本技術(shù)要求基于2022年11月21日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)no.10-2022-0156367的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該專利申請(qǐng)的文檔中公開的全部?jī)?nèi)容被包括作為本說(shuō)明書的一部分。本發(fā)明涉及能夠輸出高電壓的袋型電池電芯。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)產(chǎn)品組提供易于應(yīng)用并且具有諸如高能量密度之類的電特性的二次電池不僅廣泛地應(yīng)用于便攜式裝置，而且還廣泛地應(yīng)用于由電驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力電動(dòng)車輛以及電力存儲(chǔ)裝置。這些二次電池作為用于改善生態(tài)友好性和能源效率的新能源正引起注意，不僅因?yàn)樗鼈兙哂心軌蝻@著地減少化石燃料的使用的主要優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)樗鼈儾粫?huì)由于能源使用而產(chǎn)生任何副產(chǎn)物。

2、雖然小型移動(dòng)裝置每個(gè)裝置使用一個(gè)或兩個(gè)或三個(gè)電池電芯，但是中到大型裝置(諸如車輛)需要高輸出和大容量。因此，使用其中多個(gè)電池電芯電連接的中到大型電池模塊或電池組。

3、同時(shí)，作為單元二次電池電芯的類型，圓柱形、方形和袋型電池電芯是已知的。由于期望將中型到大型電池模塊制造為盡可能小的尺寸和重量，因此可以以高密度堆疊并且具有小的重量與容量比的方形電池和袋型電池主要用作中型到大型電池模塊的電池電芯。另外，這種電池模塊或圓柱形電池電芯可以聚集在一起以形成電池組。

4、圖1是示出常規(guī)袋型電池電芯的結(jié)構(gòu)的透視圖。參照?qǐng)D1，常規(guī)袋型電池電芯11包括容納并密封電極組件的袋111，以及從電極組件延伸并突出到袋111外部的電極引線112。電極組件通過(guò)在厚度方向上交替地堆疊陽(yáng)極和陰極并且隔膜插置在陽(yáng)極和陰極之間而形成。電極引線112包括從陽(yáng)極延伸的正極引線和從陰極延伸的負(fù)極引線。

5、圖2是示出包括圖1的電池電芯的電池模塊的結(jié)構(gòu)的透視圖。參照?qǐng)D2，電池模塊12包括通過(guò)在厚度方向上堆疊多個(gè)電池電芯11而形成的電池電芯層壓板和容納電池電芯層壓板的模塊框架121。這里，匯流條串聯(lián)或并聯(lián)連接多條電極引線112，并且匯流條連接到暴露于模塊框架121外部的端子122。

6、圖3是示出包括圖2的電池模塊的電池組的結(jié)構(gòu)的透視圖。參照?qǐng)D3，電池組13包括多個(gè)電池模塊12和容納多個(gè)電池模塊12的電池組框架131。匯流條串聯(lián)或并聯(lián)連接多個(gè)端子122。

7、包括上述袋型電池電芯的電池模塊和電池組的缺點(diǎn)在于，當(dāng)通過(guò)堆疊多個(gè)袋來(lái)制造時(shí)，很可能存在公差，并且僅一個(gè)電芯的點(diǎn)火導(dǎo)致火焰擴(kuò)散到整個(gè)模塊并且甚至整個(gè)電池組，因?yàn)樵陔姵仉娦局g容易發(fā)生熱傳播。此外，由于電池電芯首先形成電池模塊，然后電池模塊形成電池組而不是電池電芯直接形成電池組，因此結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜并且能量密度降低是有問(wèn)題的。

