CN102214813A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

二次电池包括电极组件和电解质，该电极组件包括第一电极板、第二电极板和插入其间的隔板。壳容纳该电极组件和电解质。终止材料附着到该电极组件的外表面。在该二次电池中，该终止材料在至少一个表面上具有粘合性质。

Description

二次电池
相关申请
本申请要求2010年4月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0030908的优先权和权益，其全部内容引入本文作为参考。
技术领域
本发明的实施方式涉及二次电池，更具体地，涉及能够防止壳的内部中的电极组件的移动和电极极耳(tab)的弯曲的二次电池。
背景技术
近来，多种电池已被用作小型电子器件的电源。特别地，尺寸小且容量大的电池例如锂二次电池常常被用作移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机等的电源。
锂二次电池典型地通过如下形成：将电极组件容纳在壳例如袋或罐的内部中并且将电解质注入到壳中。电极组件可分为卷绕型电极组件和堆叠型电极组件。卷绕型电极组件典型地通过如下形成：将隔板插入在正极板和负极板之间并且将它们以果冻卷(卷芯，jelly-roll)形状卷绕。另一方面，堆叠型电极组件典型地通过堆叠多个结构体形成，所述结构体各自具有正极板和负极板以及插入其间的隔板。
在卷绕型电极组件中，终止(终饰，finishing)带典型地附着在电极组件的外部端面上以固定待终止的部分。将具有附着到其上的终止带的电极组件容纳在壳中，和将电解质注入到壳的内部中。然后，将壳紧紧地密封。
然而，在上述二次电池中，电极组件未紧密地粘附到壳的内表面。因此，如果从壳的外部向二次电池施加冲击，电极组件在壳的内部中移动。因此，电极组件的电极极耳可变得弯曲。而且，由于电解质典型地起到润滑剂的作用，电极组件可在壳内移动。该现象可引起内部短路。
特别地，在袋型壳中，壳的强度典型地弱，和壳的安全性可被损害。在中型或大型电池的情况中，大量的电解质可分布到壳中的下部，并且由此不均匀地分布在壳中。而且，在使用袋型壳的二次电池中，二次电池的外观可为不均匀的。
发明内容
在一个实施方式中，二次电池包括在电极组件的表面上具有粘合性质的终止材料，其可改善壳与电极组件之间的粘合力，并且由此防止壳的内部中的电极组件的移动和电极极耳的弯曲。
根据本发明的方面，二次电池包括：包括第一电极板、第二电极板和插入其间的隔板的电极组件；电解质；用于容纳电极组件和电解质的壳；和附着到电极组件的外表面的终止材料，其中终止材料在至少一个表面上具有粘合性质。
终止材料可包括定向聚苯乙烯(OPS)膜。
OPS膜在电解质中可具有6～15kgf(58.8～147.0N)的粘合强度。
OPS膜在未浸渍到电解质中时可不具有粘合性质。
终止材料的表面可被电解质化学地变化使得终止材料具有粘合性质。
终止材料可附着到电极组件的至少一个主要表面。
终止材料可附着到电极组件的至少一个主要表面和与所述至少一个主要表面相反的另一主要表面。
终止材料可附着以完全围绕电极组件的外表面。
外部带可进一步附着到电极组件的终止部分。
根据本发明的方面，二次电池包括：电极组件；用于容纳所述电极组件的壳；在所述壳中的电解质；和与所述电极组件的表面结合的材料，其中所述材料配置成在与所述电解质接触时产生对所述壳的至少一部分的粘合力。
所述材料包括定向聚苯乙烯(OPS)膜。
所述电解质选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸亚丙酯(PC)。
所述材料包括在所述电极组件的主要表面上形成的单层材料片。
所述材料包括在所述电极组件的相反的主要表面上形成的单层材料片。
所述材料包括在所述电极组件的每个表面上形成的单层材料片。
在所述电极组件与所述壳之间不包括另外的粘合层。
如上所述，根据本发明的实施方式，改善壳与电极组件之间的粘合力。因而，可防止壳的内部中的电极组件的移动和电极极耳的弯曲。而且，壳的强度提高，并且在中型或大型二次电池中，电解质分布的不均匀性最小化。因而，可改善二次电池的外观的均匀性。
因此，稳定地保持电极组件的排列状态，由此防止内部短路。而且，可防止可由电极组件的溶胀引起的低的电池充电。
而且，在二次电池的长期使用中，可提高二次电池的可靠性。
附图说明
附图与说明书一起说明本发明的示例性实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为使用根据本发明的一个实施方式的电极组件的二次电池的透视图。
图2为图1的二次电池的截面图。
图3为根据本发明的另一实施方式的电极组件的透视图。
图4为根据本发明的又一实施方式的电极组件的透视图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，简单地通过说明展示和描述本发明的仅一些实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以各种不同的方式变化，全部不脱离本发明的精神或范围。因此，附图和说明书将被认为是本质上说明性的而不是限制性的。另外，当一个元件被称为“在”另一元件“上”时，其可直接在所述另一元件上或者间接地在所述另一元件上，其间插入一个或多个中间元件。而且，当一个元件被称为“连接到”另一元件时，其可直接连接到所述另一元件或者间接连接到所述另一元件，其间插入一个或多个中间元件。在下文中，相同的附图标记是指相同的元件。
图1为使用根据本发明的一个实施方式的电极组件的二次电池的透视图。图2为图1的二次电池的截面图。
参考图1和2，根据本发明的实施方式的二次电池包括电极组件10以及其中容纳电极组件10和电解质(未示出)的壳20。该二次电池可进一步包括终止材料15。该终止材料可附着到电极组件10的主要表面。壳20可为包括容纳部分22和密封容纳部分22的盖部分24的袋。电极组件10可为通过如下形成的卷绕型电极组件：顺序堆叠第一电极板10a、第二电极板10b和插入其间的隔板10c，然后将它们以果冻卷形状卷绕。
当电极组件10为如该实施方式中描述的卷绕型电极组件时，电极组件10中可进一步包括终止材料15。对壳20具有粘合力的材料可用作终止材料15。终止材料15可代替防止卷绕的电极组件10解卷的外部带。此时，终止材料15可在电极组件10的形成电极组件10的终止部分14的主要表面上形成，或者也可在电极组件10的相反的主要表面上形成。尽管未在这些图中示出，但是可在将外部带附着到电极组件10的终止部分14之后使用终止材料15。
