CN102496692B - 电极组件、制造电极组件的方法及电池组件 - Google Patents
电极组件、制造电极组件的方法及电池组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102496692B CN102496692B CN201110448084.1A CN201110448084A CN102496692B CN 102496692 B CN102496692 B CN 102496692B CN 201110448084 A CN201110448084 A CN 201110448084A CN 102496692 B CN102496692 B CN 102496692B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery lead
- lead plate
- length
- uncoated part
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
- H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6553—Terminals or leads
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
- H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
- H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
- H01M50/557—Plate-shaped terminals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Algebra (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
一种电极组件、制造电极组件的方法及电池组件,所述电极组件具有正电极板、负电极板和插置在它们之间的隔板。所述正电极板和所述负电极板具有涂覆部分和未涂覆部分。所述正电极板的所述涂覆部分与所述未涂覆部分之间相互连接的长度大于所述负电极板的所述涂覆部分与所述未涂覆部分之间相互连接的长度,以减少在所述正电极板处发生热集中。在一种实施方式中,所述正电极板与所述负电极板的所述涂覆部分与所述未涂覆部分之间的各边界距离之间的相对长度使用包括相对电阻和相对厚度的乘积的比而确定。
Description
相关申请
本申请要求于2011年1月7日递交的美国临时专利申请No.61/430,893的权益,该美国临时专利申请通过引用全部合并于此。
技术领域
本发明一个或多个实施例涉及一种二次电池,更特别地,涉及一种二次电池的结构。
背景技术
目前,紧凑且轻的便携式电气/电子设备,诸如蜂窝电话、笔记本电脑和可携式摄像机,已经被有效地开发和生产。因此,便携式电气/电子设备包括电池组,以便在没有分离的电源的情况下在任何地方能够运行。从经济方面考虑,电池组包括可再充电二次电池。有代表性的二次电池的示例为镍镉(Ni-Cd)电池,镍氢(Ni-MH)电池,锂(Li)电池和锂(Li)离子电池。特别地,锂离子电池具有高于镍镉电池和镍氢电池的操作电压约为三倍的操作电压,该镍镉电池和镍氢电池已经被广泛地用作便携式电子设备的电源。另外,锂离子电池由于具有每特定重量的高能量密度而已经被广泛使用。二次电池使用锂基氧化物作为正极活性物质,使用碳材料作为负极活性物质。
发明内容
本发明的一个或多个实施例包括二次电池。
根据本发明的一个或多个实施例,前述需要由一种电极组件满足,该电极组件包括:第一电极板,具有第一未涂覆部分和涂覆有第一活性物质的第一涂覆部分;和第二电极板,具有第二未涂覆部分和涂覆有第二活性物质的第二涂覆部分。在此实施例中,本发明进一步包括插置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板;其中所述第一未涂覆部分与所述第一涂覆部分之间的第一长度大于所述第二未涂覆部分与所述第二涂覆部分之间的第二长度。
在本发明的另一实施例中,前述需要由一种制造用于可再充电电池的电极组件的方法满足,所述方法包括:形成第一电极板,所述第一电极板具有第一未涂覆部分和涂覆有第一活性物质的第一涂覆部分;形成第二电极板,所述第二电极板具有第二未涂覆部分和涂覆有第二活性物质的第二涂覆部分。在此实施例中,本发明进一步包括,设定所述第一电极板的所述第一未涂覆部分与所述第一涂覆部分之间的第一边界距离的第一长度和所述第二电极板的所述第二未涂覆部分与所述第二涂覆部分之间的第二边界距离的第二长度的尺寸,使得由于增加所述第一边界距离的第一长度而导致由通过所述第一边界距离的电流产生的热减少,所述设定基于由流过所述第一电极板的所述第一边界距离和所述第二电极板的所述第二边界距离的电流产生的热。在此实施例中,本发明进一步包括组装所述第一电极板与所述第二电极板,且所述第一电极板与所述第二电极板之间插置有隔板。
