專利名稱：二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池，具體涉及電極組件的電極。
背景技術(shù)：
根據(jù)用途和電池容量，二次電池分為低容量二次電池和高容量二次電池，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；將高容量的二次電池稱為“大型電池”，它們用多個電池組單元電池封裝成電池組以驅(qū)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(shè)備供電，大型電池用作驅(qū)動混合動力車等的電動機的電源。
根據(jù)外形，小型電池分為不同的類型，例如方形電池和圓柱形電池。小型電池通常包括正電極、負電極和作為絕緣體置于正負電極之間的隔板，正電極、負電極和隔板螺旋卷繞起來形成電極組件。電極組件插入圓柱形殼體中形成電池。
二次電池的正電極和負電極各有一個可導電的引線元件，用于在二次電池工作時收集正電極和負電極所產(chǎn)生的電流。引線元件將正電極和負電極產(chǎn)生的電流引入正端子和負端子。
如果大型電池采用與小型電池相同的結(jié)構(gòu)，將無法達到電池容量和功率輸出的操作特性。因此，日本未審專利公開2003-7346提出了一種電極組件帶有多個接線片的結(jié)構(gòu)。該電池沿電極組件的一個方向上有多個接線片，這些接線片與連接著外部端子的內(nèi)部端子相結(jié)合。
然而，這種多接線片結(jié)構(gòu)需要大量工序。接線片由于單位面積小而在達到大型電池的輸出功率特性方面受到限制。
引線元件的另一種形式是集流板。集流板與多接線片結(jié)構(gòu)相比，單位面積較大。因此，通過減少引線元件占用的空間，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，從而提高了每單位體積的能量密度。
然而，集流板的缺陷在于集流板與電極組件間的固定不牢固。集流板通過焊接固定到電極組件上。在電極組件采用膠卷結(jié)構(gòu)時，正電極、負電極和置于正負電極之間的隔板進行螺旋卷繞，集流板固定到電極組件上，從電極組件的內(nèi)層到外層，電極組件和集流板間的接觸面積減小。這導致電極組件的外層部分焊接不牢固。此外，電機組件的外層部分的焊接熱量(例如激光熱量)可能傳導至不需要焊接的電極從而產(chǎn)生不需要的焊接。例如，應該被焊接到正電極上的正集流板被焊接至負電極上而引起二次電池的短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種二次電池，該二次電池中用于收集電流的引線元件和電極組件之間牢固固定。
本發(fā)明的一個實施例中提供了一種二次電池，其中用于收集電流的引線元件與電極組件間連接牢固，不會出現(xiàn)短路。
本發(fā)明的一個實施例中提供了一種二次電池，包括容納了電極組件的殼體，該電極組件包括正電極、負電極和置于正負電極之間的隔板。蓋組件密封殼體，并與電極組件電連接。集流板電連接到正電極或者負電極。電極上包括無活性材料的非涂層區(qū)域，其與集流板相接觸。電極組件外圍區(qū)域的非涂層區(qū)域比電極組件中心區(qū)域的非涂層區(qū)域?qū)挕?br> 從電極組件中心區(qū)域到電極組件外圍區(qū)域，非涂層區(qū)域變寬。
在一個實施例中，正電極的非涂層區(qū)域和負電極的非涂層區(qū)域彼此在相隔層中位于相反的邊緣。
在一個實施例中，非涂層區(qū)域的表面向電極組件的中心彎曲，以接觸集流板的表面。
在另一個實施例中，非涂層區(qū)域朝著電極組件外圍區(qū)域的方向變寬。
在另一個實施例中，定義非涂層區(qū)域的上邊界的線相對于電極的下邊界線傾斜，或定義上邊界的線呈階梯狀。


附圖展示了本發(fā)明的示例性實施例，并與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的二次電池的截面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電極組件的透視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的正電極的平面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的負電極的平面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電極的截面圖；圖6為電極組件的截面示意圖；和圖7為示出了電極組件和集流板之間的固定的放大透視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，將電極組件20置于部分開口的圓柱形或六邊形殼體11中形成二次電池。殼體11的開口部分由蓋組件30通過密封墊32密封。
