包括挤压垫的电池单体的挤压夹具和使用该挤压夹具的电池单体的除气方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本技术要求基于在2020年10月23日提交的韩国专利申请第10-2020-0138477号的优先权利益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。2.本发明涉及一种包括挤压垫的电池单体的挤压夹具和一种使用该挤压夹具对电池单体除气的方法。背景技术：3.近来，随着电子装置变得小型化和轻型化，对小型和轻型电池的需求也在增加。因此，随着诸如锂二次电池的小型和轻型的非水电解质二次电池的商业化，这种二次电池被广泛地用在诸如小型摄影机、移动电话和笔记本计算机的便携式电子装置中。4.在这方面，因为锂二次电池具有长寿命和大容量，所以锂二次电池被广泛地用在便携式电子装置中。锂二次电池的示例包括使用液体电解质的锂金属电池以及使用锂离子电池和聚合物固体电池的锂聚合物电池。此外，根据用于密封电极组件的外部材料的类型，锂二次电池被划分成棱柱形电池、圆柱形电池和袋型电池。5.其中，袋型电池单体具有高的每单位重量和体积的能量密度，并且要求低的材料成本。这样，近年来，开发正在积极进行中。6.这种袋型电池单体被广泛地用在锂聚合物二次电池中，并且制造方法如下。7.首先，制造正电极板和负电极板，并且分隔件介于该正电极板和该负电极板之间，然后它们被层叠，由此制造电极组件。在所制造的电极组件中提取出塑化剂(dbp)，并且接头被焊接到电极组件的引线，由此嵌入在袋中。8.在将电极组件嵌入袋中之后，电解质溶液被注射到袋中，由此允许电解质溶液浸渍在电极组件中。电解质溶液被如上所述地注射，并且袋的边缘通过热熔合被结合，由此将袋密封。9.类似地，为了使组装完成的袋型电池单体稳定，在经历老化过程之后执行电池单体的化成过程。10.此外，在化成过程期间，可能在袋中产生气体，并且当这种气体被捕集在袋中时，可能引起电池单体的缺陷。因此，在化成过程中应该执行移除在电池单体中产生的气体的除气过程。11.图1是图示在传统电池单体的化成过程中使用的挤压夹具10的图。参考图1，挤压夹具10包括第一板12和第二板13，该第一板12和该第二板13挤压电池单体11的两个表面。随着第一板12和第二板13挤压电池单体11的两个表面，在电池单体11内部的气体通过气囊单元被排放到电池单体11的外部。12.然而，因为第一板12和第二板13具有平板形状，所以当挤压电池单体11时，力不被均匀地施加，并且相应地，电池单体11中的气体不容易被排放到外部。技术实现要素：13.技术问题14.相信本发明解决了以上问题中的至少一些问题。例如，本发明的方面提供一种能够容易地排放在电池单体内部的气体的电池单体的挤压夹具和一种使用该挤压夹具对电池单体除气的方法。15.技术方案16.本发明提供一种包括挤压垫的电池单体的挤压夹具。在一个示例中，根据本发明的一种挤压夹具包括：第一板和第二板，该第一板和该第二板使电池单体在该第一板和该第二板之间，并且挤压电池单体的两个表面；和挤压垫，该挤压垫被包括在第一板和第二板中的至少一个中，并且被形成在第一板和/或第二板的接触电池单体的表面上。此时，挤压垫包括位于同一平面上的n个区域，并且所述n个区域满足以下条件1：17.[条件1][0018]m1》m2[0019]在这里，m1和m2各自表示所述n个区域中的中央区域和周边区域的模量。[0020]在另一个示例中，在根据本发明的电池单体的挤压夹具中，第一板和第二板各自具有挤压垫。[0021]在具体示例中，挤压垫满足以下条件2：[0022][条件2][0023]r1》r2[0024]在这里，r1和r2各自表示所述n个区域中的中央区域和周边区域的硬度。[0025]此外，在根据本发明的电池单体的挤压夹具中，挤压垫具有中央区域和周边区域，该中央区域和该周边区域具有相同的厚度。[0026]在一个示例中，挤压垫具有模量的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。[0027]在一个示例中，所述n个区域被布置成彼此间具有一定定向。[0028]在另一个示例中，周边区域相对于中央区域被径向地布置。[0029]在具体示例中，中央区域包括选自由硬硅树脂、硬塑料和硬泡沫组成的组中的至少一种，并且周边区域包括选自由软塑料和软泡沫组成的组中的至少一种。