包含具有不同焊接部形狀的正極和負極的電極組件及包含所述電極組件的二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電極組件，其包含：多個交替布置的正極板和負極板；放置在正極板與負極板之間的隔膜；多個分別在正極板上形成的正極極耳；多個分別在負極板上形成的負極極耳；連接到所述正極極耳的正極引線；連接到所述負極極耳的負極引線，其中正極極耳和負極極耳分別連接到所述正極引線和負極引線的焊接部具有不同形狀，或正極極耳和負極極耳的種類是相同的并且正極引線和負極引線的種類是不同的。
【專利說明】包含具有不同焊接部形狀的正極和負極的電極組件及包含所述電極組件的二次電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包含具有不同焊接部形狀的正極和負極的電極組件及包含所述電極組件的二次電池，更具體地，本發(fā)明涉及如下的一種電極組件，其包含:多個交替布置的正極板和負極板；放置在正極板與負極板之間的隔膜；多個分別在正極板上形成的正極極耳；多個分別在負極板上形成的負極極耳；連接到所述正極極耳的正極引線；連接到所述負極極耳的負極引線，其中正極極耳和負極極耳分別連接到所述正極引線和負極引線的焊接部具有不同形狀，或正極極耳和負極極耳的種類是相同的并且正極引線和負極引線的種類是不同的。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，對其要求不斷增加，對作為能源的二次電池的需求正迅速增加。在這些二次電池中，鋰二次電池具有高的能量密度和工作電壓、長循環(huán)壽命和低自放電率，是可商購的并且應(yīng)用廣泛。
[0003]此外，隨著最近對環(huán)境問題的關(guān)注增加，正在積極進行對能取代如汽油車輛、柴油車輛等使用礦物燃料的車輛的電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)等的研究，所述使用礦物燃料的車輛是空氣污染的主要原因之一。作為EV、HEV等的動力源，主要使用鎳金屬-氫化物二次電池。然而，正在積極進行對具有高能量密度、高放電電壓和輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池的研究，并且一些鋰二次電池是可商購的。
[0004]鋰二次電池具有如下結(jié)構(gòu)，其中多孔隔膜放置在正極與負極中的電極組件浸有含鋰鹽的非水電解質(zhì)，所述正極與負極各自都包含涂布在集電器的活性材料。作為正極活性材料，主要使用鋰鈷類氧化物、鋰錳類氧化物、鋰鎳類氧化物、鋰復(fù)合氧化物等。作為負極活性材料，主要使用碳類材料。
[0005]然而，在使用碳類材料作為負極活性材料的鋰二次電池中，在第一充電和放電循環(huán)期間，在嵌入到碳類材料的層狀結(jié)構(gòu)的一些鋰離子中產(chǎn)生不可逆容量，由此放電容量會降低。另外，相對于Li/Li+的電勢，碳材料具有約0.1V的低氧化/還原電勢，因此在負極表面處非水電解質(zhì)分解，并且此類碳材料與鋰反應(yīng)以形成涂布在碳材料表面上的層(鈍化層或固體電解質(zhì)界面(SEI)膜)。此類SEI膜的厚度和邊界狀態(tài)根據(jù)所用的電解質(zhì)體系而變化，從而影響充電和放電特性。此外，在需要高輸出特性的領(lǐng)域(如電動工具等)所用的二次電池中，由于這種具有小厚度的SEI膜，電阻增加，因此可能產(chǎn)生速率決定步驟(RDS)。此外，在負極表面產(chǎn)生鋰化合物，因此隨著重復(fù)充電和放電，鋰的可逆容量逐漸減小，因此放電容量降低，并且發(fā)生循環(huán)劣化。
[0006]同時，作為具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和良好循環(huán)性能的負極材料，考慮使用鋰鈦氧化物(LTO)。在包含此類LTO作為負極活性材料的鋰二次電池中，負極相對于Li/Li+的電勢具有相對較高的約1.5伏的氧化/還原電勢，因此電解質(zhì)的分解難以發(fā)生，并且由于其晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而獲得優(yōu)良循環(huán)特性。
[0007]此外，現(xiàn)有負極活性材料通過涂布在銅箔上而被使用，而LTO可以作為負極活性材料通過涂布在鋁箔上而被使用。
[0008]然而，用肉眼難以區(qū)分包含涂布在鋁箔上的正極活性材料的正極與LTO負極。此夕卜，也可以使用鋁引線，因此LTO負極被誤認為是正極，從而在模塊組裝或電連接用布線過程中，正極和負極的位置可能被混淆。
[0009]因此，目前迫切需要發(fā)展技術(shù)以從根本上滿足這樣的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]本發(fā)明的目的是解決相關(guān)技術(shù)的上述問題，并實現(xiàn)長期以來一直尋求的技術(shù)目的。