在还一实施例中,前述需要由一种电池组件满足,所述电池组件包括:第一电极板,具有第一未涂覆部分和涂覆有第一活性物质的第一涂覆部分;和第二电极板,具有第二未涂覆部分和涂覆有第二活性物质的第二涂覆部分。在此实施例中,本发明进一步包括插置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板,其中所述第一未涂覆部分与所述第一涂覆部分之间的第一长度大于所述第二未涂覆部分与所述第二涂覆部分之间的第二长度。在此实施例中,本发明包括容纳所述第一电极板、所述第二电极板和所述隔板的壳体。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的锂离子聚合物电池的分解透视图;
图2为图1的电极组件的分解透视图;
图3为示出根据本发明的实施例的放电已经终止之后正电极板的温度分布的图像;
图4A为图2的部分“IVa”的放大透视图;
图4B为图2的部分“IVb”的放大透视图;
图5为根据图2的电极组件的修改实施例从上方观察的电极组件的平面视图;和
图6为根据本发明的实施例的正电极板的透视图。
具体实施方式
现在将详细参照各实施例,各实施例的示例在附图中示出。
本发明的一个或多个实施例包括二次电池,该二次电池被构造为多种类型的任意一种。例如,二次电池可以是镍镉(Ni-Cd)电池,镍氢(Ni-MH)电池或锂(Li)电池。锂二次电池可以是,例如,锂离子电池、使用液体电解质的锂金属电池或使用高分子量固体电解质的锂聚合物电池。根据高分子量固体电解质的类型,锂聚合物电池可被分类为,不包含有机电解质的完全固体型锂聚合物电池,或使用凝胶型高分子量电解质的锂离子聚合物电池1。在下文中,将根据锂离子聚合物电池1描述二次电池的结构,但是不限于此,且因此各种类型的二次电池可被使用。
参见图1和图2,将描述锂离子聚合物电池1的结构。图1为根据本发明的实施例的锂离子聚合物电池1的分解透视图。图2为图1的电极组件100的分解透视图。锂离子聚合物电池1可包括电极组件100、壳体200和电解质(未示出)。
电极组件100可包括正电极板110(即第一电极板)、负电极板120(即第二电极板)和隔板130。电极组件100可通过顺序地堆叠正电极板110和负电极板120而被形成。隔板130可被插置在正电极板110与负电极板120之间。正电极板110可包括正电极物质111、正电极未涂覆部分111a和正极活性物质112。正电极物质111可包括例如铝(Al)。正电极物质111的一部分可延伸以形成正电极未涂覆部分111a。正极活性物质112可包括典型的活性物质。例如,正极活性物质112可包括钴酸锂(LiCoO2),但是不限于此。也就是,正极活性物质112可包括硅基物质、锡基物质、铝基物质、锗基物质或类似物。在这种情况下,正极活性物质112可包括钛酸锂(LTO),除了典型的活性物质之外。参见图1,正电极未涂覆部分111a可被连接到正电极引线接头115,该正电极引线接头115被连接到壳体200的外部端子。
负电极板120可包括负电极物质121、负电极未涂覆部分121a和负极活性物质122。负电极物质121可包括,例如,铜(Cu)。负电极物质121的一部分可延伸以形成负电极未涂覆部分121a。负极活性物质122可包括典型的活性物质。例如,负极活性物质122可包括石墨。参见图1,负电极未涂覆部分121a可被连接到负电极引线接头125,该负电极引线接头125被连接到壳体200的外部端子。
壳体200可容纳电极组件100和电解质(未示出)。壳体200可为柔性的袋状壳体。
图3为示出根据本发明的实施例的放电已经终止之后正电极板101的温度分布的图像。参见图3,可以已知对应于正极活性物质112的第一正电极板部分P1的温度与从第一正电极板部分P1延伸的第二正电极板部分P2的温度不同。在这种情况下,附图标记P1和P2可分别对应图2的附图标记111和111a。关于第一正电极板部分P1的中心部分M的温度分布,最小温度为38.4℃,最大温度为41.3℃,平均温度为39.6℃,如图3中所示。中心部分M中的一点的温度为40.0℃,如图3中所示。另一方面,第一正电极板部分P1与第二正电极板部分P2之间的边界部分B的温度为45.1℃。也就是,第一正电极板部分P1与第二正电极板部分P2之间的边界部分B的温度比诸如中心部分M的那些点的温度更高。可以已知,在对应于正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a之间的边界部分的点处温度增加。与负电极板120相比,在正电极板101和110中的边界部分B中温度有效地增加。这是因为,由于正极活性物质112的电阻值通常较高,因此在正极活性物质112与正电极物质111之间的边界部分B处由于焦耳热(Joule’s heating)而产生热。在正极活性物质112与正电极物质111之间产生的热越多,则充电率(C-rate)的电流值越高。在充电/放电被重复执行时这种热强化电池的退化,由此降低电池的寿命和稳定性。因此,需要将这种退化最小化。
