CN103098285A - 具有多方向引线-接片结构的二次锂电池 - Google Patents

具有多方向引线-接片结构的二次锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种二次锂电池，并且更加具体地涉及一种具有多方向引线-接片结构的可再充电锂电池。本发明的二次锂电池包括：通过交替地层叠具有集流器、活性材料和接片的电极板和隔离层而形成的电极组件；被电连接到接片的引线；以及电池壳体，其中引线被划分成阳极引线和阴极引线，并且设置至少两条或者多条阳极引线和阴极引线。本发明的电池使用与现有技术相同的引线-接片尺寸并且适合用于大电流。

Description

具有多方向引线-接片结构的二次锂电池
技术领域
本发明涉及一种可再充电锂电池，并且更加具体地涉及一种具有多方向引线-接片结构的可再充电锂电池。
背景技术
可再充电电池根据具有正电极/隔膜/负电极结构的电极组件的结构形式而被分类并且包括：其中长片型正电极和负电极被利用在其间置入的隔膜缠绕的结构的果冻卷（缠绕型）电极组件；其中以预定尺寸切割的多个正电极和负电极被利用在其间置入的隔膜顺序地堆叠的结构的堆叠型电极组件；和缠绕其中正电极和负电极的预定单元被利用在其间置入的隔膜堆叠的双电池或者全电池的结构的堆叠/折叠型电极组件。
现今，由于低的生产成本、小的重量和容易的形式修改，对于其中在由铝层压板制成的袋型电池(pouch type battery)壳体中容纳堆叠型电极组件或者堆叠/折叠型电极组件的结构的袋型电池的兴趣已经增加并且袋型电池的使用逐渐地增加。
图1是示出传统的典型袋型可再充电电池的分解透视图。
参考图1，袋型可再充电电池10包括电极组件30、从电极组件30延伸的电极接片31和32、焊接到电极接片31和32的电极引线40和41，和用于容纳电极组件30的电池壳体20。
电极组件30是其中正电极和负电极被利用在其间置入的隔膜顺序地堆叠的生成电力的元件并且被以堆叠型结构或者堆叠/折叠型结构形成。电极接片31和32从电极组件30的每一个电极板延伸，并且电极引线40和41通过例如分别地焊接到从每一个电极板延伸的多个电极接片31和32而被电连接，并且其一部分被暴露于电池壳体20之外。此外，为了在增加利用电池壳体20的密封程度的同时确保电绝缘状态，绝缘膜50被附接到电极引线40和41的上表面和下表面的一部分。
电池壳体20包括包括用于容纳电极组件30的凹形形状的接收部分23的壳体本体22和被一体地连接到壳体本体22的盖体21，并且在其中电极组件30被容纳在接收部分23中的状态中，通过结合作为接触部分的上端部25和两个侧部24，形成完整电池。因为电池壳体20由树脂层/金属薄层/树脂层的铝层压板结构形成，所以通过向接触的盖体21和壳体本体22的上端部25和两个侧部24施加热量和压力，树脂层熔合并且将它们结合。因为上和下电池壳体20的相同的树脂层直接地接触，所以两个侧部24能够通过熔化而被均匀地密封。然而，因为电极引线40和41从上端部25突出，所以为了改进密封性，考虑到电极引线40和41的厚度和不同于电池壳体20的电极引线40和41的材料，通过与被置入电极引线40和41之间的绝缘膜50执行热熔合，电池最终得以制造。
图2是另一个袋型电池的示例并且是示出其中电极引线从电池壳体的上部和下部中的每一个突出的袋型电池的透视图。
图2的袋型电池101不同于图1的袋型电池之处在于，电极引线411和421分别地位于上部和下部处并且电池壳体被分离为下壳体221和上壳体231。因此，在电池壳体中，下壳体221和上壳体231通过热压缩而被结合并且上密封部分241、下密封部分261和两个侧表面密封部分251和271得以形成。可以仅仅在上壳体231或者下壳体221中或者在上壳体231和下壳体221这两者中形成接收部分211。
发明内容
技术问题
如在图1和2中所示，在传统电池中，在电极板被堆叠从而具有相同极性的接片沿着轴向在相同位置处对准之后，通过将具有相同极性的接片焊接到一个正电极或者一个负电极，电池得以制造。
以此方式制造的电池可以被用作小容量用途的电池，但是当以此方式制造的电池被用作使用大电流的中型和大型电池用途时，可能发生问题。即，当电池被用于要求大能量的用途诸如车辆时，因为通过引线的电流的幅值增加，所以大量的热产生并且因此从安全性的观点来看可能发生问题。
为了解决这种问题，可以使用增加引线-接片的厚度或者宽度的方法，但是在此情形中，引线-接片部分的密封性可能不是良好的并且因此湿气渗透到该部分中的问题可能发生。此外，因为在大规模生产过程中使用无任何标准尺寸的引线和接片，所以在生产过程中可能出现困难。