[0012]作為多種廣泛和深入的研究和實驗的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人確認，如下所述，當正極和負極具有不同的焊接形狀或正極引線和負極引線的種類不同時，可獲得所需的效果，從而完成了本發(fā)明。
[0013]技術(shù)方案
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種電極組件，其包含:多個交替布置的正極板和負極板；放置在正極板與負極板之間的隔膜；多個分別在正極板上形成的正極極耳；多個分別在負極板上形成的負極極耳；連接到所述正極極耳的正極引線；連接到所述負極極耳的負極引線，其中正極極耳和負極極耳分別連接到所述正極引線和負極引線的焊接部具有不同的形狀。
[0015]在多個電極板電連接以構(gòu)成電極組件的電池中，電連接通常以多個從電極板突出的電極極耳被連接到單個電極引線的方式構(gòu)造。在本發(fā)明中，電極極耳和正極和負極的電極引線之間的焊接部具有不同的形狀，因此可以容易地區(qū)分正極與負極。
[0016]焊接部的形狀沒有特別限制，只要它們能夠使正極與負極區(qū)分即可。例如，當俯視觀察時，形狀的實例包括但不限于:平行于電極板的上端的至少一條直線、垂直于電極板的上端的至少一條直線、相對于電極板的上端傾斜預(yù)定角度的至少一條斜線、至少一個圓形和至少一個多邊形。
[0017]當焊接部形狀是相對于電極板的上端傾斜預(yù)定角度的至少一條斜線時，該斜線傾斜的角度可以為大于0°至小于90°，特別是10°至80°C，更特別地是30°至60°。
[0018]構(gòu)成正極極耳和負極極耳以及正極引線和負極引線的材料可以不同，特別地，可以相同，例如鋁。
[0019]本發(fā)明還提供了一種電極組件，其包含:多個交替布置的正極板和負極板；放置在正極板與負極板之間的隔膜；多個分別在正極板上形成的正極極耳；多個分別在負極板上形成的負極極耳；連接到所述正極極耳的正極引線；以及連接到所述負極極耳的負極引線，其中正極極耳和負極極耳的種類是相同的，并且正極引線和負極引線的種類是不同的。
[0020]在一個具體實施方案中，電極極耳的種類沒有限制，特別地，電極極耳可以由鋁制成。正極引線和負極引線的種類沒有限制，例如其中一個可以是鎳引線，而另一個可以是鋁引線。
[0021]正極極耳和負極極耳的位置沒有限制。例如，當制造電極組件時，當俯視觀察時，正極極耳和負極極耳可被安置于電極組件的橫向方向的端部，分別安置于所述電極組件的彼此相對的相對端部，或者分別安置于電極組件彼此垂直的端部。
[0022]同時，當焊接部具有不同的形狀或正極引線和負極引線的種類不同時，有可能在模塊組裝或電連接用布線過程中，區(qū)分正極與負極。然而，在將正極引線和負極引線分別焊接到正極極耳和負極極耳的情況下，當正極極耳和負極極耳由相同的材料構(gòu)成時，用肉眼難以區(qū)分正極極耳與負極極耳，因此交叉焊接的可能性很高。
[0023]因此，為了解決上述問題，在一個具體實施方案中，正極極耳和負極極耳可具有不同的形狀，或者可以相對于電極表面不對稱地安置。
[0024]正極極耳和負極極耳的形狀沒有特別限制，只要能區(qū)分正極極耳與負極極耳即可。例如，正極極耳和負極極耳可具有不同的多邊形，其中任何一種可以具有帶有弧形端部的形狀，或者正極極耳和負極極耳可具有彎曲的形狀，使得正極引線和負極引線相對于電極表面不對稱地安置。此外，為了便于焊接，正極極耳和負極極耳可具有梯形形狀、向上逐漸變細的漏斗形狀、扇形形狀、蘑菇形狀等，使得正極極耳和負極極耳的焊接部具有寬的寬度。
[0025]本文中所用的表述“正極極耳和負極極耳相對于電極表面不對稱地安置”是指正極極耳和負極極耳相對于在上下方向穿過所述電極組件中心(即電極表面的中心點)的軸不對稱地偏置。
[0026]由于這樣的構(gòu)造，例如，假設(shè)當電極極耳不對稱地安置時電極組件對半折疊，電極極耳不相互重疊。
[0027]在一個實施方案中，正極極耳和負極極耳可以如下方式形成，當制造電極組件時，正極極耳安置在比形成有負極極耳的電極表面長的電極表面上，或負極極耳安置在比形成有正極極耳的電極表面長的電極表面上。
[0028]雖然本發(fā)明的目的可以通過上述構(gòu)造完全實現(xiàn)，但在一個具體實施方案中，正極引線和負極引線可以具有不同的形狀或相對于電極表面不對稱地安置，以更容易地區(qū)分負極與正極。
[0029]正極引線和負極引線的形狀沒有特別限制。例如，正極引線和負極引線可以具有不同的多邊形，或其中任一個可以具有帶有弧形端部的形狀。
[0030]相對于電極表面不對稱地安置正極引線和負極引線的方法沒有特別限制。例如，可以實現(xiàn)此類構(gòu)造，使得正極引線或負極引線可以具有彎曲的形狀，或如上所述，兩種電極極耳可以不對稱地安置。
