CN102376974A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种二次电池。在一实施例中，电池包括：i)电极组件；和ii)第一和第二电极接片，彼此间隔开并从电极组件延伸，其中第一和第二电极接片分别具有第一和第二外表面。电池还可包括：i)电解质；ii)移动防止带，贴附到第一和第二外表面中的至少一个的至少一部分，其中至少部分移动防止带配置为在接触电解质时变得有粘性；以及iii)罐，容纳电极组件、第一和第二电极接片、以及移动防止带。

Description

二次电池
技术领域
所描述的技术大体上涉及一种二次电池及其制造方法。
背景技术
二次电池通常通过将电极组件容纳在具有电解质的电池壳中而形成，电极组件包括正电极板、负电极板以及插设在正电极板和负电极板之间的隔板。根据壳的形状，二次电极可分为圆柱形、棱柱形和袋型电池。
正电极板具有正电极涂覆部分，负电极板具有负电极涂覆部分。电极组件还可以包括正电极接片和负电极接片。正电极接片和负电极接片分别焊接或连接到正电极板和负电极板。正电极接片和负电极接片从电极组件向上和/或向下突出预定长度，每个电极接片的端部焊接或连接到二次电池的其它部件。
发明内容
本发明的一个方面是能防止电极接片由于外部冲击诸如外部振动或掉落而在电池壳内移动的二次电池。
另一方面是一种二次电池，包括：电极组件，具有从其引出的第一电极接片和第二电极接片；以及壳，容纳电极组件，其中移动防止带贴附到第一电极接片和第二电极接片中的至少一个的至少一部分，当移动防止带接触电解质时，它表现出粘性。
另一方面是一种二次电池，包括：电极组件；第一电极接片和第二电极接片，彼此间隔开并从电极组件延伸，其中第一电极接片和第二电极接片分别具有第一外表面和第二外表面；电解质；移动防止带，贴附到第一外表面和第二外表面中的至少一个的至少一部分，其中至少部分移动防止带配置为在接触电解质时变得带有粘性；以及罐，容纳电极组件、电极接片和移动防止带。
在以上电池中，移动防止带包括：i)粘性层，至少部分地围绕第一外表面和第二外表面中的至少一个；和ii)基层(base layer)，形成在粘性层上，其中至少部分基层配置为在接触电解质时变得有粘性。
在以上电池中，基层的粘性部分具有至少约0.1kgf/cm2的抗拉强度。在以上电池中，基层由聚合物膜形成。在以上电池中，电解质包含碳酸酯类溶剂，其中碳酸酯类溶剂配置来溶解至少一部分聚合物膜。在以上电池中，聚合物膜配置为至少部分地收缩并至少部分地膨胀。在以上电池中，聚合物膜由以下中的至少一种形成：聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯和定向聚苯乙烯。
在以上电池中，基层具有约10μm至约50μm的厚度。在以上电池中，粘性层由以下中的至少一种形成：PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PEMA(聚甲基丙烯酸乙酯)和PBMA(聚甲基丙烯酸丁酯)。在以上电池中，粘性层具有约1μm至约30μm的厚度。在以上电池中，第一电极接片和第二电极接片分别具有第一长度和第二长度，其中基层形成在i)第一电极接片和第二电极接片中的至少一个的长度的约2/3的部分与ii)电极组件之间。在以上电池中，移动防止带基本上完全围绕第一电极接片和第二电极接片中的至少一个。
以上电池还包括：盖组件，配置来基本上封闭罐；子板，容纳在罐中并贴附到盖组件；以及绝缘体，形成在电极组件的表面上，其中移动防止带的粘性部分接触子板和绝缘体中的至少一个。以上电池还包括绝缘带，该绝缘带形成在i)第一外表面和第二外表面中的至少一个与ii)移动防止带之间。
在以上电池中，第一电极接片和第二电极接片连接到电极组件的相反两侧。在以上电池中，第一电极接片和第二电极接片连接到电极组件的相同侧。在以上电池中，移动防止带贴附到第一外表面和第二外表面。
另一方面是一种二次电池，该二次电池包括：电极组件；第一电极接片和第二电极接片，彼此间隔开并从电极组件延伸，其中第一电极接片和第二电极接片分别具有第一外表面和第二外表面；移动防止带，贴附到第一外表面和第二外表面中的至少一个的至少一部分；罐，容纳电极组件、电极接片和移动防止带；以及盖组件，配置来基本封闭罐，其中至少部分移动防止带至少接触盖组件。
在以上电池中，移动防止带的至少一部分接触电极组件。在以上电池中，移动防止带包括：i)粘性层，至少部分地围绕第一外表面和第二外表面中的至少一个；和ii)基层，形成在粘性层上。在以上电池中，基层具有至少约0.1kf/cm2的抗拉强度。
以上电池还包括：子板，容纳在罐中并贴附到盖组件；以及绝缘体，形成在电极组件的表面上，其中至少部分基层接触子板和绝缘体中的至少一个。在以上电池中，基层由以下中的至少一种形成：聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯和定向聚苯乙烯。
