專(zhuān)利名稱(chēng):電極單元和使用該電極單元的二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種二次電池(蓄電池),更具體地說(shuō),涉及一種電極單元,其中卷繞了一個(gè)正電極板、一個(gè)負(fù)電極板和一個(gè)穿插其間的分隔器,以及一個(gè)使用該電極單元的二次電池。
背景技術(shù):
隨著輕型、無(wú)線電子裝置,諸如移動(dòng)電話、便攜式攝像機(jī)、筆記本電腦等等的快速發(fā)展,為這些電器提供高能量密度電能供應(yīng)的鋰離子電池的發(fā)展正在活躍的進(jìn)行著。二次電池是通過(guò)將一個(gè)圓形或非圓形螺旋電極單元置于一圓形或矩形罐或盒中而形成的。
在這樣的一個(gè)二次電池中,一個(gè)電極單元被螺旋樣卷繞,其中,除條帶樣正電極集電器的端部部分(被稱(chēng)為正電極非涂敷部分)外,正電極條帶被正電極活性材料所涂敷,除條帶樣負(fù)電極集電器的端部部分(被稱(chēng)為負(fù)電極非涂敷部分)外,一個(gè)負(fù)電極條帶被負(fù)電極活性材料所涂敷,并有一個(gè)分隔器被穿插在正電極條帶和負(fù)電極條帶之間。一導(dǎo)線被裝置在正電極非涂敷部分和負(fù)電極非涂敷部分上。
由于非涂敷部分由薄膜形成,在開(kāi)始卷繞階部分可能在負(fù)電極和正電極非涂敷部分之間出現(xiàn)滑動(dòng)。導(dǎo)線裝置在正電極和負(fù)電極非涂敷部分,并且若必要時(shí)需一帶粘附在導(dǎo)線所連接的部分以保證正、負(fù)電極非涂敷部分的絕緣效果。然而,只要正、負(fù)電極非涂敷部分的任何一側(cè)出現(xiàn)毛刺,絕緣效果就可能降低。同時(shí),即便卷繞的正、負(fù)電極非涂敷部分通過(guò)分隔器互相絕緣,絕緣的可靠性也相對(duì)缺乏。
日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)No.hei8-339817公布一種非圓形、螺旋電池的電極單元,在公開(kāi)的電極單元中,正電極板和負(fù)電極板的卷繞開(kāi)始部分是偏斜的,僅第一卷繞電極板被安置在最內(nèi)層電極板的一個(gè)折疊部分,此后的卷繞電極板的卷繞開(kāi)始部分置于第一卷繞電極板的第一折疊部分之后,該第一卷繞電極板的第一折疊部分位于圍繞該電極單元周邊的第一卷繞電極板的對(duì)面。
美國(guó)專(zhuān)利號(hào)No.5,508,122公開(kāi)一種有一螺旋電極單元的電池,該公開(kāi)的電極單元被如此裝配,即相同的極性位于由磁心材料制成的負(fù)電極條帶暴露部分域的兩側(cè),并由分隔器分開(kāi)。
日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)No.hei11-111327公開(kāi)了一種有一螺旋電極單元的電池,其中負(fù)電極板置于電極單元卷繞部分的最里層,而由銅箔制成的正電極板置于卷繞部分的最外層。
正如以上所述,在普通的螺旋(形)電極單元中,雖然正電極和負(fù)電極的暴露部分域,即非涂敷部分的問(wèn)題已如所述,但偏斜的卷繞問(wèn)題仍未解決。同時(shí)由于在電極單元的中心部分沒(méi)有沖擊吸收構(gòu)件,電極單元易于受外部的沖擊。
發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此,本發(fā)明提供一種二次電池的電極單元,它解決了電極單元的電極板偏斜卷繞問(wèn)題,防止了卷繞期間電極接頭位置的漂移,并提供一種含有該電極單元的二次電池。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)部分,電極單元包括第一電極板、第二電極板和穿插在第一電極板和第二電極板之間的分隔器,第一電極板在涂敷有至少第一電極活性材料的第一電極集電器的至少一側(cè)上有一個(gè)第一電極非涂敷部分,第二電極板在涂敷有至少第二電極活性材料的第二電極集電器的至少一側(cè)上有一個(gè)第二電極非涂敷部分,其中至少有二個(gè)折疊層的絕緣分隔器在位于第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間。
