CN102447088A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开一种二次电池，包括：电极组件，包括布置为堆叠体的第一电极板和第二电极板，以及置于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板；所述第一电极板包括用第一活性物质涂覆基底形成的第一活性物质涂覆部分和第一未涂覆部分；所述第二电极板包括用第二活性物质涂覆基底形成的第二活性物质涂覆部分和第二未涂覆部分；并且所述二次电池进一步包括形成在所述第一未涂覆部分的对应于所述第二电极板的部分中的绝缘构件。

Description

二次电池
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年10月1日递交的美国临时申请No.61/389,123以及于2011年8月19日递交于美国专利商标局的美国非临时申请No.13/213,929的优先权，上述美国申请全部内容通过引用合并于此。
技术领域
实施例涉及一种二次电池，更具体而言，涉及一种安全性提高的二次电池。
背景技术
近来，二次电池广泛用作便携式电子设备的电源。
进一步，由于便携式电子设备使用在各种领域中，因此对高容量二次电池的要求日益增加。因此，正在进行广泛的研究以提高二次电池的安全性。
发明内容
本发明的一方面提供一种二次电池，在高温下在该二次电池中不会发生短路。
进一步，本发明的一方面提供一种二次电池，其有利于正电极板和负电极板的对准。
根据本发明的一方面，提供一种二次电池，包括电极组件，电极组件包括布置为堆叠体的第一电极板和第二电极板以及置于所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板，所述第一电极板包括通过用第一活性物质涂覆基底形成的第一活性物质涂覆部分以及第一未涂覆部分，所述第二电极板包括通过用第二活性物质涂覆基底形成的第二活性物质涂覆部分以及第二未涂覆部分，并且所述二次电池进一步包括形成在所述第一未涂覆部分的对应于所述第二电极板的部分中的绝缘构件。
所述第一未涂覆部分和所述第二未涂覆部分为在所述第一电极板上和所述第二电极板上没有用所述第一活性物质涂覆的部分，并可形成为分别从所述第一活性物质涂覆部分和所述第二活性物质涂覆部分延伸。
所述绝缘构件可形成在所述第一未涂覆部分的与所述第一电极板的所述第一活性物质涂覆部分相邻的部分中。
所述绝缘构件可被提供为覆盖所述第一未涂覆部分的前表面和后表面。所述绝缘构件和所述第一电极板的所述第一未涂覆部分可具有层叠结构。
所述绝缘构件可为纤维素膜、PP膜和PI膜中的一个或多个。
所述二次电池可进一步包括在所述绝缘构件上的陶瓷涂覆层。这里，所述陶瓷涂覆层可为Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的一种或多种。进一步，所述陶瓷涂覆层可通过在重量比7∶3或5∶5下混合Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的两种材料形成。所述陶瓷涂覆层可包括从7∶3到1∶1的重量比下的Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的两种，其中在7∶3的重量比时，Al2O3或TiO2为7份，BaTiO4或SiO2为3份。
所述绝缘构件可不在接线片联接部分处形成。
所述绝缘构件的厚度可等于所述第一活性物质涂覆部分的厚度或更小。所述绝缘构件的一部分可布置在对应于所述第二活性物质涂覆部分的区域中。
如上所述，示例性实施例提供一种在高温下稳定地使用的堆叠型二次电池。
而且，示例性实施例提供一种堆叠型二次电池，其有利于正电极板和负电极板的对准以提高生产率。
附图说明
附图与说明书一起例示示例性实施例，并与文字描述一起用于阐释本实施例的原理。
图1为根据示例性实施例的二次电池的分解透视图；
图2例示图1的电极组件的上侧；
图3为根据该示例性实施例的正电极板的剖视图；
图4例示根据另一示例性实施例的电极组件的上侧；以及
图5例示根据又一示例性实施例的电极组件的上侧。
具体实施方式