附图说明
图1是根据实施例的圆柱形二次电池的分解透视图。
图2是图1所示的第一电极接片的沿线A-A截取的横截面图。
图3A是横截面图，示出电解质未注入到图1所示的圆柱形二次电池中的状态，图3B是横截面图，示出注入电解质后得到的圆柱形二次电池的形状，图3C是图3B中示出的区域“3C”的放大视图。
图4示出通过切割圆柱形二次电池的上端使得盖组件从图3所示的圆柱形二次电池分离的状态。
图5是根据另一实施例的在圆柱形二次电池中使用的电极组件的透视图。
图6是图5所示的第一电极接片的沿线B-B截取的横截面图。
图7是根据另一实施例的棱柱形二次电池的透视图。
图8是根据另一实施例的袋型二次电池的透视图。
具体实施方式
通常，当外部冲击诸如外部振动或掉落施加到二次电池时，设置在电池壳里面的电极接片诸如正或负电极接片会移动。电极接片的移动可导致电极接片从电极组件的非涂覆部分或其它部件分离。在此情形下，二次电池的内部电阻可能会增大，导致二次电池发热。
现在将参照附图详细描述实施例。
如图1至图4所示，圆柱形二次电池100包括壳110、电极组件120、上绝缘构件140、下绝缘构件150、盖组件160和衬垫(gasket)170。
根据二次电池100的形状，壳110可以是圆柱形、棱柱形或袋型。为了方便，将关于圆柱型二次电池来描述图1-4的实施例。后面将参照其它实施例来描述棱柱形二次电池和袋型二次电池。
壳110成形为圆柱且可由重量轻的导电材料诸如铝或铝合金制成。壳110可通过例如深冲压工艺形成。根据电极组件120的形状，壳110可具有各种形状。
壳110包括圆形底板112以及从底板112的边缘向上延伸的圆柱侧壁113。参照图3A，沿侧壁113的外圆周向内弯曲的波纹部(beading part)111形成在侧壁113的上部。波纹部111防止上绝缘构件140、电极组件120和下绝缘构件150在壳110内在基本垂直于底板112的方向上移动。弯边部(crimping part)116形成在侧壁113的顶端。弯边部116基本密封壳110与盖组件160之间的间隙。
参照图1，开口114形成在侧壁113的上部从而允许下绝缘构件150、电极组件120、上绝缘构件140、衬垫170和盖组件160依次插入壳110中。
电极组件120可包括第一电极板121、第二电极板122和隔板123。隔板123可包括第一隔板123a和第二隔板123b。电极组件120可通过依次堆叠第一电极板121、第一隔板123a、第二电极板122和第二隔板123b并将堆叠结构卷绕成圆柱构造而形成。第一电极接片127从电极组件120的上部引出，第一电极接片127的端部连接到盖组件160的子板165。第二电极接片128从电极组件120的下部引出，第二电极接片128的端部连接到壳110的底板112。
第一电极板121和第二电极板122中的任一个，例如第一电极板121，可用作正电极板，另一个，例如第二电极板122，可用作负电极板。备选地，第二电极板122可用作正电极板，第一电极板121可用作负电极板。在公开的实施例中，为了方便，假设第一电极板121是正电极板，第二电极板122是负电极板。
尽管未详细示出，但是正电极，也就是第一电极板121，包括正电极集电器以及涂覆在正电极集电器的至少一个表面上的正电极涂覆部分。
正电极集电器可由高导电性金属制成的板例如铝(A1)箔(其不视为限制)形成。
在一实施例中，正电极涂覆部分通过将正电极活性材料、导电剂和粘合剂的混合物涂覆在正电极集电器的至少一个表面上而形成。在一实施例中，正电极活性材料通常包括复合金属氧化物诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)、LiMnO2等，其不视为限制。
没有用正电极活性材料涂覆的第一非涂覆部分形成在第一电极板121的卷绕方向上的两端或至少一端的一部分上。作为正电极接片的第一电极接片127通过例如焊接耦接到第一非涂覆部分，以从电极组件120引出。此外，引出的第一电极接片127的端部通过例如焊接耦接到盖组件160的子板165，以电连接到其上。
尽管没有详细示出，但是负电极，也就是第二电极板122，包括负电极集电器以及涂覆在负电极集电器的至少一个表面上的负电极涂覆部分。
负电极集电器可由高导电性金属制成的板例如铜(Cu)或镍(Ni)箔(其不视为限制)形成。
负电极涂覆部分可通过将负电极活性材料、导电剂和粘合剂的混合物涂覆在负电极集电器的至少一个表面上而形成。在一实施例中，负电极活性材料通常包括碳(C)基材料、Si、Sn、锡氧化物、复合锡合金、过渡金属氧化物、锂金属氮化物、或锂金属氧化物，其不视为限制。
