專利名稱：電極組件以及使用其的鋰可再充電電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極組件以及使用其的鋰可再充電電池，具體地，本發(fā)明涉及包括其上具有識(shí)別標(biāo)記的電極接片或電極板的電極組件，以及使用該電極組件的鋰可再充電電池。
背景技術(shù)：
隨著近來電子設(shè)備特別是便攜式電子設(shè)備的發(fā)展，作為設(shè)備驅(qū)動(dòng)電源的可再充電電池得到了顯著的改進(jìn)。鋰可再充電電池由于其高運(yùn)行電壓、長服務(wù)壽命和強(qiáng)能量密度等優(yōu)良性能而成為最廣泛使用的電池之一。
在鋰可再充電電池中，正、負(fù)電極包括能夠使鋰離子從它們可逆地進(jìn)入并分離的材料。正、負(fù)電極之間的空間被注入有機(jī)電解液或聚合體電解液。隨著鋰離子進(jìn)入和從正、負(fù)電極分離，在電極處發(fā)生的氧化和還原反應(yīng)產(chǎn)生電流。
通常，通過將由正、負(fù)電極以及隔板所構(gòu)成的電極組件放入罐中來形成鋰可再充電電池的裸電池(bare cell)。罐可能包含鋁或鋁合金。用蓋組件將罐封閉，并且在罐中注入電解液。由于鋁材料較輕并且即使在高運(yùn)行電壓下也能耐蝕很長時(shí)間，因此使用鋁或鋁合金來制造罐。這就降低了電池的重量。
裸電池通常包括位于其頂端以與周圍絕緣的電極端子。電極端子與裸電池中的電池組件的電極相連，形成電池的正負(fù)端子。罐本身具有該電極端子的相反極性。
參見圖1，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的矩形-型矩形鋰可再充電電池10包括罐11、容納在罐11中的電極組件12、以及被連接在罐11上的蓋組件100。
罐11為由金屬材料制成的矩形-型殼體。電極組件12由層疊正極板13、隔板14和負(fù)極板15并纏繞為卷而形成。電極組件12容納在罐11中，正、負(fù)電極接片16和17分別從正、負(fù)電極板13和15中抽出。
蓋組件100包括連接罐11頂端的蓋板110、插入形成在蓋板110中間的端子通孔111中的電極端子130。蓋組件進(jìn)一步包括位于蓋板110下表面的絕緣板140、位于絕緣板140下表面的正極板150，同時(shí)其電連接于電極端子130。圓筒墊圈120位于電極端子130的外表面，用于在電極端子和蓋板110之間絕緣。
蓋板110在其上具有電解液注入孔112，以提供電解液注入罐11中的通道。球160與電解液注入孔112連接以將其密封。
正極接片16與蓋板110的底面連接，負(fù)極接片17經(jīng)由正極板150連接電極端子130。正、負(fù)電極接片16和17的連接位置可以互換。絕緣帶18圍繞著從電極組件12中抽出正、負(fù)電極接片16和17的部位而纏繞，以避免正、負(fù)電極板13和15之間短路。罐11具有位于電極組件12頂端的絕緣殼體30，用于在電極組件12和蓋組件100之間絕緣。
由于電池存儲(chǔ)能量，它們有釋放大量能量的可能。例如，當(dāng)被充電后和在充電過程中時(shí)，可再充電電池聚集大量的能量，它們是從其它能源中釋放出的能量。如果可再充電電池在這個(gè)過程中發(fā)生任何故障，比如內(nèi)部短路，聚集的能量被迅速釋放出，并且造成失火或爆炸等安全問題。
鋰可再充電電池安裝有安全裝置，以避免電池充電后或在充電過程中由故障所導(dǎo)致的失火或爆炸。例如，保護(hù)電路檢測(cè)異常電流或電壓，并且切斷電流。其它安全設(shè)備包括由異常電流造成的過熱而激發(fā)的PTC裝置(正溫度系數(shù))以及雙金屬材料。
盡管有這些預(yù)防措施，但是幾乎所有的電池組件都是被電池失火或其它損害中的熱量所破壞，這就使得很難分析其原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電極組件，使得容易地檢驗(yàn)包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)日期、操作員和生產(chǎn)線的電池制造過程成為可能。因此，如果由于電池故障而發(fā)生問題，可以避免復(fù)制品的生產(chǎn)。
下面說明本發(fā)明的附加特征，根據(jù)描述，這些特征部分是明顯的，或者可以由實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而意識(shí)到。
本發(fā)明披露了一種電極組件，包括正極板，正極板包括正極集電器、施加到部分該正極集電器的正極活性物質(zhì)、沒有被施加正極活性物質(zhì)的該正極集電器的正極無涂層部分，以及與該正極無涂層部分連接的正極接片。該電極組件進(jìn)一步包括負(fù)極板，負(fù)極板包括負(fù)極集電器、施加到部分該負(fù)極集電器的負(fù)極活性物質(zhì)、沒有被施加負(fù)極活性物質(zhì)的該負(fù)極集電器的負(fù)極無涂層部分，以及與該負(fù)極無涂層部分連接的負(fù)極接片。另外，該電極組件包括置于所述正、負(fù)極板之間使它們相互絕緣并與它們一起被卷繞的隔板。識(shí)別標(biāo)記形成在該正極接片、該負(fù)極接片、該正極無涂層部分、該負(fù)極無涂層部分的至少一個(gè)之上。