在以下详细的文字说明中，简单地通过例示示出和描述仅仅特定示例性实施例。如本领域技术人员会意识到的那样，所描述的实施例可以各种不同方式修改，所有均不背离本实施例的精神或范围。因此，附图和文字说明将视为本质上例示性的而非限制性的。另外，当一元件被提及为在另一元件“上”时，该元件可直接地在另一元件上，或间接地在另一元件上，一个或多个中间元件置于该元件与另一元件之间。此外，当一元件被提及为“连接到”另一元件时，该元件可直接地“连接到”另一元件，或间接地连接到另一元件，一个或多个中间元件置于该元件与另一元件之间。下文中，相似的附图标记表示相似的元件。
下文中，将参照附图描述示例性实施例。
图1至图3例示一示例性实施例。
图1为根据示例性实施例的堆叠型二次电池的分解透视图，图2例示图1的电极组件的上侧。
根据本实施例的二次电池10包括电极组件100，该电极组件包括布置为堆叠体的第一电极板110和第二电极板120，以及置于第一电极板110与第二电极板120之间的隔板130，第一电极板110包括通过用第一活性物质涂覆基底形成的第一活性物质涂覆部分112以及第一未涂覆部分111，第二电极板120包括通过用第二活性物质涂覆基底形成的第二活性物质涂覆部分122以及第二未涂覆部分121，二次电池10进一步包括形成在第一未涂覆部分111的对应于第二电极板120的部分中的绝缘构件50。
第一未涂覆部分111和第二未涂覆部分121为在第一电极板110上和第二电极板120上没有用活性层涂覆的部分，并可形成为分别从第一活性物质涂覆部分112和第二活性物质涂覆部分122延伸。电极组件100可进一步包括第一电极接线片111a和第二电极接线片121a，第一电极接线片111a和第二电极接线片121a可在电极组件100的一侧引出并彼此分隔开。
参照图1，堆叠型二次电池10可通过将电极组件100和电解液(未示出)容纳在电池壳体20中制造。
电池壳体20包括用于容纳电极组件100的主体和用于覆盖主体的罩。密封部分21可被提供在主体的边缘上。根据本实施例的堆叠型二次电池10可通过将电极组件100和电解液容纳在电池壳体20的主体中，然后在主体和罩被粘住的状态下热熔合而制造。
在电极组件100中，第一电极引线30和第二电极引线40分别形成第一和第二电极接线片111a和121a以及联接部分31和41。第一电极引线30和第二电极引线40经过电池壳体20的密封部分21引出到外部，以将二次电池20电连接到外部。进一步，第一电极引线30和第二电极引线40可进一步包括引线膜32和42。引线膜32和42可被提供在电极引线30和40中的每一个与电池壳体20的密封部分21接触的部分中。引线膜32和42防止可能在电池壳体20的密封部分21热熔合时发生的在密封部分21以及第一电极引线30和第二电极引线40之间的短路，并还增大密封部分21的粘附力以防止电解液泄漏到电池壳体20之外。
容纳在电池壳体20中的电解液(未示出)可包括用于供应锂离子的锂盐以及作为使电化学反应中涉及的离子能够传递的介质的非水有机溶剂。用于构成电极组件100的第一电极板110和第二电极板120与电解液反应以产生电化学能量，该电化学能量可通过电极引线30和40传送到外部。
参照图1，根据本实施例的电极组件100可通过在基板上放置多个第一电极板110、多个第二电极板200和置于电极板之间的多个隔板130而形成。
图2例示图1的电极组件100的上侧。电极组件100具有放置多个单元的形式，单个单元由第一电极板110、第二电极板120和置于电极板110与120之间的隔板130构成。详细而言，该单元包括一个第二电极板120、放置在该第二电极板120上的一个第一电极板110以及置于电极板110与120之间的一个隔板130。电极组件通过反复放置第二电极板120和第一电极板110同时将隔板130放置在单元上而制造。这里，电极板的放置顺序可根据电极组件100的设计而改变。
在本实施例中，第一电极板110可为正电极板。正电极板包括作为第一活性物质涂覆部分112的通过用正极活性物质涂覆基底形成的正极活性物质涂覆部分112，以及没有用正极活性物质涂覆的未涂覆部分111。一般而言，基底不受限制，只要其为高导电材料且不会引起化学变化即可。形成正极活性物质涂覆部分112的正极活性物质可包括含锂的分层化合物。
第二电极板120可为负电极板。负电极板包括作为第一活性物质涂覆部分122的通过用负极活性物质涂覆基底形成的负极活性物质涂覆部分122，以及没有用负极活性物质涂覆的未涂覆部分121。一般而言，基底可为金属，形成负极活性物质涂覆部分122的负极活性物质可包括石墨或类似物。