没有用负电极活性材料涂覆的第二非涂覆部分形成在第二电极板122的卷绕方向上的两端或至少一端的一部分上。作为负电极接片的第二电极接片128通过例如焊接耦接到第二非涂覆部分，以从电极组件120引出。此外，引出的第二电极接片128的端部通过例如焊接耦接到壳110的底板112。因而，壳110可具有负极性。此外，壳110，具体地，壳110的底板112，可用作圆柱形二次电池100的负电极端子。
隔板123使第一电极板121和第二电极板122彼此分离。隔板123可包括第一隔板123a和第二隔板123b。微孔可形成在第一隔板123a和第二隔板123b的每个中，锂离子穿过微孔。第一隔板123a和第二隔板123b可由聚合物树脂诸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)制成，其不视为限制。
当接触电解质时表现出粘性的移动防止带(或带)130贴附到从电极组件120引出的第一电极接片127和第二电极接片128中的至少一个的至少一部分。移动防止带130可贴附到第一电极接片127和第二电极接片128中的仅一个，或者可贴附到第一电极接片127和第二电极接片128两者。移动防止带130可贴附到第一电极接片127的至少一部分。第一电极接片127从电极组件120引出并具有耦接到子板165(图3B)的一端，从而它位于子板165与上绝缘构件140之间。在一实施例中，如果贴附到第一电极接片127的移动防止带130与电解质接触，则如图3B、图3C和图4所示，带130部分溶解并表现出粘性。在另一实施例中，带130在接触电解质时至少部分地收缩且至少部分地膨胀。这适用于其余的公开实施例。
因而，由于移动防止带130的粘性部分位于上绝缘构件140与子板165之间，所以能够通过粘性来防止第一电极接片127的移动。例如，如图3B和图3C所示，部分粘性部分粘附到电极组件120的顶表面，粘性部分的某些其它部分粘附到子板165。因此，该粘附防止了第一电极接片127移动。
如图2所示，移动防止带130可包括：基层(base layer)131，具有由于与电解质接触而表现出粘性的部分；以及粘性层132，形成在基层131的反面上。
在一实施例中，基层131由聚合物膜形成，当聚合物膜的至少一部分接触电解质时该聚合物膜部分地表现出粘性。例如，当聚合物膜接触电解质时，电解质中包含的碳酸酯类溶剂渗透到聚合物的分子之间，以使膜的至少一部分溶解，从而赋予膜粘性。在一实施例中，当聚合物膜接触电解质时，包含在电解质中的碳酸酯类溶剂在渗透到聚合物的分子之间的同时使膜的至少一部分溶解，聚合物膜可至少部分地收缩且至少部分地膨胀，表现出粘性。
这里，如图3B和3C所示，粘性部分位于上绝缘构件140与子板165之间且粘附到上绝缘构件140和子板165，并牢固地固定第一电极接片127。因此，即使外部冲击施加到圆柱形二次电池100，第一电极接片127也不易移动。
任何膜可用作聚合物膜，只要它由于与电解质接触而溶解(melt)以表现出粘性。聚合物膜可包括由于聚合物分子之间较大的分子间距离而允许电解质中的碳酸酯类溶剂易于渗透的材料制成的膜，诸如聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯或定向聚苯乙烯(OPS)，这不视为限制。
基层131可具有在约10μm至约50μm范围内的厚度，这不视为限制。当基层131的厚度在上述范围内时，可以更有效地防止第一电极接片127的移动。
粘性层132涂覆在基层131的反面上，且接触第一电极接片127的外表面。粘性层132可由通常使用的粘合剂形成而没有任何特别限制。粘性层132可通过将亚克力(acryl)基粘合剂涂覆在基层131上而形成。亚克力基粘合剂可包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PEMA(聚甲基丙烯酸乙酯)、PBMA(聚甲基丙烯酸丁酯)等，这不视为限制。
粘性层132可通过各种公知方法涂覆在基层131上至各种厚度。例如，粘性层132可通过例如刮涂法将粘合剂涂覆在基层131上至约1μm到约30μm的厚度而形成。
移动防止带130可贴附到从电极组件120引出的第一电极接片127的除端部之外的某部分。由于第一电极接片127的端部是焊接到盖组件160的子板165的部分，所以不需要将移动防止带130贴附到第一电极接片127的端部。在一实施例中，电极接片的贴附有移动防止带的部分是从电极接片与电极组件120之间的边界到暴露的第一电极接片的高度(长度)的2/3的区域。此外，移动防止带130可通过绕从电极组件120引出的第一电极接片127缠绕至少一次而贴附。
上绝缘构件140形成为具有基本圆形的板以使电极组件120和壳110的波纹部111彼此绝缘。孔140a形成在上绝缘构件140的中央处以允许从电极组件120引出的第一电极接片127从其穿过，第一电极接片127穿过孔140a然后电连接到盖组件160。
