CN103477490A - 用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件及包含其的二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件，其通过将隔膜与布置在所述隔膜的两侧的负极和正极卷绕并压缩而制造。所述负极包含交替形成的用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部和未用所述负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部。所述正极包含交替形成的用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部和未用所述正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部。

Description

用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件及包含其的二次电池
技术领域
本发明涉及用活性材料以图案涂布的卷绕(jelly-roll)型电极组件及包含其的二次电池。
背景技术
近来，对能量储存技术的关注已经增加。随着其应用扩展到移动电话、摄像机、笔记本电脑的领域，以及另外地扩展到电动车辆用能量，研究并开发了电化学装置。在这些方面，电化学装置是最受关注的领域，并且能够充电和放电的二次电池的开发已经成为关注的焦点。近来，为了改善电池的电容密度和比能量，已经进行了新型电极和电池的研究和开发。
在目前应用的二次电池之中，在二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池具有比典型电池如Ni-MH、Ni-Cd和硫酸铅电池高得多的运行电压和能量密度。然而，这种锂二次电池具有诸如由使用有机电解质造成的着火和爆炸以及制造工艺复杂的局限性。
这种二次电池被构造成具有如下结构，其中具有正极/隔膜/负极的结构的电极组件安装在电池壳上，该电极组件可充电并且可放电。作为电极组件的一般实例，存在卷绕型电极组件。
然而，在卷绕型电极组件的情况下，在卷绕和压缩过程期间，由于平坦部和弯曲部，在弯曲部处发生断裂和破裂。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件，其通过将隔膜与布置在所述隔膜的两侧的负极和正极卷绕并压缩而制造，其中所述负极具有用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部和未用所述负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部，所述负极平坦涂布部与所述负极弯曲未涂布部交替形成，且所述正极具有用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部和未用所述正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部，所述正极平坦涂布部与所述正极弯曲未涂布部交替形成。
然而，本发明的方面不限于上述方面，且本领域的技术人员根据以下描述将清楚地理解没有提到的其他方面。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件，其通过将隔膜与布置在所述隔膜的两侧的负极和正极卷绕并压缩而制造。所述负极包含交替形成的用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部和未用所述负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部。所述正极包含交替形成的用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部和未用所述正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部。
根据本发明的另一方面，提供包含所述用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件的二次电池。
根据本发明的又一方面，提供包含多个彼此电连接的所述二次电池的中型-大型电池模块或电池组。
发明效果
本发明涉及用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件及包含其的二次电池。所述卷绕型电极组件的弯曲部未用活性材料涂布，由此有效地防止在将卷绕型电极组件卷绕并压缩的过程期间在所述电极组件的弯曲部可能发生的断裂和破裂，从而可以提高二次电池的充电和放电效率，由此由于减少内阻而改善快速充电性能，并由此提供具有高电容的二次电池，并且降低差错率。
附图说明
图1为示出一般卷绕型电极组件的横截面图；
图2为示出根据本发明实施方式的用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件在卷绕和压缩之前的状态的透视图；及
图3为示出根据本发明实施方式的用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件在卷绕和压缩之前的状态的横截面图。
具体实施方式
本发明人证实卷绕型电极组件的弯曲部未用活性材料涂布，由此有效地防止在将卷绕型电极组件卷绕并压缩的过程期间在所述电极组件的弯曲部可能发生的断裂和破裂。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。
虽然允许有本发明的各种变更，但将其例示性实施方式显示在附图中并对其进行详细描述。然而，本发明不限于此，而是包括根据由本发明的权利要求书所限定的本发明范围的所有变体、等价物和替换物。
详细地，本发明提供一种用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件，其通过将隔膜与布置在所述隔膜的两侧的负极和正极卷绕并压缩而制造，其中所述负极具有用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部和未用所述负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部，所述负极平坦涂布部与所述负极弯曲未涂布部交替形成，且所述正极具有用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部和未用所述正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部，所述正极平坦涂布部与所述正极弯曲未涂布部交替形成。