可以意識(shí)到，所有前述概略說明以及下面的詳細(xì)說明都是示范性和解釋性的，用于對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


以下附圖用于提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且結(jié)合到和組成說明書的一部分，用于對(duì)實(shí)施例進(jìn)行圖示，并且和說明一起用于解釋本發(fā)明的原則。
圖1為常規(guī)矩形盒-型鋰可再充電電池的分解透視圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的電極組件的分解透視圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的電極組件的分解透視圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的電極組件的分解透視圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的電極組件的分解透視圖。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的負(fù)極接片沿圖4中所示線A-A的剖視圖。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的負(fù)極接片沿圖4中所示線A-A的剖視圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的圓柱鋰可再充電電池的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖2、圖3、圖4和圖5為根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的電極組件的分解透視圖。圖6A和6B為根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的負(fù)極接片沿圖4中所示的線A-A的剖視圖。
參見附圖，通過將正、負(fù)電極板21和23以及在它們之間的隔板22卷繞成膠卷，形成電極組件20。
正極板21具有正極集電器21a以及施加到正極集電器21a的至少一個(gè)表面上的正極涂層部分21b。
正極集電器21a可以包含不銹鋼、鎳、鋁、鈦或合金，但是并不局限于此。它也可以包含表面涂以碳、鎳、鈦或銀的鋁或不銹鋼。鋁或鋁合金優(yōu)選使用在正極集電器21a中。
可以使用包括鋰基金屬氧化物、粘結(jié)劑和散布在溶液中的導(dǎo)電劑的正極漿狀(slurry)合成物作為正極活性物質(zhì)。在被涂在正極集電器21a的至少一個(gè)表面上后，正極漿狀合成物變干并卷繞成正極涂層部分21b。正極板21具有粘貼在正極無涂層部分21c上的正極接片26。正極接片26優(yōu)選由鋁或鋁合金制成。
負(fù)極板23具有負(fù)極集電器23a，并且在負(fù)極集電器23a的至少一個(gè)表面上具有負(fù)極涂層部分23b。
負(fù)極集電器23a可以包含不銹鋼、鎳、銅、鈦或合金，但是本發(fā)明并不局限于此。其也可以包含表面涂以碳、鎳、鈦或銀的銅或不銹鋼。負(fù)極集電器23a中優(yōu)選為銅或銅合金。
可以使用包括負(fù)極活性物質(zhì)(如碳物質(zhì))、粘結(jié)劑和散布在溶液中的導(dǎo)電劑的負(fù)極漿狀合成物作為負(fù)極活性物質(zhì)。被涂在負(fù)極集電器23a的至少一個(gè)表面上后，負(fù)極漿狀合成物變干并卷繞成負(fù)極涂層部分23b。負(fù)極板23具有粘貼在負(fù)極無涂層部分23c上的負(fù)極接片27。負(fù)極接片27優(yōu)選由鎳或鎳合金制成。
正、負(fù)電極集電器21a和負(fù)極集電器23a可以包含箔、膜、片、網(wǎng)格、穿孔材料、有孔材料以及蜂窩狀材料。
正、負(fù)電極接片26和27分別電連接于正、負(fù)電極無涂層部分21c和23c的表面。最后，它們以點(diǎn)焊接、激光焊接、超聲波焊接等焊接或?qū)щ娬辰臃绞竭B接于正、負(fù)電極無涂層部分21c和23c。導(dǎo)電粘合劑可以是均勻混合具有良好導(dǎo)電性的金屬粉末和碳、并將其散布在具有良好粘接力的合成樹脂(如環(huán)氧樹脂、丙烯樹脂和改性聚氨酯樹脂)以及合成橡膠中而形成的導(dǎo)電膠。
隔板22位于正、負(fù)電極板21和負(fù)極板23之間以將它們分開，并且防止短路和為鋰離子提供移動(dòng)通道。例如，隔板22可以由包括聚烯烴、聚乙烯，以及聚丙烯的聚合體膜、它們的合成膜、細(xì)孔膜、機(jī)織織布或非機(jī)織織布制成。