如上所述，第一未涂覆部分111和第二未涂覆部分121为在正电极板110和负电极板120上的未涂覆部分，并可分别从正极活性物质涂覆部分112和负极活性物质涂覆部分122延伸。一般而言，第一未涂覆部分111和第二未涂覆部分121可被提供为具有与相应的活性物质涂覆部分112和122近似相同的宽度以形成矩形的上部，或可被提供为被冲压使得一个部分突出，但不限于此。
正电极板110和负电极板120可包括第一电极接线片111a和第二电极接线片121a，其分别比正极活性物质涂覆部分112和负极活性物质涂覆部分122窄。第一电极接线片111a和第二电极接线片121a可通过使用模具冲压正电极板110和负电极板120的一个部分形成。一般而言，第一电极接线片111a和第二电极接线片121a通过冲压电极板的第一未涂覆部分111和第二未涂覆部分121形成。第一电极接线片111a和第二电极接线片121a可具有各种形状。例如，第一电极接线片111a和第二电极接线片121a可具有从正极活性物质涂覆部分112和负极活性物质涂覆部分122突出的矩形形状，或可从第一未涂覆部分111和第二未涂覆部分121突出。进一步，第一电极接线片111a和第二电极接线片121a可使用单独构件附接到正电极板110和负电极板120的一侧，从而形成在电极板上。第一电极接线片111a和第二电极接线片121a将多个放置的正电极板110和多个放置的负电极板120电连接到相同种类的电极板，以容易地与电极板的第一电极引线30和第二电极引线40组合，但不限于此。
当负极活性物质包括例如石墨时，负电极板120一般可形成为具有与正电极板110相同的面积或具有比正电极板110大的面积。当负电极板120形成为具有比正电极板110小的面积时，包含在正极活性物质中的锂可在充电和放电中析出，这在充电和放电中减小二次电池10的容量并可使二次电池10的安全性迅速下降。因此，如图2中所示，当放置正电极板110和负电极板120时，鉴于二次电池10的容量和安全性，负电极板120可形成为与正电极板110相比具有大的面积。另外，置于电极板之间的隔板130可形成为具有比负电极板120大的面积，从而具有相对大的面积，以防止在正电极板110和负电极板120之间发生短路。
隔板130置于正电极板110与负电极板120之间，以防止彼此直接接触而短路。例如，隔板130可包括聚合物材料并使用具有高离子渗透性和高机械强度的绝缘薄膜。
当二次电池10暴露于高温时，包括聚合物材料的隔板130一般可收缩。收缩的隔板130可在面积上减小到比正电极板110和负电极板120小，因而电极板的一部分可被暴露而短路。这里，由于电极组件100通过放置正电极板110和负电极板120且隔板130置于电极板之间而形成，因此由于置于电极板之间的隔板130，不易于放置正电极板110和负电极板120同时完全地对准并面对彼此。
这里，具有不同极性的正电极板110和负电极板120可能彼此直接接触而短路，其中正电极板110的第一未涂覆部分111特别易于短路，这是因为第一未涂覆部分111位于正电极板110的端部从而易于与负电极板120接触。因此，绝缘构件50可形成在第一未涂覆部分111的对应于负电极板120的部分中。进一步，形成在第一未涂覆部分111上的绝缘构件50可与正极活性物质涂覆部分112相邻地形成。在正电极板110和负电极板120中，当短路发生时，在相应的电极板上的正极活性物质涂覆部分112和负极活性物质涂覆部分122与未涂覆部分相比产生大量热，并可甚至使二次电池着火或爆炸。绝缘构件50被放置为面对负极活性物质涂覆部分122，且隔板130设置在其间在与正极活性物质涂覆部分112相邻的部分中，发生短路的风险在该相邻的部分中相对高。当第一未涂覆部分111被冲压以形成第一电极接线片111a时，第一电极接线片111a的至少一部分可面对负电极板120。这里，绝缘构件50可也形成在第一电极接线片111a上以防止在电极板之间发生短路。
图3为根据该示例性实施例的正电极板110的剖视图。
参照图3，正电极板110包括通过用正极活性物质涂覆基底113的前表面和后表面形成的正极活性物质涂覆部分112以及未涂覆部分111。绝缘构件50可形成在第一未涂覆部分111的对应于第二电极板120的部分中，绝缘构件50可形成为覆盖未涂覆部分111的前表面和后表面。一般而言，正电极板110和负电极板的基底的前表面和后表面都形成有负极活性物质涂覆部分，从而最大化每体积二次电池10的容量。这里，当绝缘构件50形成在未涂覆部分111的前表面和后表面的仅一个表面上时，在正电极板110和负电极板120面对彼此时，没有形成绝缘构件50的另一表面变得易于短路。另外，当绝缘构件50形成在仅一个表面上时，可能存在形成绝缘构件50的所述一个表面与没有形成绝缘构件50的另一表面之间的厚度差异，这阻碍电极板的放置。