一般的卷绕型电极组件通过将隔膜与布置在隔膜的两侧的负极和正极卷绕并压缩而制造，且被分成电极组件平坦部和电极组件弯曲部。
在这种情况下，术语“电极组件平坦部”表示卷绕型电极组件的平坦部，且术语“电极组件弯曲部”表示卷绕型电极组件的两侧的弯曲部。
负极平坦涂布部或正极平坦涂布部对应于电极组件平坦部。另外，负极平坦涂布部或正极平坦涂布部用活性材料涂布，其中可以用活性材料涂布负极或正极的两侧或者仅一侧。然而，考虑到二次电池的电容，可以用活性材料涂布其两侧。
另一方面，负极弯曲未涂布部为对应于如下电极组件弯曲部的部分，其中其宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的负极的第一末端到最后末端逐渐变宽。
图1a和图1b示出根据本发明实施方式的卷绕型电极组件10的卷绕状态。也就是说，在卷绕被构造成具有负极100、隔膜300和正极200的电极组件的情况下，初始卷绕方向可以是如图1a中所示的负极100的方向或者可以是如图1b中所示的正极200的方向。
详细地，如图1a中所示，电极组件10可以最初在负极方向上卷绕。在这种情况下，在电极组件的初始弯曲部，负极100的曲率半径小于正极200的曲率半径。也就是说，负极100的初始弯曲未涂布部的曲率半径小于正极200的初始弯曲未涂布部的曲率半径。
另一方面，卷绕型电极组件10通过将隔膜300与布置在隔膜300的两侧的负极100和正极200卷绕并压缩而制造并以分成电极组件平坦部11和电极组件弯曲部12的方式形成。
另一方面，负极的弯曲未涂布部的宽度以宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的负极的第一末端到最后末端逐渐变宽的方式形成算术级数。在这种情况下，在负极的弯曲未涂布部的连续宽度之间的差(容差)通过将隔膜的厚度、负极厚度的1/2和正极厚度的1/2相加而获得且可以是均匀的。虽然将负极的弯曲未涂布部的宽度形成为小于电极组件弯曲部的宽度，但只要电极组件的弯曲部的拐点包括在负极的弯曲未涂布部中，则可以实施本发明。换句话说，因为在负极集电器的整体上涂覆的负极活性材料的破裂多数严重地发生在电极组件的弯曲部的拐点处，所以当至少使该部分未被涂布时，可以有效地防止负极活性材料的破裂的发生。在这种情况下，电极组件的弯曲部的拐点表示其中卷绕电极组件且随后将其在相反方向上弯曲的顶点。
另一方面，术语“内侧”表示朝向中心部方向的侧且术语“外侧”表示朝向外部方向的侧。另外，术语“中心部方向”表示与用于卷绕电极组件的芯接触的第一末端部分的方向且“外部方向”表示其中卷绕电极组件完成的最后末端部分。
详细地，在卷绕型电极组件的情况下，负极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式。
W(I)n≤π{(Ts/2)+(n-l)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(1)
在式1中，W(I)n表示第n负极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示负极的厚度，Tc表示正极的厚度，且n为整数。
另外，负极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式。
W(II)n≤π{(Ts/2+Ta)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(2)
在式2中，W(II)n表示第n负极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示负极的厚度，Tc表示正极的厚度，且n为整数。
另一方面，正极弯曲未涂布部为对应于如下电极组件弯曲部的部分，其中其宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的正极的第一末端到最后末端逐渐变宽。在这种情况下，在正极弯曲未涂布部的连续宽度之间的差(容差)通过将隔膜的厚度、负极厚度的1/2和正极厚度的1/2相加而获得且可以是均匀的。
与负极类似，虽然将正极的弯曲未涂布部的宽度形成为小于电极组件弯曲部的宽度，但只要电极组件的弯曲部的拐点包括在正极的弯曲未涂布部中，则可以实现本发明。换句话说，因为在正极集电器的整体上涂覆的正极活性材料的破裂多数严重地发生在电极组件的弯曲部的拐点处，所以当至少使该部分未被涂布时，可以有效地防止正极活性材料的破裂的发生。
详细地，在卷绕型电极组件的情况下，正极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式。
W(III)n≤π{(3Ts/2+Ta)+(n-l)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(3)
在式3中，W(III)n表示第n正极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示负极的厚度，Tc表示正极的厚度，且n为整数。
另外，正极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式。
W(IV)n≤π{(3Ts/2+Ta+Tc)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(4)
在式4中，W(IV)n表示第n正极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示负极的厚度，Tc表示正极的厚度，且n为整数。
另外，如图1b中所示，根据本发明实施方式的电极组件20可以最初在正极方向上卷绕。在这种情况下，在电极组件的初始弯曲部，正极的曲率半径变得小于负极的曲率半径。参照图1b，电极组件20通过将隔膜300与布置在隔膜300的两侧的负极100和正极200卷绕并压缩而制造并以分成电极组件平坦部21和电极组件弯曲部22的方式形成。
在这种情况下，正极的弯曲未涂布部的宽度和负极的弯曲未涂布部的宽度可以与如上所述的初始卷绕方向为负极方向的情况类似地计算。
详细地，正极的弯曲未涂布部的宽度以宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的正极的第一末端到最后末端逐渐变宽的方式形成算术级数。在这种情况下，在正极弯曲未涂布部的连续宽度之间的差(容差)通过将隔膜的厚度、正极厚度的1/2和负极厚度的1/2相加而获得且可以是均匀的。虽然将正极的弯曲未涂布部的宽度形成为小于电极组件弯曲部的宽度，但电极组件的弯曲部的拐点可以包括在正极的弯曲未涂布部中。
