CN103748727B - 线缆型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线缆型二次电池，其包括：电极组件，其包括第一极性电极、第二极性电极、分离膜或电解质层，其中，第一极性电极和第二极性电极具有薄的且细长的形状并具有涂覆在集流器的表面上的电极活性材料，集流器具有与纵向方向正交的圆形、椭圆形或多边形端部，且分离膜或电解质层介于第一极性电极和第二极性电极之间；覆盖构件，其包围电极组件；以及外壳帽，其用于固定第一极性端子和第二极性端子并包围线缆型二次电池的端部，其中，第一极性端子连接到第一极性电极且第二极性端子连接到第二极性电极，且第一极性端子和第二极性端子布置在线缆型二次电池的端部。

Description

线缆型二次电池
技术领域
本发明涉及线缆型二次电池，且更具体地涉及线缆型二次电池的端子。
本申请要求2011年8月19日在韩国递交的韩国专利申请第10-2011-0082992号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本申请要求2012年8月16日在韩国递交的韩国专利申请第10-2012-0089275号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
近来，无线通信技术的进步已经导致移动设备的普及，且为了追赶该趋势，存在使用二次电池作为移动设备电源的强烈趋势。二次电池也用作环保的下一代车辆比如电动车辆和混合动力车辆的电源。
如上面描述的，因为二次电池在很多工业领域中的使用急剧增加，所以二次电池在输出、容量、结构等方面根据二次电池所被使用的领域的特点而变化。
通常，二次电池设有：电极组件，该电极组件包括阴极和阳极，阴极和阳极每一个都具有用活性材料进行表面涂覆的板状集流器；以及介于阴极和阳极之间的分隔物。电极组件与液体电解质或固体电解质一起容纳在铝层压片材的圆柱形或棱柱型金属壳体或袋型壳体中。为了提高二次电池的容量，电极组件可以是凝胶卷型或堆叠型的，在该凝胶卷型电极组件中，阴极片材、分隔物片材和阳极片材卷在一起，在该堆叠型电极组件中，多个薄板形状的单元电极顺序地堆叠。因此，电极组件的电极（阴极和阳极）具有大体板状的结构。
常规的板状电极结构是有利的，因为其在卷绕或堆叠时具有高度的集成度，但是很难适应性地改变结构以满足工业领域的需求。而且，板状电极结构具有各种问题，因为其对于在充电或放电期间电极体积的改变很敏感，在电池中产生的气体可能不容易排出，且电极之间的电势差可能增加。
特别是，为了满足用户的各种需求，使用二次电池的设备种类繁多且很多重点放在了设计这种设备上。然而，具有特定形状的设备需要为了安装具有传统结构和/或形状（圆柱形、棱柱形或袋型）的二次电池而提供分离的部分或空间，这变成扩展无线技术和在发展新设计时的很大障碍。例如，当新开发的设备具有用于安装二次电池的细长空间时，在结构上改变包括由现有的板状电极构成的电极组件的二次电池以使该结构适合安装空间是基本上不可能或非常无效的。换句话说，因为常规的圆柱形、硬币型和棱柱形电池具有特定形状，因此电池的使用和自由变形的能力受到限制。因而，根据电池的使用使电池适应性地变形，例如扭曲或弯曲是很难的。
为了解决这些问题，本发明的发明人已经披露题为“ElectrodeAssembly of Novel Structure and Secondary Battery Comprising theSame”的韩国专利No.10-0804411（2006年1月17日提交且2008年2月12日登记），其所有内容通过引用并入本文。
这种类型的二次电池（在下文称为线缆型二次电池）被构造成细长形状并具有能够在纵向方向上是柔性的线缆结构。然而，当具有较长的线性形状和优异柔性的这种线缆型二次电池在设备中使用时，线缆型二次电池可能通过施加外力而过量地变形且这引起设备和线缆型二次电池之间的联接弱化。因而，在线缆型二次电池的情形中，与现有的电池端子不同，可能需要稳固地联接到设备的电池端子。因此，对于开发具有端子的线缆型二次电池的需要增加。
发明内容
技术问题
设计本发明来解决现有技术的问题，且因此本发明的目的是提供在其一端包括电池端子的线缆型二次电池。
技术方案
