彎曲的電極堆和包括該彎曲的電極堆的電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種構(gòu)成鋰二次電池的電極堆，并且更特別地涉及一種彎曲的電極堆和包括該彎曲的電極堆的電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)(IT)的顯著發(fā)展，各種各樣的便攜式信息通信裝置已經(jīng)被普及。結(jié)果，在21世紀(jì)，我們正在朝著其中不論時(shí)間和地點(diǎn)如何高質(zhì)量的信息服務(wù)是可能的無(wú)所不在的社會(huì)前進(jìn)。
[0003]鋰二次電池對(duì)于實(shí)現(xiàn)這樣的無(wú)所不在的社會(huì)是非常重要的?？梢酝ㄟ^(guò)將電極堆與電解質(zhì)一起接納在電池殼體的接納部中并且然后熱結(jié)合接納部的外邊緣來(lái)制造鋰二次電池。
[0004]這樣的電極堆可以被分類(lèi)為:堆疊式電極堆，該堆疊式電極堆被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，均具有預(yù)先確定的尺寸的正電極板、分隔板、負(fù)電極板被重復(fù)地堆疊使得分隔板分別被布置在正電極板和負(fù)電極板之間；卷繞(果凍卷)式電極堆，該卷繞(果凍卷)式電極堆被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，其中均具有預(yù)先確定的尺寸的正電極片、分隔片以及負(fù)電極片被堆疊使得分隔片被布置在正電極片和負(fù)電極片之間，并且然后在一個(gè)方向上卷繞分隔片；或者堆疊和折疊式電極堆，該堆疊和折疊式電極堆被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，其中預(yù)先確定數(shù)目的堆疊式電極堆被布置在分隔片上，并且然后分隔片被在一個(gè)方向上卷繞使得堆疊式電極堆被堆疊。
[0005]圖1是典型地示出電極堆的狀態(tài)的視圖，該電極堆包括正電極1、分隔物2以及負(fù)電極3，該電極堆被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu):其中，在電極堆被彎曲之前和之后，分隔物2被布置在正電極1和負(fù)電極3之間，并且正電極1和負(fù)電極3中的每一個(gè)的一端與正電極1和負(fù)電極3中的每一個(gè)的另一端不交叉。為了描述的方便起見(jiàn)，其中一個(gè)正電極1、一個(gè)分隔物2以及一個(gè)負(fù)電極3被堆疊的結(jié)構(gòu)在圖1中被示出?？商孢x地，電極堆可以包括多個(gè)正電極、多個(gè)分隔物以及多個(gè)負(fù)電極。在電極堆被彎曲之前，分隔物2和負(fù)電極3的長(zhǎng)度大于正電極1的長(zhǎng)度(參見(jiàn)A和A’)。然而，在電極堆被彎曲之后，位于分隔物2和負(fù)電極3的內(nèi)部的正電極1的相反的末端從分隔物2和負(fù)電極3的對(duì)應(yīng)的末端進(jìn)一步向外突出(參見(jiàn)A和A’)。結(jié)果，在電極堆的充電期間鋰與電極堆分離，從而包括彎曲的電極堆的鋰二次電池的安全性被降低。這是因?yàn)樵跊](méi)有任何變化的情況下被用于非彎曲的電極堆的傳統(tǒng)的正電極、分隔物以及負(fù)電極被應(yīng)用于彎曲的電極堆。
[0006]圖2是示出彎曲的果凍卷式電極堆20的典型視圖。參考圖2，當(dāng)沿著與其中電極端子突出的方向垂直的虛線x’-x”彎曲果凍卷式電極堆20時(shí)，應(yīng)力被集中在果凍卷式電極堆20的彎曲的相反末端A’和A”上，因此果凍卷式電極堆20的電極可能被破壞。
[0007]同時(shí)，近年來(lái)，電子裝置的設(shè)計(jì)在消費(fèi)者的產(chǎn)品選擇中已經(jīng)扮演非常重要的部分，并且響應(yīng)于消費(fèi)者的品味電子裝置的尺寸和厚度已經(jīng)被逐漸地減少。因此，為了最小化電子裝置中的空間的不必要的浪費(fèi)，要求鋰二次電池的小型化和細(xì)長(zhǎng)，并且有必要修改鋰二次電池的形狀以反映這樣的電子裝置的形狀。
[0008]與此相結(jié)合，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.1999-307130公開(kāi)一種方法，通過(guò)使用具有不同直徑的兩個(gè)輥熱壓被注入有包含可塑劑的電解溶液的正電極、被注入有包含可塑劑的電解溶液的負(fù)電極以及被注入有包含可塑劑的電解溶液的凝膠型電極層來(lái)制造彎曲的電池。
[0009]圖3示出在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.1999-307130中公開(kāi)的彎曲電極堆。參考圖3，電極堆包括:彎曲的正電極1，其包括正電極層4和正電極電流集電極5 ;彎曲的負(fù)電極2，其包括負(fù)電極層6和負(fù)電極電流集電極7 ;以及彎曲的凝膠型電極層3。正電極端子8被連接到電極電流集電極5，并且負(fù)電極端子9被連接到負(fù)電極電流集電極7。正電極端子8和負(fù)電極端子9被形成在電極堆的非彎曲部分處。