详细地，在卷绕型电极组件的情况下，正极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式。
W(I)n≤π{(Ts/2)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(1)
在式1中，W(I)n表示第n正极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示正极的厚度，Tc表示负极的厚度，且n为整数。
另外，正极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式。
W(II)n≤π{(Ts/2+Ta)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(2)
在式2中，W(II)n表示第n正极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示正极的厚度，Tc表示负极的厚度，且n为整数。
另一方面，负极弯曲未涂布部为对应于如下电极组件弯曲部的部分，其中其宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的负极的第一末端到最后末端逐渐变宽。在这种情况下，在负极弯曲未涂布部的连续宽度之间的差(容差)通过将隔膜的厚度、正极厚度的1/2和负极厚度的1/2相加而获得且可以是均匀的。类似于正极，虽然将负极的弯曲未涂布部的宽度形成为小于电极组件弯曲部的宽度，但电极组件的弯曲部的拐点可以包括在负极的弯曲未涂布部中。
详细地，在卷绕型电极组件的情况下，正极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式。
W(III)n≤π{(3Ts/2+Ta)+(n-l)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(3)
在式3中，W(III)n表示第n负极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示正极的厚度，Tc表示负极的厚度，且n为整数。
另外，负极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式。
W(IV)n≤π{(3Ts/2+Ta+Tc)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(4)
在式4中，W(IV)n表示第n负极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示隔膜的厚度，Ta表示正极的厚度，Tc表示负极的厚度，且n为整数。
另外，在电极组件中，正极活性材料可以为具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其具有满足下式的组成。
Li1+aFe1-xMx(PO4-b)Xb…式(1)
在式(1)中，M为选自Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn和Y中的至少一种，X为选自F、S和N中的至少一种，且-0.5≤a≤+0.5，0≤x≤0.5，0≤b≤0.1。
因为锂铁磷酸盐在高温下具有优异的稳定性，且特别地，Fe价格低廉，所以其在经济上有利。然而，在卷绕型电极组件的情况下，当将锂铁磷酸盐涂覆至集电器并轧制从而涂布在全部集电器上并将其卷绕时，如上所述，在电极组件的弯曲部可能发生破裂。因此，当正极活性材料为锂铁磷酸盐时，防止在电极组件的弯曲部破裂的电极组件结构可特别合适。
另外，本发明提供包含所述卷绕型电极组件的二次电池。
所述卷绕型电极组件可以用于所有圆筒形二次电池、方形二次电池和袋形二次电池。在本实施方式中，因为经由卷绕和压缩方法制造，所以所述卷绕型电极组件可以特别用于方形二次电池。
详细地，包含卷绕型电极组件的方形二次电池具有如下结构，其中在方形金属壳中构建卷绕型电极组件且具有伸出的电极端子的顶盖与壳的开放顶端结合。卷绕型电极组件的负极通过负极极耳与顶盖上的负极端子的底端电连接，且负极端子通过绝缘元件与顶盖绝缘。相反地，在卷绕型电极组件的正极的情况下，其正极极耳与由导电材料如铝和不锈钢形成的顶盖电连接，其本身形成正极端子。另外，除电极极耳之外，为了提供在卷绕型电极组件与顶盖之间的电绝缘状态，将片型绝缘元件插入在壳与卷绕型电极组件之间的空间中，将顶盖安装在其上且随后通过沿顶盖与壳之间的接触表面进行焊接而将顶盖与壳彼此结合。然后，将电解质注入电解质用入口且通过使用金属球焊接而密封并且将环氧树脂涂覆至焊接部，由此制造包含卷绕型电极组件的方形二次电池。
另外，本发明提供包含多个电连接的二次电池的中型-大型电池模块和电池组。所述中型-大型电池模块和电池组可以用作电动工具，包括电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(PHEV)的电动车辆，电动卡车，电动商用车辆和电力储存系统中的一种或多种的中型-大型装置电源。
另一方面，图2为示出根据本发明实施方式的用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件在卷绕和压缩之前的状态的透视图。
如图2中所示，在将用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件卷绕并压缩之前，布置隔膜300且将负极100和正极200布置在隔膜300的两侧。在这种情况下，负极包含交替形成的用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部110和未用负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部120。负极平坦涂布部110的宽度是均匀的，但负极弯曲未涂布部120的宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的负极的第一末端到最后末端逐渐变宽。另外，正极200包含交替形成的用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部210和未用正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部220。正极平坦涂布部210的宽度是均匀的，但正极弯曲未涂布部220的宽度从与用于卷绕电极组件的芯接触的正极的第一末端到最后末端逐渐变宽。
另一方面，图3为示出在将用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件卷绕并压缩之前的正极310、隔膜300和负极320的横截面的横截面图。
