具有用于防止短路的裝置的電池單體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有用于防止短路的裝置的電池單體。
【背景技術】
[0002] 隨著由于化石燃料的消耗導致能源價格升高和對于環(huán)境污染的關心加重，對于環(huán) 境友好的可替代能源的需求在將來必定會扮演越來越重要的角色。因此，對于用于產(chǎn)生各 種電力諸如核能、太陽能、風能和潮汐能的技術的研究正在進行中，并且用于更加有效率地 使用所產(chǎn)生的能量的電力存儲設備也正在吸引很多的關注。
[0003] 特別地，隨著移動裝置技術繼續(xù)發(fā)展并且對于移動裝置的需求繼續(xù)增加，對于作 為能源的電池的需求正在快速地增加。相應地，對于能夠滿足各種需要的電池的大量研究 已經(jīng)得到實施。
[0004] 在電池的形狀方面，對于薄得足以應用于諸如蜂窩式電話的產(chǎn)品的棱柱形二次電 池或者袋形二次電池的需求是非常高的。另一方面，在用于電池的材料方面，對于呈現(xiàn)高的 能量密度、放電電壓和輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池諸如鋰離子電池和鋰離子聚合物電池的需 求也是非常高的。
[0005] 另外，可以基于每一個二次電池的電池外殼的形狀而將二次電池分類成圓柱形電 池、棱柱形電池和袋形電池，其中圓柱形電池被構造成具有電極組件被安裝在圓柱形金屬 容器中的結構，棱柱形電池被構造成具有電極組件被安裝在棱柱形金屬容器中的結構，并 且袋形電池被構造成具有電極組件被安裝在由層壓鋁片制成的袋形外殼中的結構。
[0006] 特別地，近年來，因為低的制造成本、輕的重量、易于修改其形狀等，所以已經(jīng)對于 袋形電池產(chǎn)生了大量的興趣，袋形電池構造成具有這樣的結構，在該結構中這種堆疊或者 堆疊/折疊型電極組件被安裝在由層壓鋁片制成的袋形電池外殼中。另外，這種袋形電池的 使用已經(jīng)逐漸地增加。
[0007] 此外，可以基于電極組件的結構來對二次電池進行分類，電極組件具有其中正電 極和負電極在分隔物介于正電極和負電極之間的狀態(tài)下被堆疊的結構。例如，電極組件可 以構造成具有其中長片型正電極和長片型負電極在分隔物布置在正電極和負電極之間的 狀態(tài)下被卷繞的果凍卷(卷繞)型結構，或者其中每一個具有預定尺寸的多個正電極和負電 極在分隔物被分別布置在正電極和負電極之間的狀態(tài)下被順序地堆疊的堆疊型結構。近年 來，為了解決由果凍卷型電極組件和堆疊型電極組件引起的問題，已經(jīng)研制了一種堆疊/折 疊型電極組件，堆疊/折疊型電極組件是果凍卷型電極組件和堆疊型電極組件的組合，具有 提高的結構，其中預定數(shù)目的正電極和負電極在分隔物被分別布置在正電極和負電極之間 的狀態(tài)下被順序地堆疊以構成雙單體或者全單體，在此之后，多個雙單體或者全單體在置 于分隔膜上的同時被順序地折疊。
[0008] 關于二次電池的主要研究項目之一在于提高二次電池的安全性。例如，二次電池 可以由二次電池中的高的溫度或壓力或二次電池的變形而導致爆炸，二次電池中的高的溫 度或壓力可以由二次電池的異常狀態(tài)諸如二次電池的內(nèi)部短路、利用高于允許電流或者電 壓的電流或者電壓對二次電池過度充電、二次電池暴露于高溫造成，二次電池的變形由二 次電池跌落或者施加到二次電池的外部沖擊引起。
[0009] 具體地，如果電池單體受到從電池單體外側穿入電池單體中的金屬部件損壞，則 金屬部件直接地接觸電極組件的電極，結果內(nèi)部短路可能在電池單體中發(fā)生或者電池單體 可能著火，由此極大地降低電池單體的安全性。
[0010] 圖1是示意性地示出其中傳統(tǒng)電池單體局部受到金屬部件損壞的實例的典型視 圖。