殼體11由可導電的金屬材料制成，如鋁、鋁合金或鍍鎳鋼。本實施例中，殼體11形成為圓柱形，具有用來容納電極組件20的空間，但本發(fā)明不限于此。
電極組件20是通過將絕緣隔板21置于正電極22和負電極23之間并卷繞它們形成的。正電極22和負電極23分別有非涂層區(qū)域22b和23b，非涂層區(qū)域22b和23b分別與正集流板50和負集流板70相連接。
圖1示出了一個示例性的“膠卷”或螺旋纏繞型的電極組件20，該電極組件置于圓柱形殼體11中。然而，其它類型的電極組件也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
蓋組件30具有蓋板31和密封墊32，蓋板31具有外部端子31a，密封墊32用于殼體11和蓋板31之間的絕緣。蓋組件30包括用于緩沖內(nèi)部壓力的空間，還可以進一步包括具有安全閥的通氣板33，達到預定壓力水平時，安全閥裂開釋放氣體以防止電池爆炸。安全閥并不限定形成在通氣板33上，它可以是達到預定壓力水平時使電極組件20和外部端子31間斷路的任何形式。
密封墊32由絕緣材料制成，不僅用于密封殼體11，還用于蓋組件30和殼體11之間的電絕緣。蓋組件30用作正電極，殼體11用作負電極。
本發(fā)明中，蓋組件30通過引線60電連接到電極組件20。
參照圖2，電極組件20是通過將絕緣隔板21置于正電極22和負電極23之間并卷繞它們形成的。將相應的活性材料分別涂在集流體221和231上形成正電極22和負電極23。集流體邊緣處未涂活性材料的區(qū)域分別形成非涂層區(qū)域22b和23b。
正非涂層區(qū)域22b和負非涂層區(qū)域23b分別位于電極22和23相反的邊緣。電極組件形成后，這些邊緣分別越過了隔板21的各自上下邊界。
參照圖1和圖2，電極組件20的正非涂層區(qū)域22b與正集流板50相接觸，負非涂層區(qū)域23b與負集流板70相接觸。它們之間通過如激光焊接等方式實現(xiàn)電連接。
為減小非涂層區(qū)域22b、23b與集流板50、70間的接觸阻抗，非涂層區(qū)域22b、23b向電極組件的20的中心彎曲，以使集流板50、70的表面接觸非涂層區(qū)域22b、23b的表面。
非涂層區(qū)域22b、23b與集流板50、70間焊接時產(chǎn)生的熱量可能會熔化隔板21，使得正電極22與負電極23接觸，從而引起電極組件20短路。這是因為正非涂層區(qū)域22b與正集流板50、負非涂層區(qū)域23b與負集流板70在電極組件20外圍區(qū)域的接觸面積要小于在電極組件20中心區(qū)域的接觸面積。
參考圖3至圖5，上述問題獲得了解決。沿著正電極22的邊緣，非涂層區(qū)域22b在電極組件20的中心區(qū)域的寬度為G1，在電極組件20外圍區(qū)域的寬度為較大的G2。
沿著正電極22的軸向(X軸)在正非涂層區(qū)域22b處形成了延伸區(qū)22c。沿著電極組件20的外圍，延伸區(qū)22c的區(qū)域增加。延伸區(qū)22c能夠散發(fā)將正集流板50固定至正非涂層區(qū)域22b的焊接產(chǎn)生的熱量，從而防止多余的熱量傳導至隔板21。
在一個實施例中，如圖3和圖4所示，沿著X軸方向從電極組件中心區(qū)域到外圍區(qū)域，延伸區(qū)22c的區(qū)域逐漸變寬。更特別地，由于形成了延伸區(qū)22c，所以定義了非涂層區(qū)域的上邊界的線相對于電極組件22的下邊界是傾斜的。
如圖4所示，采用與上述正電極22相同的方法，在負電極23的負非涂層區(qū)域23b處形成延伸區(qū)23c。
根據(jù)圖5中顯示的延伸區(qū)的另一個實施例，在正電極22′的正非涂層區(qū)域22b′、負電極23′的負非涂層區(qū)域23b′分別形成了延伸區(qū)22c′、23c′，非涂層區(qū)域22b′和23b′兩端的點的連線呈階梯狀。
再參考圖1至圖4，將隔板置于具有延伸區(qū)22c、23c的正負電極22、23間并螺旋卷繞成膠卷結(jié)構(gòu)，從而形成電極組件20。參照電極組件20的截面圖，正和負非涂層區(qū)域22b、23b被壓向電極組件20的中心(見圖1和圖7)。
集流板50、70因此分別與作為電極組件20的兩端的正和負非涂層區(qū)域22b、23b接觸，并固定在其上。非涂層區(qū)域22b、23b向電極組件20的中心彎曲。集流板50、70被置于向電極組件20中心彎曲的非涂層區(qū)域22b、23b之上，非涂層區(qū)域22b、23b的表面接觸集流板50、70的表面。當非涂層區(qū)域22b、23b面對面接觸集流板50、70時，通過激光焊接將集流板50、70固定到非涂層區(qū)域22b、23b上，從而形成電極組件20(見圖7)。面對面接觸集流板50、70的延伸區(qū)22c、23c能夠補償在電極組件20外圍區(qū)域非涂層區(qū)域與集流板間接觸面積的不足，從而散發(fā)了焊接中產(chǎn)生的熱量，以防止隔板熔化。
