技术领域
[0001] 本
发明涉及一种倾斜结构的电池单元，更特别地涉及一种被构造为具有如下结构的电池单元：将包含正极、负极和分别置于正极与负极之间的隔膜的电极组件安装在电池壳中，其中当俯视观察时电极组件包含在高度方向堆叠的两个以上的电极或单元电池，电池壳设置有其中安装有电极组件的接收单元，电极组件被构造为当俯视观察时具有边(a)、边(b)、边(c)和边(d)的四边形形状，并且倾斜使得电极
端子所处的电极板或单元电池各自的边(a)与和边(a)相邻的边(b)之间的内
角小于90度，且电池壳的接收单元具有与电极组件的平面形状相应的内部形状。
背景技术
[0002] 随着移动装置已经越来越发达，对于这种移动装置的需求已经增加，对二次电池的需求也已经急剧增加。在这些二次电池中，锂二次电池显示高
能量密度和工作
电压以及优异的充电保持能
力和使用寿命特性，锂二次电池已经广泛用作各种
电子产品以及移动装置的
能源。
[0003] 基于其外观，通常可以将锂二次电池分类为圆柱电池、棱柱电池或袋状电池。基于
电解质的类型，还可以将锂二次电池分类为
锂离子电池、锂离子
聚合物电池或锂聚合物电池。
[0004] 近来移动装置小型化的趋势已经增加了对于厚度小的棱柱电池或袋状电池的需求。特别地，大量的关注目前集中在这种袋状电池上，因为可以容易地
修改袋状电池的形状、袋状电池的制造成本低且袋状电池是轻质的。
[0005] 通常，袋状电池为在密封状态的电池壳中具有电极组件和
电解质的电池，所述电池壳由包含
树脂层和金属层的
层压片制成。可以将安装在电池壳中的电极组件构造为具有果冻卷(卷绕)型结构、堆叠型结构或组合(堆叠/折叠)型结构。
[0006] 图1为代表性显示包含堆叠型电极组件的袋状二次电池的结构的图。
[0007] 参照图1，将袋状二次电池10构造为如下结构：将电极组件30安装在密封状态的袋状电池壳20中，使得电连接至电极组件30的正极和负极极
耳31和32的两个电极引线40和41向外暴露，所述电极组件30包含正极、负极和分别置于正极与负极之间的隔膜，隔膜各自涂布有固体电解质。
[0008] 电池壳20包括具有凹陷的接收部23的壳体21和与壳体21整体相连的盖22，电极组件30位于凹陷的接收部23中。
[0009] 电池壳20由包含如下的层压片制成：构成层压片最外层的外部树脂层20A、用于防止材料渗透的隔离金属层20B和用于密封的内部树脂层20C。
[0010] 堆叠型电极组件30的正极极耳31和负极极耳32通过
焊接分别与电极引线40和41连接。另外，将绝缘膜50附着于电极引线40和41各自的顶部和底部从而防止热焊接装置(未示出)与电极引线40和41间发生
短路和在使用热焊接装置将壳体21的上端24和盖22的上端彼此热焊接时确保电极引线40和41与电池壳20间的密封。
[0011] 然而近年来，根据超薄型设计或各种其他设计的趋势变化，已经需求新型电池单元。
[0012] 另外，可以将上述电池单元构造为包含具有相同尺寸或相同容量的电极组件。为此，考虑到应用电池单元的装置的设计，为了制造具有新结构的电池单元，可能有必要降低电池单元的容量或修改装置的设计，使得装置的尺寸增加。
[0013] 另外，在装置设计的修改期间，电连接可能是复杂的，结果是可能难以制造满足期望条件的电池单元。
[0014] 此外，有必要基于电极组件的形状制造电池壳。
[0015] 因此，对于根据应用电池单元的装置的形状可适用的电极组件和电池壳以及包含其的电池单元有高的需求。
发明内容
[0016] 技术问题
[0017] 已经完成了本发明以解决以上问题和尚未解决的其他技术问题。
[0018] 具体地，本发明的目的为提供被构造为具有如下结构的电池单元，在所述结构中可以将电池单元安装在装置的各种空间中，由此可以最大化地利用装置的内部空间，且除装置的矩形外部结构以外，可以有效地将电池单元安装在装置的各种外部结构中。
[0019] 技术方案
[0020] 根据本发明的一个方面，通过提供被构造为具有如下结构的电池单元可以实现以上和其他目的：其中在该结构中将包含正极、负极和分别置于正极与负极之间的隔膜的电极组件安装在电池壳中，其中当俯视观察时电极组件包含在高度方向堆叠的两个以上的电极或单元电池，电池壳设置有其中安装有电极组件的接收单元，电极组件被构造为当俯视观察时具有边(a)、边(b)、边(c)和边(d)的四边形形状，并且倾斜使得电极端子所处的电极板或单元电池各自的边(a)与和边(a)相邻的边(b)之间的内角小于90度，且电池壳的接收单元具有与电极组件的平面形状相应的内部形状。
[0021] 因此，基于上述特定结构，可以制造具有各种容量和尺寸的电池单元。在制造在其中安装电池单元的装置的情况中，可以有效地将电池单元安装在装置的各种空间中，由此可以最大化地利用装置的内部空间。