参照图3，正极310可以包含正极集电器317以及在正极集电器317上的用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部311、313、314和316。朝向外侧的正极平坦涂布部311和313可以具有比朝向内侧的正极平坦涂布部314和316更小的宽度。然而，在卷绕之后的卷绕型电极组件的情况下，正极平坦涂布部可以具有相同的宽度。类似地，负极可以包含在负极集电器327上的用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部321、323、324和326，且卷绕之后的卷绕型电极组件的负极平坦涂布部的宽度可以彼此相同。
另一方面，可以在各正极平坦涂布部之间形成未用正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部312和315。正极弯曲未涂布部可以具有从正极310的第一末端到最后末端逐渐增加的宽度。另外，考虑到卷绕电极组件的操作，如上所述，在内侧形成的正极弯曲未涂布部315可以具有比在与其对应的位置处在外侧形成的正极弯曲未涂布部312更宽的宽度。
类似地，可以在相应的负极平坦涂布部之间形成未用负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部322和325。负极弯曲未涂布部可以具有从负极320的第一末端到最后末端逐渐增加的宽度。另外，考虑到卷绕电极组件的操作，如上所述，在内侧形成的负极弯曲未涂布部325可以具有比在与其对应的位置处在外侧形成的负极弯曲未涂布部322更宽的宽度。
虽然已经结合例示性实施方式显示并描述了本发明，但对本领域的技术人员显而易见的是，可以在不脱离由附属权利要求书所限定的本发明的主旨和范围的情况下进行修改和改变。

Claims (21)

1.一种用活性材料以图案涂布的卷绕型电极组件，其通过将隔膜与布置在所述隔膜的两侧的负极和正极卷绕并压缩而制造，
其中所述负极包含交替形成的用负极活性材料涂布的负极平坦涂布部和未用所述负极活性材料涂布的负极弯曲未涂布部，且
其中所述正极包含交替形成的用正极活性材料涂布的正极平坦涂布部和未用所述正极活性材料涂布的正极弯曲未涂布部。
2.根据权利要求1所述的卷绕型电极组件，其中所述负极平坦涂布部或所述正极平坦涂布部具有彼此相同的宽度。
3.根据权利要求1所述的卷绕型电极组件，其中所述负极弯曲未涂布部具有从与用于卷绕所述电极组件的芯接触的所述负极的第一末端到最后末端逐渐增加的宽度。
4.根据权利要求1所述的卷绕型电极组件，其中所述负极弯曲未涂布部的第一曲率半径小于所述正极弯曲未涂布部的第一曲率半径。
5.根据权利要求4所述的卷绕型电极组件，其中所述负极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式：
W(I)n≤π{(Ts/2)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(1)
其中W(I)n表示第n负极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述负极的厚度，Tc表示所述正极的厚度，且n为整数。
6.根据权利要求4所述的卷绕型电极组件，其中所述负极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式：
W(II)n≤π{(Ts/2+Ta)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(2)
其中W(II)n表示第n负极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述负极的厚度，Tc表示所述正极的厚度，且n为整数。
7.根据权利要求4所述的卷绕型电极组件，其中所述正极弯曲未涂布部具有从与用于卷绕所述电极组件的芯接触的所述正极的第一末端到最后末端逐渐增加的宽度。
8.根据权利要求4所述的卷绕型电极组件，其中所述正极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式：
W(III)n≤π{(3Ts/2+Ta)+(n-l)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(3)
其中W(III)n表示第n正极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述负极的厚度，Tc表示所述正极的厚度，且n为整数。
9.根据权利要求4所述的卷绕型电极组件，其中所述正极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式：
W(IV)n≤π{(3Ts/2+Ta+Tc)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(4)
其中W(IV)n表示第n正极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述负极的厚度，Tc表示所述正极的厚度，且n为整数。
10.根据权利要求1所述的卷绕型电极组件，其中所述正极弯曲未涂布部的第一曲率半径小于所述负极弯曲未涂布部的第一曲率半径。
11.根据权利要求10所述的卷绕型电极组件，其中所述正极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式：
W(I)n≤π{(Ts/2)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(1)
其中W(I)n表示第n正极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述正极的厚度，Tc表示所述负极的厚度，且n为整数。
12.根据权利要求10所述的卷绕型电极组件，其中所述正极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式：
W(II)n≤π{(Ts/2+Ta)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}…式(2)
其中W(II)n表示第n正极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述正极的厚度，Tc表示所述负极的厚度，且n为整数。
13.根据权利要求10所述的卷绕型电极组件，其中所述负极弯曲未涂布部的内侧的宽度满足下式：