参见图4A、图4B和图5,将描述正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a之间的正电极边界距离w1和负极活性物质122与负电极未涂覆部分121a之间的负电极边界距离w2。图4A为图2的部分“IVa”的放大透视图。图4B为图2的部分“IVb”的放大透视图。图5为根据图2的电极组件100的修改实施例从上方观察的电极组件100的平面视图。
比较正电极板110和负电极板120,由于负电极板120的负极活性物质122使用具有低电阻值的物质,诸如石墨,因此负极活性物质122与包括Cu或类似物的负电极未涂覆部分121a之间的电阻差不可能较大,但是具有高电阻值的正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a之间的电阻差可能较大。
在这种情况下,正电极边界距离w1被限定为正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a之间的距离,负电极边界距离w2被限定为负极活性物质122与负电极未涂覆部分121a之间的距离。通过充电/放电,电流流过正电极未涂覆部分111a、负电极未涂覆部分121a等,由于焦耳热,在正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a之间以及负极活性物质122与负电极未涂覆部分121a之间产生热。在这种情况下,由于焦耳热产生的热的量受到正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的影响。因此,由于具有与其关联的高电阻值而产生大量热的正电极边界距离w1可以比负电极边界距离w2更宽。在这种情况下,图5为电极组件100的平面视图,从上方观察,在图5中正电极边界距离w1比负电极边界距离w2更宽。将参照方程式更详细地描述正电极边界距离w1和负电极边界距离w2。由具有宽度w1的所述第一边界距离覆盖的所述共有长度的量是指具有宽度w1的所述第一边界距离占所述共有长度的量。
当每个单元电极板的容量C通过将锂离子聚合物电池1的全部容量除以正电极板110和负电极板120的数量而获得时,正电极板110或负电极板120的单位面积的电流密度可以通过将容量C除以单元面积而获得。例如,在图4A中,当正电极板110的容量为C时,正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a之间的边界部分的单位面积的电流密度(mA/mm2)可以由C/(w1d1)而获得。类似地,在图4B中,当负电极板120的容量为C时,负极活性物质122与负电极未涂覆部分121a之间的边界部分的单位面积的电流密度(mA/mm2)可以由C/(w2d2)而获得。在这种情况下,d1为正电极板110的厚度,d2为负电极板120的厚度。
在这种情况下,每单位面积产生的热量Q可根据以下方程式1计算:
Q=I2Rt(J) ...(1)
在方程式1中,I为单位面积电流密度(mA/mm2),R为电阻值(Ω),t为一段时间(sec)。正电极板110的每单位面积的热量Q1为在这种情况下,R1为正极活性物质112与正电极物质111之间的电阻值,也称为正电极板110的涂覆部分的电阻。负电极板120的每单位面积的热量Q2为在这种情况下,R2为负极活性物质122与负电极物质121之间的电阻值,也称为负电极板120的涂覆部分的电阻。
通常,正极活性物质112与正电极物质111之间的电阻值R1比负极活性物质122与负电极物质121之间的电阻值R2大。因此,在正极活性物质112与正电极未涂覆部分111a、和负极活性物质122与负电极未涂覆部分121a之间的边界部分中,正电极板110的每单位面积的热量Q1比负电极板120的每单位面积的热量Q2大,因此正电极板110可能退化并由此可能损坏。
通常,正电极板110的厚度d1与负电极板120的厚度d2的差不是那么大。因为不容易设计改变电阻R1和R2,所以正电极边界距离w1和负电极边界距离w2可以被控制,以使在正电极板110的边界部分处产生的热量可以小于或等于在负电极板120的边界部分处产生的热量。