形成在未涂覆部分111上的绝缘构件50的厚度x可等于正极活性物质涂覆部分112的厚度或更小。详细而言，当正极活性物质涂覆部分112在基底113的前表面上和基底的后表面上具有不同厚度时，绝缘构件50的厚度x可由提供在与绝缘构件50相同的表面上的正极活性物质涂覆部分112的厚度确定。
当绝缘构件50的厚度x大于正极活性物质涂覆部分112的厚度y时，形成绝缘构件50的面积在厚度上相对增大绝缘构件50与正极活性物质涂覆部分112之间的厚度差。因此，当放置多个电极板时，不易于平衡电极板，并且可能在对准放置的电极板方面存在问题。此外，由于多个电极板被放置，因此形成在每个正电极板110上的绝缘构件50的累积厚度可阻碍密封电池壳体20，因而电解液可能泄漏。
尽管正极活性物质涂覆部分112的厚度y在本实施例中在基底113的前表面上和基底的后表面上相同，但厚度y可不限于此，而是可不同。当正极活性物质涂覆部分112的厚度y不同时，如上所述，绝缘构件50的厚度x可等于形成在基底113的相同表面上的正极活性物质涂覆部分112的厚度y或更小。
绝缘构件50可为绝缘薄膜，例如使用纤维素膜、PP膜和PI膜中的一个或多个。
在如下示例性实施例中，将仅描述与参照图1至图3描述的内容不同的特征。
图4例示根据另一示例性实施例的电极组件200。
参照图4，根据本实施例的电极组件200包括：正电极板110，该正电极板包括正极活性物质涂覆部分112和第一未涂覆部分111；负电极板120，该负电极板包括负极活性物质涂覆部分122和未涂覆部分121；和置于电极板之间的隔板130，绝缘构件51形成在未涂覆部分111和第一电极接线片111a的对应于负电极板120的部分中。
绝缘构件51可形成为防止与负电极板120的短路。因此，绝缘构件51可形成为覆盖未涂覆部分111和第一电极接线片111a全部，未涂覆部分111和第一电极接线片111a具有与负电极板120不同的极性且在很大程度上可能与负电极板120接触。
而且，第一电极接线片111a可包括联接部分31。接线片联接部分31为第一电极接线片111a和第一电极引线30联接的部分，并可通过激光焊接或电阻焊接形成。这里，绝缘构件51可不在接线片联接部分31处形成。当绝缘构件51形成在接线片联接部分31上时，在第一电极引线30通过焊接与第一电极接线片111a联接时，绝缘构件51可被损坏。进一步，第一电极引线30和第一电极接线片111a不完全地联接，从而第一电极引线30可即使通过弱冲击而容易地与第一电极接线片111a脱离。因此，绝缘构件51形成为覆盖未涂覆部分111和第一电极接线片111a全部，但不在第一电极接线片111a和第一电极引线30联接的位置即接线片联接部分31处形成。
图5例示根据又一示例性实施例的电极组件300。
参照图5，用于根据本实施例的二次电池的电极组件300包括：正电极板110，该正电极板包括正极活性物质涂覆部分112和第一未涂覆部分111；负电极板120，该负电极板放置在正电极板110上，并包括负极活性物质涂覆部分122和未涂覆部分121；和置于电极板之间的隔板130。二次电池进一步包括形成在第一未涂覆部分111的对应于负电极板120的部分中的绝缘构件52并进一步包括在绝缘构件52上的陶瓷涂覆层。绝缘构件52和第一电极板110的第一未涂覆部分111具有层叠结构。绝缘构件的一部分布置在对应于第二活性物质涂覆部分的区域中。
绝缘构件52可例如为纤维素膜、PP膜和PI膜中的一个或多个，并包括上述聚合物膜。
例如，陶瓷涂覆层可包括Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的一种或多种。陶瓷涂覆层可通过在7∶3或5∶5的重量比下混合Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的两种材料形成。陶瓷涂覆层包括在从7∶3到1∶1的重量比下的Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的两种，其中在7∶3的重量比时，Al2O3或TiO2为7份，BaTiO4或SiO2为3份。
如上所述，绝缘构件52一般可使用聚合物膜，该聚合物膜可易于加热。因此，当使用绝缘构件52的二次电池长时间暴露于高温时，绝缘构件52可能收缩。然而，陶瓷在高温下难以改变以被稳定地使用。绝缘构件52进一步包括陶瓷涂覆层以补充绝缘构件52在高温下的热稳定性并提高二次电池的安全性。
