專利名稱：二次電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二次電池，具體涉及二次電池電極組件的電極。
背景技術：
二次電池根據(jù)用途和電池容量的不同可以分為低容量二次電池和高容量二次電池，在下文中將低容量二次電池稱為“小型電池”，它們使用以包的形式封裝的單獨電池組單元電池；而將高容量二次電池稱為“大型電池”，它們用多個電池組單元電池封裝成電池組以驅動電動機。
小型電池為諸如移動電話、便攜式計算機和可攜式攝像機等小型電子設備供電，而大型電池為諸如混合電動車等設備提供電源以驅動電動機。
根據(jù)外部形狀的不同，小型電池可以分為不同的類型，例如方形和圓柱形。典型的小型電池包括正電極、負電極和隔板，隔板作為絕緣體插在正、負電極之間，正、負電極和隔板以螺旋狀卷繞，從而形成電極組件。電極組件插入圓柱形的殼體形成電池。
二次電池的正、負電極都有一種可導電的引線元件，該引線元件用于收集在二次電池的使用過程中正、負電極產生的電流。引線元件將正、負電極產生的電流引入到正、負端子。
當把小型電池的結構直接應用在大型電池的結構中時，大型電池的操作特性不能達到預期的電池容量和功率輸出。因此，日本未審專利公開2003-7346提出一種將多個接線片連在電極組件上的多接線片結構。這種電池沿著電極組件的一個方向有多個接線片，這些接線片和連接到外部端子的內部端子相結合。
然而，這種多接線片結構需要許多工序。尤其是，接線片的單位面積小，因此難以達到大型電池所需的輸出功率特性。
引線元件的另一種形式是集流板。由于集流板比接線片有更寬的單位面積，因此，通過減小接線片在殼體中所占的空間，在每單位面積上，集流板比接線片有更高的電流收集效率和更高的能量密度。
但是，集流板也有一個缺點，那就是它不能牢靠地固定在電極組件上。具體地說，集流板通常主要通過焊接固定在電極組件上。如果電極組件是通過纏繞正、負電極和隔板形成的膠卷式的形狀，并且集流板是通過焊接的方式固定在電極組件上，那么與中心部分的集流板與電極組件的接觸面積相比，外圍部分的集流板與電極組件的接觸面積相對較小。因此，外部焊接如果操作不好會導致集流板與電極組件之間的連接不穩(wěn)定。

發(fā)明內容
為了消除上述問題，本發(fā)明的一方面提出了一種將引線元件牢靠地固定連接在電極組件上的二次電池，該引線元件電連接在電極組件上。
本發(fā)明的另一方面提供了一種二次電池，包括殼體；設置在殼體內部的電極組件，電極組件包括正、負電極和插在正、負電極之間的隔板；蓋組件，固定在殼體上用來密封殼體，蓋組件是通過電的方式連接在電極組件上；和一對集流板，各自用電的方式連接在正、負電極上；其中每個電極都包含沒有活性物質的非涂層區(qū)域，每個電極的非涂層區(qū)域分別連在各自電極的集流板上；其中每個非涂層區(qū)域都彼此獨立，多個獨立的區(qū)域彎曲并固定在它們各自電極的集流板上。
該多個獨立區(qū)域較佳地由非涂層區(qū)域的縱向上任意間隔的各自非涂層區(qū)域狹縫分割形成的多個部分組成。
較佳地，該獨立區(qū)域的寬度在電極的縱向上從各自電極的一邊到另一邊逐漸變寬。
較佳地，該獨立區(qū)域的寬度在電極組件的中心部分比在電極組件的外圍部分窄。
較佳地，每個非涂層區(qū)域包括適于連接它們各自的獨立區(qū)域以形成一個整體的關聯(lián)區(qū)域。
該關聯(lián)區(qū)域較佳地是彎曲的。
該獨立區(qū)域較佳地彎向電極組件的中心。
較佳地，該獨立區(qū)域包括由設置在它們各自非涂層區(qū)域縱向上的一條邊的邊緣的凸起部分和凹入部分。