根据方程式2和3,正电极边界距离w1和负电极边界距离w2可以被计算,使得正电极板110的每单位面积的热量Q1等于负电极板120的每单位面积的热量Q2。
也就是,根据方程式2,当正电极板110的每单位面积的热量Q1等于负电极板120的每单位面积的热量Q2时,根据方程式3,正电极边界距离w1可使用负电极边界距离w2和常数表达。
因此,当正电极边界距离w1和负电极边界距离w2满足方程式3时,可在正电极板110的边界部分处和负电极板120的边界部分处产生一致的热,而不是在一侧中产生更多的热。
在下文中,将描述根据正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的正电极板110的每单位面积的热量Q1和负电极板120的每单位面积的热量Q2。正电极物质111可包括Al,Al的电阻值可以约为0.3Ω。正极活性物质112的表面电阻值可以约为620Ω。在这种情况下,正电极物质111与正极活性物质112之间的电阻值可以约为300Ω。正电极物质111的厚度可以约为20微米。
另外,负电极物质121可以包括Cu,Cu的电阻值可以约为0.3Ω。负极活性物质122的表面电阻值可以约为2.8Ω。负电极物质121与负极活性物质122之间的电阻值可以约为1.3Ω。负电极物质121的厚度可以约为15微米。在这种情况下,通过将各个值代入方程式3的常数中,根据方程式4可以获得以下结果。
也就是,当负电极边界距离w2为正电极边界距离w1(w2/w1)的8.8%时,正电极板110的每单位面积的热量Q1可以等于负电极板120的每单位面积的热量Q2。参见图5,正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的和不可以大于正电极板110或负电极板120的全部宽度A。如果不是,则正电极未涂覆部分111a可以与负电极未涂覆部分121a重叠,并由此可能引起短路。因此,当正电极未涂覆部分111a和负电极未涂覆部分121a被最大化地扩大时,也就是,当正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的和等于正电极板110或负电极板120的宽度A时,正电极边界距离w1可以被扩大为正电极板110或负电极板120的全部宽度A的92%(11.39/12.39)的最大值。
如果正电极未涂覆部分111a和负电极未涂覆部分121a的和等于正电极板110或负电极板120的全部宽度A,则正电极边界距离w1需要等于或者大于负电极边界距离w2,由此正电极边界距离w1可以是正电极板110或负电极板120的全部宽度A的50%到92%。
另外,因为正电极边界距离w1被扩大,所以正电极引线接头115与正电极未涂覆部分111a之间的接触面积被进一步增加,正电极未涂覆部分111a与正电极引线接头115之间的电阻值也可以降低。也就是,正电极未涂覆部分111a与正电极引线接头115被电连接,因此正电极未涂覆部分111a与正电极引线接头115之间存在电阻。因为正电极未涂覆部分111a与正电极引线接头115之间的接触面积被扩大,所以正电极未涂覆部分111a与正电极引线接头115之间的电阻降低。因此,由于正电极未涂覆部分111a与正电极引线接头115之间的电阻产生的热可以减少。
正电极板110的每单位面积的热量Q1与负电极板120的每单位面积的热量Q2如下计算。电极组件100可以包括42对正电极板110和负电极板120。详细地,电极组件100包括42对正电极板110和负电极板120,其中单个负电极板120和与其对应的单个正电极板110可以组成每一对,电极组件100可以进一步包括与最外面的正电极板110对应的负电极板120。也就是,43个负电极板120和42个正电极板110可以被交替布置。在这种情况下,负电极板120的数量和正电极板110的数量只是示例,并不是特别限制。
在这种情况下,正电极板110或负电极板120的面积可以为约540cm2。锂离子聚合物电池1的电流密度可以是1.25mA/cm2。根据单元单电池的活性物质的每单位重量的电流容量,单个锂离子聚合物电池1的容量可以约为56.98A。因此,通过将锂离子聚合物电池1的容量除以42而获得的每片正电极板110或负电极板120的容量可以为约1357mA。
表1示出根据正电极边界距离w1的热量。参见图2和图4A,当参照对应于正电极板110的全部宽度为约245mm、正电极边界距离w1为90mm的情况时,获得正电极板110的每单位面积的热量Q1。
表1
在表1中,正电极物质边界的截面积为将正电极边界距离w1乘以正电极物质111的厚度d1而获得的值。单位面积的电流密度为将每片正电极板110的容量1357mA除以正电极物质边界的横截面积而获得的值。正电极板110的每单位面积的热量Q1通过获得基于方程式1的值并然后将该值乘以106而获得。
表2