参照图1，下绝缘构件150形成为具有基本圆形的板以使电极组件120与壳110的底板112彼此绝缘。孔150a形成在下绝缘构件150中以允许从电极组件120引出的第二电极接片128从其穿过，第二电极接片128穿过孔150a然后电连接到壳110的底板112。
参照图1和图3A，盖组件160包括上盖161、位于上盖161下面的安全阀162、位于安全阀162下面的绝缘体163、位于绝缘体163下面的下盖164、以及位于下盖164的底表面上的子板165，衬垫170从外侧围绕这些部件。
上盖161成形为圆形板，并具有从中央向上突出的顶突起161a。此外，用于将二次电池100中产生的内部气体排出到外的多个通孔161b形成在顶突起161a的侧部。上盖161用作将从圆柱形二次电池100内部产生的电流电传导到外部的端子。此外，上盖161可由金属材料诸如不锈钢制成。
安全阀162成形为圆形板，且位于上盖161下面。安全阀162具有形成在其中央的向下突出的底突起162a，并具有形成为基本“Z”形的周边部。安全阀162可由导电金属材料制成。同时，底突起162a还可包括形成在其中央处的中央槽(未示出)和在中央槽的基础上成十字状形成的十字形槽(未示出)。当气体在壳110内产生且壳110的内部压强增大到预定临界值或更高时，安全阀162的底突起162a向上膨胀。这里，底突起162a的中央槽和十字形槽的周边区域破裂，使得安全阀162从安装于安全阀162之下的子板165分离以被电断开，从而中断电流流动。此外，安全阀162配置为通过底突起162a的破裂而打开以允许壳110的内部气体排出到壳110外。也就是说，安全阀162是用于防止圆柱形二次电池100由于内部气压而爆炸的安全器件之一。
尽管未示出，但是二次保护器件还可提供在上盖161与安全阀162之间。二次保护器件可以是正温度系数(PTC)器件，其在圆柱形二次电池100的温度上升时中断电流流动。PTC器件可包括由树脂和碳粉制成的树脂层、以及耦接到树脂层的上表面和下表面的导电板。如果PTC器件的温度增大，则树脂层的树脂膨胀，切断碳粉分子之间的互联，从而中断电流。
在一实施例中，如图1所示，绝缘体163形成为具有环形形状，且形成在安全阀162与下盖164之间以使安全阀162与下盖164彼此绝缘。
在一实施例中，下盖164形成为具有圆形板，并位于绝缘体163之下。此外，中央通孔164a形成在下盖164的中央处。安全阀162的底突起162a插入到中央通孔164a中并穿过中央通孔164a，中央通孔164a提供用于将底突起162a暴露到盖组件160的下部的路径。此外，下盖164具有形成在中央通孔164a周围的多个孔164b。孔164b用于释放在电极组件120中产生的气体。
参照图3A，子板165被固定，同时封闭下盖164的中央通孔164a。此外，子板165耦接到安全阀162的底突起162a。正电极接片，也就是从电极组件120引出的第一电极接片127，连接到子板165的底表面从而电连接到子板165。在一实施例中，子板165由金属材料制成。这里，安全阀162和子板165彼此耦接，而下盖164和子板165彼此耦接。因此，安全阀162、下盖164和子板165结合成一体，形成电流中断器件(CID)。
衬垫170插设在圆柱形壳110的开口114与盖组件160之间，从而基本气密地密封电池。衬垫170配置为从上和下侧压紧固到衬垫170的任一内侧的上盖161以及安全阀162的耦接到上盖161的底部的周边部分。衬垫170可由树脂材料制成，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯。衬垫170防止盖组件160从壳110分离。
圆柱形二次电池100包括电解质。电解质可包括碳酸酯类溶剂。碳酸酯类溶剂可以举例为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。碳酸酯类溶剂可包括在所例举的碳酸酯类溶剂中由DMC、DEC和DPC构成的组选出的至少一种。这样的碳酸酯类溶剂可容易地渗透到具有较大分子间距离的聚合物诸如聚苯乙烯(PS)的分子之间。因此，当碳酸酯类溶剂接触移动防止带130时，它容易地渗透在基层131中的聚合物的分子之间，从而溶解基层131并表现出粘性。
在一实施例中，基于电解质的总重量，含有约10％至约60％的重量比的量的碳酸酯类溶剂。以上范围可提供渗透特性与移动防止效率之间的最优平衡。然而，根据实施例，其它范围也是可行的。
除了碳酸酯类溶剂之外，电解质还可包括通常商业可得的成分。电解质可以是任何电解质，只要它是含有DMC、DEC或DPC的电解质。
图5是根据另一实施例在圆柱形二次电池中使用的电极组件的透视图，图6是图5所示的第一电极接片的沿线B-B截取的横截面图。如图5和图6所示，电极组件120包括具有第一电极接片127的第一电极板121、具有第二电极接片128的第二电极板122、以及隔板123。此外，绝缘带129贴附到第一电极板121与第二电极板122之间的界面，从该界面处第一电极接片127和第二电极接片128从电极组件120引出。此外，移动防止带130贴附到绝缘带129的外侧，同时缠绕绝缘带129。