终止材料15可被电解质化学地变化。终止材料15的表面可通过该化学变化具有粘合性质。可将具有附着到其上的终止材料15的电极组件10容纳在袋20中，和可将电解质注入到袋20中。电解质可容许终止材料15具有粘合性质。因而，电极组件10可紧密地粘附到袋20，由此增强电极组件10与袋20之间的粘合力。
终止材料15可包括具有在浸渍到电解质中时化学变化以具有粘合性质的表面的材料。例如，终止材料15可包括定向聚苯乙烯(OPS)膜等。
OPS膜最初可不具有粘合性质，但是OPS膜的表面可被包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚丙酯(PC)和/或类似物的电解质化学地变化。因此，OPS膜可具有粘合性质。由于OPS膜的化学和电安全性，其可有利地应用于二次电池。
更具体地，在OPS膜中，其表面的键合链可被电解质断裂，如下列化学式1中所示。因此，所述OPS膜可具有粘合性质。
[化学式1]
Figure BDA0000053929130000041
即，如果将具有附着到其上的终止材料15的电极组件10容纳在袋20中并然后浸渍到电解质中，终止材料15可化学地变化。因此，终止材料15可具有粘合性质。电极组件10可通过终止材料15的粘合性质变得紧密地粘附到袋20，由此增强电极组件10与袋20之间的粘合力。
OPS膜最初(在其未浸渍在电解质中时)可不具有粘合力。然而，如果OPS膜同电解质接触，其具有粘合性质。所述粘合性质可具有6～10kgf的粘合强度。如上所述，如果将OPS膜浸渍到电解质中，袋20与电极组件10之间的粘合力可改善。因而，可防止袋20的内部中的电极组件10的移动和电极极耳的弯曲。
终止材料15可变成附着到电极组件10的一个表面以提高形成二次电池的外壳的袋20的强度。因而，在向二次电池施加冲击时，可保护二次电池。而且，可防止电极组件10由于二次电池的初始充电/放电的溶胀。因此，可减小二次电池的外部尺寸的变化，使得二次电池的外观变得均匀。而且，可稳定地保持电极组件10的排列状态，由此防止内部短路等。而且，可防止由于电极组件10的溶胀的低的电池充电。
根据本发明的实施方式的电极组件10可通过卷绕第一电极板10a、第二电极板10b和插入其间的隔板10c形成。第一电极极耳12a可连接到第一电极板10a以从电极组件10的上端部分向上突出，和第二电极极耳12b可连接到第二电极板10b以从电极组件10的上端部分向上突出。在电极组件10中，第一和第二电极极耳12a和12b可以预定的距离彼此隔开地形成。
从电极组件10引出的第一和第二电极极耳12a和12b的部分可分别被叠层带11a和11b缠绕。叠层带11a或11b可屏蔽从第一或第二电极极耳12a或12b产生的热。叠层带11a或11b可容许电极组件10不被第一或第二电极极耳12a或12b的边缘压缩。
对于同袋20接触的第一和第二电极极耳12a和12b的各个，绝缘带13可粘附到表面22a。绝缘带13可部分地突出到袋20的外部。当将袋20的盖部分24折叠和密封至容纳部分22的顶部时，绝缘带13可安置在其中第一和第二电极极耳12a和12b各自安置在盖部分24与容纳部分22之间的区域处。
袋20可由具有0.04～0.05mm厚度的铝形成。因此，当从袋20的外部施加冲击时，袋20的外观可容易地变形。然而，在该实施方式中，电极组件10可包括在电极组件10的对应于袋20的表面上具有粘合力的终止材料15。因此，电极组件10可通过终止材料15变得附着到袋20。因此，当从袋20的外部施加冲击时，可防止袋20的外观变形。即，终止材料15可改善袋20的强度并防止电极组件10在袋20的内部中的移动。
尽管已在图1和2中示出了袋型二次电池，但是该实施方式的二次电池可应用于罐型二次电池。此时，终止材料15可起到防止电极组件10在该二次电池的内部中移动的作用。
图3为根据本发明的另一实施方式的电极组件的透视图。
参考图3，终止材料15可附着到卷绕型电极组件10的主要表面和相反的主要表面。如果将终止材料15浸渍在电解质中，它们化学地变化。因此，终止材料15具有粘合性质。
因此，电极组件10的具有附着到其上的终止材料15的表面可紧密地粘附到袋的内表面。因而，可防止电极组件10在袋的内部中移动。这样，电极组件10不在袋中移动，使得可防止电极极耳12a和12b在袋中变得弯曲。因而，在二次电池的长期使用中，可提高二次电池的可靠性。
图4为根据本发明的又一实施方式的电极组件的透视图。
参考图4，终止材料15可附着以围绕电极组件10的整个外表面。终止材料15可代替外部带，使得卷绕的电极组件10的终止部分不解卷。如上所述，OPS膜可用作终止材料15。OPS膜的表面可被电解质化学地变化，使得OPS膜具有粘合性质。因而，电极组件10和袋可彼此紧密地粘附。
即，如果将电解质注入袋中，附着以围绕电极组件10的外表面的终止材料15可具有粘合性质。因而，电极组件10的外表面可变得紧密地粘附到袋的内表面。由于电极组件10与袋之间的粘合力增强，可稳定地保持电极组件10的排列状态。
根据本发明的实施方式的二次电池可应用于其表面具有25cm2或更大的截面积的中型或大型电池。在该情况中，可使电解质分布的不均匀性最小化。因而，二次电池的外观的均匀性可改善。
尽管已经在前述实施方式中描述了通过卷绕第一和第二电极板10a和10b以及插入其间的隔板10c形成的电极组件10，但是本发明不限于此。电极组件10可为通过堆叠多个结构体形成的堆叠型电极组件，所述结构体各自具有第一和第二电极板10a和10b以及插入其间的隔板10c。
此时，终止材料可附着到同袋或罐型壳接触的电极组件的仅一个表面。或者，终止材料可附着到该电极组件的相反的主要表面。或者，终止材料可附着以围绕该电极组件的整个外表面。
因此，可改善壳与电极组件之间的粘合力。因而，可防止壳的内部中电极组件的移动和电极极耳的弯曲。而且，当壳为袋时，可提高其强度。而且，在中型或大型的袋型二次电池中，电解质分布的不均匀性可变得最小化，由此改善二次电池的外观的均匀性。而且，稳定地保持电极组件的排列状态，由此防止内部短路。因而，在二次电池的长期使用中，可提高二次电池的可靠性。
虽然已在一些实施方式方面描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，意在涵盖包括在所附权利要求及其等同物的精神和范围内的各种变型和等同布置。