表2的值可以使用类似于表1的方法而获得。在这种情况下,正/负电极边界距离比(%)指的是相于参照的增加或降低的程度,该参照基于正电极边界距离w1和负电极边界距离w2各自为90mm的情况。关于参照的增加或降低指的是以正电极边界距离w1和负电极边界距离w2各自为90mm的情况为基础热量的增加或降低,该热量基于。在这种情况下,正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的宽度可以考虑正电极板110的每单位面积的热量Q1与负电极板120的每单位面积的热量Q2的和而确定。例如,当负电极边界距离w2(mm)为9mm时,负电极板120的每单位面积的热量Q2(J)可以为约131J,正电极边界距离w1的宽度可以被确定为在99mm到108mm内,使得正电极板110的每单位面积的热量Q1(J)可以等于负电极板120的每单位面积的热量Q2。
参见表1,当正电极边界距离比为100%时,正电极板110的每单位面积的热量Q1为约170(J)。参见表2,当负电极边界距离比为8.8%时,负电极板120的每单位面积的热量Q2为约169.53(J)。同样地,当正电极板110的每单位面积的热量Q1类似于负电极板120的每单位面积的热量Q2时,由于不一致的热量引起的电池的退化可以降低。如果温度由于不一致的热量而局部地增加,电池的寿命可能降低。例如,布置在电池中的固体电解质界面(SEI)层为保护层以方便电解质稳定的充电/放电,并且在约60℃到约80℃的温度下可能耐热变弱并由此损坏。因此,如果热量一致,SEI层和类似物可能不会由于不一致的热量而损坏,由此确保电池的稳定性和寿命。
在这种情况下,明显的是,正电极板110的每单位面积的热量Q1和负电极板120的每单位面积的热量Q2的组合具有多种形式。这被概括在下面的方程式5中。
在这种情况下,可以获得使函数F(w1,w2)达到最小的正电极边界距离w1和负电极边界距离w2。在另一种设计条件下,明显的是,正电极边界距离w1和负电极边界距离w2可根据另一方程式被同时获得。例如,在图5中,当正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的和等于正电极板110或负电极板120的全部宽度A时,获得方程式6。
w1+w2=A ...(6)
在这种情况下,通过结合方程式5和6,可以获得正电极边界距离w1和负电极边界距离w2的最大值和最小值。
参见图6,现在将描述图2的正电极板110的修改示例。参见图2、图4A、图4B和图5,正极活性物质112覆盖正电极物质111,具有宽度w1的正电极未涂覆部分111a从正电极物质111延伸,宽度w1小于正电极物质111的全部宽度A。然而,由于正电极板110的每单位面积的热量Q1为随着正电极边界距离w1增加,正电极板110的每单位面积的热量Q1减小。因此,在图6中,为了增加正电极板1110中的正电极边界距离w3,正电极边界距离w3可以等于正电极物质1111的宽度。在这种情况下,正电极未涂覆部分1111a和1111b可包括从正电极物质1111延伸的第一正电极未涂覆部分1111b(即第一区域)以具有与正电极物质1111相同的宽度,和从第一正电极未涂覆部分1111b延伸的第二正电极未涂覆部分1111a(即第二区域)以具有比正电极物质1111小的宽度。在这种情况下,负电极未涂覆部分121a具有与图2中相同的结构。也就是,电极组件100可包括图6的正电极板1110,图2的负电极板120和插置在它们之间的隔板130。
因此,图6的第二正电极未涂覆部分1111a与图2的负电极未涂覆部分121a的宽度相同或类似,图6的正电极边界距离w3可大于图4B的负电极边界距离w2。
应该理解的是,除包括正电极板110之外,图2所示的电极组件100还可以包括至少一个图6所示的正电极板1110。也就是,除正电极板110的未涂覆部分111a可以附接到正电极板的涂覆部分之外,图6所示的正电极板1110的正电极的未涂覆部分1111b和1111a也可以附接到正电极板的涂覆部分中的至少一个。
应该理解,则这里描述的示例性实施例应该被理解为仅仅是描述性的,而不是为了限制的目的。每个实施例内各的特征或各方面的描述应典型地被认为是可用于其它实施例中的其它相似的特征或方面。因此,未决申请的范围不应该被限制于前面的描述,而是应该由所附权利要求限定。
Claims (12)
1.一种电极组件,包括:
第一电极板,具有第一未涂覆部分和涂覆有第一活性物质的第一涂覆部分;
第二电极板,具有第二未涂覆部分和涂覆有第二活性物质的第二涂覆部分;和
插置在所述第一电极板与所述第二电极板之间的隔板,其中所述第一未涂覆部分与所述第一涂覆部分之间的第一边界距离的第一长度大于所述第二未涂覆部分与所述第二涂覆部分之间的第二边界距离的第二长度,其中所述第一边界距离的第一长度(w1)等于或小于