[0011] 參考圖1，電池單體100構造成具有如下結構，在該結構中，電極組件150被安裝在 電池外殼141和142中，電極組件150包括正電極111和112與負電極121和122,其中分隔物 131、132和133分別介于正電極111和112與負電極121和122之間。電池單體100的一個部分 受到已經(jīng)從電池單體100外側穿入電池單體100中的金屬部件160損壞。
[0012]金屬部件160已經(jīng)破壞穿過電池外殼141并且然后穿入電池單體100中，導致電極 組件150已經(jīng)局部受到損壞。在此情形中，構成電極組件150的正電極111和112與負電極121 和122直接地接觸金屬部件160。結果，在電池單體100中發(fā)生內(nèi)部短路，導致電池單體可能 著火或者爆炸。
[0013] 因此，能夠根本上解決以上問題的技術是高度必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 技術問題
[0015] 已經(jīng)做出本發(fā)明以解決尚待解決的以上問題和其它技術問題。本發(fā)明的一個目的 在于提供一種電池單體，該電池單體在電極組件和電池外殼之間設有絕緣材料以當電池單 體受到金屬部件損壞時防止由于在電極組件的電極和穿入電池單體中的金屬部件之間的 直接接觸而在電池單體中發(fā)生短路或者電池單體燃燒，由此提高電池單體的安全性。
[0016] 另外，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種電池單體，能夠與電極組件的形狀無關 地將絕緣材料應用于該電池單體，并且該電池單體使用一種簡單的結構實現(xiàn)了安全性的提 尚。
[0017]技術方案
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，能夠通過提供這樣的電池單體來實現(xiàn)以上和其它目的， 所述電池單體被構造使得包括正電極、負電極和介于正電極和負電極之間的分隔物的電極 組件被安裝在電池外殼中形成的接納部中，正電極端子和負電極端子從電極組件的至少一 側突出，并且絕緣材料設置在電極組件和電池外殼之間。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明的電池單體中，如上所述，絕緣材料設置在電極組件和電池外殼之 間。因此，當電池單體受到金屬部件損壞時能夠防止由于在電極組件的電極和穿入電池單 體中的金屬部件之間的直接接觸而在電池單體中發(fā)生短路或者電池單體燃燒，由此提高電 池單體的安全性。
[0020] 另外，與電極組件的形狀無關地，僅絕緣材料設置在傳統(tǒng)電極組件的外表面或者 傳統(tǒng)電池外殼的內(nèi)表面處。因此，能夠使用簡單的結構提高電池單體的安全性。
[0021] 在具體實例中，絕緣材料可以在絕緣材料與電極組件的外表面或者電池外殼的內(nèi) 表面緊密接觸的狀態(tài)下設置在電極組件和電池外殼之間。
[0022] 如果絕緣材料設置在電極組件中，例如在正電極和負電極之間，則離子在電極之 間的流動可能受到絕緣材料干擾。在另一方面，如果絕緣材料設置在電池外殼的外表面處， 則絕緣材料向外暴露。在此情形中，絕緣材料可能被污染物減弱、可能劣化或者可能被磨 損。結果，電池外殼可能部分地或者全部地向外暴露，并且因此絕緣材料可能不呈現(xiàn)期望的 效果。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，在絕緣材料與電極組件的面對電池外殼的內(nèi)表面的外表面或者電池 外殼的面對電極組件的外表面的內(nèi)表面緊密接觸的狀態(tài)下，絕緣材料設置在電極組件和電 池外殼之間。結果，當電池單體受到金屬部件損壞時，絕緣材料位于金屬部件和電極組件的 電極之間。因此，能夠防止在金屬部件和電極組件的電極之間的直接接觸，由此防止電池單 體著火或者爆炸，因此提高電池單體的安全性。
[0024] 然而，本發(fā)明不限于此。絕緣材料可以設置在電極組件的外表面和電池外殼的內(nèi) 表面上。
[0025] 在另一個具體實例中，絕緣材料可以全部地或者部分地在