CN1326269C - 电极单元和使用该电极单元的二次电池 - Google Patents

电极单元和使用该电极单元的二次电池 Download PDF

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Abstract

一个电极单元和具有该电极单元的二次电池，该电极单元包括一个第一电极板在涂敷有至少一种第一电极活性材料的第一集电器的至少一侧上有一个第一电极非涂敷部分，一个第二电极板在涂敷有至少一种第二电极活性材料的第二集电器的至少一侧上有一个第二电极非涂敷部分，和一个穿插在第一电极板和第二电极板之间的一个分隔器，其特征在于一个绝缘分隔器含有二个折叠位于第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间。

Description

电极单元和使用该电极单元的二次电池
相关申请的交互参考
本申请要求韩国专利申请No.2003-15353的优先权，该专利申请于2003年3月12日向韩国知识产权局提交，在此参考其全部公开内容。
技术领域
本发明涉及一种二次电池(蓄电池)，更具体地说，涉及一种电极单元，其中卷绕了一个正电极板、一个负电极板和一个穿插其间的分隔器，以及一个使用该电极单元的二次电池。
背景技术
随着轻型、无线电子装置，诸如移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑等等的快速发展，为这些电器提供高能量密度电能供应的锂离子电池的发展正在活跃的进行着。二次电池是通过将一个圆形或非圆形螺旋电极单元置于一圆形或矩形罐或盒中而形成的。
在这样的一个二次电池中，一个电极单元被螺旋样卷绕，其中，除条带样正电极集电器的端部部分(被称为正电极非涂敷部分)外，正电极条带被正电极活性材料所涂敷，除条带样负电极集电器的端部部分(被称为负电极非涂敷部分)外，一个负电极条带被负电极活性材料所涂敷，并有一个分隔器被穿插在正电极条带和负电极条带之间。一导线被装置在正电极非涂敷部分和负电极非涂敷部分上。
由于非涂敷部分由薄膜形成，在开始卷绕阶部分可能在负电极和正电极非涂敷部分之间出现滑动。导线装置在正电极和负电极非涂敷部分，并且若必要时需一带粘附在导线所连接的部分以保证正、负电极非涂敷部分的绝缘效果。然而，只要正、负电极非涂敷部分的任何一侧出现毛刺，绝缘效果就可能降低。同时，即便卷绕的正、负电极非涂敷部分通过分隔器互相绝缘，绝缘的可靠性也相对缺乏。
日本专利公开号No.hei8-339817公布一种非圆形、螺旋电池的电极单元，在公开的电极单元中，正电极板和负电极板的卷绕开始部分是偏斜的，仅第一卷绕电极板被安置在最内层电极板的一个折叠部分，此后的卷绕电极板的卷绕开始部分置于第一卷绕电极板的第一折叠部分之后，该第一卷绕电极板的第一折叠部分位于围绕该电极单元周边的第一卷绕电极板的对面。
美国专利号No.5,508,122公开一种有一螺旋电极单元的电池，该公开的电极单元被如此装配，即相同的极性位于由磁心材料制成的负电极条带暴露部分域的两侧，并由分隔器分开。
日本专利公开号No.hei 11-111327公开了一种有一螺旋电极单元的电池，其中负电极板置于电极单元卷绕部分的最里层，而由铜箔制成的正电极板置于卷绕部分的最外层。
正如以上所述，在普通的螺旋(形)电极单元中，虽然正电极和负电极的暴露部分域，即非涂敷部分的问题已如所述，但偏斜的卷绕问题仍未解决。同时由于在电极单元的中心部分没有冲击吸收构件，电极单元易于受外部的冲击。
发明内容
据此，本发明提供一种二次电池的电极单元，它解决了电极单元的电极板偏斜卷绕问题，防止了卷绕期间电极接头位置的漂移，并提供一种含有该电极单元的二次电池。
根据本发明的一个部分，电极单元包括第一电极板、第二电极板和穿插在第一电极板和第二电极板之间的分隔器，第一电极板在涂敷有至少第一电极活性材料的第一电极集电器的至少一侧上有一个第一电极非涂敷部分，第二电极板在涂敷有至少第二电极活性材料的第二电极集电器的至少一侧上有一个第二电极非涂敷部分，其中至少有二个折叠层的绝缘分隔器在位于第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间。
根据本发明的另一部分，二次电池包括电极单元和容纳该电极单元以使其密封并有一个导电连接到该电极单元的终端部分的盒，该电极单元有第一电极板，在涂敷有至少第一电极活性材料的第一电极集电器的至少一侧上有第一电极非涂敷部分，第二电极板，在涂敷有至少第二电极活性材料的第二电极集电器的至少一侧上有第二电极非涂敷部分，绝缘分隔器在第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间至少提供二个折叠层。
本发明另外的一些方面和/或优点部分将在此后的描述中体现、部分将在描述中显而易见，或者可以通过本发明的实施得以了解。
附图的简要说明
从以下实施例的描述，结合以下附图，本发明的这些和/或其它方面和其优点将变得明显和更易于理解。
图1是根据本发明的一个实施例的一个二次电池的破开透视图；
图2是根据本发明的一个实施例的该二次电池的部分破开透视图；
图3是根据本发明的一个实施例的一个电极单元的侧面图；及
图4是一透视图，用以图解根据本发明的另一实施例的一个电极单元的最外部分。
具体实施方式
现在将对本发明的实施例给出详细的参照，其实例在附图中给予图示，其中同样的参照数字始终指的是同样的组件，对以下实施例的描述是为了通过参考图形来解释本发明。
现参考附图对本发明的一个实施例进行详细的描述。
