CN102054955A - 二次电池的电极组件及制造该电极组件的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种二次电池的电极组件及制造该电极组件的方法。一种电极组件包括：通过以中心隔板构件为基准卷绕隔板而形成的多个隔板构件，其中所述中心隔板构件是所述隔板的预定部分；以及分别定位在所述多个隔板构件中的两个相邻的隔板构件之间的多个电极构件；其中，所述隔板包括所述多个隔板构件，且所述中心隔板构件是所述多个隔板构件中的一个，并且其中，所述中心隔板构件的两个相反端部分别沿相反的方向弯曲。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池的电极组件及其制造方法。
相关技术
二次电池一般通过将具有正电极板、负电极板以及介于该正电极板和负电极板之间的隔板的电极组件与电解液一起容纳在外部壳体中而制造。
在高容量二次电池中，可以使用包括多个单元电极和隔板的卷绕的电极组件。在该卷绕的电极组件中，在卷绕次数增加的情况下，不易于将所述单元电极与介于所述单元电极之间的隔板准确对准。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种电极组件包括：通过以中心隔板构件为基准卷绕隔板而形成的多个隔板构件，其中所述中心隔板构件是所述隔板的预定部分；以及分别定位在所述多个隔板构件中的两个相邻的隔板构件之间的多个电极构件；其中，所述隔板包括所述多个隔板构件，且所述中心隔板构件是所述多个隔板构件中的一个；并且其中，所述中心隔板构件的两个相反端部分别沿相反的方向弯曲。
根据本发明的另一个方面，一种二次电池包括具有上述构造的电极组件。
根据本发明的又一个方面，一种形成电极组件的方法包括：分别在隔板的两个表面上形成多个第一和第二电极构件；以及从中心隔板构件卷绕所述隔板，以形成介于所述多个第一和第二电极构件之间并与所述多个第一和第二电极构件对准的多个隔板构件；其中，所述中心隔板构件是所述隔板的预定部分；并且其中，所述从中心隔板构件卷绕所述隔板包括将所述中心隔板构件的两个相反端部分别沿相反的方向弯曲。
附图说明
图1是示出包括根据本发明的一个实施例的电极组件的二次电池的透视图；
图2是示出图1中的电极组件的示意图；
图3是示出图2中的电极组件的制造过程的视图；
图4是示出根据本发明的另一个实施例的电极组件的示意图；
图5是示出图4中的电极组件的制造过程的视图；
图6A是示出图2中所示的电极组件的第一电极构件的修改方案的示意图；
图6B是示出图2中所示的电极组件的第二电极构件的修改方案的示意图；
图7是示出图1中所示的电极组件的另一个修改方案的示意图；以及
图8是示出图1中所示的电极组件的又一个修改方案的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的各实施例进行详细地描述。
图1是示出包括根据本发明一个实施例的电极组件的二次电池的透视图。参照图1，二次电池10是袋型二次电池，并包括袋状壳体20和待容纳在该袋状壳体20中的电极组件100。
袋状壳体20可包括主体22和盖24。主体22可包括用于容纳电极组件100的容纳部分22a和延伸到该容纳部分22a外部的密封部分23。盖24可整体式联接到密封部分23的一侧。在电极组件100被容纳在主体22的容纳部分22a中之后，主体22和盖24可互相紧密接触，然后密封部分23可被热焊接。
图2是示出图1中的电极组件的示意图。参照图1和图2，电极组件100可包括隔板110和多个电极120。
隔板110可基于沿纵向的中心部分111a沿一个方向卷绕，也就是，从该附图观看时的顺时针方向，并具有与卷绕核心对应的恒定宽度。卷绕的隔板110可包括堆叠的多个隔板构件111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h、111i、111j和111k，其中卷绕核心111a被定位在最内部。多个电极120中的每一个可被定位在堆叠的多个隔板构件111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h、111i、111j和111k中的两个相邻的隔板构件之间。与卷绕核心111a对应的所述中心隔板构件的相反端部1111a和1112a可沿相反的方向弯曲，从而连接到面对中心隔板构件111a的隔板构件111g和111b。纵向的相反端部112a和112b可利用胶带113和114附接到隔板110的外周界表面。隔板110可具有多个微孔，用于允许在电极120之间迁移的锂离子通过。隔板110可由诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚合物制成。
