樹脂和所述聚氨基甲酸酯樹脂干燥，來形成所述保護涂層。
3.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，通過將作為底漆的環(huán)氧樹脂和作為涂層基礎材料的丙烯酸樹脂施加到所述電池殼體并且使所述環(huán)氧樹脂和所述丙烯酸樹脂干燥，來形成所述保護涂層。
4.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，通過將丙烯酸樹脂和硅樹脂的混合溶液施加到所述電池殼體并且使用硬化劑硬化所述混合溶液，來形成所述保護涂層。
5.根據(jù)權 利要求1所述的電池單元,其中,所述電池殼體是棱柱狀電池殼體。
6.根據(jù)權利要求5所述的電池單元，其中，在從所述電池殼體的上端的外周向下設置具有預定長度的未被涂覆的邊緣部分的狀態(tài)下，所述保護涂層被施加到所述電池殼體的外表面。
7.根據(jù)權利要求6所述的電池單元，其中，所述未被涂覆的邊緣部分從所述電池殼體的上端的外周向下延伸0.5mm至5mm的長度。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的電池單元，其中，通過在絕緣材料被施加到所述電池殼體或者絕緣物或絕緣帶被安裝或附接到所述電池殼體的狀態(tài)下在所述電池殼體處形成所述保護涂層并且去除所述絕緣材料、所述絕緣物或者所述絕緣帶，來形成所述未被涂覆的邊緣部分。
9.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，所述保護涂層具有0.01mm至0.05mm的厚度。
10.根據(jù)權利要求5所述的電池單元，其中，在如下狀態(tài)下執(zhí)行在所述電池單元的制造期間實施的電池單元活化過程，即:陰極充電銷和陽極充電銷被連接到所述電池單元的上端，并且遍及所述電池殼體的底部施加所述保護涂層。
11.根據(jù)權利要求5所述的電池單元，其中，在如下狀態(tài)下執(zhí)行在所述電池單元的制造期間實施的電池單元活化過程，即:陽極(或者陰極)充電銷被連接到所述電池單元的上端并且陰極(或者陽極)充電銷被連接到所述電池單元的下端，并且所述保護涂層被施加到所述電池殼體的除了與所述陰極(或者陽極)充電銷連接的所述連接開口部分之外的底部。
12.根據(jù)權利要求11所述的電池單元，其中，通過在絕緣材料被施加到所述電池殼體的底部的一部分或者絕緣物或絕緣帶被安裝或附接到所述電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下在所述電池殼體處形成所述保護涂層并且去除所述絕緣材料、所述絕緣物或者所述絕緣帶，來形成所述連接開口部分。
13.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，所述電池殼體是圓柱狀電池殼體。
14.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，遍及所述電池殼體的側面施加所述保護涂層。
15.根據(jù)權利要求13所述的電池單元，其中，在如下狀態(tài)下執(zhí)行在所述電池單元的制造期間實施的電池單元活化過程，即:陰極(或者陽極)充電銷被連接到所述電池單元的上端并且陽極(或者陰極)充電銷被連接到所述電池單元的下端，并且所述保護涂層被施加到所述電池殼體的除了與所述陽極(或者陰極)充電銷連接的連接開口部分之外的底部。
16.根據(jù)權利要求14所述的電池單元，其中，通過在絕緣材料被施加到所述電池殼體的底部的一部分或者絕緣物或絕緣帶被安裝或附接到所述電池殼體的底部的一部分的狀態(tài)下在所述電池殼體處形成所述保護涂層并且去除所述絕緣材料、所述絕緣物或者所述絕緣帶，來形成所述連接開口部分。
17.根據(jù)權利要求12或15所述的電池單元，其中，在所述電池單元活化過程之后，使用絕緣構件來密封所述連接開口部分。
18.根據(jù)權利要求1所述的電池單元，其中，所述電池單元是鋰二次電池單元。
19.一種二次電池組，包括被安裝在電池組殼體中的根據(jù)權利要求1所述的電池單元。
20.根據(jù)權利要求19所述的二次電池組，其中，所述二次電池組是嵌入式電池組。
21.—種移動裝置 ，包括根據(jù)權利要求20所述的二次電池組，所述二次電池組被嵌入在所述移動裝置中作為電源。
【文檔編號】H01M2/10GK103999255SQ201380004359
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權日: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