8、圖4是示出構(gòu)成卷芯型電極組件的電極層壓件的結(jié)構(gòu)的平面圖。參照?qǐng)D4，內(nèi)置在圓柱形電池電芯中的卷芯型電極組件21由其中陽(yáng)極211a、隔膜212、陰極211b和隔膜212順序地堆疊的電極層壓件沿卷繞方向卷繞來(lái)制造。這里，在陽(yáng)極211a和陰極211b的一個(gè)軸向端和另一個(gè)軸向端處分別設(shè)置未涂覆有用于電池反應(yīng)的活性材料層的未涂覆陽(yáng)極區(qū)域和未涂覆陰極區(qū)域。

9、圖5是示出包括圖4的卷芯型電極組件的圓柱形電池電芯的結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D5，在電極組件21容納在圓柱形電池罐221中之后，通過(guò)負(fù)極集電板224b將未涂覆陰極區(qū)域223b與電池罐221連接和通過(guò)正極集電板224a和從正極集電板224a延伸的電極接頭225將未涂覆陽(yáng)極區(qū)域223a與覆蓋電池罐221的上部的頂蓋222連接來(lái)制造圓柱形電池電芯22。這里，頂蓋222用作電池電芯22的正極端子，并且電池罐221用作電池電芯22的負(fù)極端子。

10、圖6是示出包括圖5的電池電芯的電池組的結(jié)構(gòu)的透視圖。參照?qǐng)D6，電池組23包括多個(gè)電池電芯22和用于容納多個(gè)電池電芯22的電池組框架231。多個(gè)正極端子和多個(gè)負(fù)極端子可以通過(guò)匯流條彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接。

11、上述圓柱形電池電芯和包括圓柱形電池電芯的電池組的缺點(diǎn)在于，集電板、電池罐、頂蓋等由金屬制成并且很重，并且與使用柔性袋的情況不同，難以改變制造工藝，并且由于諸如卷邊、壓接和焊接之類的多種工藝，制造工藝是復(fù)雜的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問(wèn)題

2、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電池電芯和包括該電池電芯的電池組的結(jié)構(gòu)，該電池電芯具有便于制造的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、不易受公差影響并且具有輕重量。

3、本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠減少或防止電極和電芯之間的熱傳播并且促進(jìn)熱排放的電池電芯以及包括該電池電芯的電池組的結(jié)構(gòu)。

4、本發(fā)明的又一目的是提供一種其中制造工藝和制造規(guī)格可以容易地改變，并且輸出電壓和容量可以容易地改變以滿足要求的電池電芯以及電池組的結(jié)構(gòu)。

5、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題不限于上述目的，并且未描述的本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)以下描述來(lái)理解，并且將通過(guò)本發(fā)明的示例更清楚地理解。另外，顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)權(quán)利要求中指示的裝置及其組合來(lái)體現(xiàn)。

6、技術(shù)方案

7、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種袋型電池電芯的結(jié)構(gòu)，該袋型電池電芯包括：電極組件，在電極組件中具有交替地堆疊的第一電極和第二電極，在第一電極和第二電極之間具有隔膜；袋，其容納電極組件；以及第一電極引線和第二電極引線，第一電極引線和第二電極引線分別從第一電極和第二電極延伸并且突出到袋外部，其中電極和隔膜沿軸向方向彼此堆疊，袋由柔性片材制成并且該袋包括：外圍構(gòu)件，其覆蓋電極組件的外圓周表面；以及一對(duì)蓋構(gòu)件，其分別覆蓋電極組件的兩個(gè)軸向端部。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一電極、所述第二電極、所述隔膜和所述蓋構(gòu)件中的每一者可以形成為圓形。因此，電極組件和電池電芯中的每一者可以是圓柱形的。

9、在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述第一電極、所述第二電極、所述隔膜和所述蓋構(gòu)件中的每一者可以形成為矩形。第一電極、第二電極、隔膜和蓋構(gòu)件中的每一者可以形成為在頂點(diǎn)處具有直角的矩形，或者在廣義上各個(gè)頂角被倒角處理的矩形。因此，電極組件和電池電芯中的每一者可以具有方柱或長(zhǎng)方體形狀。