根據(jù)本發(fā)明的另一部分,二次電池包括電極單元和容納該電極單元以使其密封并有一個(gè)導(dǎo)電連接到該電極單元的終端部分的盒,該電極單元有第一電極板,在涂敷有至少第一電極活性材料的第一電極集電器的至少一側(cè)上有第一電極非涂敷部分,第二電極板,在涂敷有至少第二電極活性材料的第二電極集電器的至少一側(cè)上有第二電極非涂敷部分,絕緣分隔器在第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間至少提供二個(gè)折疊層。
本發(fā)明另外的一些方面和/或優(yōu)點(diǎn)部分將在此后的描述中體現(xiàn)、部分將在描述中顯而易見(jiàn),或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施得以了解。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明從以下實(shí)施例的描述,結(jié)合以下附圖,本發(fā)明的這些和/或其它方面和其優(yōu)點(diǎn)將變得明顯和更易于理解。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)二次電池的破開(kāi)透視圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的該二次電池的部分破開(kāi)透視圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)電極單元的側(cè)面圖;及圖4是一透視圖,用以圖解根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一個(gè)電極單元的最外部分。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的參照,其實(shí)例在附圖中給予圖示,其中同樣的參照數(shù)字始終指的是同樣的組件,對(duì)以下實(shí)施例的描述是為了通過(guò)參考圖形來(lái)解釋本發(fā)明。
現(xiàn)參考附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
參考圖1,一個(gè)二次電池10包含一個(gè)電極單元20(從其中引出一個(gè)第一電極接頭24a和一個(gè)第二電極接頭28a),和一個(gè)盒(電極單元裝入其中然后被密封)。
在圖1所示的矩型二次電池中,盒包括罐11和蓋裝置(組件)12,如圖1所示,罐11可以用大體上為矩形的金屬制成,并可用其作一個(gè)終端。在本發(fā)明中,罐11可由輕型、導(dǎo)體金屬,如Al或一種Al合金,同時(shí),罐11在一面有一個(gè)開(kāi)口,通過(guò)該開(kāi)口將電極單元20裝入罐11中。如圖1所示,罐11在其側(cè)面可做成有角形邊緣的矩形,(雖未顯示)邊緣也可是圓的。
蓋裝置12封閉罐11,蓋裝置12包括一個(gè)蓋板13直接與開(kāi)口焊接起密封作用,罐11和蓋板13可以用同樣金屬做成以增加可焊接性。
一個(gè)終端銷(xiāo)14經(jīng)一個(gè)墊圈(未顯示)穿透蓋板13在蓋裝置12中形成,且一個(gè)絕緣板和一個(gè)終端板(未顯示)被做在銷(xiāo)14之下以便終端銷(xiāo)14與蓋板13絕緣。從電極單元20的第一電極板引出的第一電極接頭(片)24a被焊接在終端銷(xiāo)14的下部分,作為第一電極終端。從電極單元20的第二電極板引出的第二電極接頭28a被直接導(dǎo)電地連接在蓋板13的底面或罐11的內(nèi)面,因而除了終端銷(xiāo)14外,電池的外部可起到第二電極終端的功能。然而第一和第二電極終端的結(jié)構(gòu)并不限于以上所描述的那些,也就是說(shuō),第二電極終端可以象第一電極終端一樣,用單獨(dú)的終端銷(xiāo)做成,且其它的多種結(jié)構(gòu)都可使用。
電極單元20可以裝入一個(gè)有韌性的袋盒15中,如圖2所示,在這種盒中,分別的電極接頭,也就是第一和第二電極接頭24a和28a,從袋盒15引出。