其中w2包括所述第二电极板的所述第二涂覆部分与所述第二未涂覆部分之间的所述第二边界距离的第二长度,R1包括所述第一电极板的所述第一涂覆部分的电阻,R2包括所述第二电极板的所述第二涂覆部分的电阻,d1包括所述第一电极板的厚度,d2包括所述第二电极板的厚度。
2.根据权利要求1所述的电极组件,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,且其中所述第一长度包括在所述正电极板上的所述第一未涂敷部分的长度,所述第二长度包括在所述负电极板上的所述第二未涂敷部分的长度。
3.根据权利要求1所述的电极组件,其中所述第一长度被选择为大于所述第二长度,以使由所述第一电极板产生的热等于或小于由所述第二电极板产生的热。
4.根据权利要求1所述的电极组件,其中所述第一长度(w1)对所述第二长度(w2)的比落入1到11.39的范围内。
5.根据权利要求1所述的电极组件,其中所述第一电极板的所述第一涂覆部分与所述第二电极板的所述第二涂覆部分被对齐以便沿具有共有长度的线彼 此相邻放置,且其中所述第一长度(w1)与所述第二长度(w2)的和小于或等于所述共有长度。
6.根据权利要求5所述的电极组件,其中由具有所述第一长度(w1)的所述第一边界距离覆盖的所述共有长度的量与所述第一边界距离与所述第二边界距离之间的相对电阻的比的平方根和所述第二边界距离与所述第一边界距离之间的相对厚度的比的乘积成比例。
7.根据权利要求5所述的电极组件,其中所述第一电极板的所述第一未涂覆部分的宽度包括所述第一边界距离的第一长度(w1),所述第二电极板的所述第二未涂覆部分的宽度包括所述第二边界距离的第二长度(w2),且其中所述第一电极板的所述第一未涂覆部分和所述第二电极板的所述第二未涂覆部分分别被联接到所述第一电极板的所述第一涂覆部分和所述第二电极板的所述第二涂覆部分,使得所述第一电极板的所述第一未涂覆部分和所述第二电极板的所述第二未涂覆部分不重叠。
8.根据权利要求7所述的电极组件,其中所述第一长度(w1)包括所述共有长度的50%到92%。
9.根据权利要求1所述的电极组件,其中所述第一电极板的所述第一未涂覆部分包括第一电极接线片,和所述第二电极板的所述第二未涂覆部分包括第二电极接线片。
10.根据权利要求1所述的电极组件,其中所述第一电极板限定所述第一涂覆部分与所述第一未涂覆部分之间的具有长度(w3)的边界距离,该长度(w3)等于所述第一涂覆部分的宽度,其中所述第一电极板的所述第一未涂覆部分包括沿全部的所述长度(w3)附接到所述第一涂覆部分中的至少一个的第一区域、和具有小于所述长度(w3)的宽度的附接到所述第一区域的第二区域。
11.一种制造电极组件的方法,所述电极组件用于可再充电电池,所述方法包括:
形成第一电极板,所述第一电极板具有第一未涂覆部分和涂覆有第一活性物质的第一涂覆部分;
形成第二电极板,所述第二电极板具有第二未涂覆部分和涂覆有第二活性物质的第二涂覆部分;
设定所述第一电极板的所述第一未涂覆部分与所述第一涂覆部分之间的第一边界距离的第一长度和所述第二电极板的所述第二未涂覆部分与所述第二涂覆部分之间的第二边界距离的第二长度的尺寸,使得由于增加所述第一边界距离的第一长度而导致由通过所述第一边界距离的电流的流动产生的热减少,所述设定基于由流过所述第一电极板的所述第一边界距离和所述第二电极板的所述第二边界距离的电流产生的热;以及
组装所述第一电极板与所述第二电极板,且所述第一电极板与所述第二电极板之间插置有隔板,
其中所述第一边界距离的第一长度(w1)等于或小于
其中w2包括所述第二电极板的所述第二涂覆部分与所述第二未涂覆部分之间的所述第二边界距离的所述第二长度,R1包括所述第一电极板的所述第一涂覆部分的电阻,R2包括所述第二电极板的所述第二涂覆部分的电阻,d1包括所述第一电极板的厚度,d2包括所述第二电极板的厚度。
12.一种电池组件,包括:
如权利要求1-10中任一项所述的电极组件;以及
壳体,容纳所述第一电极板、所述第二电极板和所述隔板。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201161430893P | 2011-01-07 | 2011-01-07 | |
US61/430,893 | 2011-01-07 | ||
US13/239,295 US20120177982A1 (en) | 2011-01-07 | 2011-09-21 | Secondary battery |
US13/239,295 | 2011-09-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102496692A CN102496692A (zh) | 2012-06-13 |
CN102496692B true CN102496692B (zh) | 2015-09-30 |