根據(jù)本發(fā)明，識(shí)別標(biāo)記可以形成于正、負(fù)電極接片26和27和正、負(fù)電極無涂層部分21c和23c的至少一個(gè)上，因而可以檢查到制造過程中包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)日期、工人和生產(chǎn)線等記錄。盡管在電池由于故障而發(fā)生失火或爆炸時(shí)，電池的多數(shù)部件嚴(yán)重變形，而由金屬材料制成的正、負(fù)電極接片和正、負(fù)電極無涂層部分卻很少變形。
當(dāng)這些元件上形成有識(shí)別標(biāo)記時(shí)，就有可能檢查到制造過程中包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)日期、工人和生產(chǎn)線等記錄，從而容易地找到產(chǎn)生問題的原因。還可以防止制造設(shè)備生產(chǎn)出重復(fù)品。例如，識(shí)別標(biāo)記可以包括數(shù)字、字母、圖形、突起、穿孔、條形碼或者其它視力可識(shí)別標(biāo)記，或者它們的組合體。根據(jù)形狀和材料特性，識(shí)別標(biāo)記可以以激光，精密沖孔或模壓形成，但識(shí)別標(biāo)記的形狀和成形方法并不限制于此。
在圖2中，識(shí)別標(biāo)記以符號(hào)和數(shù)字成形于正極接片26的下端。但是，識(shí)別標(biāo)記的位置并不限制于此，可以根據(jù)正極接片和正極無涂層部分的接觸部位來選擇。另外，例如識(shí)別標(biāo)記可以布置在罐、蓋板、絕緣板、端板、絕緣殼體或者其它電池元件之上。
在圖3中，識(shí)別標(biāo)記以字符，數(shù)字和符號(hào)成形于正極無涂層部分21c的下端。但是，識(shí)別標(biāo)記的位置并不限制于此，可以根據(jù)正極接片的安裝而選擇。
圖2和3中的識(shí)別標(biāo)記可以激光打標(biāo)的方式在金屬板上形成雕刻圖形，數(shù)字和符號(hào)。激光打標(biāo)的原理是，根據(jù)激光的波長和能量把不同的形狀凹陷雕刻在材料表面上，以在各種材料上用激光雕刻出包括字母和圖形的各種信息。因?yàn)榧す獠捎玫氖欠墙佑|的模式，所以不產(chǎn)生靜電，雕刻速度高，并具有良好的耐磨損性。
在圖4和5所示的實(shí)施例中，識(shí)別標(biāo)記分別形成于負(fù)極片27的上部和負(fù)極無涂層部分23c的側(cè)部，其形狀為精沖壓或模壓形成的穿孔或突起。穿孔或突起可以為包括圓、橢圓和矩形的各種形狀，其形狀和數(shù)量并不限制于圖6A和6B分別為圖4中負(fù)極片27沿線A-A的剖視圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的圓柱鋰可再充電電池的分解透視圖。
圖7所示的圓柱鋰可再充電電池包括圓柱電極組件，該圓柱電極組件包括正極板、負(fù)極板以及布置在正、負(fù)極板之間的隔板，在它們一起卷繞的時(shí)候，隔板使得正、負(fù)極板相互絕緣。正極板包括正極集電器，施加到部分正極集電器的正極活性物質(zhì)、沒有被施加正極活性物質(zhì)的該正極集電器的正極無涂層部分，以及與正極無涂層部分連接的正極接片。負(fù)極板包括負(fù)極集電器、施加到部分負(fù)極集電器的負(fù)極活性物質(zhì)、沒有被施加負(fù)極活性物質(zhì)的該負(fù)極集電器的負(fù)極無涂層部分，以及與負(fù)極無涂層部分連接的負(fù)極接片。
圖7中的圓柱電池進(jìn)一步包括圓柱殼體和蓋組件。
識(shí)別標(biāo)記可以形成在正極接片、負(fù)極接片、正極無涂層部分、負(fù)極無涂層部分、圓柱殼體和蓋組件中的至少一個(gè)上。
本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然意識(shí)到，可以不脫離本發(fā)明的范圍或者精神而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。因此，只要這些修改和變化在附錄的權(quán)利要求書及其對(duì)等的范圍之內(nèi)，那么本發(fā)明就包括這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種電極組件，包括正極板，包括正極集電器、施加到部分該正極集電器的正極活性物質(zhì)、沒有被施加正極活性物質(zhì)的該正極集電器的正極無涂層部分，以及與該正極無涂層部分連接的正極接片；負(fù)極板，包括負(fù)極集電器、施加到部分該負(fù)極集電器的負(fù)極活性物質(zhì)、沒有被施加負(fù)極活性物質(zhì)的該負(fù)極集電器的負(fù)極無涂層部分，以及與該負(fù)極無涂層部分連接的負(fù)極接片；以及置于所述正、負(fù