電極單元20由第一電極板24、第二電極板28和穿插其間的分隔器30形成,如圖3所示,那是一個(gè)(根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例)“凍膠卷”(jelly-roll)型電極單元20,具有層疊和卷繞的第一和第二電極板24和28,并有分隔器30穿插其間。
在一個(gè)實(shí)施例中,第一電極板24也可用作負(fù)電極板。能被用作負(fù)電極板的第一電極板24包括由條帶樣金屬箔制成的第一電極集電器22,作為第一電極集電器22,可以使用銅箔,第一電極涂敷部分用含有第一電極活性材料的第一電極復(fù)合材料涂敷,它至少在第一電極集電器22的一側(cè)形成,碳材料可以被用作第一電極活性材料,第一電極復(fù)合材料可以包括粘合劑、塑形劑和導(dǎo)電材料等。
可以用作正電極板的第二電極板28包括由條帶樣金屬箔制成的第二電極集電器26,作為第二電極集電器26,可以使用鋁箔,第二電極涂敷部分25用含有第二電極活性材料的第二電極復(fù)合材料涂敷,它至少在第二電極集電器26的一側(cè)形成,氧化鋰可以被用作第二電極活性材料,第二電極復(fù)合材料可以包括粘合劑、塑形劑和導(dǎo)電材料等。
圖3顯示第一和第二電極板24和28的卷繞中心部分,在其中第一和第二電極非涂敷部分23和27分別從第一和第二電極集電器22和26延伸形成,第一電極接頭24a被焊接到位于卷繞中心部分的第一電極非涂敷部分23上,鎳膜可以被用作第一電極接頭24a,鋁膜也可以用作第二電極接頭28a。如圖1所示,第二電極接頭28a可以被置于電極單元20的最外側(cè)。當(dāng)然,第二電極接頭28a也可被置于在卷繞中心部分的第二電極非涂敷部分,象第一電極接頭24a一樣。
在此,一個(gè)位于第一電極非涂敷部分23和第二電極非涂敷部分27(位于電極單元20的最里側(cè),并被螺旋樣卷繞)之間的絕緣性分隔器33至少有二個(gè)折疊層,至少有兩個(gè)折疊層的絕緣分隔器33可以由穿插在第一和第二電極板24和28之間的第一分隔器31的端部折疊或卷繞而成。雖未示出,絕緣分隔器33也可形成為使得第二分隔器32的端部以及第一分隔器31的端部被折疊或卷繞。通常,第一和第二分隔器31和32中的至少一個(gè)端部被卷繞,并被置于電極單元20的最里部分。
典型地,第一和第二電極非涂敷部分23和27位于電極單元20的最里部分被卷繞,以便第一和第二分隔器31和32被穿插在第一和第二電極板24和28之間,正如以上所描述,并且與穿插其間的至少有二個(gè)折疊層的分隔器33有部分互相交錯(cuò)。
正如以上所述,由于至少有二個(gè)折疊層的絕緣分隔器33位于第一和第二電極非涂敷部分23和27(其位于組裝在電池盒中的電池單元20的最里部分)之間。第一和第二電極非涂敷部分23和27之間的絕緣效果因而增加,尤其是,即使在第一和/或第二電極非涂敷部分23和27上形成毛刺部分,通過(guò)有至少二個(gè)折疊層的絕緣分隔器33,第一電極和第二電極非涂敷部分23和27之間的絕緣也可以有保證。
同時(shí),由于有至少二個(gè)折疊層穿插在第一和第二電極非涂敷部分23和27之間的絕緣分隔器33吸收了施加于電極單元20的外部沖擊,因而由于外部沖擊造成的電池?fù)p傷可以避免。
在交錯(cuò)部的第一和第二電極非涂敷部分23和27的任何一個(gè)上可以提供一個(gè)電極接頭,即,如圖3所示,第一電極接頭24a可以被焊接到第一電極非涂敷部分的交錯(cuò)部上,并且,一個(gè)絕緣條帶34可以粘貼到第一電極接頭24a的外側(cè)。由于在交錯(cuò)部上的第一電極接頭24a的設(shè)置,特別是在至少有二個(gè)折疊層的絕緣分隔器33處的設(shè)置,即使在第一電極接頭24a上可能形成薄嵴突或粗糙部分、亦即毛刺部分,第一和第二電極板24和28之間絕緣效果的降低也可以被防止。
如圖4所示,以上所述的結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于位于其中心部分有第一電極接頭24a和第二電極接頭28a的電極單元。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電極單元和含有該電極單元的二次電池中,在正電極和負(fù)電極非涂敷部分之間提供一個(gè)絕緣分隔器,從而改善絕緣效果。并且,設(shè)置帶(其可以進(jìn)一步的用以保證正電極非涂敷部分和負(fù)電極非涂敷部分的絕緣性)的必要性可以減少或者不用。
雖然本發(fā)明的一些實(shí)施例已經(jīng)示出和描述,但熟悉本工藝的人應(yīng)可理解在這些實(shí)施例中所作的改良離不開(kāi)本發(fā)明的原則和精神,其范圍在其權(quán)利要求和它們的等效物中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種電極單元,包括第一電極板,在涂敷有至少第一電極活性材料的第一電極集電器的至少一側(cè)上具有第一電極非涂敷部分;第二電極板,在涂敷有至少第二電極活性材料的第二電極集電器的至少一側(cè)上具有第二電極非涂敷部分;以及穿插在第一電極板和第二電極板之間的分隔器;在第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間提供的一部分該分隔器至少有二個(gè)折疊層。
2.權(quán)利要求1的電極單元,其特征在于第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分以預(yù)定的寬度與穿插其間的分隔器的至少有二個(gè)折疊層的部分相互交錯(cuò)。
3.權(quán)利要求2的電極單元,進(jìn)一步包含位于靠近分隔器二個(gè)折疊層部分的第一電極非涂敷部分上的第一電極接頭或位于靠近分隔器二個(gè)折疊層部分的第二電極非涂敷部分上的第二電極接頭。
4.權(quán)利要求3的電極單元,進(jìn)一步包含絕緣帶,其連接在相應(yīng)于第一或第二電極非涂敷部分的第一或第二電極接頭位置的部分。
5.權(quán)利要求2的電極單元,其特征在于設(shè)置在第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間的分隔器的至少二個(gè)折疊層部分形成為分隔器的端部被折疊或多或卷繞在第一電極板和第二電極板之間。
6.一種二次電池,包括電極單元,有第一電極板,在涂敷有至少第一電極活性材料的第一電極集電器的至少一側(cè)上有第一電極非涂敷部分,第二電極板,在涂敷有至少第二電極活性材料的第二電極集電器的至少一側(cè)上有第二電極非涂敷部分,和一個(gè)穿插在第一電極板和第二電極板之間的分隔器,至少具有二個(gè)折疊層的絕緣分隔器設(shè)置在第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間;以及容納該電極單元以使其密封的盒,且有導(dǎo)電地連接到該電極單元的終端部分。
7.權(quán)利要求6的二次電池,其特征在于該第一電極非涂敷部分和該第二電極非涂敷部分以預(yù)定的寬度與穿插其間的分隔器的至少二個(gè)折疊層的部分相互交錯(cuò)。
8.權(quán)利要求7的二次電池,進(jìn)一步包含位于靠近分隔器二個(gè)折疊層部分的第一電極非涂敷部分上的第一電極接頭或位于靠近分隔器二個(gè)折疊層部分的第二電極非涂敷部分上的第二電極接頭。
9.權(quán)利要求8的二次電池,進(jìn)一步包含絕緣帶,其連接在相應(yīng)于第一或第二電極非涂敷部分的第一或第二電極接頭位置的部分。
10.權(quán)利要求7的二次電池,其特征在于設(shè)置在第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間分隔器的至少二個(gè)折疊層部分形成為穿插在第一電極板和第二電極板之間的分隔器的端部部分被折疊或卷繞。
全文摘要
一個(gè)電極單元和具有該電極單元的二次電池,該電極單元包括一個(gè)第一電極板在涂敷有至少一種第一電極活性材料的第一集電器的至少一側(cè)上有一個(gè)第一電極非涂敷部分,一個(gè)第二電極板在涂敷有至少一種第二電極活性材料的第二集電器的至少一側(cè)上有一個(gè)第二電極非涂敷部分,和一個(gè)穿插在第一電極板和第二電極板之間的一個(gè)分隔器,其特征在于一個(gè)絕緣分隔器含有二個(gè)折疊位于第一電極非涂敷部分和第二電極非涂敷部分之間。
文檔編號(hào)H01M10/38GK1531125SQ20031012405
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者金昌燮, 韓秀振, 宋民鎬, 姜晙遠(yuǎn), 金柱衡, 孟壽蓮 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社