較佳地，該獨立區(qū)域的寬度在電極的縱向上從各自電極的一邊到另一邊逐漸變寬。
較佳地，該獨立區(qū)域的寬度在電極組件的中心部分比在電極組件的外圍部分窄。
凸起部分較佳地是角形的。
凸起部分較佳地是圓形的。
該電極組件較佳地成膠卷形狀。
該二次電池較佳地是圓柱形電池。


通過結合附圖進行的下述詳細說明，可以對本發(fā)明有一個更加完整的了解，并且可以更加容易理解本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點。附圖中相同的參考符號表示相同的或相近的元件，其中圖1為本發(fā)明一個實施例的二次電池的橫截面圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的電極組件的分解透視圖；圖3為本發(fā)明一個實施例的正電極的平面圖；圖4為本發(fā)明一個實施例的連接到電極組件的集流板的透視圖；圖5為本發(fā)明的一個改進實施例的正電極是怎樣連接到集流板的橫向截面圖；和圖6和圖7為本發(fā)明其它實施例的正電極的平面圖。
具體實施例方式
在下面詳細說明中，簡單地以示例的方式示出和說明了本發(fā)明的下述實施例。正如將要實現(xiàn)的那樣，本發(fā)明可以在不同方面進行修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，應當理解圖和說明書實質上是示例性的，而不是對本發(fā)明的限制。
圖1是本發(fā)明一個實施例的二次電池的橫截面圖。
本實施例中，二次電池是一個圓柱體或六面體，它通過將電極組件20放入殼體11內形成，電極組件20通過將隔板21插入在正電極22、負電極23之間并對它們進行卷繞而形成，殼體11有一個開口，開口用蓋組件30和密封墊32密封。
殼體11是由諸如鋁、鋁合金和鍍鎳鋼等導電金屬形成。較佳地，殼體11是圓柱形，具有容納電極組件20的空間，但是本發(fā)明并不限于圓柱型。
電極組件20通過將隔板21插入到正電極22和負電極23之間并將它們卷繞在一起而形成。正電極22和負電極23分別具有非涂層區(qū)域22b和23b，也就是沒有涂覆活性物質的區(qū)域。正電極非涂層區(qū)域22b和負電極非涂層區(qū)域23b分別連到正集流板50和負集流板70用以收集電流。
圖1是一個膠卷型電極組件20設置在殼體11中的示例的視圖，在下文中基于該示例描述本發(fā)明。但是本發(fā)明并不限于這個示例。
蓋組件30具有一個有外部端子31a的蓋板31和用于把殼體11和蓋板31絕緣的密封墊32。蓋組件30包括一個用以緩沖內部壓力的空間，它進一步包括一個有安全閥的通氣板33，安全閥能在預先設定的壓力水平下破裂并釋放氣體以避免電池爆炸。安全閥不限于形成在通氣板33上，而是任何位置都可以，只要安全閥在預先設定的壓力水平下能使外部端子31a與電極組件20電斷開即可。
密封墊32由絕緣材料組成，不僅用來密封殼體11而且用來使形成正極柱的蓋組件30和形成負極柱的殼體11之間電絕緣。
本發(fā)明中蓋組件30通過一個引線60電連接到電極組件20。
參見圖2，電極組件20通過將隔板21插入到正電極22和負電極23之間并將它們卷繞在一起而形成。正電極22和負電極23是分別在正、負電流集電極221和231上涂上相應的活性物質22a和23a形成的?；钚晕镔|不涂在電流集電極221和231一邊的邊緣，在下文中將沒有涂活性物質的區(qū)域稱為非涂層區(qū)域22b和23b。
正非涂層區(qū)域22b和負非涂層區(qū)域23b在電極組件20完成后彼此相反設置，并從隔板21伸出。