在一实施例中，绝缘带129贴附到第一电极接片127和第二电极接片128两者，移动防止带130贴附得绕贴附到第一电极接片127的绝缘带129缠绕。备选地，移动防止带130还可贴附得绕第二电极接片128的绝缘带129缠绕。
除了移动防止带130和绝缘带129之外，电极组件120的其它部件与图1至图3所述的那些相同，将省略关于其的详细描述。
绝缘带129防止第一电极接片127与第二电极板122之间或第二电极接片128与第一电极板121之间的短路，并可由通常商业可得的绝缘材料制成。绝缘带129可通过涂覆粘合剂在由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚酰亚胺(PI)制成的膜上而形成。这里，可以使用任何粘合剂，只要它具有粘合力。用于移动防止带130的粘合剂可应用到绝缘带129。
移动防止带130贴附到第一电极接片127的绝缘带129。由于移动防止带130的配置与图1至图3所述的基本相同，所以将省略关于其的详细描述。
如上所述，当绝缘带129贴附到第一电极接片127和第二电极接片128且移动防止带130应用到绝缘带129时，与应用移动防止带130而没有绝缘带129贴附到其的情形相比，可以获得改善的绝缘特性。
图7是根据另一实施例的棱柱形二次电池的透视图。如图7所示，棱柱形二次电池200包括基本棱柱形的壳210、容纳在壳210内的电极组件220、以及耦接到壳210的上部的盖组件240。
壳210可由具有基本矩形形状的金属罐形成，并可用作端子。电极组件220包括第一电极板、第二电极板和隔板，并通过例如将第一电极板、第二电极板以及插设在第一和第二电极板之间的隔板的叠层缠绕成基本矩形的构造而形成。
电极组件220包括第一电极接片227和第二电极接片228。移动防止带230贴附到从电极组件220引出的第一电极接片227和第二电极接片228。
电极组件220具有与前面描述的圆柱形二次电池的电极组件120的构造基本相同的构造，除了以下之外，i)电极组件220具有基本矩形的形状，ii)电极接片227和228沿相同方向引出，以及iii)移动防止带230贴附到第一电极接片227和第二电极接片228两者，将省略关于电极组件220的详细描述。此外，由于贴附到电极接片227和228的移动防止带230与前面描述的圆柱形二次电池的相应部件相同，将省略关于其的详细描述。
如以上在圆柱形二次电池中所述的那样，为了防止第一电极板与第二电极板之间的短路，绝缘带(未示出)可形成在第一电极接片227和第二电极接片228从其引出的界面处，且移动防止带230可形成为绕绝缘带缠绕。
在一实施例中，当移动防止带230接触电解质时，至少部分移动防止带230表现出粘性，由于粘性部分的粘附力，因此可以防止第一电极接片227和第二电极接片228的移动。
盖组件240包括盖板241，盖板241具有与壳210的开口相应的尺寸和形状。端子通孔241a形成在盖板241的中央处，用于注入电解质的电解质注入孔241b形成在盖板241的一侧。电解质注入孔241b耦接到插塞241c以被基本气密地密封。
电极端子242，例如负电极端子，可插入到端子通孔241a中。用于使电极端子242与盖板241电绝缘的衬垫243提供在电极端子242的外表面上。绝缘板244设置在盖板241的底表面上。端子板245安装在绝缘板244的底表面上。
电极端子242插入到端子通孔241a中，同时衬垫243绕电极端子242的外表面缠绕。在绝缘板244插设在电极端子242和端子板245之间的状态下，电极端子242的底表面电连接到端子板245。
在一实施例中，从第一电极板引出的第一电极接片227焊接到盖板241的底表面，从第二电极板引出的第二电极接片228焊接到电极端子242的底表面。
同时，绝缘壳246安装在电极组件220的顶表面上。绝缘壳246使电极组件220和盖组件240彼此电绝缘并覆盖电极组件220的顶部分。绝缘壳246包括形成在与盖板241的电解质注入孔241b对应的位置处的电解质注入孔246b，电解质通过电解质注入孔246b注入到绝缘壳246中。在一实施例中，绝缘壳246由绝缘聚合物树脂制成，例如聚丙烯，这不视为限制。
尽管未示出，但棱柱形二次电池200还可包括保护电路模块和顶罩。例如，保护电路模块控制电极组件220的充电/放电操作或故障。在一实施例中，当从电极组件220施加过电流时，保护电路模块可用来中断过电流。保护电路模块通常配置为具有各种保护电路。此外，顶罩可覆盖保护电路模块。保护电路模块和顶罩可由本领域技术人员容易地形成。