)極板之間使它們相互絕緣并與它們一起被卷繞的隔板，其中識(shí)別標(biāo)記形成在該正極接片、該負(fù)極接片、該正極無涂層部分、該負(fù)極無涂層部分的至少一個(gè)之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記具有數(shù)字、字符、條形碼或者其它視覺可識(shí)別標(biāo)記的形狀，或者是它們的組合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記具有圖形或符號(hào)形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記具有突起、穿孔的形狀，或者是它們的組合體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記由激光形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記由精密沖壓形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記由模壓形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該正極接片包含鋁或鋁合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該正極接片通過點(diǎn)焊接、激光焊接或超聲波焊接連接該正極無涂層部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該正極接片用導(dǎo)電粘合劑連接于該正極無涂層部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該負(fù)極接片包含鎳或鎳合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該負(fù)極接片以點(diǎn)焊接、激光焊接或超聲波焊接連接該負(fù)極無涂層部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該負(fù)極接片用導(dǎo)電粘合劑連接于該負(fù)極無涂層部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該正極集電器包含鋁或鋁合金。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該負(fù)極集電器包含銅或銅合金。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該識(shí)別標(biāo)記使檢查制造過程中的記錄成為可能。
17.一種鋰可再充電電池，包括如權(quán)利要求1的電極組件；用于容納該電極組件的罐；以及包含與該罐連接的蓋板的蓋組件；其中該識(shí)別標(biāo)記形成在該罐和該蓋板的至少一個(gè)之上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的鋰可再充電電池，進(jìn)一步包括絕緣板；絕緣殼體；以及端板，其中該識(shí)別標(biāo)記形成在該絕緣板和該端板的至少一個(gè)之上。
19.一種圓柱電池，包括圓柱電極組件，包括正極板、負(fù)極板、置入該正、負(fù)極板之間使它們相互絕緣并與它們一起被卷繞的隔板；圓柱殼體；以及蓋組件，其中該正極板包括正極集電器、施加到部分該正極集電器的正極活性物質(zhì)、沒有被施加正極活性物質(zhì)的該正極集電器的正極無涂層部分，以及與該正極無涂層部分連接的正極接片，其中該負(fù)極板包括負(fù)極集電器、施加到部分該負(fù)極集電器的負(fù)極活性物質(zhì)、沒有被施加負(fù)極活性物質(zhì)的該負(fù)極集電器的負(fù)極無涂層部分，以及與該負(fù)極無涂層部分連接的負(fù)極接片，其中識(shí)別標(biāo)記形成在該正極接片、該負(fù)極接片、該正極無涂層部分、該負(fù)極無涂層部分、該圓柱殼體、該蓋組件中的至少一個(gè)之上。
全文摘要
一種電極組件及使用其的鋰可再充電電池，該電極組件包括的電極接片或電極板襯底上具有識(shí)別標(biāo)記。當(dāng)電池發(fā)生故障時(shí)，識(shí)別標(biāo)記使得容易地檢查制造過程中的記錄成為可能，其中記錄包括生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)日期、操作員和生產(chǎn)線等，從而避免制造缺陷元件的重復(fù)品。
文檔編號(hào)H01M2/00GK1728419SQ20051008888
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者金鐘九, 金亨洙 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社