Family
ID=45346192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110448084.1A Active CN102496692B (zh) | 2011-01-07 | 2011-12-28 | 电极组件、制造电极组件的方法及电池组件 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120177982A1 (zh) |
EP (1) | EP2475030A1 (zh) |
JP (1) | JP2012146651A (zh) |
KR (1) | KR20120080519A (zh) |
CN (1) | CN102496692B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101165503B1 (ko) * | 2009-09-30 | 2012-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
KR20160055137A (ko) * | 2013-09-10 | 2016-05-17 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 이차 전지 |
KR102234702B1 (ko) | 2014-09-16 | 2021-04-01 | 삼성에스디아이 주식회사 | 외장재 어셈블리와, 각형 이차 전지와, 각형 전지의 제조 방법 |
KR102018849B1 (ko) | 2015-11-11 | 2019-09-05 | 주식회사 엘지화학 | 돌출 연장부와 탭 연결부를 구비한 전극 리드를 포함하고 있는 전지셀 |
JP2019145262A (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池 |
CN113945763A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-01-18 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种极片的液相电阻的测试方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101911342A (zh) * | 2007-11-30 | 2010-12-08 | A123系统公司 | 具有不对称端子的电池设计 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3591381B2 (ja) * | 1999-07-22 | 2004-11-17 | 株式会社村田製作所 | 表面実装型電子部品の製造方法 |
JP4568928B2 (ja) * | 1999-07-26 | 2010-10-27 | 株式会社Gsユアサ | 非水電解質電池 |
JP4072427B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2008-04-09 | シャープ株式会社 | ポリマー電池及びその製造方法 |
CN100550502C (zh) * | 2003-07-31 | 2009-10-14 | 日本电气株式会社 | 锂离子二次电池 |
JP2005276459A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
CN100589273C (zh) * | 2005-03-23 | 2010-02-10 | 日立麦克赛尔株式会社 | 非水电解质电池及其制造方法 |
KR100731453B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-06-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 원통형 리튬 이차전지 |
JP5400268B2 (ja) * | 2006-01-26 | 2014-01-29 | パナソニック株式会社 | リチウム二次電池 |
DE102008018061A1 (de) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Li-Tec Battery Gmbh | Galvanische Zelle mit verbesserter Lebensdauer |
-
2011