多个电极120可被逐个地定位在隔板110的隔板构件111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h、111i、111j和111k中的两个相邻的隔板构件之间。多个电极120可被布置为使两个相邻电极120的核心被定位在与介于这两个相邻电极120之间的隔板110相同的位置。因而，多个电极120中的全部可沿与隔板构件111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g、111h、111i、111j和111k垂直的方向被准确地对准。定位在中心隔板构件111a的相反侧的电极130a和140a可被附接到中心隔板构件111a的两个表面，其余的电极130b、130c、130d、130e、140b、140c、140d和140e可被附接到隔板110的内表面。
电极120可包括多个第一电极构件130a、130b、130c、130d、130e和多个第二电极构件140a、140b、140c、140d、140e。第一电极构件130a、130b、130c、130d、130e和第二电极构件140a、140b、140c、140d、140e可以交替地定位。
第一电极构件130a、130b、130c、130d和130e中的每一个均可包括正电极板131。正电极板131可包括正电极集电体132和涂覆在正电极集电体132两侧的正电极活性物质133。正电极集电体132一般可形成为由诸如铝的导电金属制成的板。正电极集电体132可包括向外突出且不含正电极活性物质133的正电极接线片132a。正电极板131的正电极接线片132a可通过超声波焊接或电阻焊接而被焊接到突出到袋状壳体20之外的正极端子160上。正电极活性物质133可包括层状锂化合物、用于提高导电性的导电材料以及用于提高该层状锂化合物与该导电材料之间的结合力的胶合剂。
第二电极构件140a、140b、140c、140d、140e中的每一个均可包括负电极板141。负电极板141可包括负电极集电体142和涂覆在负电极集电体142两侧的负电极活性物质143。负电极集电体142一般可形成为由诸如铜的导电金属制成的板。负电极集电体142可具有向外突出且不含负电极活性物质143的负电极接线片142a。各个负电极板141的负电极接线片142a可通过超声波焊接或电阻焊接而被焊接到突出到袋状壳体20之外的负极端子170上。负电极活性物质143可通过将诸如石墨等碳材料与用于增加碳颗粒之间的结合力的胶合剂混合而制备。在这种情况下，正电极板的面积可小于负电极板的面积。此外，当氧化锡(SnO)或氧化锂钛(LTO)用作负电极活性物质时，对应的正电极板的面积可大于负电极板的面积。
图3显示制造图2中所示的电极组件的过程。参照图3，可包括第一电极构件130a、130b、130c和第二电极构件140a、140b、140c的隔板110围绕沿纵向居中定位的卷绕位置P卷绕。第一电极构件130a和第二电极构件140a可设置在隔板110的两个表面上的关于卷绕位置P的相同位置。这里，中心隔板构件111a可被定位在卷绕位置P。在卷绕位置P的一侧，第一电极构件130b和130c可线性地布置在与第一电极构件130a相同的表面上。在与卷绕位置P的一侧相反的另一侧，第二电极构件140b和140c可线性地布置在与第二电极构件140a相同的表面上。可定位在卷绕位置P的第一电极构件130a与邻近第一电极构件130a布置的第一电极构件130b之间的距离D1可被调节为使第一电极构件130a被隔板110中的形成在第一电极构件130a和130b之间的隔板构件111g覆盖。另外，定位在卷绕位置P的第二电极构件140a与邻近第二电极构件140a布置的第二电极构件140b之间的距离D2可被调节为使第二电极构件140a被隔板110中的形成在第二电极构件140a和140b之间的隔板构件111b覆盖。除了将要定位在卷绕组件内部的处于卷绕位置P的第一电极构件130a和第二电极构件140a以外，可沿图3所示的方向对第一电极构件130b和130c以及第二电极构件140b和140c执行卷绕。在如图3所示的状态下，中心隔板构件111a相对于其中心通过诸如心轴等常规工具沿箭头所示的方向旋转。在该状态下，隔板110受到拉动，且隔板110的两个端部朝向电极构件130a和140a的中心移动。同时，电极构件130a与隔板构件111g重叠，电极构件140a与隔板构件111b重叠。以上过程重复执行以完成根据本发明的电极组件。多个电极构件130a、130b、130c、140a、140b和140c可在卷绕期间添加，并且电极120中的两个相邻的电极构件之间的距离可容易地调节，以在卷绕期间实现电极120的准确对准。换言之，电极120可被添加到隔板110上，使得电极120中的两个相邻的电极构件之间的距离随着距中心隔板构件111a的距离的增大而逐渐增大。因此，多个电极构件130a、130b、130c、140a、140b和140c可在准确的位置对准。