對于如上所述形成的電極組件20，正集流板50與正非涂層區(qū)域22b接觸，負集流板70與負非涂層區(qū)域23b接觸。集流板50和70各自通過例如激光焊接的方式電連接到非涂層區(qū)域22b和23b。
為了最小化非涂層區(qū)域22b和23b與集流板50和70之間的接觸阻抗，將非涂層區(qū)域22b和23b向電極組件20的中心彎曲，以便使它們面對面地與集流板50和70接觸。
圖3是依照本發(fā)明一個實施例的電極組件的電極的平面圖。因為正電極22和負電極23有相同的形狀，為了方便下文僅以正電極22為例加以描述。正電極22的描述同樣適用于負電極23。
參見圖3，沿著正電極22的邊緣形成的非涂層區(qū)域22b以任意間隔在縱向上被分割。也就是說，非涂層區(qū)域22b的一部分被任意長度1的狹縫22c不完整地分割。這樣，非涂層區(qū)域22b有多個獨立區(qū)域220b和一個關聯(lián)區(qū)域222b，獨立區(qū)域220b彼此分離從而形成它們各自不同的整體，關聯(lián)區(qū)域222b連接獨立的區(qū)域220b形成一個整體。
當正電極22電連接到正集流板50時，獨立區(qū)域220b是正集流板50與正電極22充分接觸并通過焊接固定于正電極22上的地方。
更確切地說，獨立區(qū)域220b是這樣的一部分當電極組件20完成時，獨立區(qū)域220b向電極組件20的中心彎曲，而且面對面地接觸和固定于正集流板50上(參見圖4)。
依照本實施例，因為獨立區(qū)域220b能隨著它們之間的狹縫22c隨意移動，所以它們能共同地彎向電極組件20的中心，因此可以增加與正集流板50的接觸面積。
可以逐漸增大或減小正電極22縱向上的寬度形成獨立區(qū)域220b。本實施例的獨立區(qū)域220b就是通過從電極組件20外部到中心部分(O)逐漸減小寬度形成的。
當電極組件20是通過將正電極22纏繞成膠卷形狀并且獨立區(qū)域220b向電極組件20中心彎曲而形成的時候，考慮到電極組件20的周長越到電極組件20的外部越長，獨立區(qū)域220b的寬度在電極組件20的中心處窄(W1)，而在電極組件20的外部寬(W2)。這樣，獨立區(qū)域220b就能以很好的形態(tài)彎曲，而不會被擠壓和纏繞，與正集流板50的接觸區(qū)域也會加寬。
因此，由于正非涂層區(qū)域22b的上述結構使得正電極22能以電和機械的方式接觸正集流板50。
當正非涂層區(qū)域22b與正集流板50接觸時，正非涂層區(qū)域22b上不僅獨立區(qū)域220b而且關聯(lián)區(qū)域222b也彎曲并接觸正集流板50。正非涂層區(qū)域22b與正集流板50的接觸面積進一步增加，電流收集效率得到提高。
圖6和圖7是本發(fā)明另外實施例的正電極平面圖。在這兩個實施例中，獨立區(qū)域220b是凸起和凹入的形狀。
在圖6和圖7中，為了方便，以正電極為例描述獨立區(qū)域的凸起和凹入的形狀。
參照本實施例，獨立區(qū)域220b’和220b”由形成于非涂層區(qū)域22b’和22b”的一邊邊緣的凹入形狀224b’和224b”與凸起形狀226b’和226b”組成。
換句話說，在這兩個實施例中，凹入?yún)^(qū)域224b’和224b”與凸起區(qū)域226b’和226b”形成在非涂層區(qū)域22b’和22b”上。由于凹入?yún)^(qū)域224b’和224b”，凸起區(qū)域226b’和226b”形成獨立的整體，它們被用作獨立區(qū)域220b’和220b”。圖6顯示了凸起區(qū)域226b’的諸如三角形的角形，而圖7顯示了凸起區(qū)域226b”的諸如半月形的圓形。