Claims (16)

1.二次电池，包括：
包括第一电极板、第二电极板和插入其间的隔板的电极组件；
电解质；
用于容纳所述电极组件和所述电解质的壳；和
附着到所述电极组件的外表面的终止材料，
其中所述终止材料在至少一个表面上具有粘合性质。
2.根据权利要求1的二次电池，其中所述终止材料包括定向聚苯乙烯(OPS)膜.
3.根据权利要求2的二次电池，其中所述OPS膜在所述电解质中具有58.8～147.0N的粘合强度。
4.根据权利要求2的二次电池，其中所述OPS膜在未浸渍到所述电解质中时不具有粘合性质。
5.根据权利要求1的二次电池，其中所述终止材料的表面被所述电解质化学地变化使得所述终止材料具有粘合性质。
6.根据权利要求1的二次电池，其中所述至少一个表面为主要表面。
7.根据权利要求6的二次电池，其中所述终止材料附着到所述电极组件的所述至少一个主要表面和与所述至少一个主要表面相反的另一主要表面。
8.根据权利要求1的二次电池，其中所述终止材料附着到所述电极组件以完全围绕所述电极组件。
9.根据权利要求1的二次电池，其中外部带进一步附着到所述电极组件的终止部分。
10.二次电池，包括：
电极组件；
用于容纳所述电极组件的壳；
在所述壳中的电解质；和
与所述电极组件的表面结合的材料，其中所述材料配置成在与所述电解质接触时产生对所述壳的至少一部分的粘合力。
11.根据权利要求10的二次电池，其中所述材料包括定向聚苯乙烯(OPS)膜。
12.根据权利要求10的二次电池，其中所述电解质选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸亚丙酯(PC)。
13.根据权利要求10的二次电池，其中所述材料包括在所述电极组件的主要表面上形成的单层材料片。
14.根据权利要求10的二次电池，其中所述材料包括在所述电极组件的相反的主要表面上形成的单层材料片。
15.根据权利要求10的二次电池，其中所述材料包括在所述电极组件的每个表面上形成的单层材料片。
16.根据权利要求10的二次电池，其中在所述电极组件与所述壳之间不包括另外的粘合层。
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