將根據(jù)上述方式制造的電極組件20和集流板置于殼體11中，正集流板50朝上放置。因此，與負電極23相連的負集流板70與殼體11的底面相接觸并通過電阻焊接固定到殼體11的底面。這樣，殼體11作為電池的陽極。
可選地，可以不使用負集流板70而直接讓負非涂層區(qū)域23b與殼體11相接觸。
電解液通過正集流板50上的入口(圖中未示出)注入殼體11并充滿電極組件20。正集流板50通過引線60與蓋組件30電連接，而蓋組件30與殼體11的開口部相結(jié)合。這樣，蓋組件30用作電池的陰極，從而完成本實施例的二次電池。
如上所述，集流板和電極組件之間的接觸面積被加寬，從而減小了接觸阻抗，它們之間的固定變得緊固，從而提高了集電效率。
所述二次電池可用作，如有高能量要求的電器設(shè)備電動機的驅(qū)動能源，有高能量要求的電器設(shè)備如電動車輛、混合動力車、無線真空吸塵器、摩托車及小型摩托車。
盡管本發(fā)明采用結(jié)合實施例的方式進行描述，但應理解為本發(fā)明并不限于所公開的實施例，相反，本發(fā)明還包括符合本發(fā)明所附權(quán)利要求的精神和范圍的各種修改和等同替換。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，包括殼體；位于殼體中的電極組件，包括正電極、負電極和置于正、負電極之間的隔板；密封殼體并電連接到電極組件的蓋組件；和集流板，其中，正電極或負電極中的一個電連接到該集流板，并具有不包括活性材料的非涂層區(qū)域，該非涂層區(qū)域接觸該集流板，位于電極組件外圍區(qū)域的非涂層區(qū)域比位于電極組件中心區(qū)域的非涂層區(qū)域?qū)挕?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，進一步包括第二集流板，其中正電極或負電極中的另一個具有非涂層區(qū)域，該非涂層區(qū)域接觸該第二集流板，位于電極組件外圍區(qū)域的該非涂層區(qū)域比位于電極組件中心區(qū)域的該非涂層區(qū)域?qū)挕?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次電池，其中正電極的非涂層區(qū)域和負電極的非涂層區(qū)域彼此在相隔層中位于相反的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中非涂層區(qū)域從電極組件中心區(qū)域到外圍區(qū)域逐漸變寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中非涂層區(qū)域的表面向電極組件的中心彎曲，以接觸集流板的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二次電池，其中非涂層區(qū)域朝著電極組件外圍區(qū)域變寬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池，其中定義了非涂層區(qū)域的上邊界的線相對于正電極或負電極中的一個的下邊界傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池，其中定義了非涂層區(qū)域的上邊界的線是階梯狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中非涂層區(qū)域與集流板通過焊接連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中電極組件具有膠卷結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中二次電池是圓柱形電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其中二次電池是電動機驅(qū)動電池。
全文摘要
一種二次電池，包括殼體；位于殼體中的電極組件，包括正電極、負電極和置于正負電極間的隔板；密封殼體并電連接到電極組件的蓋組件。集流板與正電極或負電極電連接，正電極或負電極包括無活性材料的非涂層區(qū)域，非涂層區(qū)域與集流板相接觸，且位于電極組件外圍區(qū)域的非涂層區(qū)域比位于電極組件中心區(qū)域的非涂層區(qū)域?qū)挕?br> 文檔編號H01M10/04GK1713440SQ20051007961
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者全相垠, 李東根 申請人:三星Sdi株式會社