10、電極、隔膜和蓋構(gòu)件中的每一者的形狀不限于此，并且電極、隔膜和蓋構(gòu)件中的每一者可以具有任何形狀，只要電極、隔膜和蓋構(gòu)件的形狀彼此對(duì)應(yīng)，使得電極組件和電池電芯中的每一者呈單個(gè)柱的形式即可。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，外圍構(gòu)件可以通過(guò)將所述片材的兩個(gè)端部在第一密封部處彼此熔合而形成。這里，外圍構(gòu)件可以通過(guò)將所述片材的所述兩個(gè)端部的內(nèi)表面彼此熔合而形成，或者通過(guò)將所述兩個(gè)端部中的一個(gè)端部的內(nèi)表面和所述兩個(gè)端部中的另一端部的外表面彼此熔合而形成。如上所述，片材可以具有各種形狀，諸如矩形或平行四邊形，只要兩個(gè)端部熔合在一起，從而形成圍繞電極組件的外圓周表面的管形狀即可。

12、在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，外圍構(gòu)件可以通過(guò)將多個(gè)片材的端部的內(nèi)表面在多個(gè)第一密封部處彼此熔合而形成。例如，可以通過(guò)分別將具有水平對(duì)稱形狀的兩個(gè)片材中的每一者的兩個(gè)端部熔合在一起來(lái)提供外圍構(gòu)件。

13、外圍構(gòu)件可以通過(guò)在圍繞電極組件的同時(shí)熔合片材而形成，或者可以通過(guò)在將電極組件插入其中之前預(yù)先熔合片材而形成為具有套筒形狀。

14、外圍構(gòu)件和蓋構(gòu)件可以在第二密封部處彼此熔合。優(yōu)選地，外圍構(gòu)件和蓋構(gòu)件的內(nèi)表面彼此熔合。外圍構(gòu)件和蓋構(gòu)件中的至少一者可以預(yù)先塑性變形以促進(jìn)熔合。例如，蓋構(gòu)件可以塑性變形為軸向向內(nèi)凹陷，或者外圍構(gòu)件可以塑性變形為在其兩個(gè)軸向端部處軸向向外突出。

15、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，電極引線可以穿過(guò)設(shè)置在蓋構(gòu)件中的狹縫而突出。這里，可以在狹縫處設(shè)置對(duì)電極引線和蓋構(gòu)件進(jìn)行絕緣的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行密封的絕緣層。絕緣層可以在狹縫和電極引線之間提供熔合密封。電極引線可以在聯(lián)接到蓋構(gòu)件的同時(shí)連接到電極，或者可以在連接到電極的同時(shí)聯(lián)接到蓋構(gòu)件并且穿透狹縫。

16、在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，電極引線可以在外圍構(gòu)件和蓋構(gòu)件之間突出。這里，電極引線也可以在第二密封部處密封。在外圍構(gòu)件和蓋構(gòu)件彼此熔合之前，電極引線可以連接到電極。

17、本發(fā)明還提供了一種電池組的結(jié)構(gòu)，該電池組包括袋型電池電芯、容納電池電芯的電池組框架以及連接到電極引線的匯流條。

18、電池組可以包括填充電池組框架內(nèi)的電池電芯之間的空間的絕緣材料。絕緣材料可以是任何材料，只要減少或防止電池電芯之間的熱傳播即可。絕緣材料可以包括可壓縮材料。

19、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，電池電芯可以以第一電極引線面向第一方向并且第二電極引線面向第二方向的方式設(shè)置在電池組框架內(nèi)。這里，匯流條可以包括在電池電芯的第一方向側(cè)連接到第一電極引線的第一匯流條和在電池電芯的第二方向側(cè)連接到第二電極引線的第二匯流條。在這種情況下，電池電芯可以并聯(lián)連接在第一匯流條和第二匯流條之間。