W(III)n≤π{(3Ts/2+Ta)+(n-l)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(3)
其中W(III)n表示第n负极弯曲未涂布部的内侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述正极的厚度，Tc表示所述负极的厚度，且n为整数。
14.根据权利要求10所述的卷绕型电极组件，其中所述负极弯曲未涂布部的外侧的宽度满足下式：
W(IV)n≤π{(3Ts/2+Ta+Tc)+(n-1)(Ts+Ta/2+Tc/2)}   式(4)
其中W(IV)n表示第n负极弯曲未涂布部的外侧的宽度，Ts表示所述隔膜的厚度，Ta表示所述正极的厚度，Tc表示所述负极的厚度，且n为整数。
15.根据权利要求1所述的卷绕型电极组件，其中所述正极活性材料为具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其具有满足下式的组成：
Li1+aFe1-xMx(PO4-b)Xb…式(1)
其中M为选自Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn和Y中的至少一种，X为选自F、S和N中的至少一种，且-0.5≤a≤+0.5，0≤x≤0.5，0≤b≤0.1。
16.根据权利要求15所述的卷绕型电极组件，其中锂铁磷酸盐为LiFePO4。
17.一种二次电池，其包含根据权利要求1的卷绕型电极组件。
18.一种中型-大型电池模块，其包含多个彼此电连接的根据权利要求17的二次电池。
19.一种中型-大型电池组，其包含多个彼此电连接的根据权利要求17的二次电池。
20.根据权利要求18所述的中型-大型电池模块，其用作电动工具，包括电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(PHEV)的电动车辆，电动卡车，电动商用车辆和电力储存系统中的一种或多种的中型-大型装置电源。
21.根据权利要求19所述的中型-大型电池组，其用作电动工具，包括电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(PHEV)的电动车辆，电动卡车，电动商用车辆和电力储存系统中的一种或多种的中型-大型装置电源。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643821A (zh) * 2016-08-24 2019-04-16 三星Sdi株式会社 电极组件以及包括该电极组件的可再充电电池
CN111512486A (zh) * 2018-09-05 2020-08-07 株式会社Lg化学 六角棱柱形电池单元及其制造方法及包括该电池单元的电池模块
CN112771703A (zh) * 2018-10-05 2021-05-07 株式会社Lg化学 二次电池

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013201572A1 (de) * 2013-01-31 2014-08-14 Robert Bosch Gmbh Neuartiger Aufbau einer Jelly Roll-Batteriezelle
KR101651516B1 (ko) * 2013-10-30 2016-08-26 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 젤리-롤 형 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101650417B1 (ko) * 2013-10-31 2016-08-23 주식회사 엘지화학 양극 집전체에 간헐적 무지부가 형성된 젤리 롤 형태 전극 조립체를 가진 이차전지
KR101765381B1 (ko) * 2015-01-28 2017-08-07 주식회사 엘지화학 전극의 이중 코팅 방법
KR102368089B1 (ko) * 2015-01-28 2022-02-24 삼성에스디아이 주식회사 전극탭을 갖는 전극 어셈블리 및 이차 전지
KR102484265B1 (ko) * 2015-12-22 2023-01-02 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR102142565B1 (ko) * 2016-06-10 2020-08-07 주식회사 엘지화학 단차가 형성된 단위전지셀 및 그의 제조방법
KR101991934B1 (ko) * 2016-07-15 2019-06-24 주식회사 엘지화학 전극 및 그 전극의 제조방법
US9837682B1 (en) * 2016-08-29 2017-12-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Variable layer thickness in curved battery cell
KR102003414B1 (ko) * 2017-09-07 2019-07-24 조명제 접착제 개폐장치
EP3678252B1 (en) * 2017-11-07 2023-09-06 Ningde Amperex Technology Limited Wound cell
DE102018200553A1 (de) * 2018-01-15 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Elektrodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer solchen
CN113196559A (zh) * 2018-10-05 2021-07-30 凯尊创新有限公司 用于锂离子电池组的电解质填充和电连接的系统和方法
DE102019130465A1 (de) * 2019-11-12 2021-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrodenanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Zellwickels
GB2589889B (en) * 2019-12-11 2022-03-16 Dyson Technology Ltd A method of preparing sheet material for dividing into discrete stacks