[0022] 在具体实例中，各个单元电池可以为双电池或全电池，在双电池中位于如下结构的相反端的电极具有相同的极性，在所述结构中，将一个以上正极和一个以上负极以其中一个以上的隔膜分别置于正极与负极之间的状态进行堆叠；在全电池中位于堆叠结构的相反端的电极具有不同的极性。
[0023] 可以将电极板或单元电池进行堆叠，使得将电极端子一起布置在电极板或单元电池的上侧处或下侧处。或者，可以将电极板或单元电池进行堆叠，使得将第一电极端子布置在电极板或单元电池的上侧处且将第二电极端子布置在与电极板或单元电池的上侧相反的电极板或单元电池的下侧处。
[0024] 单元电池的电极端子的布置没有特别限制。例如第一电极端子可以为正极端子，且第二电极端子可以为负极端子。
[0025] 如上所述，将根据本发明的电池单元的电极组件被构造为当俯视观察时具有边(a)、边(b)、边(c)和边(d)的四边形形状，并且倾斜使得电极端子所处的电极板或单元电池各自的边(a)与和边(a)相邻的边(b)之间的内角小于90度。例如，边(a)与边(b)之间的内角可以为20度～89度，具体地为30度～85度，更具体地为40度～80度。
[0026] 在具体实例中，边(a)与边(c)可以相互平行，和/或边(b)与边(d)可以相互平行。例如，当俯视观察时，电极板或单元电池可以各自具有平行四边形形状或菱形形状。
[0027] 然而，电极板或单元电池的形状不限于以上实例。
[0028] 电池单元可以为例如具有安装在袋状电池壳中的电极组件的袋状电池单元。然而，本发明不限于此。
[0029] 具体地，袋状电池单元可以被构造为具有如下结构：在其中将电极组件连接至从电池壳向外突出的电极端子的状态下，将电极组件安装在由层压片如包含树脂层和金属层的
铝层压片制成的袋状电池壳中。
[0030] 为了使电池壳显示形成接收部所需的预定挠性，将电池壳制造为具有足够的厚度。如果电池壳的厚度太大，则当形成接收部时电池壳可能会由于缺少挠性而损坏。另外，电池单元的体积和重量增加。另一方面，如果电池壳的厚度太小，则电池壳可能会由于外部冲击而容易损坏。因此，电池壳的厚度优选为50μm～200μm，在该厚度处电池壳显示适当的挠性和耐久性。
[0031] 电池壳可以包括在其一端处可以彼此隔开或彼此连接的上壳和下壳。
[0032] 电池壳的外部形状可以使用各种方法形成。
[0033] 在具体实例中，可以将电池壳拉成与电极组件相同的在边(a)与边(b)间具有小于90度内角的形状从而形成接收部。
[0034] 在另一个具体实例中，可以将电池壳拉成与电极组件相同的在边(a)与边(b)间具有90度内角的形状从而形成接收部。
[0035] 在后一种情况中，例如可以将具有根据本发明的堆叠的电极或单元电池的电极组件安装在电池壳的接收单元中，且然后可以将
真空施加在接收单元中，使得接收单元收缩，由此使电池壳
变形从而与电极组件的外部形状相对应。将电极组件构造为具有如下结构：例如将平行四边形形状或菱形形状的电极或单元电池进行堆叠。因此，当将电极组件安装在边(a)与边(b)间具有90度内角的电池壳的接收单元中且将真空施加在接收单元中时，电池壳收缩变形从而与电极组件的外部形状相对应。
[0036] 上述真空应用方法可以解决每当改变电极组件的设计时就必须制造新的电池壳的问题，且另外抑制
应力在电池壳上局部集中的现象。
[0037] 具体地，在将真空施加在电池壳中前，电池壳的接收单元可以具有长方体形状，该长方体形状包含与电极组件的上端的尺寸相对应的平面区域。在这种情况下，具有长方体形状的接收单元的区域变形为与电极组件的平面形状相对应的内部形状。
[0038] 所述电池单元可以为锂离子电池单元或锂离子聚合物电池单元。然而，本发明不限于此。
[0039] 通常锂二次电池包含正极、负极、隔膜和含有锂盐的非
水电解液。
[0040] 正极例如可通过如下制造：将正极活性材料、导电剂和
粘合剂的混合物施加至正极
集电器上，并对施加的混合物进行干燥。根据需要，还可以向混合物添加填料。
[0041] 正极活性材料可以为但不限于：层状化合物如锂钴
氧化物(LiCoO2)或锂镍氧化物(LiNiO2)或者被一种以上过渡金属置换的化合物；由化学式Li1+xMn2-xO4(其中x＝0～0.33)表示的锂锰氧化物或诸如LiMnO3、LiMn2O3或LiMnO2的锂锰氧化物；锂
铜氧化物(Li2CuO2)；
钒氧化物如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5和Cu2V2O7；由化学式LiNi1-xMxO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，且x＝0.01～0.3)表示的Ni位点型锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，且x＝0.01～0.1)或化学式Li2Mn3MO8(M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；化学式的Li被
