專利名稱：具有隔板型電極組件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，特別是涉及一種具有包含兩個(gè)電極和隔離這些電極且令其絕緣的隔板而形成的膠卷型電極組件的二次電池。
背景技術(shù)：
由于二次電池能夠再充電，因而具有小型及大容量化的可能性，近來，它作為移動(dòng)型電子設(shè)備的電源被大量開發(fā)使用。所開發(fā)使用的二次電池中，具有代表性的有鎳氫(Ni-MH)電池、鋰電池和鋰離子電池。
在這些二次電池中，很多裸電池是將由正極、負(fù)極和隔板構(gòu)成的電極組件放入容器中密封。作為容器，可以使用袋，也可以使用鐵、鋁或者鋁合金等金屬罐。作為電解質(zhì)，可以使用完全固體型聚合物、浸漬電解液的凝膠型聚合物、電解質(zhì)以離子形態(tài)包含在溶劑中的液態(tài)電解質(zhì)。
所密封的裸電池呈現(xiàn)的是，在正溫度系數(shù)(PTC)元件、熱熔絲和保護(hù)電路模塊(PCM)等安全裝置以及其他電池部件連接的狀態(tài)下，被容納在另外的殼體中，或通過成形樹脂來充填或覆蓋間隙而完成的外觀。
另一方面，在二次電池的制造中，使大量的電存儲(chǔ)在具有小體積和低重量的電池中是最重要的目標(biāo)，每單位時(shí)間的電能，即電力增大對于電池的使用領(lǐng)域來說也是重要的問題。為了使電力增大，需要增加和電解質(zhì)接觸的電極活性物質(zhì)的面積。通常為了增加活性物質(zhì)的表面積，另外為了提高可以增強(qiáng)電能的活性物質(zhì)的比例，活性物質(zhì)在電極板上被廣泛涂覆。
涂覆了活性物質(zhì)的電極板，為了使二次電池在小體積下形成，通常采用卷形態(tài)進(jìn)行卷繞。根據(jù)情況，按照極性交互層疊多個(gè)電極板，該層疊狀態(tài)稱為“膠卷”，通過在電連接相同極性的電極板可以形成電池的兩個(gè)電極。此時(shí)，不同極性的電極和電極之間通過隔板防止內(nèi)部的短路。
圖1示出的是在袋型鋰二次電池的一個(gè)例子中袋被密封前的狀態(tài)的透視圖。參照圖1，袋形成有袋下部20和袋上部10，所述袋下部20由袋的中間部分被折彎且電極組件被容納在其中的槽而形成，袋上部10是用來覆蓋該槽的。袋膜通過將熱粘結(jié)性流延聚丙烯(CPP)11、尼龍等層疊而形成。
通常的電極組件30是將負(fù)極板31、隔板33、正極板35層疊的多層膜卷繞成渦形而形成膠卷型。卷繞形成膠卷時(shí)，為了防止正極板和負(fù)極板的短路，隔板被裝在作為卷的外部的電極板，例如正極板，的外側(cè)。
為了在將電極組件30的正極板31和負(fù)極板35與袋的外部電連接，電極接線片37、38形成在正極板31以及負(fù)極板35的一側(cè)。這些電極接線片37、38在與膠卷被卷繞的方向垂直的方向上從膠卷突出，并通過袋膜所密封的一邊且通過袋被拉出。在接線片和袋的重疊部分，為了提高袋密封時(shí)接線片和袋的粘結(jié)性，安裝膜39。
但是，通常的隔板中，在隔板的中心部分設(shè)有電極接線片。另一方面，形成裝有電極組件30的槽21的袋，袋的上下部的邊緣23在槽21的入口部分被密封。從而，為了將設(shè)在膠卷的中心部的電極接線片37、38拉出到所密封的袋的外部，槽21的內(nèi)部被部分折彎，并應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)它和袋的邊緣23的水平。
槽21的內(nèi)部中為了折彎接線片37、38，需要容納接線片被折彎部分的空間。這樣的空間的存在難以使電池小型、高容量化。再有，折彎的部分和形成膠卷的電極板的上端部，或者和其他的接線片被短路而有可能帶來電池上不良和安全上的問題。
這樣的問題，主要不僅是具有將電極組件容納在袋中的袋型的電池會(huì)出現(xiàn)，即使是其它的具有膠卷型的電極組件也會(huì)出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，目的在于提供一種具有膠卷型電極組件的二次電池，在膠卷型電極組件中，通過電極接線片可以減低在裸電池的內(nèi)部中接線片和電極板、接線片和接線片之間的短路的可能性。