[0030]在又一个示例中，第一板和第二板具有加热构件。[0031]此外，本发明涉及一种使用电池单体的挤压夹具对电池单体除气的方法。在一个示例中，该方法包括：在电池单体的化成过程期间，通过使用电池单体的挤压夹具挤压电池单体的两个表面来对电池单体除气。[0032]此时，除气可以包括将热量施加到第一板和第二板。[0033]有利效果[0034]根据本发明的包括挤压垫的电池单体的挤压夹具和使用该挤压夹具对电池单体除气的方法，通过容易地去除在电池单体的化成过程期间产生的气体，能够制造具有稳定性的电池单体。附图说明[0035]图1是示出电池单体层压板和缓冲垫被布置在传统电池模块中的结构的示意图。[0036]图2是示出根据本发明的示例的电池单体的挤压夹具的示意图。[0037]图3是示意性地示出当使用根据本发明的一个示例的电池单体的挤压夹具挤压电池单体时的电池单体内部的气泡被排放的过程的图。[0038]图4是示出根据本发明的另一个示例的电池单体的挤压夹具的示意图。[0039]图5是示出根据本发明又一个示例的电池单体的挤压夹具的示意图。具体实施方式[0040]由于创造性概念允许各种改变和多个实施例，所以将在附图中图示并且在文本中详细描述特定实施例。然而，这不旨在将本发明限制于所公开的具体形式，并且应该被理解为包括在本发明的精神和范围中所包括的所有改变、等同和替代。[0041]在该申请中，应当理解，诸如“包括”或“具有”的术语旨在指示存在说明书中所描述的特征、数目、步骤、操作、部件、零件或其组合，并且这些术语并不预先排除存在或添加一个或多个其它的特征或数目、步骤、操作、部件、零件或其组合的可能性。而且，当诸如层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一个部分“上”时，这不仅包括该部分“直接地”在另一个部分“上”的情况，还包括另外的另一个部分介于其间的情况。在另一方面，当诸如层、膜、区域、板等的一部分被称为“在”另一个部分“下”时，这不仅包括该部分“直接地”在另一个部分“下”的情况，还包括另外的另一个部分介于其间的情况。另外，在本技术中“置放……上”可以包括置放在底部以及顶部处的情况。[0042]本发明涉及一种包括挤压垫的电池单体的挤压夹具和一种使用该挤压夹具对电池单体除气的方法。[0043]通常，为了在制造电池单体的方法中使组装完成的袋型电池单体稳定，在经历老化过程之后执行电池单体的化成过程。然而，在化成过程期间，可能在袋中产生气体，并且当这种气体被捕集在电池单体中时，可能引起电池单体的缺陷。因此，应该在化成过程中执行移除在电池单体中产生的气体的除气过程。传统上，使用挤压电池单体的两个表面的挤压夹具来将在电池单体中产生的气体排放到外部。然而，因为传统挤压夹具具有平板形状，所以当挤压电池单体时，力不被均匀地施加，并且相应地，电池单体中的气体不容易被排放到外部。[0044]这样，本发明提供：一种包括挤压垫的电池单体的挤压夹具，在该挤压垫中，中央区域的模量不同于周边区域的模量；和一种使用该挤压夹具对电池单体除气的方法。通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，挤压垫能够在电池单体的化成过程期间容易地排放电池单体中的气体。特别地，在电池单体的化成过程中，由于负电极的膨胀，所以电池单体的厚度增加。此时，通过允许力被从电池单体的中央区域传递到周边区域，在电池单体中产生的气体可以被容易地排放到外部。[0045]在下文中，将详细描述根据本发明的包括挤压垫的电池单体的挤压夹具和使用该挤压夹具对电池单体除气的方法。[0046]在一个示例中，根据本发明的一种电池单体的挤压夹具包括：第一板和第二板，该第一板和该第二板使电池单体在该第一板和该第二板之间，并且挤压电池单体的两个表面；和挤压垫，该挤压垫被包括在第一板和第二板中的至少一个中，并且被形成在第一板和/或第二板的接触电池单体的表面上。[0047]此时，挤压垫包括位于同一平面上的n个区域，并且所述n个区域满足以下条件1：[0048][条件1][0049]m1》m2[0050]在这里，m1和m2各自表示所述n个区域中的中央区域和周边区域的模量。[0051]此外，挤压垫满足以下条件2：[0052][条件2][0053]r1》r2[0054]在这里，r1和r2各自表示所述n个区域中的中央区域和周边区域的硬度。