碱土
金属离子部分置换的LiMn2O4；二硫化物化合物；或Fe2(MoO4)3。
[0042] 通常添加导电剂，使得基于包含正极活性材料的化合物的总重量，导电剂为1重量％～30重量％。对于导电剂没有特别限制，只要其显示高
导电性且同时在所施加的电池中不引起任何化学变化即可。例如可以使用如下作为导电剂：
石墨诸如天然石墨或人造石墨；
炭黑类如炭黑、
乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑或热裂法炭黑；导电
纤维诸如
碳纤维和金属纤维；
金属粉末诸如氟化碳粉末、铝粉或镍粉；导电晶须诸如氧化锌和
钛酸
钾；导电金属氧化物诸如二氧化钛；或聚亚苯基衍
生物。
[0043] 粘合剂是有助于活性材料与导电剂之间的粘合及与集电器的粘合的成分。基于包含正极活性材料的化合物的总重量，通常以1重量％～30重量％的量添加粘合剂。作为粘合剂的实例，可以使用聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基
纤维素(CMC)、
淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷
酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化的EPDM、丁苯
橡胶、氟橡胶和各种共聚物。
[0044] 填料是用于抑制正极膨胀的任选成分。填料没有特别限制，只要其在所施加的电池中不引起化学变化且由纤维材料制成即可。作为填料的实例，可以使用烯
烃聚合物诸如聚乙烯和聚丙烯；以及纤维材料如玻璃纤维和
碳纤维。
[0045] 另一方面，通过将负极活性材料施加至负极集电器和干燥而制备负极。根据需要，可以将上述成分选择性地添加至负极活性材料。
[0046] 例如可以使用如下作为负极活性材料：碳如非
石墨化碳和石墨基碳；金属复合氧化物如LixFe2O3(0≤x≤1)，LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me’：Al，B，P，Si，周期表的1、2和3族元素，卤素；0
合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5；导电聚合物如聚乙炔；或Li-Co-Ni基材料。
[0047] 将隔膜置于正极与负极之间。例如可以使用显示高离子渗透性和高机械强度的绝缘
薄膜作为隔膜。隔膜通常具有0.01μm～10μm的孔径和5μm～300μm的厚度。作为用于隔膜的材料，例如使用由具有耐化学性和疏水性的烯烃类聚合物如聚丙烯制成的片或
无纺布；玻璃纤维或聚乙烯。在使用固体电解质如聚合物作为电解质的情况中，固体电解质可以起隔膜的作用。
[0048] 含锂盐的非水电解液由极性有机电解液和锂盐组成。可以使用非水液体电解液、有机固体电解质或无机固态电解质作为电解液。
[0049] 作为非水液体电解液的实例，可以提及的为：非质子
有机溶剂，例如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、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、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-咪唑烷酮、碳酸亚丙酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。
[0050] 作为有机固态电解质的实例，可以提及的为：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、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和含离子解离基团的聚合物。
[0051] 作为无机固态电解质的实例，可以提及的为：锂(Li)的氮化物、卤化物和
硫酸盐，例如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH和Li3PO4-Li2S-SiS2。
[0052] 锂盐为易溶于上述非水电解质中的材料，且可以包括例如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、四苯基硼酸锂和酰亚胺。
[0053] 此外，为了提高充/放电特性和
阻燃性，可以向非水电解液中添加例如：吡啶、
亚磷酸三乙酯、三
乙醇胺、环醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代的 唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、