本发明考虑现有技术的问题来设计，且因此本发明的目的是提供一种线缆型二次电池，包括：电极组件，其包括具有细长形状的第一极性电极和第二极性电极以及介于第一极性电极和第二极性电极之间的分隔物或电解质层，每一个电极具有集流器和施加到集流器表面的电极活性材料，集流器的垂直于其纵向方向的横截面是圆形的、非对称的椭圆形或多边形形状；以及覆盖构件，其包围电极组件，其中，线缆型二次电池设有在线缆型二次电池的端部分别连接到第一极性电极和第二极性电极的第一极性端子和第二极性端子；以及外壳帽，其被构造成固定第一极性端子和第二极性端子并覆盖线缆型二次电池的端部。
优选地，外壳帽包括在其外侧的联接单元。该联接单元可以包括用于螺纹联接的螺旋形凹槽或螺旋形突起。
而且，联接单元可包括用于插入联接的凹槽或突起。
此外，第二极性端子可与外壳帽整合在一起。
而且，第一极性电极可以是阴极而第二极性电极可以是阳极；或者第一极性电极可以是阳极而第二极性电极可以是阴极。
此外，本发明的另一目的是提供一种设备，该设备包括能够安装线缆型二次电池作为电源的电力安装单元，其中，电力安装单元包括被构造成与线缆型二次电池的联接单元对应的突起型联接单元或凹进型联接单元。
有利效果
根据本发明，因为线缆型二次电池的所有电极端子布置在其一端，所以线缆型二次电池可以容易地连接到设备。而且，由于线缆型二次电池设有联接单元，因此线缆型二次电池可以稳固地联接到设备。
附图说明
附图示出本公开的优选实施方式，且连同以下详述用于提供本公开的技术精神的进一步理解。然而，本发明不被认为限于附图：
图1是示意性示出根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池的透视图，该线缆型二次电池设有外壳帽，该外壳帽包括用于螺纹联接的作为联接单元的螺旋形突起；
图2是图1的横截面图；
图3是示出根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池的一端的主要部分的截取透视图；
图4是图3的横截面图；
图5是示意性示出根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池的透视图，其设有包括用于插入联接的作为联接单元的突起的外壳帽；
图6是图5的横截面图；
图7是示意性示出根据本发明优选实施方式的片状的线缆型二次电池的透视图，该线缆型二次电池设有外壳帽，该外壳帽包括用于螺纹联接的作为联接单元的螺旋形突起；
图8是图7的横截面图；并且
图9是示出根据本发明优选实施方式的片材形式的线缆型二次电池的截取透视图。
附图标记说明
10：线缆型二次电池
10`：具有相互连接的多个线缆型二次电池的二次电池
20,30,40：具有极性端子的线缆型二次电池
1：第一极性集流器    2：阳极活性材料
3：分隔物            4：阴极活性材料
5：第二极性集流器    6：保护涂层
11：第一极性电极     12：第二极性电极
21,31,41：第一极性端子22,32,42：第二极性端子
25,35,45：外壳帽     26,36,46：联接单元
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本发明。在描述之前，应理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应解释为限于一般的和词典的意思，而是应在与本发明的技术方面相对应的意思和概念的基础上基于允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原理来解释。
将参考附图解释本发明优选实施方式。
图1是示意性示出根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池的透视图，该线缆型二次电池设有外壳帽，该外壳帽包括用于螺纹联接的作为联接单元的螺旋形突起，且图2是图1的横截面图。
参考图1和图2，根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池20包括：在线缆型二次电池的一个端部处分别联接到第一极性电极11和第二极性电极12的第一极性端子21和第二极性端子22；和被构造成固定第一极性端子21和第二极性端子22并覆盖上述端部的外壳帽25。通过其变形或使用另外的连接线，电极可以分别连接到端子21、22。通过这些端子21、22，可以供应电能以对线缆型二次电池进行充电。