因此，对于即使在使用传统的引线-接片尺寸时也适合用于高电流的电池的需求已经增加。
技术方案
鉴于以上问题做出了本发明，并且提供一种通过交替地堆叠电极板从而相同形式的电极板的接片具有不同的方向并且通过将电极板与引线焊接而制造的电池。根据本发明的一个方面，提供一种可再充电锂电池，包括：其中隔膜和具有集流器、活性材料和接片的电极板被交替地堆叠的电极组件；被电连接到接片的引线；以及电池壳体，其中引线被划分成正电极引线和负电极引线，并且设置至少一条正电极引线和至少一条负电极引线。
根据本发明的另一个方面，提供一种可再充电锂电池，包括：其中隔膜和具有集流器、活性材料和接片的电极板被交替地堆叠的电极组件；被电连接到接片的引线；以及电池壳体，其中引线被划分成正电极引线和负电极引线，并且设置至少两条正电极引线和至少两条负电极引线。
可以通过交替地堆叠电极板和隔膜使得相同极性的电极板的接片具有不同的轴向位置而形成该电极组件，并且引线可以被设置在对应于接片位置的位置处。
可以通过交替地堆叠电极板和隔膜使得不同极性的电极板的接片具有不同的轴向位置而形成该电极组件，并且引线可以被设置在对应于接片位置的位置处。
该电极组件可以具有矩形截面形状，并且正电极引线和负电极引线可以各自被选择性地设置在电极组件的四边处。
正电极引线和负电极引线可以在被以矩形截面形状形成的电极组件的四边中的一边处沿着相同的方向形成，正电极引线和负电极引线可以各自分开地在被以矩形截面形状形成的电极组件的四边中的相邻边处形成，或者正电极引线和负电极引线可以各自在与被以矩形截面形状形成的电极组件的四边中的两个相对边处相对地形成。
正电极引线的数量和负电极引线的数量可以是相等的或者不同的，并且如果正电极引线的数量和负电极引线的数量是不同的，则负电极引线的数量可以小于正电极引线的数量。
正电极引线和负电极引线的宽度可以在1到10cm的范围中。
正电极引线和负电极引线的厚度可以在50到500μm的范围中。
可再充电锂电池可以被用于大面积电池。
有利的效果
如上所述，根据本发明，电池通过交替地堆叠电极板从而相同形式的电极板的接片具有不同的方向并且通过将电极板焊接到引线而得以制造并且即使在使用传统引线-接片尺寸时也适合用于高电流。
附图说明
图1和2是示出传统的典型袋型可再充电电池的透视图；
图3和4是示出根据本发明的示例性实施例的可再充电电池的概略示图；
图5和6是示出堆叠电极板的方法的示图；
图7是示出根据本发明示例性实施例的在其中堆叠电极板的电极组件的透视图；
图8是示出根据本发明另一个示例性实施例的在其中堆叠电极板的电极组件的概略示图；
图9是示出根据本发明示例性实施例的电极组件的结构的示图；
图10是示出根据本发明另一个示例性实施例的电极组件的结构的示图；
图11到14是示出沿着电极组件的几个方向形成的电极引线的概略示图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的可再充电锂电池。示例性实施例应该被视为仅仅具有描述性的意义而非用于限制的意图。因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述而是由所附权利要求限定的。
图3和4是示出根据本发明示例性实施例的可再充电电池的概略示图。
本发明提供一种可再充电锂电池，包括其中隔膜和具有集流器、活性材料和接片的电极板被交替地堆叠的电极组件；被电连接到接片的引线；以及电池壳体，其中引线被划分成正电极引线和负电极引线，并且设置至少两条正电极引线和至少两条负电极引线。
即，本发明的特征在于，与其中设置一条正电极引线和一条负电极引线的传统技术不同，设置至少两条正电极引线和至少两条负电极引线。与传统技术不同，这是为了通过设置两个或多个引线而不是一条引线来分布电流。
在此情形中，通过交替地堆叠电极板和隔膜使得相同极性的电极板的接片具有不同的轴向位置而形成电极组件，并且引线被设置在对应于接片位置的位置处。接片的轴向位置不同的含义是，当沿着轴向观察时，接片的位置是不同的。
如在图1中所示，传统上，通过堆叠电极板从而相同极性的电极板的接片具有相同的轴向位置，电极组件得以形成，但是本发明的特征在于，电极板被交替地堆叠从而相同电极板的接片具有至少两个轴向位置。通过以此方式堆叠电极板，电极板被容易地焊接到至少两条正电极引线和至少两条负电极引线。
