專利名稱：制造二次電池的方法
與相關(guān)申請(qǐng)的對(duì)照本申請(qǐng)享有在2001年11月29日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?001-74955的韓國(guó)申請(qǐng)的權(quán)益，在此將其說明書引作參考。
鋰電池采用液體電解質(zhì)、固體電解質(zhì)或固體聚合物電解質(zhì)等。特別是，采用聚合物電解質(zhì)的鋰二次電池不會(huì)因?yàn)殡娊庖旱男孤┒斐稍O(shè)備損壞。并且，由于鋰二次電池的電解質(zhì)用作隔板，因此電池可以制得更小。此外，可以將高能量密度鋰二次電池(即可充電電池)作為非常方便的能源。由于這些優(yōu)點(diǎn)，人們更多地注意到將鋰二次電池作為便攜式電子設(shè)備的電源或存儲(chǔ)備份電源。


圖1描述了常規(guī)鋰二次電池的例子。參考圖1，二次電池10包括電極組件11。電極組件11包括正極板和負(fù)極板，隔板設(shè)置在正負(fù)極板之間，并卷繞所得到的組合結(jié)構(gòu)。電極組件在外殼12中，外殼12具有絕緣殼體12a和殼蓋12b。電極組件11密封在外殼12中。這里，絕緣殼體12a包住電極組件11并具有容納部分12c，在容納部分12c中放置電極組件11，蓋12b與絕緣殼體12a一體形成。另外，電極組件11具有從中引出的正負(fù)極端子。
一種制造具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池10的方法，包括制備正極板和負(fù)極板，通過卷繞隔板設(shè)置其間的正負(fù)極板疊層結(jié)構(gòu)制備電極組件11，對(duì)電極組件11加壓以將疊層結(jié)構(gòu)成形為板形結(jié)構(gòu)，制備包括殼體12a和蓋12b的外殼12，殼體12a具有容納部分12c，在容納部分12c中放置電極組件11，氣體腔室(未示出)連接到容納部分12c。將電極組件11插入到外殼12的容納部分12c，用蓋12b密封所得到的組合結(jié)構(gòu)。密封的組合結(jié)構(gòu)是這樣的容納部分12c和氣體腔室彼此連接。然后，密封在外殼中的電極組件熱熔合并初充電。初充電過程中產(chǎn)生的氣體通過連接路徑排出到氣體腔室。然后密封連接路徑，移去氣體腔室。然后使二次電池完全充電(以便達(dá)到飽和充電狀態(tài))。
但是，上述二次電池的制造方法存在幾個(gè)問題。由于需要單獨(dú)的氣體腔室以排出并收集在初充電過程中產(chǎn)生的氣體，因此消耗了可觀的電池外殼空間以放置氣體腔室。為了氣體的排出所進(jìn)行的額外工作導(dǎo)致了高成本、增加了工時(shí)，難以增加制造能力。并且，在充電過程中產(chǎn)生的氣體保留在容納部分12c中，這是由當(dāng)氣體泄漏到氣體腔室時(shí)相對(duì)增加的阻力而造成的。在這種狀態(tài)下進(jìn)行熱熔會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能和壽命特性。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)一部分列在以下的描述中，一部分從說明書中明顯看出或者通過對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐得知。
為了解決上述和其它目的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式制造二次電池的方法包括通過在正極板和負(fù)極板之間插入隔板并卷繞所得到的結(jié)構(gòu)而制備卷繞型電極組件，對(duì)電極組件進(jìn)行初充電以除去在充電過程中產(chǎn)生的氣體，將初充電后的電極組件密封在電池外殼中，并且對(duì)密封后的電極組件進(jìn)行完全充電。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，該方法還包括在制備卷繞型電極組件之后熱熔電極組件以減少極板間的距離。
在圖2A至2F中示出了一種制造二次電池的方法，其中，膠卷型電極組件20熱密封在外殼30中，電極組件20的端子50從外殼30向外伸出。參考圖2A至2F，以單獨(dú)的工序制備正極板21和負(fù)極板22，在正、負(fù)極板21和22之間插入隔板23以將極板21、22分開。卷繞所得到的組合結(jié)構(gòu)，制成卷繞型電極組件20。然后，如圖2B所示，擠壓電極組件20以形成膠卷型電極組件20。根據(jù)本發(fā)明一方面，在制備電極組件20之后，再將電極端子50安裝到正負(fù)極板21、22。根據(jù)所示的實(shí)施方式，電極組件20形成為板狀，這樣使在將該組件裝入電池外殼30中之后留下的空間最小化(圖2E所示)。但應(yīng)理解，電極組件20可以具有其它形狀。
如圖2c所示，在形成了膠卷型電極組件20之后，利用電極端子50對(duì)電極組件20進(jìn)行初充電。具體而言，電極組件50連接到充電設(shè)備60，該設(shè)備60對(duì)電極組件20進(jìn)行充電以除去氣體并使電極組件20中的活性材料活化。此時(shí)，完全地消耗了在充電過程中產(chǎn)生的氣體。由本發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)表明，在初充電步驟中，在3.8V或更低電壓下產(chǎn)生氣體。因此，在初充電到低于完全充電時(shí)電池容量的30％之后、當(dāng)把電極組件20密封在電池外殼30中時(shí)(圖2E所示)，可以防止在隨后對(duì)電池完全充電過程中出現(xiàn)的膨脹現(xiàn)象，由此降低了電極組件20的厚度變化。
如圖2E所示，將除氣后得到的電極組件20放入殼體31中設(shè)置的容納部分32并利用蓋件33密封。此處，電極組件20的端子50突出到外殼30密封部分的外部。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在電極組件20安裝到外殼30中并且它的一部分暴露到外殼30之外的同時(shí)，進(jìn)行圖2C所示的初充電。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，如圖2D所示，為了進(jìn)一步壓緊并減少在卷繞型電極20的隔板23和極板21、22之間的距離以及為了排出在電極組件20中的額外氣體，進(jìn)行熱熔合和加壓。在將電極組件20壓成膠卷型電極組件20(如圖2D所示)的同時(shí)進(jìn)行熱熔合。這樣進(jìn)行熱熔合將熱的上下壓板40相對(duì)于電極組件20分別向下和向上加壓。
