CN100367541C - 电极单元 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池的电极单元，能避免电极单元电极板的偏位卷绕，并能避免电极接头的位置在卷绕过程中发生偏移。该电极单元包括：第一电极板，它具有位于涂覆了第一电极活性材料的第一电极集电体的至少一侧上的第一电极未涂部分；第二电极板，它具有位于涂覆了第二电极活性材料的第二电极集电体的至少一侧上的第二电极未涂部分；以及插在第一电极板和第二电极板之间的隔板，其中在第一电极板和第二电极板的至少一个边缘上设置折叠部分，以便让同一电极板的一部分彼此面对面，其中折叠部分设置在第一或第二电极板的未涂部分上。

Description

电极单元
相关申请的相互参考
本申请要求2002年12月28日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请第2002-85903号的权益，在此通过参考将其全部内容结合进来。
技术领域
本发明涉及一种二次电池，具体涉及一种其中的正电极板、负电极板和插在两电极之间的隔板为卷绕式的电极单元，本发明还涉及采用了该电极单元的二次电池。
背景技术
随着移动电话、可携式摄像机、笔记本型电脑等质轻而又无线的电子装置的迅速发展，向该电子装置提供高功率密度的电力的锂离子电池正处于积极研制阶段。二次电池可通过将圆形或非圆形的螺旋形电极单元装到圆形或长方形的罐或袋中来制造。
在该二次电池中，电极单元螺旋地卷绕成以下状态：正电极带上除了带状正电极集电体任一端的一部分(称为正电极未涂部分)外都覆有正电极活性材料，负电极带上除了带状负电极集电体任一端的一部分(称之为负电极未涂部分)外都覆有负电极活性材料，在正电极带和负电极带之间插有隔板。在正电极未涂部分或负电极未涂部分上安装了引线。
由于未涂部分由薄膜构成，因此在开始卷绕阶段，负电极未涂部分和正电极未涂部分之间会出现偏位，这将导致卷绕效率变差。具体而言，由于引线安装到负电极未涂部分上，这会让引线偏离它的原始位置。
美国专利第5508122号公开了一种具有螺旋电极单元的电池。所公开的电极单元可被构造成：让相同极性位于芯材料构成的负电极带暴露区域的两侧，并被隔板隔开。
日本专利公开NO.hei 11-111327公开了一种具有螺旋电极单元的电池，电极单元中，负电极板位于电极单元的最内侧卷绕部分，铜箔制成的正电极板位于最外侧卷绕部分。
按照上面所述的，在传统的螺旋形电极单元中，尽管提到了正电极和负电极的暴露区域(即未涂部分)，但其仍未解决偏位卷绕问题。
发明概述
于是，本发明提供了一种二次电池的电极单元，它解决了电极单元电极板的偏位卷绕问题，并避免了电极接头的位置在卷绕过程中发生偏移的问题，本发明还提供了一种具有该电极单元的二次电池。
依照本发明的一个方面，电极单元包括：第一电极板，它具有位于涂覆了至少一种第一电极活性材料的第一电极集电体的至少一侧上的第一电极未涂部分；第二电极板，它具有位于涂覆了至少一种第二电极活性材料的第二电极集电体的至少一侧上的第二电极未涂部分；以及插在第一电极板和第二电极板之间的隔板；其中在第一电极板和第二电极板的至少一个边缘上设有折叠部分，使得部分同一电极板彼此面对面。
折叠部分设置在任一电极板的未涂部分上。
此外，折叠部分可设置任一电极板的卷绕起始部分上。
折叠部分一般被折叠成：让任一电极集电体边缘上的毛边部分接触相同极性。
第二电极板的折叠部分可设置在至少一部分布置了第一电极接头的第一电极板的一侧，并被布置成以下状态：在该折叠部分和第一电极板之间插有隔板。该情况下，电极单元还包括与对应于第一电极板的第一电极接头的一部分第二电极板相连的绝缘带。
在电极单元最内部设置的第二电极未涂部分的长度一般为5到15mm。
依照本发明的另一方面，二次电池包括具有一个电极单元和容纳着要密封的电极单元、并具有与电极单元电连接的接线端子部分的壳体。所述电极单元包括：第一电极板，它具有位于涂覆有至少一种第一电极活性材料的第一电极集电体的至少一侧上的第一电极未涂部分；第二电极板，它具有位于涂覆有至少一种第二电极活性材料的第二电极集电体的至少一侧上的第二电极未涂部分；在第一电极板和第二电极板之间插有隔板。