在一实施例中，当贴附到电极接片227和228的移动防止带230接触电解质时，至少部分移动防止带230溶解，表现出粘性。由于移动防止带230的粘性部分位于盖组件240与电极组件220之间，所以可以防止电极接片227和228移动。也就是说，因为电极接片227和228由于粘附力而被牢固地固定，所以可以防止它们在壳210内移动。
图8是根据另一实施例的袋型二次电池的透视图。参照图8，袋型二次电池400包括：袋型壳410；电极组件420，容纳在壳410中并包括第一电极接片427和第二电极接片428；以及移动防止带430，贴附到第一电极接片427和第二电极接片428的至少一部分。
壳410可包括：芯部分410a，由诸如铝(A1)的金属制成；热熔层410b，形成在芯部分410a的顶表面上；以及绝缘膜410c，形成在芯部分410a的底表面上。热熔层410b用作粘性层，使用改性聚丙烯作为聚合物树脂，例如流延聚丙烯(CPP)，绝缘膜410c可由诸如尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料制成。袋型壳410的配置和材料不限于这里例举的那些。壳410包括具有用于容纳电极组件420的空间411a的底表面411以及覆盖具有空间411a的底表面411的顶表面412。用于容纳电极组件420的空间411a可通过例如压制来形成。
在将电极组件420容纳在底表面411的空间411a中之后，壳410通过覆盖并基本气密地密封顶表面412而耦接到电极组件420。
由于电极组件420以及贴附到电极组件420的第一电极接片427和第二电极接片428的移动防止带430与前面描述的棱柱形二次电池200的相应部件基本相同，所以将省略关于其的详细描述。
电极组件420容纳在壳410中。之后，第一电极接片427和第二电极接片428沿预定方向引出预定长度。在一实施例中，移动防止带430仅贴附到设置在壳410内的电极接片427和428，而不贴附到电极接片427和428的向外引出部分。
尽管未示出，但袋型二次电池400还可包括保护电路模块。保护电路模块控制电极组件420的充电/放电操作或故障。在一实施例中，当从电极组件420施加过电流时，保护电路模块可用于中断过电流。保护电路模块通常配置为具有各种保护电路。这里，保护电路模块电连接到电极组件420的第一电极接片427和第二电极接片428。
在一实施例中，当移动防止带430接触电解质时，至少部分移动防止带430溶解并表现出粘性。这里，由于粘附力，粘性部分能有效地抑制电极接片427和428在壳410内移动。
下面将描述二次电池的制造方法。根据实施例，可以增加额外的工艺，去除一些工艺，或者改变工艺的顺序。制造方法包括电极组件插入工艺和电解质注入工艺。在电极组件插入工艺中，由于接触电解质而在其至少一部分上表现出粘性的移动防止带贴附到从电极组件引出的第一电极接片和/或第二电极接片的表面的至少一部分，电极组件插入到壳中。在电解质注入工艺中，移动防止带接触电解质以允许至少一部分移动防止带表现出粘性。
现在将参照图1至图3描述根据一实施例的二次电池的制造方法。在以下中，将关于圆柱形二次电池100来描述二次电池的制造方法。然而，本领域技术人员能容易地实践应用到其它类型二次电池的该二次电池制造方法，诸如棱柱形二次电池和袋型二次电池。
圆柱二次电池100的制造方法包括插入电极组件120和注入电解质。
在电极组件120的插入中，移动防止带130(当它接触电解质时在其至少一部分上表现出粘性)贴附到从电极组件120引出的第一电极接片127的外表面的至少一部分，且电极组件120插入到壳110中。
由于前面已经关于圆柱形二次电池100详细描述了移动防止带130，所以将省略对其的详细描述。
在将电极组件120插入到壳110中之前和之后，可以组装二次电池100的一些其它部件。
例如，在下绝缘构件150、电极组件120和上绝缘构件140从底部依次设置的状态下，电极组件120的第二电极接片128通过例如焊接而耦接到壳110的底板112。在该阶段，波纹部111和弯边部116没有形成在壳110中。
接着，波纹部111形成在壳110的侧壁113上，从而防止下绝缘构件150、电极组件120和上绝缘构件140在壳110内沿基本垂直于底板112的方向移动。
如上所述，电极组件120容纳在壳110中且其它部件被组装，接着是电解质注入工艺。
在电解质注入工艺中，移动防止带130与电解质接触，从而允许至少一部分移动防止带130表现出粘性。
电解质允许在充电和放电操作期间通过电化学反应从电极产生的锂离子移动。由于电解质与上面描述的相同，所以将省略对其的详细描述。
当电解质注入到壳110中时，电解质与贴附到电极组件120的第一电极接片127的移动防止带130接触。这时，至少一部分移动防止带130溶解，赋予移动防止带130粘附力。移动防止带130的粘附部分防止第一电极接片127在壳110内移动。