根据上述实施方式，每个线缆型二次电池10设有细长形状的电极组件，该电极组件包括第一极性电极、第二极性电极以及介于第一极性电极和第二极性电极之间的分隔物。第一极性电极和第二极性电极中的每一个极性电极通过将电极活性材料施加到集流器的表面而构成，集流器的垂直于纵向方向的横截面是圆形的、椭圆形的（比如，对称的椭圆形或非对称的椭圆形）或多边形形状。第一极性电极是阴极或阳极，且第二极性电极对应于第一极性电极是阳极或阴极。这种电极组件在题为“Electrode Assembly of Novel Structure and SecondaryBattery Comprising the Same”的韩国专利第10-0804411号（2006年1月17日递交且在2008年2月12日登记）中描述，其全部内容通过引用并入本文。
图3是示出根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池的主要部分的截取透视图，且图4是图3的横截面图。相同的附图标记被认为表示与图1和图2中的元件功能相同的元件。
参考图3和图4，根据本发明优选实施方式的单个条状的线缆型二次电池10被构造成具有电极组件和覆盖电极组件的外表面的保护涂层6，该电极组件与电极活性材料分散到二维集流器表面比如金属箔上的常规板状电极组件不同。电极组件包括：第一极性集流器1，三维阳极集流器被成形为细长丝状物并具有圆形横截面；设置在第一极性集流器1的表面上的阳极活性材料2；具有分隔物或电解质且设置在阳极活性材料2的外表面上的分离元件3；形成在分离元件3的外表面上的阴极活性材料4；以及设置在阴极活性材料4的外表面上的第二极性集流器5（即，阴极集流器）。这里，阴极和阳极的顺序可以颠倒。也就是说，本领域技术人员将理解，线缆型二次电池可以通过在电极组件的中心形成具有细长丝形状的阴极集流器并且随后从阴极集流器的外侧顺序地形成阴极活性材料、分离元件、阳极活性材料和阳极集流器来构成。
同时，集流器的圆形横截面可以包括完全对称的圆形结构和椭圆形结构（比如，对称椭圆形或非对称椭圆形）。除二维板形状之外，集流器可以具有多边形横截面，包括三角形结构、四边形结构、五边形结构、六边形结构等，且这些结构的角可以是成角度的形状或圆形的，但是不是特别地限于此。而且，电极活性材料分散在具有圆形结构或多边形结构的集流器的表面上，且用于通过使离子插入到电解质和从电解质脱出来使电子移动穿过集流器，与常规二次电池相似。
根据本发明的可替代实施方式，多条形线缆型二次电池可以通过以下方式来构造：围绕包括多个阳极单元的阳极束形成圆柱形形式的电解质层，其中在具有细长形状的阳极集流器上施加阳极活性材料；在电解质层的外表面上提供阴极活性材料；在阴极活性材料的外表面上形成阴极集流器；以及在阴极集流器的外表面上提供保护涂层。而且，根据本发明的另一变型实施方式，多条形线缆型二次电池还可以通过以下方式来构造：形成组件束，其中在阳极单元的外表面上形成电解质层；围绕束形成圆柱形形式的阴极活性材料；在阴极活性材料的外表面上形成阴极集流器；以及在阴极集流器的外表面上形成保护涂层。根据本发明的另外的变型实施方式，多条形线缆型二次电池还可以通过以下方式来构造：形成多个阳极单元和阴极单元的束，其中在每一个丝状的集流器的外表面上施加每种对应的活性材料，阳极单元或阴极单元的外部被第一电解质层包围；围绕束形成圆柱形形式的第二电解质层；以及用保护涂层包围第二电解质层。
通常，当在设备中使用具有较长的线性形状和优异柔性的这种线缆型二次电池时，线缆型二次电池可能通过施加外力而过量地变形且这引起设备和线缆型二次电池之间的联接弱化。因此，在线缆型二次电池的情形中，与现有的电池端子不同，可能需要能够稳固地联接到设备的电池端子。为实现该目的，本发明的外壳帽25优选地被形成为具有在外壳帽25的外表面上的联接单元26。
联接单元26可以具有用于螺纹联接的螺旋形凹槽或螺旋形突起。螺纹联接通过旋转分别具有螺旋形凹槽和螺旋形突起的内螺丝和外螺丝以进行联接来实现。根据该方法，力分布在联接部分上以实现稳固的联接。
而且，第二极性端子22可以与外壳帽25成一体。在该情形中，通过将外壳帽25的一部分构造成导体且将导体连接到电极，外壳帽25可以作为极性端子。
图5是示意性示出根据本发明优选实施方式的线缆型二次电池的透视图，该线缆型二次电池设有外壳帽，该外壳帽包括用于插入联接的作为联接单元的突起；且图6是图5的横截面图。
参考图5和图6，根据本发明的另一优选实施方式，本发明的线缆型二次电池30可以具有外壳帽35，在该外壳帽35中形成了用于插入联接的联接单元36，比如凹槽或突起。插入联接通过在进行联接时施加外力以通过固定构件保持凹槽或突起来实现。这种固定构件可以通过弹簧等推动以将凹槽或突起固定在其正确位置，且这种固定构件可以构造有能够通过用户的压力断开的钩子结构。而且，对本领域技术人员明显的是，固定构件不仅可以包括上述钩子结构，而且还包括众所周知或未来会知道的任何固定类型所需的各种元件，比如闩锁、紧固件、固定板、固定按钮、可旋转螺钉、径向环等。