本發(fā)明的目的在于提供一種在膠卷型電極組件中，減少來自卷繞在與接線片重疊的電極板的部分的壓力集中，且電極反應(yīng)整體變得順利的膠卷型電極組件的二次電池。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有在裸電池內(nèi)減少和容量不相關(guān)聯(lián)的空間，小型、高容量化的膠卷型電極組件的二次電池。
具有用于達(dá)成上述目的的本發(fā)明的膠卷型電極組件的二次電池，在含有彼此不同極性的兩個(gè)電極和位于這兩個(gè)電極間的隔板而形成的電極層疊體被卷繞且成為膠卷形態(tài)的電極組件中，為了將電極組件的兩個(gè)電極拉出到殼體的外側(cè)而形成電極接線片，從上述電極組件拉出的水平和從上述殼體拉出的水平實(shí)質(zhì)上是相等的。
本發(fā)明中，兩個(gè)電極接線片可以從任何一個(gè)膠卷型電極組件的中間部分以同等的水平并排拉出，或從膠卷型電極組件的上側(cè)或從下側(cè)拉出。拉出的電極接線片的水平不一定需要相等，大體上可以是比與從膠卷型電極組件的中間部分和上側(cè)拉出的電極接線片的水平差1/3以內(nèi)，這明顯小于電極組件厚度的一半。即如果電極接線片間的水平差是電極組件的厚度的1/3程度，一般考慮為的確要減少電池接線片與之前相比所折彎的必要性。在下部形成槽的袋的情況下，電極接線片如果是在電極組件的厚度的上部1/3以內(nèi)的水平，伸出到袋外時(shí)，也可以在袋的內(nèi)部不具有大的折彎部分，直至通過槽周邊的邊緣部分。在本發(fā)明中，電極接線片可以以該電極組件的厚度的2/3以上的水平從該電極組件中被拉出。
本發(fā)明中，電極接線片間的水平差較佳地在電極組件的厚度的1/10以內(nèi)。此時(shí)，因?yàn)殡姌O接線片實(shí)質(zhì)上延伸為直線狀通過殼體的密封部位被拉出到外面，所以幾乎不需要在殼體內(nèi)電極接線片被折彎，也就不需要折彎的接線片的部分所在的袋內(nèi)的富余空間。如果兩個(gè)電極的電極接線片都從電極的外側(cè)非涂覆區(qū)域被拉出，電極接線片不是在電極組件的厚度方向上被上下分開，如果都是位于上部，則電極接線片間的水平差可以是在電極組件的厚度的1/10以內(nèi)。
本發(fā)明的二次電池的電極組件，通常形成為橢圓形狀或者長圓形狀的膠卷，在罐型二次電池中，最好使用方形，或者僅在一面形成容納電極組件的槽的袋的罐型二次電池。
通過本發(fā)明，在膠卷型電極組件中，可以減少通過電極接線片在裸電池內(nèi)部接線片和電極板、接線片和接線片間的短路的可能性。
此外，可以減少在膠卷型電極組件中卷繞在與接線片重疊的電極板部分產(chǎn)生的壓力集中，可以使電極反應(yīng)在電極板上整體變得順利，帶來電容的實(shí)質(zhì)性增加。
通過本發(fā)明，可以提供一種減少在裸電池內(nèi)和容量無關(guān)的空間，具有小型、高容量化的膠卷型電極組件的二次電池。


圖1示出的是在袋型鋰二次電池的一個(gè)實(shí)施例中袋被密封前的狀態(tài)的透視圖。
圖2示出的是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的二次電池的膠卷型電極組件中電極組件的形成位置的平面圖。
圖3概略地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所形成的袋型裸電池的結(jié)構(gòu)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行較詳細(xì)的說明。
圖2示出的是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的二次電池的膠卷型電極組件中電極接線片的形成位置的平面圖。
圖3大體上示出的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中形成的袋型裸電池的結(jié)構(gòu)的透視圖。