[0010]日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.1999-307130公開(kāi)一種用于解決彎曲的電極堆返回到其最初形狀的傳統(tǒng)問(wèn)題的技術(shù)。已知日期的保護(hù)電路模塊均具有不帶有彎曲的表面的平面結(jié)構(gòu)。因此，考慮到還沒(méi)有提出傳統(tǒng)的彎曲的保護(hù)電路模塊的事實(shí)，理解的是，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.1999-307130沒(méi)有公開(kāi)或者公認(rèn)具有被安裝于此的彎曲的保護(hù)電路模塊的電池組。
[0011]此外，在其中應(yīng)用彎曲的保護(hù)電路模塊的情況下，需要非常復(fù)雜的制造工藝。例如，在其中諸如集成電路(1C)的部件被焊接到彎曲的保護(hù)電路模塊的彎曲表面的情況下，焊接工藝是非常復(fù)雜的，難以呈現(xiàn)所期待的聯(lián)接力，并且也難以制造被用于將彎曲的保護(hù)電路模塊安裝到彎曲的電池單體的夾具。因此，彎曲的保護(hù)電路模塊在其適用性上被限于包括多個(gè)電池單體的電池組，需要其批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]技術(shù)問(wèn)題
[0013]已經(jīng)提出本發(fā)明以解決上述問(wèn)題和還沒(méi)有解決的其它技術(shù)問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的是為了提供一種電池單體，該電池單體包括電極堆，該電極堆被設(shè)計(jì)使得甚至在其中正電極、分隔物以及負(fù)電極全部都被彎曲的狀態(tài)下由分隔物和負(fù)電極的對(duì)應(yīng)的末端覆蓋正電極的相反的末端，由此提高了電池單體的安全性。
[0014]本發(fā)明的另一目的是為了提供一種包括能夠最小化其中安裝電池組的電子裝置的內(nèi)部空間的不必要的浪費(fèi)并且呈現(xiàn)提高的體積能量密度特性的彎曲的保護(hù)電路模塊的電池組。
[0015]技術(shù)解決方案
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)提高如下一種電極堆能夠完成以上和其它的目的，該電極堆包括至少一個(gè)正電極、至少一個(gè)負(fù)電極以及至少一個(gè)分隔物，其中正電極、負(fù)電極以及分隔物被堆疊使得分隔物被布置在正電極和負(fù)電極之間，正電極和負(fù)電極中的每一個(gè)的一端不與正電極和負(fù)電極中的每一個(gè)的另一端交叉，正電極、負(fù)電極以及分隔物中的每一個(gè)的堆疊表面包括彎曲的表面，并且在其中正電極、負(fù)電極以及分隔物被彎曲的狀態(tài)下，負(fù)電極的弧形長(zhǎng)度等于或者大于正電極的弧形長(zhǎng)度同時(shí)分隔物具的弧形長(zhǎng)度大于正電極的弧形長(zhǎng)度。
[0017]在本發(fā)明的非限制示例中，正電極和負(fù)電極中的每一個(gè)的一端沒(méi)有與正電極和負(fù)電極中的每一個(gè)的另一端交叉，不同于果凍卷式電極堆，該果凍卷式電極堆被構(gòu)造成具有其中在其中正電極片和負(fù)電極片被堆疊的狀態(tài)下正電極片和負(fù)電極片被卷繞的結(jié)構(gòu)，因此正電極片和負(fù)電極片中的每一個(gè)的一端與正電極片和負(fù)電極片中的每一個(gè)的另一端交叉。
[0018]負(fù)電極的長(zhǎng)度等于或者大于彎曲的正電極的長(zhǎng)度。具體地，負(fù)電極長(zhǎng)度可以等于正電極的長(zhǎng)度的1.1至1.3倍。在其中分隔物被布置在負(fù)電極和正電極之間的狀態(tài)下彎曲的正電極的相反末端可以面對(duì)彎曲的正電極的對(duì)應(yīng)的末端。在分隔物被布置在負(fù)電極和正電極之間的狀態(tài)下彎曲的負(fù)電極的相反末端沒(méi)有面對(duì)彎曲的正電極的對(duì)應(yīng)的末端的情況下，在正電極和負(fù)電極之間可能出現(xiàn)短路。另外，在電極堆的充電期間鋰與電極堆分離，從而電極堆的安全性被降低。在本發(fā)明中，正電極可以被構(gòu)造成具有其中正電極材料被涂覆在除了正電極突片之外的正電極的一部分上的結(jié)構(gòu)，并且負(fù)電極可以被構(gòu)造成具有其中負(fù)電極材料被涂覆在除了負(fù)電極突片之外的負(fù)電極的一部分上的結(jié)構(gòu)。
[0019]正電極材料可以包括作為鋰二次電池的正電極活性材料的公知的鋰金屬氧化物。鋰金屬氧化物的示例可以包括:諸如鋰鈷氧化物(LiCo02)和鋰鎳氧化物(LiNi02)的分層化合物、或者利用一個(gè)或者多個(gè)過(guò)渡金屬取代的化合物；具有其中Y = 0至0.33的公式Li1+yMn2 y04的鋰錳氧化物，諸如LiMnO 3、LiMn203以及LiMnO 2;鋰銅氧化物(Li 2Cu02);諸如LiV30s、LiFe304、V205以及 Cu 2V207的氧化?凡；;具有其中 M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B 或 Ga并且y = 0.01至0.3的公式LiNh凡02的N1-site型鋰鎳氧化物；具有其中M = Co、N1、Fe、Cr