JP2023531331A (ja) * 2020-06-02 2023-07-24 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 電極アセンブリ、ならびにその関連する電池、デバイス、製造方法、および製造装置
EP4024556A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-06 Solaredge Technologies Ltd. Winding stacked secondary cells
DE102021112307A1 (de) 2021-05-11 2022-11-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Dorn zum Wickeln eines Flachwickels einer Energiespeicherzelle, Energiespeicherzelle, Energiespeicherzellenmodul und Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicherzelle
CN115775904A (zh) * 2021-09-07 2023-03-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 折叠式双极电池设计

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10302798A (ja) * 1997-04-22 1998-11-13 Toyobo Co Ltd 二次電池用の負極および正極の製造方法
JP2003346799A (ja) * 2002-05-24 2003-12-05 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
US20060216609A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Hitachi Maxell, Ltd. Non-aqueous electrolyte battery and method for producing the same
JP2007026786A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Dainippon Printing Co Ltd 非水電解液蓄電素子用電極構造体、該電極構造体の製造方法、および非水電解液蓄電素子
CN101542817A (zh) * 2007-03-12 2009-09-23 株式会社东芝 卷绕型电极电池及其制造方法
CN101807681A (zh) * 2009-02-13 2010-08-18 夏普株式会社 电极板、二次电池以及用于制造二次电池的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100284343B1 (ko) * 1999-01-26 2001-03-02 김순택 이차전지의 전극군
JP2002093404A (ja) * 2000-09-19 2002-03-29 Gs-Melcotec Co Ltd 偏平型電池
KR100599797B1 (ko) * 2004-05-31 2006-07-13 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
CN101796668B (zh) 2007-10-03 2013-08-14 日立麦克赛尔株式会社 电池用隔膜及非水电解液电池
JP4744617B2 (ja) 2008-05-22 2011-08-10 パナソニック株式会社 二次電池用電極群およびこれを用いた二次電池
JP2011014238A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Panasonic Corp 非水電解質二次電池用電極群及び非水電解質二次電池
CN102844915B (zh) * 2010-04-21 2015-02-11 株式会社Lg化学 碳包覆的具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐和使用所述锂铁磷酸盐的锂二次电池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10302798A (ja) * 1997-04-22 1998-11-13 Toyobo Co Ltd 二次電池用の負極および正極の製造方法
JP2003346799A (ja) * 2002-05-24 2003-12-05 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
US20060216609A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Hitachi Maxell, Ltd. Non-aqueous electrolyte battery and method for producing the same
JP2007026786A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Dainippon Printing Co Ltd 非水電解液蓄電素子用電極構造体、該電極構造体の製造方法、および非水電解液蓄電素子
CN101542817A (zh) * 2007-03-12 2009-09-23 株式会社东芝 卷绕型电极电池及其制造方法
CN101807681A (zh) * 2009-02-13 2010-08-18 夏普株式会社 电极板、二次电池以及用于制造二次电池的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643821A (zh) * 2016-08-24 2019-04-16 三星Sdi株式会社 电极组件以及包括该电极组件的可再充电电池
CN111512486A (zh) * 2018-09-05 2020-08-07 株式会社Lg化学 六角棱柱形电池单元及其制造方法及包括该电池单元的电池模块
CN112771703A (zh) * 2018-10-05 2021-05-07 株式会社Lg化学 二次电池
CN112771703B (zh) * 2018-10-05 2024-05-24 株式会社Lg新能源 二次电池

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