在电解质的注入之后，二次电池100的其它部件被组装。例如，衬垫170通过形成在壳110中的开口插入到壳110中以被置于波纹部111上。然后，盖组件160置于衬垫170内，弯边部116形成在壳110的侧壁113的顶端，从而固定衬垫170和盖组件160。
如上所述，一旦组装了二次电池100，就可以进行通常的后处理，即化成(formation)和熟化(aging)工艺。化成和熟化工艺可以一般地应用于棱柱形二次电池和袋型二次电池。
通过重复充电和放电操作，化成工艺激活所组装的电池。在化成工艺的充电操作期间，从用作正电极材料的锂金属氧化物生成的锂离子移动到作为负电极的碳电极以嵌入(intercalation)。由于锂是高活性的，所以它与碳负电极反应然后产生化合物，诸如Li2CO3、LiO或LiOH，在碳电极的表面上形成称作固体电解质界面(SEI)的涂层。
熟化工艺允许电池在预定时间段维持不受干扰以稳定SEI涂层。熟化工艺通常通过将所组装的二次电池100置于约50℃至约70℃的条件下约18小时至约36小时来进行。通过熟化工艺，至少部分移动防止带130溶解以给出足够高的粘附力。因而，能够有效地防止电极接片移动。
下文中将通过以下示例更详细地描述另一实施例，示例不视为限制。
<示例1>
作为正电极活性材料的LiCoO2、作为粘合剂的聚偏氟乙烯(PVdF)、以及作为导电剂的碳以92∶4∶4的重量比混合，并分散在N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)中以制备正电极浆料。正电极浆料涂覆在20μm厚的铝箔上、被干燥和压制以制备正电极板。
作为负电极活性材料的人造石墨、作为粘合剂的苯乙烯-丁二烯橡胶、以及作为增稠剂的羧甲基纤维素以96∶2∶2的重量比混合，并分散在水中以制备负电极浆料。负电极浆料涂覆在15μm厚的铜箔上，被干燥和压制以制备负电极板。
20μm厚的聚乙烯/聚丙烯多孔膜(可从美国的Hoechst Celanese商业购买)用作隔板。隔板设置在正电极板和负电极板之间，所得结构被卷绕以制备电极组件。这时，移动防止带贴附到从电极组件引出的正电极接片。移动防止带通过将PMMA粘合剂涂覆在32μm厚的OPS膜上至15μm的厚度而形成。电极组件的长直径是17.00mm，其短直径是16.56mm。移动防止带绕正电极接片缠绕一次以被电极组件的边界表面(第一电极接片从其引出)的至少三分之二(2/3)贴附。以果冻卷(jellyroll)构造卷绕的电极组件被放入由铝制成的圆柱形电池壳中，电解质被注入到电池壳中，接着组装和基本气密地密封盖组件，从而完成二次电池。
这里，包括以30∶55∶5∶10的体积比混合的碳酸亚乙酯(EC)∶碳酸二甲酯(DMC)∶碳酸亚丙酯(PC)∶氟代苯(FB)并溶有1.1M LiPF6的混合有机溶剂用作电解质。
尽管在以上示例1中使用了特定类型的材料(电极材料、粘合剂、导电剂、隔板、基层、粘性层、溶剂、电解质等)或参数(厚度、直径、粘附力或抗拉强度(tensile strength)等)，但是预期从结合图1-9讨论的其它类型的材料或参数获得基本相同或相似的好处。
<实验示例>
以与示例1相同的方式制造的五个二次电池每个经历化成工艺，接着切割波纹部。然后，焊接到盖组件的子板的第一电极接片的上端被切割。所得产品示于图4中。
接着，通过使用连接到移动防止带贴附到其上的第一电极接片的上端的推拉力计(push-pull gauge)来测量抗拉强度(粘附力)，测试结果列于表1中。
<比较实验示例>
以与示例1基本相同的方式(除了使用聚酰亚胺(PI)绝缘带代替移动防止带之外)制造的五个二次电池中的每个经历化成工艺，接着切割波纹部。然后，焊接到盖组件的子板的第一电极接片的上端被切割。所得产品示于图4中。
之后，通过使用连接到具有贴附到其的PI绝缘带的第一电极接片的上端的推拉力计来测量粘附力，测试结果在表1中列出。
表1
Figure BDA0000080125460000151
如表1所确定的，贴附到从电极组件引出的正电极接片的移动防止带的至少一部分溶解，表现出粘性。因此，根据所公开实施例中的至少一个，可以有效地防止电极接片在壳里面移动。
根据所公开实施例中的至少一个，电极接片通过移动防止带的粘性部分的粘附力牢固地固定到壳。因而，二次电池能防止电极接片由于外部冲击诸如外部振动或落下而在壳里面移动。
尽管已经参照附图描述了所公开的实施例，但是以上公开内容应当仅理解为说明性的，并且应理解，本领域技术人员能容易地进行各种修改和改变而不背离权利要求书的范围和精神。
本申请要求于2010年8月5日提交到美国专商局的临时专利申请No.61/371118的优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。