在二次电极中，折叠部分位于任一电极板的未涂部分上。此外，折叠部分可位于任一电极板的卷绕起始部分上。折叠部分一般被折叠成：让任一电极集电体边缘上的毛边部分接触同一极性。
此外，第二电极板的折叠部分位于布置了第一电极接头的至少那部分第一电极板的一侧，并被布置成以下状态：让隔板插在折叠部分和第一电极板之间。该情况下，电极单元还包括与对应于第一电极板第一电极接头的一部分第二电极板相连的绝缘带。在此，位于电极单元最内部的第二电极未涂部分一般为5到15mm。
在下面的描述中将对本发明的其它方面和/或优点进行部分阐述，通过这些描述将使它们变得显而易见，或者可通过实践本发明来学到它们。
附图的简要说明
通过结合附图对实施例所作的下述描述，将使本发明的这些和/或其它方面和优点变得更明显和更容易理解，附图中：
图1是依照本发明实施例的二次电池的分解透视图；
图2是表示依照本发明实施例的二次电池的电极单元的卷绕状态的横截面视图；以及
图3是更详细表示图2所示折叠部分的横截面视图。
优选实施例的详细描述
现在将具体参照本发明的实施例，在附图中示出了这些实施例的例子，自始至终类似参考数字都表示类似元件。下面通过参照附图来描述实施例，以便对发明加以解释。
现在将参照附图详细描述本发明的实施例。
图1表示依照本发明实施例的示范性可再充电二次电池。
参照图1，二次电池10包括具有密闭空间的壳体11、插入壳体11的密闭空间内的电极单元20、密封已插入了电极单元20的空间的盖板13a。
如图1所示，壳体11一般大体为长方形，可将它用作一个端子。在本发明的实施例中，壳体由铝或铝合金之类的轻质导电金属制成。此外，壳体的一个平面上有一开口，电极单元20就是通过该开口装入壳体11内的。如图1所示，壳体11是长方形，在它的横向侧有成角度的边。此外，尽管未示出，边也可以是圆的。
盖组件13将壳体11封闭起来。盖组件13包括可直接焊接到开口上以实现密封的盖板13a。壳体11和盖板13a可由相同金属构成，以提高焊接能力。
在盖组件13上设置了引线插头12，它经筐(未示出)刺入盖板13a，在引线插头12下方还形成了绝缘板和接线板(未示出)，这样引线插头12与盖板13a隔开。第一电极接头24a从电极单元20的第一电极板中拉出，并被焊接到引线插头12的下部，以用作第一电极端子。第二电极接头28a从电极单元20的第二电极板中拉出，它直接与盖板13a的下表面或与壳体11的内表面电连接，这样电池上除了引线插头12以外的外部部分都用作第二电极端子。但是，第一和第二电极端子的结构并不限于上面所描述的。也就是说，第二电极端子可象第一电极端子那样采用单独的引线接头来构成，或者可采用其它的适当结构。
如图2所示，电极单元20由第一电极板24、第二电极板28和插在两电极板之间的隔板30构成。即，依照本发明的实施例，果冻卷式电极单元20具有第一和第二电极板24和28、插在两电极之间的隔板30，这些部件层叠并卷绕起来。
一般而言，第一电极板24还可用作负电极板。可用作负电极板的第一电极板24包括由带状金属箔制成的第一电极集电体22。对于第一电极集电体22而言，可以采用铜箔。在第一电极集电体22的至少一侧上形成了涂覆了含第一电极活性材料的第一电极复合材料的第一电极涂覆部分21。可采用碳材料作为第一电极活性材料。第一电极复合材料可包括粘结剂、增塑剂、导电材料层等。
用作正极板的第二电极板28包括由带状、金属箔制成的第二电极集电体26。对于第二电极集电体26而言，可采用铝箔。在第二电极集电体26的至少一侧设置涂覆了含第二电极活性材料的第二电极化合物材料的第二电极涂覆部分25。可采用氧化锂作为第二电极活性材料。第二电极复合材料可包括粘结剂、增塑剂、导电材料等。