此外，第一极性端子31和第二极性端子32可以单独地形成且通过使用外壳帽35来固定。
图7是示意性示出根据本发明优选实施方式的片形的线缆型二次电池的透视图，该线缆型二次电池设有外壳帽，该外壳帽包括用于插入联接的作为联接单元的突起；且图8是图7的横截面图。
参考图7和图8，根据本发明另一优选实施方式的线缆型二次电池可以是形成为片材且包括外壳帽45的线缆型二次电池，在该外壳帽45中，用于线缆型二次电池40的插入联接的突起46形成为联接单元。
根据本发明的可替代实施方式，片材形状的线缆型二次电池40可以构造有如图9所示多个线缆型二次电池相互连接的二次电池10`或者构造有单个线缆型二次电池，其横截面被变换成具有片材形状。当使用多个线缆型二次电池相互连接的线缆型二次电池10`时，包括在线缆型二次电池中的多个电极被连接，且随后连接的电极被连接到第一极性端子41和第二极性端子42。
此外，本发明提供当需要时允许线缆型二次电池所连接到的作为电源并具有用于安装线缆型二次电池的安装单元的设备。安装单元包括与线缆型二次电池的联接单元对应的联接单元，比如突起型联接单元或凹进型联接单元。
同时，应理解，上面的描述和附图代表本发明的优选实施方式且在不偏离由所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下可以对此处描述的实施方式作出各种改变和变型、组合和/或替代。具体地，本领域技术人员应理解，使用不同的部件、物质、原料，本发明能够以不同的特定形状、结构、布置和比率来实现而不偏离本发明的范围和精神。而且，本领域技术人员将理解，本发明能够在本发明的范围和精神内作出适合于具体情况和操作条件的各种改变和修改之后使用。此外，本发明解释的特征可以单独使用，或者本发明的每一个特征可以组合到另一特征以使用。例如，示范性实施方式中描述的特征可以与另一示范性实施方式中描述的特征互换。相应地，本文描述的实施方式仅被认为是示范性的且不意味着限制本发明，且本发明的范围由所附权利要求限定。
已经详细描述了本发明。然而，应理解，在示出本发明优选实施方式时详细的描述和具体示例仅作为示例给出，因为根据该详细描述在本发明的精神和范围内的各种改变和变型对本领域技术人员将变得明显。

Claims (7)

1.一种线缆型二次电池，包括：
电极组件，所述电极组件包括具有细长形状的第一极性电极和第二极性电极以及介于所述第一极性电极和所述第二极性电极之间的分隔物或电解质层，每一个电极具有集流器和施加到所述集流器的表面上的电极活性材料，所述集流器的垂直于其纵向方向的横截面是圆形的、非对称椭圆形的或多边形的；以及
覆盖构件，所述覆盖构件包围所述电极组件；
其中，所述线缆型二次电池设有：第一极性端子和第二极性端子，所述第一极性端子和所述第二极性端子在所述线缆型二次电池的一个端部处分别连接到所述第一极性电极和所述第二极性电极；以及外壳帽，所述外壳帽被构造成固定所述第一极性端子和第二极性端子并覆盖所述线缆型二次电池的设置有所述第一极性电极和所述第二极性电极的一个端部。
2.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中，所述外壳帽包括在其外侧处的联接单元。
3.根据权利要求2所述的线缆型二次电池，其中，所述联接单元包括用于螺纹联接的螺旋形凹槽或螺旋形突起。
4.根据权利要求2所述的线缆型二次电池，其中，所述联接单元包括用于插入联接的凹槽或突起。
5.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中，所述第二极性端子与所述外壳帽成一体。
6.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中，所述第一极性电极是阴极而所述第二极性电极是阳极；或者所述第一极性电极是阳极而所述第二极性电极是阴极。
7.一种设备，包括电力安装单元，所述电力安装单元能够安装根据权利要求1至6中的任一项中所限定的线缆型二次电池以作为电源，
其中，所述电力安装单元包括被构造成与所述线缆型二次电池的所述联接单元对应的突起型联接单元或凹进型联接单元。
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