20、在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，電池電芯可以包括以第一電極引線面向第一方向并且第二電極引線面向第二方向的方式布置在電池組框架內(nèi)的第一組電芯，以及以第一電極引線面向第二方向并且第二電極引線面向第三方向的方式布置在電池組框架內(nèi)的第二組電芯。這里，匯流條可以包括：第一匯流條，其在電池電芯的第一方向側(cè)連接到第一組電芯的第一電極引線；第二匯流條，其在電池電芯的第二方向側(cè)連接到第一組電芯的第二電極引線和第二組電芯的第一電極引線；以及第三匯流條，其在電池電芯的第一方向側(cè)連接到第二組電芯的第二電極引線。在這種情況下，第一組電芯在第一匯流條和第二匯流條之間彼此并聯(lián)連接，并且第二組電芯在第二匯流條和第三匯流條之間彼此并聯(lián)連接，使得第一組電芯和第二組電芯彼此串聯(lián)連接。

21、一個(gè)電池電芯的輸出電壓可以等于電池組的輸出電壓或者電池組的輸出電壓的一半。因此，匯流條可以簡(jiǎn)單地通過(guò)并聯(lián)連接一組或兩組電池電芯來(lái)滿足電池組所需的電壓，從而簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。

22、具有絕緣特性和熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱層可以插置在匯流條和電池組框架之間。

23、本發(fā)明還提供一種包括電池組的車輛。由于車輛的結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，因此本文將不給出其單獨(dú)的描述。

24、有益效果

25、本發(fā)明，其中袋型電池電芯原樣容納在電池組中，提供了電池電芯和電池組的結(jié)構(gòu)，其簡(jiǎn)單且易于制造，并且通過(guò)僅將大多數(shù)電芯與幾個(gè)匯流條并聯(lián)連接而具有輕重量。本發(fā)明還提供了一種電池電芯和電池組的結(jié)構(gòu)，其通過(guò)將電池電芯布置成在其間具有空間而不是將電池電芯堆疊在彼此的頂部上而不易受公差影響。

26、本發(fā)明提供的電池電芯的結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，與其中設(shè)置一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極的卷芯型電極組件不同，電極組件具有堆疊的多個(gè)陽(yáng)極和陰極，并且多個(gè)隔膜插置在多個(gè)陽(yáng)極和陰極之間，使得延遲或防止電極之間的熱傳播，并且與容納在厚電池罐中的電極組件不同，電極組件容納在薄袋中，使得促進(jìn)熱排放。本發(fā)明提供的電池組的結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)將多個(gè)電池電芯布置成在其間插置有絕緣材料來(lái)延遲或防止電芯之間的熱傳播，并且通過(guò)在少量簡(jiǎn)化的匯流條與電池組框架之間提供導(dǎo)熱層來(lái)促進(jìn)熱排放。

27、根據(jù)本發(fā)明的電池電芯僅需一個(gè)或兩個(gè)電池電芯就能夠輸出中到大型電池模塊或電池組所需的高電壓，使得電池組可以直接制造成僅具有電池電芯，而無(wú)需稱為電池模塊的中間單元。與需要諸如卷邊和卷曲之類的復(fù)雜工藝的具有剛性主體的電池罐不同，根據(jù)本發(fā)明的電池電芯使用柔性袋來(lái)制造，使得便于改變制造工藝和規(guī)格。通過(guò)簡(jiǎn)單地改變袋的切割尺寸和堆疊電極的數(shù)量，也可以促進(jìn)增加或降低電池電芯的電壓。另外，由于使用了這種高壓電芯，因此大多數(shù)電芯彼此并聯(lián)連接，這簡(jiǎn)化了匯流條的結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)了在匯流條處設(shè)置導(dǎo)熱層并且簡(jiǎn)化了電池組的制造。

28、另外，本發(fā)明可以具有各種其他效果，并且將在每個(gè)實(shí)施方式中給出其描述，或者將省略本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地推斷出的效果的描述。