[0055]在一个示例中，根据本发明的电池单体的挤压夹具是挤压电池单体以排放在电池单体的化成过程期间在电池单体中产生的气泡的装置。在具体示例中，根据本发明的挤压夹具包括按区域具有不同物理性质的挤压垫，并且通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，挤压垫能够在电池单体的化成过程期间容易地排放电池单体中的气体。特别地，在电池单体的化成过程中，由于负电极的膨胀，所以电池单体的厚度增加。此时，如果在施加到电池单体的中央区域的力和施加到电池单体的周边区域的力之间开始存在差异，则在电池单体中产生的气体可以被容易地排放到外部。此外，当根据本发明的挤压夹具挤压电池单体时，电池单体的边缘部分使用较小的压力被挤压，可以减少被排放的电解质溶液的量。[0056]在本发明中，第一板和第二板是以预定压力挤压电池单体以排放电池单体的气泡的装置。第一板和第二板可以由诸如铝的绝缘材料制成。[0057]在另一方面，只要电池单体是能够充电和放电的二次电池，则电池单体不受特别限制。[0058]在具体示例中，电池单体是袋型单元单体，并且具有正电极/分隔件/负电极结构的电极组件在该电极组件被连接到形成在层压片材的外部材料的外部的电极引线的状态中嵌入在该外部材料中。电极引线可以被引到所述片材的外部，并且可以在彼此相同或相反的方向上延伸。[0059]为了解释方便，本发明的图仅仅示出具有一对电极引线在相反方向上抽出的形式的袋型电池单体，但是应用于根据本发明的电池模块的电池单体不特别受限于此，并且一对电极引线可以在相同方向上抽出。此外，袋型电池单体可以具有气体排放路径。例如，电池单体可以具有气囊单元。[0060]在一个示例中，根据本发明的电池单体的挤压夹具包括第一板和第二板，并且第一板和第二板各自包括挤压板。如上所述，在挤压垫的所述n个区域中，中央区域的模量和硬度高于周边区域的模量和硬度，并且这意味着中央区域由不容易变形的材料制成。[0061]在一个示例中，挤压垫的中央区域可以由硬质材料制成，并且可以包括选自由硬硅树脂、硬塑料和硬泡沫组成的组中的至少一种。在具体示例中，通过使用由硬质材料制成的中央区域，与电池单体的周边区域相比，能够将更高的压力施加到电池单体的中央区域。此外，在挤压垫中，周边区域可以包括选自由软塑料和软泡沫组成的组中的至少一种。具体地，周边区域可以由软弹性材料制成，并且可以包含包括软弹性材料的材料，所述软弹性材料为诸如聚氨酯泡沫(pu泡沫)或者三元乙丙橡胶(edpm)。[0062]在另一个示例中，挤压垫的所述n个区域可以由相同材料制成，但是物理性质可以按区域不同。在具体示例中，挤压垫的n个区域可以由相同材料制成，但是模量和硬度可以按区域不同。[0063]在一个示例中，在挤压垫中，中央区域的厚度与周边区域的厚度相同。即，挤压垫的n个区域中的每一个区域的厚度相同。然而，当挤压电池单体时，每一个区域的厚度可以根据每一个区域的物理性质和挤压程度而不同。[0064]在另一个示例中，挤压垫包括位于同一平面上的n个区域。在这里，n可以在2到100、3到80、4到60、5到40、6到20或者7到10的范围中，但是本发明不限于这些示例。[0065]在具体示例中，在挤压垫中，所述n个区域被布置成彼此间具有一定定向。例如，当挤压垫被划分成上区域、中央区域和下区域时，中央区域对应于挤压垫的中心区域，并且上区域和下区域对应于挤压垫的周边区域。在这里，挤压垫具有模量的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。此外，挤压垫可以具有硬度的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。这意味着挤压垫的形状在挤压垫的周边区域处比在挤压垫的中央区域处更容易改变。[0066]在另一个示例中，在所述n个区域中，周边区域相对于中央区域被径向地布置。例如，挤压垫被划分成芯以及包围该芯的多个外环(shell)。在这里，芯对应于中央区域，并且外环对应于周边区域。在这里，挤压垫具有模量的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。此外，挤压垫可以具有硬度的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。