图4是根据本发明的另一个实施例的电极组件的示意图。
参照图4，电极组件200可包括隔板210和多个电极构件220。由于隔板210的构造和操作可与根据图2中所示的先前的实施例的隔板110的构造和操作相同，所以将省略其详细的描述。
多个电极构件220中的每一个可定位在隔板210的多个隔板构件211a、211b、211c、211d、211e、211f、211g、211h、211i、211j和211k中的两个相邻的隔板构件之间。多个电极构件220可布置为使多个电极构件220的两个相邻电极构件的中心对准在与介于这两个相邻电极构件之间的隔板210相同的位置。例如，多个电极构件220中的定位在中心隔板构件211a的相反侧的电极构件230a和240a可附接到中心隔板构件211a的两个表面，并且其它电极构件230b、230c、230d、230e、240b、240c、240d和240e可附接到隔板210的外表面210b。由于电极组件200的其它结构和操作可与根据图2中所示的先前实施例的电极组件100的结构和操作相同，所以将省略其详细的描述。
图5显示制造如图4所示的电极组件的过程。
参照图5，包括第一电极构件230a、230b、230c和第二电极构件240a、240b、240c的隔板210可围绕沿纵向居中定位的卷绕位置P卷绕。第一电极构件230a和第二电极构件240a可设置在隔板210的两个表面的相同位置，即卷绕位置P。在卷绕位置P的一侧，第一电极构件230b和230c可线性地布置在与第一电极构件230a相同的表面上。在卷绕位置P的另一相反侧，第二电极构件240b和240c可线性地布置在与第二电极构件240a相同的表面上。除了将要定位在卷绕组件内的处于卷绕位置P的第一电极构件230a和第二电极构件240a以外，可沿如图5所示的方向对第一电极构件230b和230c以及第二电极构件240b和240c执行卷绕。
图6A和6B分别显示根据本发明的另一个实施例的第一电极构件和第二电极构件。
参照图6A，第一电极构件330可包括两个正电极板331和332、位于正电极板331与332之间的单个负电极板333、以及分别插入负电极板333与正电极板331之间和负电极板333与正电极板332之间的两个分隔元件334和335。由于两个正电极板331和332可与如图2所示的正电极板131相同，并且负电极板333可与如图2所示的负电极板141相同，所以将省略其详细的描述。分隔元件334和335中可形成有微孔，并且在电极板331、332和333之间迁移的锂离子可穿过这些微孔。分隔元件334和335可由诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚合物形成。
参照图6B，第二电极构件340可包括两个负电极板341和342、位于负电极板341与342之间的单个正电极板343、以及分别插入在正电极板343与负电极板341之间和正电极板343与负电极板342之间的两个分隔元件344和345。由于两个负电极板341和342可与如图2所示的负电极板141相同，并且正电极板343可与如图2所示的正电极板131相同，所以将省略其详细的描述。分隔元件344和345中可形成有微孔，并且在电极板341、342和343之间迁移的锂离子可穿过这些微孔。分隔元件344和345可由诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚合物制成。
在图6A和6B所示的实施例中，第一和第二电极构件每个都可由三个电极板形成，但本发明的实施例不限于此。也就是，第一和第二电极构件可由多于三个的电极板形成。可替换地，可采用任何如下结构，其中具有不同极性的电极板交替放置，具有相同极性的电极板彼此相反放置。
图7是示出图1所示的电极组件的另一个修改方案的示意图。
参照图7，电极组件400可包括隔板410以及多个电极构件420a、420b、420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i和420j。