[0031]在焊接部處的電極極耳和電極引線的寬度可以相同或可以不同，使得電極極耳具有比電極引線寬的寬度，或電極引線具有比電極極耳寬的寬度。在這方面，在電極極耳和電極引線具有不同寬度的情況下，當使用袋作為電池盒時，所述袋可被撕裂，因此在這種情況下，邊緣部可以用絕緣帶等卷繞。
[0032]在下文中，將說明電極組件的其它部件。
[0033]通過在正極集電器上涂布正極活性材料、導(dǎo)電材料和粘合劑的混合物，并將經(jīng)涂布的集電器進行干燥和壓制，從而制造正極板。如需要，混合物可進一步包含填料。
[0034]正極集電器一般制成3至500 μ m的厚度。正極集電器沒有特別限制，只要它不在制成的電池中引起化學變化并且具有高導(dǎo)電性即可。例如，正極集電器可以由不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳、或用碳、鎳、鈦、銀等進行表面處理的鋁或不銹鋼制成。正極集電器表面可具有細小的不規(guī)則處，以提高正極活性材料與正極集電器之間的粘合。此外，正極集電器可以以任意不同的形式使用，所述不同的形式包括膜、片、箔、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫和無紡布。
[0035]正極活性材料的實例可以包括但不限于，層狀化合物如鋰鈷氧化物(LiCoO2)和鋰鎳氧化物(LiN12)，或經(jīng)一種或多種過渡金屬置換的化合物；鋰錳氧化物，如式Li1+xMn2_x04的化合物，其中O彡X彡0.33，LiMn03、LiMn203和LiMnO2 ;鋰銅氧化物(Li2CuO2);釩氧化物，例如LiV3O8、LiV304、V2O5和Cu2V2O7 ;具有式LiNipxMxO2的鎳位點型鋰鎳氧化物，其中M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，并且0.01彡x彡0.3 ;具有式LiMn2^xMxO2的鋰錳復(fù)合氧化物，其中M = Co、N1、Fe、Cr、Zn或Ta，并且0.01 ^ x ^ 0.1，或具有式Li2Mn3MO8的鋰錳復(fù)合氧化物，其中M = Fe、Co、N1、Cu或Zn ;具有式LiNixMn2_x04的尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰錳復(fù)合氧化物，其中0.01彡X彡0.6 ;—些鋰原子被堿土金屬離子置換的LiMn2O4 ;二硫化物；和Fe2 (MoO4) 3。
[0036]在一個具體實施方案中，正極活性材料可以是尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰錳復(fù)合氧化物，其為高電位氧化物，由下式I表示:
[0037]LixMyMn2_y04_人(I)
[0038]其中0.9 彡 X 彡 1.2，0〈y〈2，O ( ζ〈0.2 ；
[0039]M 是至少一種選自 Al、Mg、N1、Co、Fe、Cr、V、T1、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti和Bi中的元素；以及
[0040]A為至少一種一價陰離子或二價陰離子。
[0041]特別地，鋰錳復(fù)合氧化物可以是由下式2表示的鋰鎳錳復(fù)合氧化物，更具體地為LiNia5Mnh5O4 或 LiNia4Mnh6CV
[0042]LixNiyMn2_y04 (2)
[0043]在上式2中，0.9彡X彡1.2，0.4彡y彡0.5。
[0044]在另一個實施方案中，正極活性材料可以是由式3和4表示的氧化物中的至少一種，特別是選自 LiNiV3Mrv3Cov3O2^iNia6Coa2Mna AaiNia8CoaiMntl.A 和 LiMn2O4 中的至少一種氧化物。
[0045]LUiw-tMriy’CcvM，t02_wA’w (3)
[0046]其中-0.2〈x，〈0.2，0 彡 y，彡 0.4，0 彡 z，彡 0.4，0 彡 t 彡 0.2，0 彡 w 彡 0.05 ;M’
=第一行過渡金屬，如Fe、Cr、T1、Zn、V等，Al、Mg等；A’ =第6A族和第7A族元素,如S、Se、F、Cl、I 等，以及
[0047]Li1+x’’Mn2_y’’M，，y’’04_w’A，，w’ (4)
[0048]其中-0.2〈χ，，〈0.2,0 ^ y”〈0.4，O 彡 W，彡 0.05 ;M” =第一行過渡金屬，如 Ni,Mn,Fe、Cr、T1、Zn、V 等；A” =第 6A 族和第 7A 族元素，如 S、Se、F、Cl、I 等。