本申请还涉及于2009年9月4日提交的美国专利申请No.12/554528和12/554504以及于2009年11月25日提交的美国专利申请No.12/626157，它们都通过引用整体结合于此。

Claims (23)

1.一种二次电池，包括：
电极组件；
第一电极接片和第二电极接片，彼此间隔开且从所述电极组件延伸，其中所述第一电极接片和所述第二电极接片分别具有第一外表面和第二外表面；
电解质；
移动防止带，贴附到所述第一外表面和所述第二外表面中的至少一个的至少一部分，其中至少部分所述移动防止带配置为在接触所述电解质时变得有粘性；以及
罐，容纳所述电极组件、所述第一和第二电极接片、以及所述移动防止带。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述移动防止带包括：i)粘性层，至少部分地围绕所述第一外表面和所述第二外表面中的至少一个；以及ii)基层，形成在所述粘性层上，其中至少部分所述基层配置为在接触所述电解质时变得有粘性。
3.如权利要求2所述的二次电池，其中所述基层的粘性部分具有至少0.1kgf/cm2的抗拉强度。
4.如权利要求2所述的二次电池，其中所述基层由聚合物膜形成。
5.如权利要求4所述的二次电池，其中所述电解质包含碳酸酯类溶剂，且其中所述碳酸酯类溶剂配置来溶解至少部分所述聚合物膜。
6.如权利要求4所述的二次电池，其中所述聚合物膜配置为至少部分地收缩并至少部分地膨胀。
7.如权利要求4所述的二次电池，其中所述聚合物膜由以下中的至少一种形成：聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯和定向聚苯乙烯。
8.如权利要求2所述的二次电池，其中所述基层具有10μm至50μm的厚度。
9.如权利要求2所述的二次电池，其中所述粘性层由以下中的至少一种形成：聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸丁酯。
10.如权利要求2所述的二次电池，其中所述粘性层具有1μm至30μm的厚度。
11.如权利要求2所述的二次电池，其中所述第一电极接片和所述第二电极接片分别具有第一长度和第二长度，其中所述基层形成在i)所述第一电极接片和第二电极接片中的至少一个的长度的约2/3的部分与ii)所述电极组件之间。
12.如权利要求11所述的二次电池，其中所述移动防止带完全围绕所述第一电极接片和所述第二电极接片中的至少一个。
13.如权利要求1所述的二次电池，还包括：
盖组件，配置为基本封闭所述罐；
子板，容纳在所述罐中并贴附到所述盖组件；以及
绝缘体，形成在所述电极组件的表面上，
其中所述移动防止带的粘性部分接触所述子板和所述绝缘体中的至少一个。
14.如权利要求1所述的二次电池，还包括绝缘带，该绝缘带形成在i)所述第一外表面和所述第二外表面中的至少一个与ii)所述移动防止带之间。
15.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第一电极接片和所述第二电极接片连接到所述电极组件的相反两侧。
16.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第一电极接片和所述第二电极接片连接到所述电极组件的相同侧。
17.如权利要求16所述的二次电池，其中所述移动防止带贴附到所述第一外表面和所述第二外表面。
18.一种二次电池，包括：
电极组件；
第一电极接片和第二电极接片，彼此间隔开并从所述电极组件延伸，其中所述第一电极接片和所述第二电极接片分别具有第一外表面和第二外表面；
移动防止带，贴附到所述第一外表面和所述第二外表面中的至少一个的至少一部分；
罐，容纳所述电极组件、所述第一和第二电极接片、以及所述移动防止带；以及
盖组件，配置为基本封闭所述罐，
其中所述移动防止带的至少一部分接触至少所述盖组件。
19.如权利要求18所述的二次电池，其中所述移动防止带的所述至少一部分接触所述电极组件。
20.如权利要求18所述的二次电池，其中所述移动防止带包括：i)粘性层，至少部分地围绕所述第一外表面和所述第二外表面中的至少一个；和ii)基层，形成在所述粘性层上。
21.如权利要求20所述的二次电池，其中所述基层具有至少0.1kgf/cm2的抗拉强度。
22.如权利要求20所述的二次电池，还包括：
子板，容纳在所述罐中并贴附到所述盖组件；以及
绝缘体，形成在所述电极组件的表面上，
其中至少部分所述基层接触所述子板和所述绝缘体中的至少一个。
23.如权利要求20所述的二次电池，其中所述基层由以下中的至少一种形成：聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯和定向聚苯乙烯。
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