參照圖2和圖3，先研究袋型鋰二次電池的一般形成方法，首先，形成有容納電極組件的槽所形成的袋100的下部，和覆蓋槽的袋的上部。槽是通過壓制加工等而形成。在槽的側(cè)面，進(jìn)而可以形成用于氣腔的槽，所述氣腔用于去除在二次電池的形成工序中出現(xiàn)的氣體。
如通常的電極組件30，在形成了對隔板33′、正極板31、隔板33、負(fù)極板35順序?qū)盈B的多層膜后，在卷繞機(jī)上把多層膜卷繞成渦型而形成膠卷。膠卷通常形成為離心率大的橢圓形，在橢圓的短軸方向上在中央從外部給予力可以形成長圓形。此時(shí)，在正極板31和負(fù)極板35的端部的非涂覆區(qū)域上，正極接線片38和負(fù)極接線片37以超聲波焊接等方法被安裝。
隔板最好由兼帶電解質(zhì)的完全固體型聚合物或者電解液所浸漬的凝膠型聚合物構(gòu)成。隔板由凝膠型聚合物構(gòu)成時(shí)，通常在膠卷型形成后，將電解液供給到電極組件，在聚合物中浸漬電解液。通常，為了防止電極板的短路，隔板形成比電極板還大。
接線片37、38和膠卷重疊的部分以及接線片和帶的焊接部，即和邊緣部分重疊的部分上，通?？梢园惭b樹脂膜39、樹脂帶等。通常，這些部件由金屬構(gòu)成的接線片和膠粘帶的內(nèi)層優(yōu)良的熟粘結(jié)物質(zhì)構(gòu)成。
但是，本發(fā)明中，接線片位于與長圓形膠卷的外周側(cè)(最外圍部)的那樣的長邊幾乎相等的水平。從而，通過在卷繞的膠卷上負(fù)極板35、正極板31以及隔板33、33′和接線片重疊，被增加壓力，形成彎曲的部分，可以防止因?yàn)樵谶@部分上電解質(zhì)不均勻而引起的電極反應(yīng)少的問題中的大部分。
在圖2示出的實(shí)施例中，電極組件被裝入袋槽中時(shí)，電極接片在電極組件的最上方、厚度對比為10％以內(nèi)。為了密封袋而形成的袋的邊緣部分也形成在袋槽的最上方的開口部的周圍，所以電極接線片的水平和邊緣的水平實(shí)質(zhì)上是相等。從而，不需要另外對電極接線片進(jìn)行彎曲加工，電極接線片延伸為直線狀，從焊接的邊緣之間向袋的外面拉出。
因此，不需要具備用于折彎在密封的袋內(nèi)的電極接線片部分的空間。即在該實(shí)施例中，電極接線片37、38的熱粘結(jié)性膜39被表示為只和隔板的電極板隔離相當(dāng)?shù)木嚯x。實(shí)際上，不需要使膠卷和袋槽的壁隔離。而且，可以將膜在與隔板的電極板連接的程度上進(jìn)行靠近設(shè)置。
其結(jié)果，可以使隔板的上端與袋槽的接線片被拉出一側(cè)的壁體接觸，使隔板的下端與袋槽的接線片被拉出的相反的一側(cè)的壁體接觸。此時(shí)，袋的內(nèi)部因?yàn)橛酶舭逄畛?，所以可以確保相同體積中較高電池容量。
在袋密封后形成的裸電池中，圖中未示出的保護(hù)電路模塊(PCM)和PTC(正溫度系數(shù))的那樣的附屬品或者構(gòu)造體連接、附著，而形成中心包。
將中心組件內(nèi)含于硬殼體內(nèi)并使之結(jié)合時(shí)，形成硬組件電池。在內(nèi)側(cè)沒有另外的電路和導(dǎo)體部，使用聚丙烯樹脂等可以形成硬殼體，但是根據(jù)電池所使用的設(shè)備的特性，有在硬殼體的內(nèi)部包含另外的電路和別的導(dǎo)體部的情況。
另一方面，圖中示出的實(shí)施例，是對于形成容納電極組件的槽的袋而言，而本發(fā)明也可以將其他的袋形態(tài)、方形罐使用于容納電極組件的容器。
在不形成容納電極組件的其他的槽的袋中，袋的焊接邊緣通常在袋電池的厚度的一半程度的水平下形成，所以兩個(gè)電極接線片也可以同時(shí)從電極組件的中間水平被拉出，延伸為直線狀并通過所焊接的邊緣拉出到外部。