- 2011-09-21 US US13/239,295 patent/US20120177982A1/en not_active Abandoned
- 2011-10-18 EP EP20110185568 patent/EP2475030A1/en not_active Withdrawn
- 2011-10-21 KR KR20110108113A patent/KR20120080519A/ko not_active Application Discontinuation
- 2011-12-28 CN CN201110448084.1A patent/CN102496692B/zh active Active
-
2012
- 2012-01-05 JP JP2012000455A patent/JP2012146651A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101911342A (zh) * | 2007-11-30 | 2010-12-08 | A123系统公司 | 具有不对称端子的电池设计 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2475030A1 (en) | 2012-07-11 |
KR20120080519A (ko) | 2012-07-17 |
JP2012146651A (ja) | 2012-08-02 |
US20120177982A1 (en) | 2012-07-12 |
CN102496692A (zh) | 2012-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102496692B (zh) | 电极组件、制造电极组件的方法及电池组件 | |
EP2822076B1 (en) | Electrode assembly, and battery cell and device comprising same | |
CN102593406B (zh) | 二次电池和制造该二次电池的方法 | |
TWI298557B (en) | Sensing board assembly for secondary battery module | |
CN106558674B (zh) | 具有容纳电极连接件的凹口的卷绕电池单元 | |
US7611800B2 (en) | Battery module | |
US11611108B2 (en) | Composite electrode assembly and lithium-ion secondary battery including the same | |
US20220231383A1 (en) | Terminal busbar for improving safety, and battery module and battery pack comprising same | |
CN106469822A (zh) | 电池组和用于连接电池的装置 | |
TW200814404A (en) | Middle or large-sized battery module | |
CN102272980A (zh) | 电池连接构件和使用该电池连接构件的电池模块 | |
KR101984314B1 (ko) | 이차전지 | |
CN101378111A (zh) | 导电接线片及包括该导电接线片的电池组 | |
CN104798240A (zh) | 阶梯式结构的电极组件 | |
US6335110B1 (en) | Secondary battery | |
CN104904054A (zh) | 阶梯电极组堆叠体 | |
JP2008021569A (ja) | 二次電池システム | |
JP2011048932A (ja) | 双極型二次電池 | |
JP5415009B2 (ja) | 蓄電デバイスモジュール | |
KR102071622B1 (ko) | 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
US20190280282A1 (en) | Rechargeable battery | |
US9240582B2 (en) | Battery pack | |
US11476535B2 (en) | Battery pack | |
WO2023141831A1 (zh) | 电极组件、电化学装置以及电子装置 | |
KR20170043736A (ko) | 안전소자를 포함하고 있는 전극조립체 및 그것을 포함하고 있는 이차전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |