CN101589487B - 锂二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂二次电池，其电极片的形状得到改进，因此提高了电池的安全性并改善了电池的电性能。所述锂二次电池包含：电极组，所述电极组由第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板构成；与所述第一电极连接的第一电极片；以及与所述第二电极连接的第二电极片。所述第一电极片包括与所述第一电极连接的第一部分以及不是该第一部分的第二部分，所述第一部分的宽度小于所述第二部分的宽度。

Description

锂二次电池
技术领域
本发明涉及锂二次电池，更具体地，本发明涉及锂二次电池，其电极片(tab)的形状得以改善，因此提高了电池的安全性并改善了电性能。
背景技术
通常，化学电池是由正极、负极、以及电解质构成的电池，从而利用化学反应来产生电能，所述化学电池分为一次性的一次电池和可充电放电从而能够重复使用的二次电池。由于二次电池具有可充电放电的性能的优点，因此其应用逐渐增加。
在二次电池中，锂二次电池具有高的能量密度/单位重量，因此广泛用作电子通讯装置的电源并用于大功率混合动力车。
所述锂二次电池包括：电极组，所述电极组由正极、负极、和设置于正极和负极之间的隔板构成；以及分别与正极和负极连接、并且呈具有预定宽度的矩形形状的正极片和负极片。
通过将活性材料施加在集流体上而形成正极和负极，并且正极片和负极片分别与未施加有活性材料的正极部分和负极部分连接。
在正极和负极上，施加有活性材料的部分与未施加有活性材料的部分一起形成，因此在它们之间形成了活性材料界面。
活性材料通过涂敷法来施加，并且通常被施加为使得该活性材料在活性材料界面处较厚。因此，存在着由于施加活性材料而引起的整个电极翘曲的问题。
为了防止该问题，可以进行电极压制法。然而，在这种情况下，可能在电极的活性材料界面附近产生折皱。在由高延伸率的材料构成的电极上，折皱的产生可能相对严重。
当电极产生翘曲或折皱时，在堆叠有多个电极的电极组中，电极相互间不是均匀地紧密接触，而是具有空隙，这不利地导致电极的不均匀接触。
因此，整个电极组可能变形，并且可能不会均匀地产生电池反应。因此，锂二次电池的寿命可能会缩短并且其电性能可能会劣化。
由于电极的相互之间没有均匀地紧密接触的区域使得不均匀性增加，锂可能会沉积，从而不利地影响到锂二次电池的安全性。
发明内容
技术问题
因此，设计本发明以解决相关领域中遇到的问题，并提供一种锂二次电池，其具有优异的电性能和安全性以及长的寿命。
技术方案
根据本发明，锂二次电池可包括：电极组，所述电极组由第一电极、第二电极、以及设置于第一电极和第二电极之间的隔板构成；与第一电极连接的第一电极片；以及与第二电极连接的第二电极片。所述第一电极片可包括与第一电极连接的第一部分和不是该第一部分的第二部分，并且第一部分的宽度可小于第二部分的宽度。
为了与第一部分连接，第一电极可具有从该电极中突出出来的片接头。
第一电极的片接头的宽度可小于第二部分的宽度。
第一部分的宽度与第二部分的宽度的比值可在0.35至0.6的范围内。
第二部分可具有这样的突出的形状，该形状在一个相对于第一部分的方向上横向延伸。
所述锂二次电池还可包括用于封装和密封电极组、同时使所述第一电极片和所述第二电极片的端部暴露出来的电池外壳，其中所述电池外壳的粘合部分可位于所述第二部分上。
所述第一电极可以为阴极，并且其延伸率可高于所述第二电极的延伸率。
所述第二电极片可包括与所述第二电极连接的第三部分和不是该第三部分的第四部分，并且所述第三部分的宽度可小于所述第四部分的宽度。
有益效果
如上所述，本发明提供一种锂二次电池，其中与正极或负极连接的正极片或负极片具有宽度相互不同的两个部分，因此同时提高了不同的性能。
具体而言，由于所形成的与电极相连接的第一部分或第三部分具有相对较小的宽度，因此可以有效地防止电极的翘曲或折皱。因此，在电极组中，电极相互间均匀地紧密接触，从而有效地防止了电极组的变形和锂的沉积，从而确保均匀的电池反应。因此，可以提高锂二次电池的安全性和寿命，并且可以改善其电性能。
此外，所形成的未与电极相连接的第二部分或第四部分具有相对较大的宽度，因此有效地传输来自电极组的电能并改善了热性能，最终确保锂二次电池的稳定运行。
尽管出于示意性目的已经公开了本发明优选的实施方案，但是本领域技术人员将理解到，在本发明的技术精神范围内可进行各种修改、添加和替换。
附图说明
图1是示出根据本发明的锂二次电池的透视图；
图2是示出根据本发明的锂二次电池的俯视图；
图3是示出根据本发明的锂二次电池的正极和正极片的俯视图；以及
图4是示出根据本发明的锂二次电池的负极和负极片的俯视图。
<附图中参考标记的说明>
10：锂二次电池    20：电极组
22：正极          24：负极
26：隔板          32：正极片
34：负极片        40：外壳
42：粘合部分
最佳实施方式
下面将参照附图来对根据本发明的锂二次电池进行详细描述。
图1是示出根据本发明的锂二次电池的透视图，并且图2是示出根据本发明的锂二次电池的俯视图。
如图1和图2所示，根据本发明的锂二次电池10包括：电极组20，所述电极组20由第一电极22(阴极，下文中称为正极)、第二电极24(阳极，下文中称为负极)、以及设置于所述正极和负极之间的隔板26构成(图1)；分别与正极22和负极24连接的第一电极片32(下文中称为“正极片”)和第二电极片34(下文中称为“负极片”)；以及电池外壳40，所述电池外壳40用于容纳电极组20、正极片32和负极片34于其中、同时使正极片32和负极片34的端部暴露出来。
根据电池的类型，可以将液态电解质加入到电池外壳40中，并且隔板可以起到电解质的作用。可选择地，在将液态电解质加入到电池外壳40中后，可以向其中添加可聚合的组分，最终获得聚合态的电解质。
在本发明中，多个正极22和多个负极24堆叠的堆叠式电池是示例性的，但是本发明并不局限于此。可选择地，螺旋式电池(其中正极和负极以螺旋形式卷绕，同时隔板设置于这二者之间)可适用于本发明，并且落在本发明的范围之内。
在本发明中，提供袋状的电池外壳40(该外壳用粘合部分42而粘合)，但是本发明并不局限于此。作为电池外壳，可以使用由金属或塑料制成的环形外壳或矩形外壳，二者都落在本发明的范围之内。
下面将参照图3和4以及图1和2来详细描述根据本发明的锂二次电池10的电极组20、正极片32和负极片34。
图3是示出根据本发明的锂二次电池的正极22和正极片32的俯视图，图4是示出根据本发明的锂二次电池的负极24和负极片34的俯视图。为了更清楚地理解，在图3和图4中未示出电池外壳40。
关于图3，根据本发明的正极22包括由导电材料形成的集流体22a和在集流体22a的至少一个表面上形成的正极活性材料22b。正极22的集流体22a可以由铝形成，并且正极活性材料22b可以由锂基过渡金属氧化物形成。但是，本发明并不局限于此，正极22的集流体22a和正极活性材料22b可以由除了上述示例性材料以外的材料形成，这在本发明的范围之内。
只有集流体22a从正极22的长边向外突出，由此形成了正极片接头22c。与正极片32连接的正极片接头22c优选由其上未形成有正极活性材料22b的未涂敷部分构成，从而使得正极片32通过焊接有效地连接到正极22上。
由于正极片接头22c由未涂敷部分构成，因此在正极22中，活性材料界面22d存在于形成有正极活性材料22b的部分与未形成有正极活性材料22b的部分之间。活性材料界面22d位于正极片接头22c上以使其长度最小化。
与正极22连接的正极片32包括与正极片接头22c连接的第一部分32a和不与正极片接头22c连接的第二部分32b。正极片32可以由铝形成，但本发明并不限于此。不言而喻，正极片32也可以由除了铝之外的材料形成。
所形成的正极片32的第一部分32a的宽度A1小于正极片32的第二部分32b的宽度B1。正极片接头22c的宽度与所连接的正极片32的第一部分32a的宽度A1几乎相同，因此所形成的正极片接头22c的宽度小于正极片32的第二部分32b的宽度B1。
在本发明中，由于正极片32的第一部分32a的宽度A1减小，因此与正极片32相连接的正极22的正极片接头22c的宽度也可减小。因此，在正极片接头22c上形成的活性材料界面22d的长度可显著地减小。随着活性材料界面22d的长度增加，正极22易于翘曲或折皱。在本发明中，该长度大大减小，从而使正极22发生翘曲或折皱的问题最小化。
因此，可以防止具有多个正极22和负极24的整个电极组20发生变形的问题，而且，正极22和负极24可以均匀地相互紧密接触，从而产生均匀的电池反应。因此，可以提高锂二次电池10的安全性，并可以延长其寿命。
所形成的正极片32的第二部分32b的宽度B1相对较大，使得电极组20产生的电能有效地通过第二部分32b而传输。在锂二次电池10运行时，可以在较大区域上发出热量，因此改善了热性能。
在本发明中，正极片32被形成为使得第一部分32a和第二部分32b具有彼此不同的宽度，因此同时使正极22的翘曲或折皱最小化并改善了锂二次电池的电性能和热性能。
第一部分32a的宽度A1与第二部分32b的宽度B1的比值(A1/B1)优选在0.35至0.6的范围内。当比值(A1/B1)小于0.35时，第一部分32a的宽度A1过小，从而不利地引起正极片32的形状发生变形的问题。另一方面，当比值(A1/B1)大于0.6时，活性材料界面22d变长，在这种情况下电极可能不利地发生翘曲或折皱。
同样，参照附图4，负极24包括由导电材料形成的集流体24a和在集流体24a的至少一个表面上形成的负极活性材料24b。负极24的集流体24a可以由铜形成，并且负极活性材料24b可以由含碳材料形成。但是，本发明并不局限于此，负极24的集流体24a和负极活性材料24b可以由除了上述材料以外的材料形成，这在本发明的范围之内。
只有集流体24a从负极24的长边向外突出，由此形成负极片接头24c。与负极片34连接的负极片接头24c优选由其上未形成有负极活性材料24b的未涂敷部分构成，从而使得负极片34通过焊接有效地连接到负极24上。
由于负极片接头24c由未涂敷部分形成，因此在负极24中，活性材料界面24d存在于形成有负极活性材料24b的部分和未形成有负极活性材料24b的部分之间。在本发明中，活性材料界面24d位于负极片接头24c上以使其长度最小化。
与负极24连接的负极片34包括与负极片接头24c连接的第三部分34a和未与负极片接头24c连接的第四部分34b。负极片34可以由铜、镍、或镀镍的铜形成。但本发明并不局限于此，负极片34可以由除了上述材料之外的材料形成。
所形成的第三部分34a的宽度A2和负极片接头24c的宽度均小于第四部分34b的宽度B2。
第三部分34a的宽度A2与第四部分34b的宽度B2的比值(A2/B2)优选在0.35至0.6的范围内。如正极片32中那样，考虑到锂二次电池10的热量的问题并且同时稳定地形成负极片34，将比值(A2/B2)设定在上述范围内。
在本发明中，负极片34被形成为使得第三部分34a和第四部分34b具有彼此不同的宽度，因此同时使负极24发生翘曲或折皱的问题最小化并改善了锂二次电池10的电性能和热性能。
在本发明中，粘合部分42可以形成在正极片32的第二部分32b上和负极片34的第四部分34d上。
正极片32和负极片34都可以有宽度彼此不同的两个部分。可选择地，正极片32和负极片34中只有一者可以有宽度彼此不同的两个部分。在后一种情况下，可以优选使正极22和负极24中的一者(其由延伸率更高的、从而会不利地产生翘曲或折皱的材料形成)具有宽度彼此不同的两个部分的构造。例如，当正极22由铝形成并且负极24由铜形成时，正极片32可以具有上述构造。
在附图中，第二部分32b被描述为具有这样的突出的形状，其在一个相对于第一部分32a的方向上横向延伸，从而使得第一部分32a的宽度A1小于第二部分32b的宽度B1，但是本发明并不局限于此。同样，在附图中，第四部分34b被描述为具有这样的突出的形状，其在一个相对于第三部分34a的方向上横向延伸，但是本发明并不局限于此。
此外，正极片接头22c和负极片24c被描述为具有分别从正极22和负极24的长边突出出来的形状，但是本发明并不局限于此。可选择地，可以对正极片接头22c和负极片24c进行各种修改，例如，它们可以形成在正极22和负极24的短边上或者可不具有突出出来的形状。

Claims (6)

1.一种锂二次电池，包含：
电极组，所述电极组包括第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极和所述第二电极之间的隔板；
与所述第一电极连接的第一电极片；以及
与所述第二电极连接的第二电极片，其中所述第一电极片包括与所述第一电极连接的第一部分以及与所述第一电极不连接的第二部分，并且所述第一部分的宽度小于所述第二部分的宽度，
其中所述第一部分的宽度与所述第二部分的宽度的比值在0.35至0.6的范围内，
其中，为了与所述第一部分连接，所述第一电极具有从该电极突出出来的片接头，并且所述片接头为未涂敷有正极活性材料的未涂敷部分，
其中所述第一电极的所述片接头的宽度小于所述第二部分的宽度。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述第二部分具有这样的突出的形状，该形状在一个相对于所述第一部分的方向上横向延伸。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池，还包含用于封装和密封所述电极组、同时使所述第一电极片和所述第二电极片的端部暴露出来的电池外壳，其中所述电池外壳的粘合部分位于所述第二部分上。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述第一电极是阴极。
5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述第一电极的延伸率高于所述第二电极的延伸率。
6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述第二电极片包含与所述第二电极连接的第三部分以及不是该第三部分的第四部分，并且所述第三部分的宽度小于所述第四部分的宽度。
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