这意味着挤压垫的形状在挤压垫的周边区域处比在挤压垫的中央区域处更容易改变。[0067]即，通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，挤压垫用于在电池单体的化成过程期间容易地排放电池单体中的气体。因为上文已经描述了挤压垫的模量和硬度，所以这里将省略其详细描述。[0068]此外，挤压夹具的尺寸被设定为大于电池单体的尺寸，使得力可以被一次性施加到电池单体的整个表面。在具体示例中，第一板和第二板以及挤压垫可以被形成为具有比电池单体的面积大的面积。[0069]在又一个示例中，第一板和第二板可以具有加热构件。例如，第一板和第二板可以包括热丝。这用于当挤压电池单体时通过另外地将热量以及压力施加到电池单体来有效地排放在电池单体内部的气体。[0070]本发明提供一种用于使用上述电池单体的挤压夹具对电池单体除气的方法。[0071]在一个示例中，根据本发明的一种对电池单体除气的方法包括：在电池单体的化成过程期间，通过使用电池单体的挤压夹具挤压电池单体的两个表面来对电池单体除气。[0072]在具体示例中，在一侧或两侧处具有气体排放路径的电池单体可以排放通过化成过程产生的气体。在这里，可以通过使用挤压夹具挤压电池单体来将在电池单体内部的气体排放到外部。此外，除气可以包括将热量施加到第一板和第二板。[0073]本发明的对电池单体除气的方法的特征在于，使用电池单体的挤压夹具。特别地，根据本发明的挤压夹具包括按区域具有不同物理性质的挤压垫，并且通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，挤压垫能够在电池单体的化成过程期间容易地排放电池单体中的气体。此外，当根据本发明的挤压夹具挤压电池单体时，电池单体的边缘部分使用较小的压力被挤压，可以减少被排放的电解质溶液的量。[0074]优选实施例的详细描述[0075]在下文中，将参考附图描述根据本发明的包括挤压垫的电池单体的挤压夹具的各种形式。[0076](第一实施例)[0077]图2是示出根据本发明的示例的电池单体的挤压夹具的示意图，并且图3是示意性地示出当使用根据本发明的一个示例的电池单体的挤压夹具挤压电池单体时的电池单体内部的气泡被排放的过程的图。[0078]参考图2和图3，根据本发明的电池单体的挤压夹具100包括：第一板120和第二板130，该第一板120和该第二板130使电池单体在该第一板120和该第二板130之间，并且挤压电池单体110的两个表面；和挤压垫140，该挤压垫140被包括在第一板120和第二板130中的至少一个中，并且被形成在第一板和/或第二板的接触电池单体110的表面上。具体地，第一板120和第二板130各自包括挤压垫140。[0079]根据本发明的电池单体的挤压夹具100是挤压电池单体以排放在电池单体110的化成过程期间在电池单体110中产生的气泡的装置。特别地，通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，根据本发明的挤压夹具110的挤压垫140能够在电池单体110的化成过程期间容易地排放电池单体110中的气体。[0080]具体地，挤压垫140包括位于同一平面上的n个区域。此外，所述n个区域满足以下条件1：[0081][条件1][0082]m1》m2[0083]在这里，m1和m2各自表示所述n个区域中的中央区域和周边区域的模量。在附图中，挤压垫包括3个区域，但是本发明不限于该示例。[0084]此外，挤压垫满足以下条件2：[0085][条件2][0086]r1》r2[0087]在这里，r1和r2各自表示所述n个区域中的中央区域和周边区域的硬度。[0088]在挤压垫140的所述n个区域中，中央区域141的模量/硬度高于周边区域142的模量/硬度，并且这意味着中央区域由不容易变形的材料制成。[0089]根据本发明的挤压垫140被设计成与周边区域142相比将更高的压力施加到中央区域141。此外，当根据本发明的挤压夹具100挤压电池单体110时，电池单体110的边缘部分使用较小的压力被挤压，可以减少被排放的电解质溶液的量。[0090](第二实施例)[0091]图4是示出根据本发明的另一个示例的电池单体的挤压夹具的示意图。