[0049]導(dǎo)電材料的加入量以包含正極活性材料的混合物的總重量計典型地為I?50重量％。導(dǎo)電性材料沒有特別限制，只要它不在制成的電池中引起化學變化并且具有導(dǎo)電性即可。導(dǎo)電材料的實例包括但不限于:石墨，如天然或人造石墨；炭黑類材料，如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑和熱裂法炭黑；導(dǎo)電纖維，如碳纖維和金屬纖維；金屬粉末，如氟化碳粉末、鋁粉末和鎳粉末；導(dǎo)電晶須，如氧化鋅和鈦酸鉀；導(dǎo)電金屬氧化物，如二氧化鈦；和聚亞苯基衍生物。
[0050]粘合劑是有助于活性材料與導(dǎo)電材料之間的粘合并有助于活性材料對集電器的粘合的組分。負極粘合劑的加入量以包含負極活性材料的混合物的總重量計典型地可以為I?50重量％。粘合劑的實例包括但不限于:聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化的EPDM、丁苯橡膠、氟橡膠和各種共聚物。
[0051]填料任選地用作抑制正極膨脹的組分。填料沒有特別限制，只要它是不會制成的二次電池中引起化學變化的纖維狀材料即可。填料的實例包括烯烴類聚合物，如聚乙烯和聚丙烯；和纖維材料，如玻璃纖維和碳纖維。
[0052]通過在負極集電器上涂布負極活性材料并對經(jīng)涂布的負極集電器進行干燥和壓制，從而制造負極板。如需要，除負極活性材料以外，還可以進一步使用上述組分，如導(dǎo)電材料、粘合劑、填料等。
[0053]所述負極集電器一般制成3至500 μ m的厚度。負極集電器沒有特別限制，只要它不在制成的電池中引起化學變化并且具有導(dǎo)電性即可。例如，負極集電器可以由如下制成:銅、不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳、或用碳、鎳、鈦、銀等進行表面處理的銅或不銹鋼、或鋁鎘合金。類似于正極集電器，負極集電器的表面可具有細小的不規(guī)則處，以提高負極活性材料與負極集電器之間的粘合。此外，負極集電器可以任意不同的形式使用，所述不同的形式包括膜、片、箔、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫和無紡布。
[0054]負極活性材料的實例包括但不限于:碳，如硬碳和石墨類碳；金屬復(fù)合氧化物，如LixFe2O3,其中 O 彡 X 彡 l，LixW02，其中I, SnxMe^xMej y0z，其中 Me:Mn、Fe、Pb 或 Ge ；Me，:Al、B、P、S1、第I族、第II族和第III族元素或鹵素；0<x彡1，1彡y彡3，1彡z彡8;鋰金屬；鋰合金；硅類合金；錫類合金；金屬氧化物，如SnO、SnO2, PbO、PbO2, Pb2O3> Pb3O4,Sb203、Sb204、Sb205、Ge0、Ge02、Bi203、Bi204 和 Bi2O5 ;導(dǎo)電聚合物，如聚乙炔；L1-Co_Ni 類材料；鈦氧化物；鋰鈦氧化物。
[0055]在一個具體實施方案中，負極活性材料可以是由下式5所表示的鋰鈦氧化物(LTO)，特別是 LiQ.8Ti2.204、Li2.67TiL3304, LiTi2O4' Lil33Til67O4^ Lili4Til71O4 等。然而，負極活性材料的組成和種類沒有特別限制，只要負極活性材料能夠嵌入/脫嵌鋰離子即可。更具體地，負極活性材料可以是在充電和放電過程中晶體結(jié)構(gòu)變化小并且具有優(yōu)良的可逆性的尖晶石結(jié)構(gòu)LT0，如Li1^3Tih67O4或LiTi204。
[0056]LiaTibO4 (5)
[0057]其中0.5彡a彡3，I彡b彡2.5。
[0058]隔膜設(shè)置在正極與負極之間，并且使用具有高離子滲透性和機械強度的絕緣薄膜作為隔膜。隔膜典型地具有0.01?10 μ m的孔徑和5至300 μ m的厚度。作為隔膜，使用具有耐化學性和疏水性的由烯烴聚合物例如聚丙烯、玻璃纖維或聚乙烯等制成的薄片或無紡布。當使用如聚合物等固體電解質(zhì)作為電解質(zhì)時，固體電解質(zhì)還可充當隔膜。
[0059]本發(fā)明還提供了一種包含上述電極組件的二次電池。具體來說，本發(fā)明提供了一種具有如下結(jié)構(gòu)的二次電池，其中電極組件浸有含鋰鹽的電解質(zhì)。
[0060]含鋰鹽的電解質(zhì)由電解質(zhì)和鋰鹽組成。作為電解質(zhì)，可以使用非水有機溶劑、有機固體電解質(zhì)、無機固體電解質(zhì)等，但本發(fā)明的實施方案并不限于此。