再有，使用方形殼體時(shí)，膠卷型電極組件被容納在方形狀殼體內(nèi)，電極接線片可以從完成方形罐的開口部的蓋組件的蓋板的一長邊和罐之間拉出，或者通過在蓋組件的中間水平上所形成的孔而拉出。此時(shí)，如果方形殼體及蓋板由塑料材料構(gòu)成，在接線片和方形殼體、以及接線片和蓋板之間也可以不通過樹脂膜。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，包括含有具有不同極性的兩個(gè)電極和位于兩個(gè)電極間的隔板的電極層疊體被卷繞成膠卷形態(tài)的電極組件；和容納該電極組件的殼體，其特征在于為了將該電極組件的兩個(gè)電極拉出到該殼體的外側(cè)，電極接線片從該電極組件拉出的水平和從該殼體拉出的水平實(shí)質(zhì)上相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，該電極接線片以該電極組件的厚度的2/3以上的水平從該電極組件中被拉出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二次電池，其特征在于，該電極組件形成為橢圓形狀或者長圓形狀的膠卷，容納該電極組件的容器是袋，其板狀上部覆蓋形成槽的下部，在該槽周圍的邊緣部分焊接并密封該上部和該下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二次電池，其特征在于，該電極組件中，該接線片向上內(nèi)含于該槽，該接線片從該槽的內(nèi)部延伸為直線狀并在密封狀態(tài)的該袋的上下部間被拉出到外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的二次電池，其特征在于，該電極組件的接線片被拉出部分的上端面和成為該槽的袋下部對應(yīng)的側(cè)壁直接接觸而不留下空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的二次電池，其特征在于，該袋通過在鋁金屬箔的外側(cè)上層疊尼龍層，在該尼龍層的內(nèi)側(cè)層疊流延聚丙烯而形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的二次電池，其特征在于，該電極接線片以該電極組件的厚度的9/10以上的水平從該電極組件被拉出，并被連接在兩個(gè)電極的外側(cè)非涂覆區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，該電極接線片從該殼體被拉出的同時(shí)，為了密封和該殼體接觸的部分，該電極接線片和該殼體介于樹脂膜之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二次電池，其特征在于，該樹脂膜由比該殼體的內(nèi)側(cè)的材質(zhì)和金屬的粘結(jié)性優(yōu)良的熱粘結(jié)物質(zhì)構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，該隔板由具有電解質(zhì)的完全固體型聚合物或者浸漬電解液的凝膠型聚合物構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的二次電池，其特征在于，該電極組件被容納在方形塑料殼體內(nèi)，該接線片從該殼體與塑料蓋的組件的長邊之間被拉出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有膠卷型電極組件的二次電池，其含有彼此不同極性的兩個(gè)電極和位于這兩個(gè)電極間的隔板的電極層疊體被卷繞，由膠卷型組成的電極組件中，將形成于兩個(gè)電極的電極接線片并排形成在膠卷的外周側(cè)，并使之形成相同的水平。此時(shí)，本發(fā)明的二次電池的電極組件最好形成于橢圓形狀或者長圓形狀的膠卷，將容納電極組件的槽只形成于一方的袋上使用，電極接線片最好在裸電池的內(nèi)側(cè)空間不用被折彎，維持直線狀。根據(jù)本發(fā)明，可減低電極接線片中的裸電池的內(nèi)部中的短路的可能性，可防止與接線片重疊的來自在電極板部分中卷繞的壓力集中而帶來的電容下降。
文檔編號H01M2/16GK1753229SQ20051010509
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者李亨馥 申請人:三星Sdi株式會(huì)社