图2表示第一和第二电极板24和28的卷绕体的中央部分，其中分别形成了第一电极未涂部分23和第二电极集电体26。第一电极接头24a焊接到位于卷绕体中央部分的第一电极未涂部分23上。采用镍薄膜作为第一电极接头24a。此外，采用铝薄膜作为第二电极接头28a。如图1所示，第二电极接头28a位于电极单元20的最外部。当然，第二电极接头28a还可象第一电极接头24a那样，位于处于卷绕体中央部分的第二电极未涂部分上。
在此，在位于电极单元20最内部的第一电极未涂部分23和第二电极未涂部分27的至少一个上设置了折叠部分，折叠部分螺旋式卷绕，并被折叠成让同一电极板的一部分彼此面对面。一般而言，如图2所示，折叠部分27a设置在用作正电极的第二电极未涂部分27上。
折叠部分27a能让第二电极板28有效地插到芯棒中进行卷绕。一般利用高速旋转的卷绕芯棒来卷绕卷绕式电极单元。但是，在将普通的电极板插入该卷绕芯棒时，是不能实现有效卷绕的，这会导致卷绕效率很差。因此，就要单独形成折叠部分27a，以便能有助于插入卷绕电极板的前缘。
此外，折叠部分27a能避免电极之间因去毛边而产生的短路。如图3所示，在通过普通的电极板制造方法制得的第二电极集电体27的切割边缘上会形成毛边部分27b。毛边部分27b会划破位于它附近的隔板，于是它就会与极性相反的电极板相接，从而引起内部短路。为了避免内部短路，本发明的实施例提供了折叠部分27a以便让毛边部分27b面向第二电极未涂部分27，即，让毛边部分27b不再面向第二电极未涂部分27外部。
折叠部分27a还包括位于第二电极集电体27的外表面上的绝缘带31。
在第一电极板24和第二电极板28卷绕的过程中，第二电极未涂部分27上形成的折叠部分27a的末端覆盖了第一电极板24的第一电极接头24b所在的部分，并形成以下状态：让隔板30布置在第一电极接头24a和折叠部分27a之间。为此，第二电极未涂部分27的长度(L)为5到15mm。该情况下，第一电极板24和第二电极板28可在覆盖部分通过与折叠部分27a的外表面相连的绝缘带31彼此隔离开。
上述折叠部分还可设置在第一电极板24的第一电极未涂部分23上。
按照上面所述的，在依照本发明实施例的二次电池中，由于在位于容纳在电池壳体内的电极单元的最内部的第一电极未涂部分和第二电极未涂部分的至少一个上形成了折叠部分，因此在电极单元的卷绕过程中避免了偏位卷绕或松散部分。具体而言，由于卷绕电极单元用的芯棒能可靠地放置第一电极未涂部分和/或第二电极未涂部分，从而就可以提高卷绕速度，并由此增强了制造能力。此外，由于还设有绝缘带，因此能在正电极未涂部分和负电极未涂部分之间形成绝缘，这就增加了可靠性。
尽管已经示出并描述了本发明的实施例，但本领域普通技术人员可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下能对该实施例进行改进，本发明的范围由所附技术方案及其等效范围来限定。

Claims (7)

1.一种电极单元，它包括：
第一电极板，它具有位于涂覆了第一电极活性材料的第一电极集电体的至少一侧上的第一电极未涂部分；
第二电极板，它具有位于涂覆了第二电极活性材料的第二电极集电体的至少一侧上的第二电极未涂部分；以及
插在第一电极板和第二电极板之间的隔板，
其中在第一电极板和第二电极板的至少一个边缘上设置折叠部分，以便让同一电极板的一部分彼此面对面，其中折叠部分设置在第一或第二电极板的未涂部分上。
2.根据权利要求1所述的电极单元，其中折叠部分具有与其相连的绝缘带。
3.根据权利要求1所述的电极单元，其中折叠部分设置在第一或第二电极板的卷绕起始部分上。
4.根据权利要求1所述的电极单元，其中折叠部分这样折叠：第一或第二电极集电体边缘上的毛边部分接触相同极性。
5.根据权利要求1所述的电极单元，其中一部分隔板插在第二电极板的折叠部分和布置了第一电极接头的一部分第一电极板之间。
6.根据权利要求5所述的电极单元，它还包括与第二电极板的折叠部分相连的绝缘带。
7.根据权利要求1所述的电极单元，其中设置有折叠部分的第二电极板的未涂部分的长度为5到15mm。
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