在被以矩形截面形状形成的电极组件中，根据需要，电极引线可以被选择性地设置在电极组件的四边处。例如，图3示出两条正电极引线和两条负电极引线分别在四边中的两个短边中的每一短边处形成，并且图4示出两条正电极引线和两条负电极引线分别在四边中的两个长边中的每一长边处形成。
在相对于图3和4描述的一个示例性实施例中，形成两条正电极引线和两条负电极引线，但是本发明不限于此并且可以形成三条或者更多正电极引线和三条或者更多负电极引线。
特别地，优选的是在本示例性实施例中使用的正电极引线和负电极引线的宽度a在1到10cm的范围中并且正电极引线和负电极引线的厚度b在50到500μm的范围中。
如果宽度a和厚度b小于该范围，则通过引线的电流的幅值增加并且因此生成的热量增加，由此从安全性观点来看，这不是优选的。特别地，在要求大能量的大面积电池中，上述问题可以发生（这里，大面积电池是其中电极组件的面积被制造得大用于以大能量充电和放电的电池并且通常是被以大约225cm2或者更大的尺寸制造的电池）。
如果宽度a和厚度b大于该范围，则引线-接片部分的密封性可能不是良好的，并且因此湿气渗透问题可能在该部分中发生。此外，因为宽度a和厚度b偏离通过冲压制造的引线的尺寸，所以可能在制造过程中出现困难。
图5到7是概略地示出根据本发明示例性实施例的形成电极组件的过程的示图。
图5示出根据本发明示例性实施例的电极组件的堆叠概念。如在图5中所示，当相同电极板被顺序地交替地堆叠从而相同电极板的接片具有不同的轴向位置时，相同电极板的接片可以具有至少两个不同的轴向位置。通过将接片焊接到正电极引线和负电极引线中的每一条，电池得以形成。
在此情形中，正电极引线和负电极引线如在图5的上图中所示可以在被以矩形截面形状形成的电极组件的四边中的一边处沿着相同方向形成，或者可以如在图5的下图中所示分开地在相邻边处形成。虽然未示出，但是正电极引线和负电极引线可以在电极组件的四边中的两个相对边中的每一个处相对地形成。
图6示出制造根据本发明示例性实施例的电池的过程。如在图6中所示，通过交替地堆叠电极板和隔膜使得不同极性的电极板的接片具有不同的轴向位置而形成电极组件，并且引线被设置在对应于接片位置的位置处。
由此，其中接片的轴向位置被右偏置的正电极板和负电极板得以制备，隔膜被置入其间，并且然后通过堆叠它们，第一堆叠体得以形成。
此后，其中接片的轴向位置被左偏置的正电极板和负电极板得以制备（在其中在集流器的两个侧表面处施加活性材料的正电极板和负电极板中，当右偏置的正电极板和负电极板被倒转时，可以形成左偏置的正电极板和负电极板），隔膜被置入其间，并且然后通过堆叠它们，第二堆叠体得以形成。
在隔膜被置入第一堆叠体和第二堆叠体之间之后，通过重复堆叠它们的方法，如在图7中所示，其中接片的轴向位置不同的电极组件最终得以实现。
此外，当正电极接片和负电极接片在电极板的四边中的一边处被沿着相同方向设置时，制备其中接片的轴向位置不同的另一个电极板，并且然后通过堆叠电极板从而接片的轴向位置不同，如在图8中所示，可以实现电极组件。
在此情形中，正电极接片和负电极接片在电极组件的四边中的一边处沿着相同方向形成，并且正电极接片和负电极接片在与该一边相对的边处在相同的位置处形成或者在交替的位置处形成。
图9和10示意根据本发明示例性实施例制造的电池的结构。
参考图9，不象传统电极组件，通过将被设置在对应于每一个接片的位置处的引线焊接到被堆叠从而相同电极板的接片具有不同的轴向位置的电极组件，正电极引线和负电极引线分开地在电极组件的四边中的相对边中的每一个处形成，并且因此电池得以实现。
参考图10，该电极组件被堆叠从而电极组件的接片的轴向位置得以定位，如在图5的下图中所示，并且通过将接片焊接到相应的电极引线，正电极引线在电极组件的四边中的两个相邻边处形成并且负电极引线在其余两个边处形成并且因此具有图10的结构的电池得以实现。
在前面的示例性实施例中，例示了其中正电极引线的数量和负电极引线的数量是至少两条并且相等的电极组件，但是正电极引线的数量和负电极引线的数量是至少两条并且是相等的是不必要的。当在电池的容许范围内正电极引线的数量和负电极引线的数量是至少两条时，电流的分布效果能够是更加优良的。
通常，正电极板使用铝箔并且负电极板使用铜箔，并且铜的导电率是铝的导电率的两倍或者更多倍之大并且因此正电极引线的数量和负电极引线的数量可以是不相等的。
因此，本发明提供一种可再充电锂电池，包括其中隔膜和具有集流器、活性材料和接片的电极板被交替地堆叠的电极组件；被电连接到接片的引线；以及电池壳体，其中引线被划分成正电极引线和负电极引线，并且设置至少一条正电极引线和至少一条负电极引线。