最后，將電極組件20密封在電池外殼30中并完全充電。但是，應(yīng)理解，在電池被使用者或消費(fèi)者得到之前，電極組件不需要完全地充電或充電。
雖然沒有示出，但應(yīng)理解也可以進(jìn)行其它操作，包括與電解液或其它流體的注入有關(guān)的操作。另外，應(yīng)理解，隔板23可以是固體電解質(zhì)，或者除了固體電解質(zhì)之外、采用進(jìn)一步設(shè)置在極板21、22之間的隔板。
根據(jù)本發(fā)明制造二次電池的方法具有以下效果。首先，由于不必在電池外殼中單獨(dú)地放置氣體腔室，因此可以大大地降低電池殼所占空間。第二，由于用于除去額外氣體的除氣操作不再進(jìn)行，因此簡(jiǎn)化了二次電池的制造工藝、提高了二次電池的制造能力。第三，防止了由于在初充電過程中產(chǎn)生的氣體排出困難而造成的電池性能變壞，抑制了由于氣體產(chǎn)生的膨脹現(xiàn)象。第四，在由上述制造方法制造電池時(shí)，減小了容量方面的偏差。
在參考本發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)其進(jìn)行特別地顯示和描述的同時(shí)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，可以在形式和細(xì)節(jié)方面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化，這由所附的權(quán)利要求書和其相關(guān)內(nèi)容來限定。
權(quán)利要求
1.一種制造二次電池的方法，包括通過在正極板和負(fù)極板之間插入隔板并卷繞所得到的組合結(jié)構(gòu)，制備卷繞型電極組件；對(duì)電極組件進(jìn)行初充電以除去在初充電過程中產(chǎn)生的氣體；將初充電后的電極組件密封在電池外殼中；以及對(duì)密封在電池外殼中的電極組件再充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述制備卷繞型電極組件之后，熱熔合電極組件以減少正負(fù)極板間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述初充電包括將電極組件充電以達(dá)到完全充電時(shí)容量的30％或以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括，在將電極組件密封在電池外殼中之后，熱熔合電極組件以減少隔板和極板間的距離。
5.一種制造二次電池所述的方法，包括對(duì)電極組件進(jìn)行初充電以允許由電極組件在所述初充電過程中產(chǎn)生的氣體從電極組件排出，電極組件包括隔開正極板和負(fù)極板的隔板；以及將初充電后的電極組件密封在電池外殼中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括通過在正極板和負(fù)極板之間設(shè)置隔板的方式來制備電極組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述制備電極組件進(jìn)一步包括，在將隔板插入到正極板和負(fù)極板之間以制備組合結(jié)構(gòu)以后，卷繞所得到的組合結(jié)構(gòu)以制備卷繞型電極組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述初充電包括將電極組件充電到3.8V或更低。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述初充電包括將電極組件充電至電極組件總?cè)萘康?0％或以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)密封在電池外殼中的電極組件再充電。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中對(duì)在電池外殼中密封的電極組件進(jìn)行所述的再充電包括將電極組件充電至滿容量。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)卷繞型電極組件加壓以便在卷繞型電極組件上形成平的外表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)卷繞型電極組件進(jìn)行加熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述對(duì)卷繞型電極組件進(jìn)行加熱包括加熱卷繞型電極組件以減少在隔板和正負(fù)極板之間的距離。
15.一種二次電池，包括正極組件，該組件包括隔開正極板和負(fù)極板的隔板；以及外殼，所述電極組件密封在其中，其中對(duì)所述電極組件進(jìn)行初充電，以允許將初充電過程中產(chǎn)生的氣體在電極組件被密封到所述外殼中之前從所述電極組件排出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的二次電池，其中所述電極組件在被密封到所述外殼中之前初充電到所述電極組件總?cè)萘康?0％或以下。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的二次電池，其中所述電極組件包括連續(xù)層，各層包括由隔板隔開的正極板和負(fù)極板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的二次電池，其中所述電極組件包括卷繞型電極組件，該卷繞型電極組件按照下述方式制成在將隔板插入到正極板和負(fù)極板之間以提供組合結(jié)構(gòu)之后，卷繞所得到的組合結(jié)構(gòu)以制備卷繞型電極組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的二次電池，其中所述電極組件在初充電后被進(jìn)一步加壓以在所述電極組件上形成平的外表面，以便于在電極組件被密封到所述外殼中之前除去額外氣體。
全文摘要
一種制造二次電池的方法,包括:通過在正極板和負(fù)極板之間插入隔板并卷繞所得到的結(jié)構(gòu)而制備卷繞型電極組件,對(duì)電極組件進(jìn)行初充電以除去在充電過程中產(chǎn)生的氣體,將初充電后的電極組件密封在電池外殼中,并且對(duì)密封后的電極組件進(jìn)行完全充電。
文檔編號(hào)H01M2/02GK1423360SQ02154709
公開日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者李燦熙 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社