参考图1，一个二次电池10包含一个电极单元20(从其中引出一个第一电极接头24a和一个第二电极接头28a)，和一个盒(电极单元装入其中然后被密封)。
在图1所示的矩型二次电池中，盒包括罐11和盖装置(组件)12，如图1所示，罐11可以用大体上为矩形的金属制成，并可用其作一个终端。在本发明中，罐11可由轻型、导体金属，如Al或一种Al合金，同时，罐11在一面有一个开口，通过该开口将电极单元20装入罐11中。如图1所示，罐11在其侧面可做成有角形边缘的矩形，(虽未显示)边缘也可是圆的。
盖装置12封闭罐11，盖装置12包括一个盖板13直接与开口焊接起密封作用，罐11和盖板13可以用同样金属做成以增加可焊接性。
一个终端销14经一个垫圈(未显示)穿透盖板13在盖装置12中形成，且一个绝缘板和一个终端板(未显示)被做在销14之下以便终端销14与盖板13绝缘。从电极单元20的第一电极板引出的第一电极接头(片)24a被焊接在终端销14的下部分，作为第一电极终端。从电极单元20的第二电极板引出的第二电极接头28a被直接导电地连接在盖板13的底面或罐11的内面，因而除了终端销14外，电池的外部可起到第二电极终端的功能。然而第一和第二电极终端的结构并不限于以上所描述的那些，也就是说，第二电极终端可以象第一电极终端一样，用单独的终端销做成，且其它的多种结构都可使用。
电极单元20可以装入一个有韧性的袋盒15中，如图2所示，在这种盒中，分别的电极接头，也就是第一和第二电极接头24a和28a，从袋盒15引出。
电极单元20由第一电极板24、第二电极板28和穿插其间的分隔器30形成，如图3所示，那是一个(根据本发明的一个实施例)“冻胶卷”(jelly-roll)型电极单元20，具有层叠和卷绕的第一和第二电极板24和28，并有分隔器30穿插其间。
在一个实施例中，第一电极板24也可用作负电极板。能被用作负电极板的第一电极板24包括由条带样金属箔制成的第一电极集电器22，作为第一电极集电器22，可以使用铜箔，第一电极涂敷部分用含有第一电极活性材料的第一电极复合材料涂敷，它至少在第一电极集电器22的一侧形成，碳材料可以被用作第一电极活性材料，第一电极复合材料可以包括粘合剂、塑形剂和导电材料等。
可以用作正电极板的第二电极板28包括由条带样金属箔制成的第二电极集电器26，作为第二电极集电器26，可以使用铝箔，第二电极涂敷部分25用含有第二电极活性材料的第二电极复合材料涂敷，它至少在第二电极集电器26的一侧形成，氧化锂可以被用作第二电极活性材料，第二电极复合材料可以包括粘合剂、塑形剂和导电材料等。
图3显示第一和第二电极板24和28的卷绕中心部分，在其中第一和第二电极非涂敷部分23和27分别从第一和第二电极集电器22和26延伸形成，第一电极接头24a被焊接到位于卷绕中心部分的第一电极非涂敷部分23上，镍膜可以被用作第一电极接头24a，铝膜也可以用作第二电极接头28a。如图1所示，第二电极接头28a可以被置于电极单元20的最外侧。当然，第二电极接头28a也可被置于在卷绕中心部分的第二电极非涂敷部分，象第一电极接头24a一样。
在此，一个位于第一电极非涂敷部分23和第二电极非涂敷部分27(位于电极单元20的最里侧，并被螺旋样卷绕)之间的绝缘性分隔器33至少有二个折叠层，至少有两个折叠层的绝缘分隔器33可以由穿插在第一和第二电极板24和28之间的第一分隔器31的端部折叠或卷绕而成。虽未示出，绝缘分隔器33也可形成为使得第二分隔器32的端部以及第一分隔器31的端部被折叠或卷绕。通常，第一和第二分隔器31和32中的至少一个端部被卷绕，并被置于电极单元20的最里部分。
典型地，第一和第二电极非涂敷部分23和27位于电极单元20的最里部分被卷绕，以便第一和第二分隔器31和32被穿插在第一和第二电极板24和28之间，正如以上所描述，并且与穿插其间的至少有二个折叠层的分隔器33有部分互相交错。
正如以上所述，由于至少有二个折叠层的绝缘分隔器33位于第一和第二电极非涂敷部分23和27(其位于组装在电池盒中的电池单元20的最里部分)之间。第一和第二电极非涂敷部分23和27之间的绝缘效果因而增加，尤其是，即使在第一和/或第二电极非涂敷部分23和27上形成毛刺部分，通过有至少二个折叠层的绝缘分隔器33，第一电极和第二电极非涂敷部分23和27之间的绝缘也可以有保证。
同时，由于有至少二个折叠层穿插在第一和第二电极非涂敷部分23和27之间的绝缘分隔器33吸收了施加于电极单元20的外部冲击，因而由于外部冲击造成的电池损伤可以避免。
在交错部的第一和第二电极非涂敷部分23和27的任何一个上可以提供一个电极接头，即，如图3所示，第一电极接头24a可以被焊接到第一电极非涂敷部分的交错部上，并且，一个绝缘条带34可以粘贴到第一电极接头24a的外侧。由于在交错部上的第一电极接头24a的设置，特别是在至少有二个折叠层的绝缘分隔器33处的设置，即使在第一电极接头24a上可能形成薄嵴突或粗糙部分、亦即毛刺部分，第一和第二电极板24和28之间绝缘效果的降低也可以被防止。
如图4所示，以上所述的结构也可应用于位于其中心部分有第一电极接头24a和第二电极接头28a的电极单元。
在根据本发明的一个实施例的电极单元和含有该电极单元的二次电池中，在正电极和负电极非涂敷部分之间提供一个绝缘分隔器，从而改善绝缘效果。并且，设置带(其可以进一步的用以保证正电极非涂敷部分和负电极非涂敷部分的绝缘性)的必要性可以减少或者不用。
虽然本发明的一些实施例已经示出和描述，但熟悉本工艺的人应可理解在这些实施例中所作的改良离不开本发明的原则和精神，其范围在其权利要求和它们的等效物中进行详细说明。