既然獨立區(qū)域220b’和220b”的形狀和作用與前述相似，那么這里就省略它們的詳細描述。
依照本發(fā)明，集流板和電極組件之間的接觸面積增加了，因此減少了接觸阻抗而相反地提高了電流收集效率。
依照本發(fā)明實施例的二次電池作為驅動電動機的動力源非常有效，尤其是用在需要較大功率的諸如電動車、混合電動車、無繩真空清潔器、摩托車和小型摩托車等的大功率電氣設備的電動機中。
雖然本發(fā)明是以當前認為實用的示例性實施例加以描述的，但是應當理解本發(fā)明并不局限于已公開的這些實施例，相反，應當理解本發(fā)明包含了落入附加權利要求的精神和范圍之內的任何修改和等同替換。
權利要求
1.一種二次電池，包括殼體；具有正電極、負電極和插在正、負電極之間的隔板的電極組件，所述電極組件放置在該殼體內；固定于殼體并適于密封殼體的蓋組件，所述蓋組件電連接到該電極組件；和一對適于分別電連接到正電極和負電極的集流板；其中每個電極包含沒有活性物質的非涂層區(qū)域，每個電極的非涂層區(qū)域分別與各自的集流板接觸；和其中每個非涂層區(qū)域包括多個彼此分離的獨立區(qū)域，所述多個獨立區(qū)域彎曲并固定在各自的集流板上。
2.如權利要求1所述的二次電池，其中多個獨立區(qū)域包括由非涂層區(qū)域的縱向上任意間隔的對應非涂層區(qū)域狹縫分割形成的多個部分。
3.如權利要求2所述的二次電池，其中該獨立區(qū)域的寬度在電極的縱向上從對應電極的一側到該電極的另一側逐漸變寬。
4.如權利要求3所述的二次電池，其中該獨立區(qū)域的寬度在電極組件的中心部分比在電極組件的外圍部分窄。
5.如權利要求1所述的二次電池，其中每個非涂層區(qū)域包括適于連接獨立區(qū)域以形成一個整體的關聯(lián)區(qū)域。
6.如權利要求5所述的二次電池，其中該關聯(lián)區(qū)域是彎曲的。
7.如權利要求1所述的二次電池，其中該獨立區(qū)域彎向電極組件的中心。
8.如權利要求1所述的二次電池，其中該獨立區(qū)域包括設置在它們對應非涂層區(qū)域縱向上的一條邊的邊緣的凸起和凹入部分。
9.如權利要求8所述的二次電池，其中該獨立區(qū)域的寬度在電極的縱向上從對應電極的一側到該電極的另一側逐漸變寬。
10.如權利要求9所述的二次電池，其中該獨立區(qū)域的寬度在電極組件的中心部分比在電極組件的外圍部分窄。
11.如權利要求8所述的二次電池，其中該凸起部分包括角形。
12.如權利要求8所述的二次電池，其中該凸起部分包括圓形。
13.如權利要求1所述的二次電池，其中該電極組件包括膠卷結構。
14.如權利要求1所述的二次電池，其中該二次電池包括圓柱形電池。
15.如權利要求1所述的二次電池，其中該二次電池是電動機驅動電池。
全文摘要
一種二次電池，包括殼體；具有正電極、負電極和插在正、負電極之間的隔板的電極組件，該電極組件放置在該殼體內；附著于殼體上適于密封殼體的蓋組件，該蓋組件電連接到該電極組件；以及一對適于分別電連接到正、負電極上的集流板。每個電極包含沒有活性物質的非涂層區(qū)域，每個電極的非涂層區(qū)域與對應的集流板接觸。每個非涂層區(qū)域包含多個彼此分離的獨立區(qū)域，該多個獨立區(qū)域彎曲并固定在對應的集流板上。
文檔編號H01M2/22GK1713437SQ20051007770
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月22日 優(yōu)先權日2004年6月23日
發(fā)明者全相垠, 元和寧 申請人:三星Sdi株式會社