三氯化铝等。根据情况，为了赋予不燃性，非水电解液可以还包含含卤素的溶剂诸如四氯化碳和三氟乙烯。此外，为了提高高温储存特性，非水电解液可以还包含二氧化碳气体。
[0054] 根据本发明的另一方面，提供包含具有上述构造的电池单元的装置作为电源。所述装置可以选自
移动电话、便携式计算机、智能电话、
平板电脑、智能平板电脑、笔记本式计算机、轻型
电动车辆(LEV)、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆和电力储存装置。
[0055] 根据本发明另外的方面，提供包含两个以上具有上述构造的电池单元的
电池组作为单元电池。即，提供被构造为具有如下结构的电池组，在所述结构中作为单元电池的两个以上电池单元以
串联和/或并联相互连接。可以在诸如如下的装置中使用所述电池组：移动电话、便携式计算机、智能电话、平板电脑、智能平板电脑、笔记本式计算机、轻型电动车辆(LEV)、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆或电力储存装置。
[0056] 所述装置的结构和制造所述装置的方法在本发明所属的领域中是众所周知的，因此将省略其详细说明。
附图说明
[0057] 图1为显示常规电池单元的透视图；
[0058] 图2为显示根据本发明实施方式的电极的平面图；
[0059] 图3为显示根据本发明实施方式的电极组件的透视图；
[0060] 图4为显示将根据本发明的电极组件接收在具有接收单元的电池壳中的过程的范例图；以及
[0061] 图5和图6为显示其中使电池壳的接收单元变形的过程的范例图。
具体实施方式
[0062] 下面将参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细地说明。然而，应该注意，本发明的范围不是由举例说明的实施方式所限定。
[0063] 图2为显示根据本发明实施方式的电极的平面图，图3为显示根据本发明实施方式的电极组件的透视图；
[0064] 参照这些图，当俯视观察时，根据本发明实施方式的电极组件100包含在高度方向堆叠的两个以上的电极。电极各自被构造为当俯视观察时具有边(a)、边(b)、边(c)和边(d)的四边形形状。将各个
电极形成为使得电极端子100或120所处的边(a)与和边(a)相邻的边(b)之间的内角为约70度。
[0065] 在其中将隔膜分别置于
正极板与
负极板之间的状态下，将正极板和负极板进行堆叠从而构成全电池，在该全电池中位于堆叠的结构的相反端的电极具有不同极性。将电极板进行堆叠使得电极端子110和120位于各电极板的上侧，即边(a)处。
[0066] 因此，将电极在高度方向进行堆叠从而构成根据本发明的电极组件100，且将电极组件100安装在密封状态的袋状电池壳中从而构成电池单元。
[0067] 图4为显示将根据本发明的电极组件接收在具有接收单元的电池壳中的过程的范例图，以及图5和图6为显示其中使电池壳的接收单元变形的过程的范例图。
[0068] 首先参照图4，将根据本发明的电极组件100安装在电池壳160的接收单元150中，且然后将电池壳160进行对折。在将电极组件100安装在电池壳160的接收单元150中的状态下，通
过热焊接对电池壳160的外边缘进行密封。
[0069] 现在参照图5和图6，将电池壳200的接收单元150构造为具有包含与电极组件的上端的尺寸相对应的平面区域的长方体形状。通过电池壳200的一个未密封边将真空施加在电池壳200中从而去除在电池壳200的接收单元150与电极组件100间限定的多余空间。
[0070] 在施加真空期间，接收单元150与形成为具有平行四边形形状的电极组件100的外部表面紧密
接触，结果接收单元150变为具有与电极组件的外部形状相对应的形状的接收单元170。
[0071] 根据情况，在图4中示出的接收单元的形状可以与电极组件的外部形状相对应。在这种情况下，可以不进行真空施加过程。
[0072] 由图2～图6可以看出，可以制造根据本发明的电池单元，使得所述电池单元具有各种容量和尺寸，从而即使在难以安装常规电池单元的空间中也可以容易地安装所述电池单元以及可以在有限空间具有较大容量的同时根据装置的内部结构安装电池单元，从而最大化地利用装置的内部空间。
[0073] 本领域技术人员可以以上述内容为
基础，在本发明的范围内进行各种应用和变化。
[0075] 由上述说明显而易见的是，将根据本发明的电池单元构造为具有可变形的形状，由此可以容易地确保装置中的电池单元安装空间、可以最大化的利用装置的内部空间、可以将具有高容量的电池单元安装在装置中且可以进一步使装置小型化。另外，由于电极组件和电池壳的结构特性，尽管电池单元的设计改变，也可以容易地制造期望的电池单元。