Claims (10)

1.一种电极单元，包括：
第一电极板，在涂敷有至少第一电极活性材料的第一电极集电器的至少一侧上具有第一电极非涂敷部分；
第二电极板，在涂敷有至少第二电极活性材料的第二电极集电器的至少一侧上具有第二电极非涂敷部分；以及
穿插在第一电极板和第二电极板之间的分隔器；在第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间提供的一部分该分隔器至少有二个折叠层。
2.权利要求1的电极单元，其特征在于，第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分以预定的宽度相互交错，而分隔器的至少有二个折叠层的部分穿插其间。
3.权利要求2的电极单元，其特征在于，进一步包含位于靠近分隔器二个折叠层部分的第一电极非涂敷部分上的第一电极接头或位于靠近分隔器二个折叠层部分的第二电极非涂敷部分上的第二电极接头。
4.权利要求3的电极单元，其特征在于，进一步包含绝缘带，其连接在相应于第一或第二电极非涂敷部分的第一或第二电极接头位置的部分。
5.权利要求2的电极单元，其特征在于，设置在第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间的分隔器的至少二个折叠层部分做成为，分隔器的端部被折叠或卷绕在第一电极板和第二电极板之间。
6.一种二次电池，包括：
电极单元，有第一电极板，在涂敷有至少第一电极活性材料的第一电极集电器的至少一侧上有第一电极非涂敷部分，第二电极板，在涂敷有至少第二电极活性材料的第二电极集电器的至少一侧上有第二电极非涂敷部分，和一个穿插在第一电极板和第二电极板之间的分隔器，至少具有二个折叠层的绝缘分隔器设置在第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间；以及
容纳该电极单元以使其密封的盒，且有导电地连接到该电极单元的终端部分。
7.权利要求6的二次电池，其特征在于，该第一电极非涂敷部分和该第二电极非涂敷部分以预定的宽度与穿插其间的分隔器的至少二个折叠层的部分相互交错。
8.权利要求7的二次电池，其特征在于，进一步包含位于靠近分隔器二个折叠层部分的第一电极非涂敷部分上的第一电极接头或位于靠近分隔器二个折叠层部分的第二电极非涂敷部分上的第二电极接头。
9.权利要求8的二次电池，其特征在于，进一步包含绝缘带，其连接在相应于第一或第二电极非涂敷部分的第一或第二电极接头位置的部分。
10.权利要求7的二次电池，其特征在于，设置在第一电极非涂敷部分和第二电极非涂敷部分之间分隔器的至少二个折叠层部分做成为，穿插在第一电极板和第二电极板之间的分隔器的端部被折叠或卷绕。
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