虽然已结合特定示例性实施例描述了本实施例，但将理解，实施例不限制所公开的实施例，相反而是致力于覆盖包含在所附权利要求的精神和范围及其等价物内的各种修改和等价设置。

Claims (20)

1.一种二次电池，包括：
电极组件，包括布置为堆叠体的第一电极板和第二电极板，以及置于所述第一电极板和所述第二电极板之间的隔板，
其中所述第一电极板包括第一活性物质涂覆部分和第一未涂覆部分；
其中所述第二电极板包括第二活性物质涂覆部分和第二未涂覆部分；
并且其中所述二次电池进一步包括形成在所述第一未涂覆部分的对应于所述第二电极板的部分中的绝缘构件。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第一未涂覆部分和所述第二未涂覆部分分别从所述第一活性物质涂覆部分和所述第二活性物质涂覆部分延伸。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件形成在所述第一未涂覆部分的与所述第一电极板的所述第一活性物质涂覆部分相邻的部分中。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件和所述第一电极板的所述第一未涂覆部分具有层叠结构。
5.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件覆盖所述第一未涂覆部分的前表面和后表面。
6.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件包括纤维素膜、PP膜和PI膜中的一个或多个。
7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池进一步包括在所述绝缘构件上的另外的陶瓷涂覆层。
8.如权利要求7所述的二次电池，其中所述陶瓷涂覆层包括Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的一种或多种。
9.如权利要求7所述的二次电池，其中所述陶瓷涂覆层通过混合选自Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的两种材料形成。
10.如权利要求9所述的二次电池，其中所述两种材料在从7∶3到1∶1的重量比下混合。
11.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件的厚度等于所述第一活性物质涂覆部分的厚度或更小。
12.如权利要求1所述的二次电池，进一步包括第一电极接线片、第二电极接线片、第一电极引线和第二电极引线，其中所述第一电极接线片和第二电极接线片分别从所述第一电极板和所述第二电极板延伸，并且各自包括接线片联接部分，其中所述接线片联接部分为所述第一电极接线片和所述第一电极引线联接或所述第二电极接线片和所述第二电极引线联接的部分。
13.如权利要求12所述的二次电池，其中所述绝缘构件进一步形成在所述第一电极接线片上。
14.如权利要求13所述的二次电池，其中所述绝缘构件形成在所述第一电极接线片的不包括接线片联接部分的部分上。
15.如权利要求12所述的二次电池，其中所述第一电极板包括正电极板，所述第二电极板包括负电极板，其中所述第一电极接线片包括正电极接线片，其中所述第二电极接线片包括负电极接线片，其中所述第一电极引线包括正电极引线，并且其中所述第二电极引线包括负电极引线。
16.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第二电极板包括与所述第一电极板相同的面积或更大的面积。
17.如权利要求12所述的二次电池，其中所述第一电极接线片和所述第二电极接线片的宽度分别比所述第一电极板和所述第二电极板的宽度窄。
18.如权利要求12所述的二次电池，进一步在所述第一电极引线和所述第二电极引线中的至少一个上包括引线膜。
19.如权利要求1所述的二次电池，其中所述绝缘构件的一部分布置在对应于所述第二活性物质涂覆部分的区域中。
20.如权利要求10所述的二次电池，其中所述陶瓷涂覆层包括从7∶3到1∶1的重量比下的Al2O3、BaTiO4、TiO2和SiO2中的两种，其中在7∶3的重量比时，Al2O3或TiO2为7份，BaTiO4或SiO2为3份。
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