由于隔板410的结构和操作可与隔板110的结构和操作相同，所以将省略其详细的描述。
多个电极构件420a、420b、420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i和420j中的每一个可被定位在隔板410的多个隔板构件411a、411b、411c、411d、411e、411f、411g、411h、411i、411j和411k中的两个相邻的隔板构件之间。多个电极构件420a、420b、420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i和420j可被布置为使两个相邻电极构件的中心对准在与介于这两个相邻电极构件之间的隔板410相同的位置。例如，定位在中心隔板构件411a的相反侧的电极构件420a和420b可被附接到中心隔板构件411a的两个表面，并且其它电极构件420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i、420j可附接到隔板410的内表面410a。
多个电极构件420a、420b、420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i和420j中的每一个都可包括正电极板422和负电极板423，该正电极板422和负电极板423分别形成在介于其间的隔板421的相反侧。隔板421中可形成有微孔，并且在电极板422和423之间迁移的锂离子可穿过这些微孔。隔板421可由诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚合物制成。正电极板422可与如图2所示的正电极板131相同，负电极板423可与如图2所示的负电极板141相同。因而，将省略其详细的描述。电极构件420a、420b、420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i和420j可形成为使具有不同极性的电极板面对彼此且隔板410介于该具有不同极性的电极板之间。
图7所示的电极组件400可通过将多个电极构件420a、420b、420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i和420j按照如图3所示的相同方式布置，并卷绕它们而制造。
图8是示出图1所示的电极组件的又一个修改方案的示意图。
参照图8，电极组件500可包括隔板510和多个电极构件520a、520b、520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i和520j。
由于隔板510的结构和操作可与隔板110的结构和操作相同，所以将省略其详细的描述。
多个电极构件520a、520b、520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i和520j中的每一个可定位在隔板510的多个隔板构件511a、511b、511c、511d、511e、511f、511g、511h、511i、511j和511k中的两个相邻的隔板构件之间。多个电极构件520a、520b、520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i和520j可被布置为使两个相邻电极构件的中心对准在与介于这两个相邻电极构件之间的隔板510相同的位置。例如，定位在中心隔板构件511a的相反侧的电极构件520a和520b可附接到中心隔板构件511a的两个表面，并且其它电极构件520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i和520j可附接到隔板510的外表面510b。由于电极组件500的其它结构和操作可与根据图7所示的先前的实施例的电极组件400的结构和操作相同，所以将省略其详细的描述。
图8所示的电极组件500可通过将多个电极构件520a、520b、520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i和520j按照如图5所示的相同方式布置，并卷绕它们而制造。
如上所述，由于对所述隔板的卷绕可从其中心部分开始，而不是从其终端部分开始，因此，与从隔板的终端部分开始卷绕相比，卷绕的次数可减半。另外，由于定位在介于电极构件之间的隔板的相反侧的电极构件可以按照对称的方式卷绕，因此所述形成在隔板上的多个电极构件可以准确地对准。