[0092]参考图4，根据本发明的电池单体的挤压夹具200包括：第一板220和第二板230，该第一板220和该第二板230使电池单体在该第一板220和该第二板230之间，并且挤压电池单体210的两个表面；和挤压垫240，该挤压垫240被包括在第一板220和第二板230中的至少一个中，并且被形成在第一板和/或第二板的接触电池单体210的表面上。[0093]此时，挤压垫240包括位于同一平面上的n个区域。参考图4，挤压垫240包括9个区域，但是本发明不限于该示例。[0094]具体地，在挤压垫240中，所述n个区域被布置成彼此间具有一定定向。即，挤压垫240被划分成上区域、中央区域和下区域。中央区域对应于挤压垫240的中心区域，并且上区域和下区域对应于挤压垫240的周边区域。[0095]在这里，挤压垫240具有模量的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。此外，挤压垫240可以具有硬度的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。这意味着挤压垫240的形状在挤压垫的周边区域处比在挤压垫的中央区域处更容易改变。[0096]即，通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，挤压垫240用于在电池单体210的化成过程期间容易地排放电池单体210中的气体。因为上文已经描述了挤压垫240的模量和硬度，所以这里将省略其详细描述。[0097](第三实施例)[0098]图5是示出根据本发明的又一个示例的电池单体的挤压夹具的示意图。[0099]参考图5，根据本发明的电池单体的挤压夹具300包括：第一板320和第二板330，该第一板320和第二板330使电池单体在该第一板320和该第二板330之间，并且挤压电池单体310的两个表面；和挤压垫340，该挤压垫340被包括在第一板320和第二板330中的至少一个中，并且被形成在第一板和/或第二板的接触电池单体310的表面上。[0100]此时，挤压垫340包括位于同一平面上的n个区域。在附图中，挤压垫240包括5个区域，但是本发明不限于该示例。[0101]具体地，在挤压垫340中，所述n个区域具有周边区域相对于中央区域被径向地布置的结构。即，挤压垫340被划分成芯以及包围该芯的多个外环。在这里，芯对应于中央区域，并且外环对应于周边区域。[0102]在这里，挤压垫340具有模量的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。此外，挤压垫340可以具有硬度的大小从中央区域到周边区域逐渐地减小的结构。这意味着挤压垫340的形状在挤压垫340的周边区域处比在挤压垫340的中央区域处更容易改变。[0103]即，通过允许与周边区域相比更高的压力被施加到中央区域，挤压垫340用于在电池单体310的化成过程期间容易地排放电池单体310中的气体。因为上文已经描述了挤压垫340的模量和硬度，所以这里将省略其详细描述。[0104](第四实施例)[0105]本发明提供一种用于使用上述电池单体的挤压夹具对电池单体除气的方法。[0106]根据本发明的一种对电池单体除气的方法包括：在电池单体的化成过程期间，通过使用电池单体的挤压夹具挤压电池单体的两个表面来对电池单体除气。[0107]具体地，在一侧或两侧处具有气体排放路径的电池单体可以排放通过化成过程产生的气体。在这里，可以通过使用挤压夹具挤压电池单体来将在电池单体内部的气体排放到外部。[0108]虽然已经参考附图描述了本发明的优选示例，但是能够理解，在不偏离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员能够对本发明做出各种修改和改变。[0109]因此，本发明的技术范围不应该限于在说明书的详细描述中描述的内容，而是应该由权利要求限定。[0110][附图标记说明][0111]10，100，200，300：挤压夹具[0112]11，110，210，310：电池单体[0113]12，120，220，320：第一板[0114]13，130，230，330：第二板[0115]140，240，340：挤压垫[0116]141，241，341：中央区域[0117]142，242，342：周边区域。









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