在图11到14中示出这种示例。
在图11和12中，引线被设置在电极板的每一个短边处，三个正电极在电极板的一边的短边处形成并且两个负电极在其另一边处形成，并且在图12中，两个正电极在电极板的一边的短边处形成并且一个负电极在其另一边处形成。
此外，在图13和14中，引线被设置在电极板的每一个长边处，在图13中，三个正电极在电极板的一边的长边处形成并且两个负电极在其另一边处形成，并且在图14中，两个正电极在电极板的一边的长边处形成并且一个负电极在其另一边处形成。
以此方式，正电极引线和负电极引线可以被以不同的数量形成，并且如上所述，因为被用作负电极板的铜具有大于被用作正电极板的铝的导电率的导电率，所以即便负电极引线的数量小于正电极引线的数量，在展示可再充电电池的功能方面也不存在任何问题。
在本发明中，例示了其中正电极引线和负电极引线的长度或者尺寸相等的情形，但是本发明不限于此并且正电极引线和负电极引线的长度或者尺寸可以是不同的。
虽然已经在上文中详细描述了本发明的示例性实施例，但是应该清楚地理解，本领域技术人员可能想到的、在这里描述的基本创造性概念的很多变化和修改将仍然落入如在所附权利要求中限定的本发明的示例性实施例的精神和范围内。

Claims (14)

1.一种可再充电锂电池，包括：
其中隔膜和具有集流器、活性材料和接片的电极板被交替地堆叠的电极组件；
被电连接到所述接片的引线；以及
电池壳体，
其中所述引线被划分成正电极引线和负电极引线，并且设置至少一条正电极引线和至少一条负电极引线。
2.一种可再充电锂电池，包括：
其中隔膜和具有集流器、活性材料和接片的电极板被交替地堆叠的电极组件；
被电连接到所述接片的引线；以及
电池壳体，
其中所述引线被划分成正电极引线和负电极引线，并且设置至少两条正电极引线和至少两条负电极引线。
3.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中通过交替地堆叠电极板和隔膜使得相同极性的电极板的接片具有不同的轴向位置而形成所述电极组件，并且所述引线被设置在对应于接片位置的位置处。
4.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中通过交替地堆叠电极板和隔膜从而不同极性的电极板的接片具有不同的轴向位置而形成所述电极组件，并且所述引线被设置在对应于接片位置的位置处。
5.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中所述电极组件具有矩形截面形状，并且所述正电极引线和所述负电极引线被各自选择性地设置在所述电极组件的四边处。
6.根据权利要求5所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线和所述负电极引线在被以矩形截面形状形成的所述电极组件的四边中的一边处沿着相同方向形成。
7.根据权利要求5所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线和所述负电极引线各自分开地在被以矩形截面形状形成的所述电极组件的四边中的相邻边处形成。
8.根据权利要求5所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线和所述负电极引线各自在被以矩形截面形状形成的所述电极组件的四边中的两个相对边处相对地形成。
9.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线的数量和所述负电极引线的数量是相等的。
10.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线的数量和所述负电极引线的数量是不同的。
11.根据权利要求10所述的可再充电锂电池，其中所述负电极引线的数量小于所述正电极引线的数量。
12.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线和所述负电极引线的宽度在1到10cm的范围中。
13.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中所述正电极引线和所述负电极引线的厚度在50到500μm的范围中。
14.根据权利要求1或者2所述的可再充电锂电池，其中所述可再充电锂电池被用于大面积电池。
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