虽然在此对本发明的实施例进行了详细描述，但应该理解的是，本领域技术人员可能做出的关于文中描述的发明原理的多种变化和修改仍将落入所附权利要求限定的本发明的实施例的精神和范围内。
Claims (15)
1.一种电极组件，包括：
通过以中心隔板构件为基准卷绕隔板而形成的多个隔板构件，其中所述中心隔板构件是所述隔板的预定部分；和
分别定位在所述多个隔板构件中的两个相邻的隔板构件之间的多个电极构件；
其中，所述隔板包括所述多个隔板构件，且所述中心隔板构件是所述多个隔板构件中的一个；并且
其中所述中心隔板构件的两个相反端部分别沿相反的方向弯曲。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述隔板的所述预定部分是包括所述隔板的中心的部分。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其中，除所述中心隔板构件以外，所述多个隔板构件中的每个隔板构件的两个相反端部沿相同的方向弯曲。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个电极构件包括多个第一电极构件和多个第二电极构件，且所述中心隔板构件上形成有分别位于所述中心隔板构件的两个相反表面上的所述多个第一电极构件中的一个和所述第二电极构件中的一个。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其中，包括形成在所述中心隔板构件的一个表面上的所述第一电极构件的全部所述第一电极构件形成在所述隔板的一个表面上，包括形成在与所述中心隔板构件的所述一个表面相反的所述中心隔板构件的另一表面上的所述第二电极构件的全部所述第二电极构件形成在所述隔板的另一表面上，其中所述隔板的所述另一表面与所述隔板的所述一个表面相反。
6.根据权利要求5所述的电极组件，其中，所述第一电极构件从所述中心隔板构件向纵向的一个方向形成，所述第二电极构件从所述中心隔板构件向纵向的另一方向形成。
7.根据权利要求5所述的电极组件，其中，两个相邻电极构件之间的距离随着距所述中心隔板构件的距离的增大而逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个电极构件各自包括：
至少一个正电极板；
与所述至少一个正电极板交替布置的至少一个负电极板；和
介于所述至少一个正电极板与所述至少一个负电极板之间的至少一个分隔元件。
9.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个电极构件中的每个包括电极集电体和能与端子联接的电极接线片，并且所述电极集电体包括涂覆在所述电极集电体的两个表面上的电极活性物质。
10.一种形成电极组件的方法，包括：
在隔板的两个表面上分别形成多个第一电极构件和多个第二电极构件；以及
从中心隔板构件卷绕所述隔板，以形成介于所述多个第一电极构件和所述多个第二电极构件之间并与所述多个第一电极构件和所述多个第二电极构件对准的多个隔板构件；
其中，所述中心隔板构件是所述隔板的预定部分；并且
其中，所述从中心隔板构件卷绕所述隔板包括将所述中心隔板构件的两个相反端部分别沿相反的方向弯曲。
11.根据权利要求10所述的形成电极组件的方法，其中，所述隔板的预定部分是包括所述隔板的中心的部分。
12.根据权利要求10所述的形成电极组件的方法，其中，所述从中心隔板构件卷绕所述隔板还包括将除所述中心隔板构件以外的每个隔板构件的两个相反端部沿相同的方向弯曲。
13.根据权利要求10所述的形成电极组件的方法，其中，所述形成多个第一电极构件包括从所述中心隔板构件向所述隔板的纵向的一个方向形成所述多个第一电极构件，并且所述形成多个第二电极构件包括从所述中心隔板构件向所述隔板的纵向的另一方向形成所述多个第二电极构件。
14.根据权利要求13所述的形成电极组件的方法，其中，所述多个第一电极构件或所述多个第二电极构件被形成为距离所述中心隔板构件的位置越远，所述多个第一电极构件中的两个相邻第一电极构件或所述多个第二电极构件中的两个相邻第二电极构件之间的距离逐渐增大得越大。
15.根据权利要求10所述的形成电极组件的方法，其中，所述形成多个第一电极构件和多个第二电极构件包括：形成至少一个正电极板和至少一个负电极板，使得所述至少一个正电极板和所述至少一个负电极板彼此交替布置；以及形成至少一个分隔元件，使得所述至少一个分隔元件介于所述至少一个正电极板和所述至少一个负电极板之间。
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