[0061]例如，所述非水有機溶劑可以是非質(zhì)子有機溶劑，如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、Y - 丁內(nèi)酯、1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲亞砜、1，3-二氧戊環(huán)、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊環(huán)、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊環(huán)衍生物、環(huán)丁砜、甲基環(huán)丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸亞丙酯衍生物、四氫呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。
[0062]有機固體電解質(zhì)的實例包括聚乙烯衍生物、聚環(huán)氧乙烷衍生物、聚環(huán)氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚攪拌賴氨酸(poly agitat1n lysine)、聚酯硫醚、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和含離子離解基團的聚合物。
[0063]無機固體電解質(zhì)的實例包括鋰(Li)的氮化物、鹵化物和硫酸鹽，如Li3N、Lil、Li5NI2, Li3N-Li1-L1H, LiS14, LiS14-Li1-L1H, Li2SiS3、Li4S14, Li4S14-Li1-L1H 和Li3P04-Li2S_SiS2。
[0064]所述鋰鹽為易溶于非水電解質(zhì)的材料。其實例包括但不限于LiCl、LiBr, Lil、LiClO4' LiBF4' LiB10Cl10' LiPF6, LiCF3SO3' LiCF3CO2' LiAsF6' LiSbF6' LiAlCl4' CH3SO3Li'CF3SO3L1、(CF3SO2) 2N1 1、氯硼烷鋰、低級脂族羧酸鋰、四苯基硼酸鋰和酰亞胺。
[0065]另外，為了提高充電/放電特性和阻燃性，可以向非水電解質(zhì)中加入例如吡啶、亞磷酸三乙酯、三乙醇胺、環(huán)醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酰三胺、硝基苯衍生物、硫、醌亞胺染料、N-取代的唑烷酮、N, N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、銨鹽、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化鋁等。在一些情況下，為了賦予不燃性，電解質(zhì)可進一步包括含鹵素的溶劑，如四氯化碳和三氟乙烯。此外，為了提高高溫儲存特性，電解質(zhì)可進一步包括二氧化碳氣體、氟代碳酸亞乙酯(FEC)、丙烯磺酸內(nèi)酯(PRS)等。
[0066]在一個具體實施方案中，含鋰鹽的非水電解質(zhì)可以通過如下制得:將如LiPF6、LiC104、LiBF4、LiN(S02CF3)2等的鋰鹽加入到作為高介電溶劑的如EC或PC等的環(huán)狀碳酸酯與作為低粘度溶劑的如DEC、DMC或EMC等的直鏈碳酸酯的混合溶劑中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0067]圖1示出根據(jù)本發(fā)明各種實施方案的電極組件的局部平面圖以展示焊接部的形狀；
[0068]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的電極組件的視圖；
[0069]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0070]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0071]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0072]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0073]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0074]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0075]圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0076]圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖；
[0077]圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件的視圖。

【具體實施方式】
[0078]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明。提供這些實施例僅用于說明目的并且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍和精神。
[0079]圖1示出根據(jù)本發(fā)明各種實施方案的電極組件的局部平面圖以展示焊接部的形狀。
[0080]參照圖1，第一局部平面圖示出，電極極耳連接到電極引線的焊接部具有如下形狀，該形狀具有相對于電極板的上端傾斜約45°的多條斜線。
[0081]第二局部平面圖示出，焊接部具有如下形狀，該形狀具有與電極板的上端平行的多條直線。第三局部平面圖示出，焊接部具有如下形狀，該形狀具有多個圓。第四局部平面圖示出，焊接部具有如下形狀，該形狀具有多個正方形。
[0082]這些焊接部的形狀可以用肉眼區(qū)分。例如，當以正極板的焊接部具有第一視圖示出的形狀并且負極板具有第二、第三和第四視圖中示出的形狀中的一種的方式制造電極組件時，可以容易地區(qū)分正極板與負極板。
[0083]圖2至圖10分別示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電極組件100、200、300、400、500、600、700、800 和 900。
[0084]電極組件100、200、300、400、500、600、700、800和900分別包含堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包含:正極板110、210、310、410、510、610、710、810和910，從這些正極板中伸出正極極耳 140、240、340、440、540、640、740、840 和 940 ;負極板 120、220、320、420、520、620、720、820和920，從這些負極板中伸出負極極耳150、250、350、450、550、650、750、850和950 ;和設(shè)置在正極板 110、210、310、410、510、610、710、810 和 910 與負極板 120、220、320、420、520、620,720,820 和 920 之間的隔膜 130、230、330、430、530、630、730、830 和 930 ;連接到正極極耳 140、240、340、440、540、640、740、840和940 的正極引線 160、260、360、460、560、660、760、860和960，和連接到負極極耳150、250、350、450、550、650、750、850和950的負極引線170、270、370、470、570、670、770、870 和 970。在這方面，正極極耳 140、240、340、440、540、640、740,840和940分別連接到正極引線160、260、360、460、560、660、760、860和960的焊接部具有至少一個圓形形狀，并且負極極耳150、250、350、450、550、650、750、850和950分別連接到負極引線170、270、370、470、570、670、770、870和970的焊接部具有如下形狀，該形狀具有傾斜預(yù)定角度的至少一條斜線。因此，由于不同的焊接形狀，在模塊組裝或電連接用布線過程中，很容易分別區(qū)分正極引線160、260、360、460、560、660、760、860和960與負極引線 170、270、370、470、570、670、770、870 和 970。
[0085]特別地，首先參照圖2，當俯視觀察時，正極極耳和負極極耳140和150以及正極引線和負極引線160和170都具有相同的形狀，即矩形形狀，并且正極極耳和負極極耳140和150具有不同焊接形狀。因此，由于這種形狀，可以區(qū)分正極引線160與負極引線170。
[0086]參照圖3，當俯視觀察時，正極極耳240具有矩形形狀，而負極極耳250具有梯形形狀。參照圖4，當不對稱(A ^ B)地安置時，正極極耳和負極極耳340和350具有相同形狀。因此，很容易區(qū)分正極極耳240和340與負極極耳250和350，從而可以防止交叉焊接。
[0087]參照圖5，當俯視觀察時，正極引線460具有帶有圓弧端部的形狀，而負極引線470具有矩形形狀。參照圖6，當俯視觀察時，正極引線560具有彎曲形狀，而負極引線570具有矩形形狀。由于正極引線560的彎曲形狀，正極引線560與負極引線570不對稱(AfB)地安置，使得正極引線和負極引線560和570與沿上下方向穿過電極中心的軸的距離不同。因此，更易于區(qū)分正極引線460和560與負極引線470和570。
[0088]參照圖7，當俯視觀察時，正極極耳640具有向下逐漸變細的漏斗形狀，而負極極耳650具有梯形形狀。因此，易于區(qū)分正極極耳640與負極極耳650。另外，正極極耳640和負極極耳650具有如下形狀，其中正極極耳640和負極極耳650的分別朝向正極引線和負極引線660和670的部分具有比朝向電極表面的部分更寬的平均寬度，從而在各個正極極耳和負極極耳640和650與各個引線660和670之間的焊接也是容易的。
[0089]另外，當俯視觀察時，正極引線660具有帶有圓弧端部的形狀，而負極引線670具有矩形形狀，因此由于焊接形狀不同，更容易區(qū)分正極引線660與負極引線670。
[0090]參照圖8，當俯視觀察時，正極極耳740具有彎曲形狀，而負極極耳750具有梯形形狀。因此，容易區(qū)分正極極耳740與負極極耳750。另外，正極極耳740和負極極耳750具有如下形狀，其中正極極耳740和負極極耳750的分別朝向正極引線和負極引線760和770的部分具有比朝向電極表面的部分更寬的平均寬度，從而在相應(yīng)的正極極耳和負極極耳640和650與相應(yīng)的引線660和670之間的焊接也是容易的。
[0091]在這方面，雖然正極引線760和負極引線770具有相同的形狀，但由于正極極耳740的形狀，正極引線760和負極引線770不對稱(AfB)地安置，使得正極引線與負極引線760和770與沿上下方向穿過電極中心的軸的距離不同。因此，也容易區(qū)別正極引線760與負極引線770。
[0092]參照圖9，正極極耳和負極極耳840和850具有相同的形狀，但不對稱(A ^ B)地安置。因此，易于區(qū)分正極極耳840與負極極耳850。另外，正極極耳840和負極極耳850具有如下形狀，其中正極極耳840和負極極耳850的分別朝向正極引線和負極引線860和870的部分具有比朝向電極表面的部分更寬的平均寬度，從而在相應(yīng)的正極極耳和負極極耳840和850與相應(yīng)的引線860和870之間的焊接也是容易的。
[0093]在這方面，當俯視觀察時，正極引線860具有帶有弧形端部的形狀，而負極引線870具有矩形形狀，因此除了焊接形狀不同以外，也可以容易地區(qū)分正極引線860與負極引線 870。
[0094]同時，參考圖10，在制造電極組件900時，正極極耳940和負極極耳950分別安置在電極組件900彼此面對的相對端部。在這種情況下，如圖2中所示，正極極耳940連接到正極引線960的焊接部具有至少一個圓形的形狀，而負極極耳950被連接到負極引線970的焊接部具有如下形狀，該形狀具有傾斜預(yù)定角度的至少一條斜線，因此可以很容易地區(qū)分正極引線960與負極引線970。
[0095]圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案的電極組件10的視圖。
[0096]參照圖11，電極組件10包括堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包含:正極板I，從所述正極板I中伸出正極極耳4，負極板2，從所述負極板2中伸出負極極耳5，和安置在正極板I與負極板2之間的隔膜3，連接到正極極耳4的正極引線6，和連接到負極極耳5的負極引線7。在這方面，正極引線6和負極引線7的種類不同，因此在模塊組裝或電連接用布線過程中容易區(qū)分正極引線6與負極引線7。
[0097]這樣，即使當正極引線和負極引線的種類不同時，也可采用如上所述的構(gòu)造，即正極極耳和負極極耳的形狀和位置不同，以及正極引線和負極引線的形狀和位置不同。
[0098]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以上述內(nèi)容為基礎(chǔ)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種應(yīng)用和變化。
[0099]工業(yè)實用性
[0100]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的電極組件中，正極極耳和負極極耳具有不同的焊接形狀，或正極引線和負極引線的種類不同，因此可以解決在模塊組裝或電連接用布線過程中正極和負極的位置混淆問題。因此，可以防止由于如下情況而會發(fā)生的短路，所述情況為在模塊組裝或過放電或過充電過程中正極和負極以錯誤方式同時連接，所述過放電或過充電是由于在正極與負極之間在相反的方向上施加電壓而發(fā)生的。
[0101]此外，當正極極耳和負極極耳的形狀或位置不同時，也可以防止交叉焊接。
【權(quán)利要求】
1.一種電極組件，包含: 多個交替布置的正極板和負極板； 設(shè)置在正極板和負極板之間的隔膜； 多個分別在正極板上形成的正極極耳； 多個分別在負極板上形成的負極極耳； 連接到所述正極極耳的正極引線；和 連接到所述負極極耳的負極引線， 其中所述正極極耳和負極極耳分別連接到所述正極引線和負極引線的焊接部具有不同的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中當俯視觀察時，所述正極極耳和負極極耳的焊接形狀是與電極板的上端平行的至少一條直線。
3.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中當俯視觀察時，所述正極極耳和負極極耳的焊接形狀是與電極板的上端垂直的至少一條直線。
4.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中當俯視觀察時，所述正極極耳和負極極耳的焊接形狀是至少一個圓。
5.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中所述正極極耳和負極極耳的焊接形狀是相對于電極板的上端傾斜預(yù)定角度的至少一條斜線。
6.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中當俯視觀察時，所述正極極耳和負極極耳的焊接形狀是至少一個多邊形。
7.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中構(gòu)成所述正極極耳和負極極耳的材料是相同的。
8.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中構(gòu)成所述正極引線和負極引線的材料是相同的。
9.一種電極組件，包含: 多個交替布置的正極板和負極板； 設(shè)置在正極板與負極板之間的隔膜； 多個分別在正極板上形成的正極極耳； 多個分別在負極板上形成的負極極耳； 連接到所述正極極耳的正極引線；和 連接到所述負極極耳的負極引線， 其中正極極耳和負極極耳的種類是相同的，并且正極引線和負極引線的種類是不同的。
10.如權(quán)利要求1或9所述的電極組件，其中所述正極極耳和所述負極極耳具有不同的形狀或相對于電極表面不對稱地安置。
11.如權(quán)利要求1或9所述的電極組件，其中所述正極引線和所述負極引線具有不同的形狀或相對于電極表面不對稱地安置。
12.如權(quán)利要求1或9所述的電極組件，其中所述正極極耳和所述負極極耳具有不同的形狀或相對于電極表面不對稱地安置，并且所述正極引線和所述負極引線具有不同的形狀或相對于電極表面不對稱地安置。
13.如權(quán)利要求1或9所述的電極組件，其中所述正極板包含作為活性材料的由下式I表示的尖晶石結(jié)構(gòu)的鋰錳復(fù)合氧化物:
LixMyMn2_y04_zAz (I)
其中 0.9 彡 X 彡 1.2，0〈y〈2，0 ( ζ〈0.2 ； M 是至少一種選自 Al、Mg、N1、Co、Fe、Cr、V、T1、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti和Bi中的元素；以及 A為至少一種一價陰離子或二價陰離子。
14.如權(quán)利要求13所述的電極組件，其中所述式I的鋰錳復(fù)合氧化物是由下式2表示的鋰鎳錳復(fù)合氧化物(LNMO):
LixNiyMn2_y04 (2) 其中0.9彡X彡1.2,0.4彡y彡0.5。
15.如權(quán)利要求14所述的電極組件，其中所述式2的鋰鎳錳復(fù)合氧化物是LiNia5Mnh5O4 或 LiNia4Mnh6CV
16.如權(quán)利要求1或9所述的電極組件，其中所述正極板包含作為正極活性材料的由式3和4表示的氧化物中的至少一種:
Li1+X，Niiv _z，_tMny，Coz，M’ t02_wA’ w (3)
其中-0.2〈x，〈0.2，0 彡 y，彡 0.4，0 彡 z，彡 0.4，0 彡 t 彡 0.2，0 彡 w 彡 0.05 ;M’ =第一行過渡金屬，如Fe、Cr、T1、Zn、V等，Al、Mg等;A，=第6A族和第7A族元素,如S、Se、F、Cl、I等，以及
Li1+x’’Mn2_y’’M，，y’’04_w’A，，w’ ⑷ 其中-0.2〈Χ，，〈0.2，0 彡 y”〈0.4，0 彡 W，( 0.05 ;M” =第一行過渡金屬，如 Ni,Mn,Fe,Cr、T1、Zn、V 等；A” =第 6A 族和第 7A 族元素，如 S、Se、F、Cl、I 等。
17.如權(quán)利要求16所述的電極組件，其中所述正極活性材料是選自LiNi1/3Mn1/3Co1/302、LiNia6Coa2Mna2OyLiNia8CoaiMna12 和 LiMn2O4 中的至少一種氧化物。
18.如權(quán)利要求1或9所述的電極組件，其中所述負極板包含作為活性材料的由下式5表示的鋰鈦氧化物(LTO):
LiaTibO4 (5) 其中0.5彡a彡3，I彡b彡2.5。
19.如權(quán)利要求18所述的電極組件，其中所述鋰鈦氧化物是Liu3T^67O4或LiTi204。
20.一種二次電池，其包含權(quán)利要求1至19中任一項的電極組件。
【文檔編號】H01M2/30GK104137303SQ201380010405
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月16日
【發(fā)明者】任修賢, 李晟珉, 李民熙, 李在憲, 金大洪, 樸兌鎮(zhèn), 金志賢 申請人:株式會社Lg 化學