CN104247123A - 电极组件、包括该电极组件的电池单元及设备 - Google Patents

电极组件、包括该电极组件的电池单元及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电极组件、包括该电极组件的电池单元、电池组及设备，上述电极组件包括面积不同的两种以上的电极单元的组合，以在上述电极单元之间形成段差的方式进行层叠，其中，在面积不同的上述电极单元之间的边界面中以极性互不相同的电极相向的方式形成。

Description

电极组件、包括该电极组件的电池单元及设备
技术领域
本发明涉及电极组件、包括该电极组件的电池单元(battery cells)及设备，更具体地，涉及电极组件及包括该电极组件的电池，上述电极组件包括面积不同的两种以上的电极单元的组合，以在上述电极单元之间形成段差的方式进行层叠，其中，在面积不同的上述电极单元之间的边界面中以极性互不相同的电极相向的方式形成。
背景技术
随着对移动设备的技术开发和需求的增加，二次电池的需求也在急剧增加，其中，能量密度和工作电压高且保管和寿命特性优秀的锂二次电池不仅广泛使用于各种移动设备，而且作为多种电子产品的能源而广泛使用。
通常，锂二次电池形成为在电池壳内部密封电极组件和电解质的结构，根据外形，大致分为圆筒型电池、方型电池、袋形电池等，并根据电解液的形态，也分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等。实际情况是，随着最近对移动设备的小型化的倾向，对厚度较薄的方型电池、袋形电池的需求正在增加，尤其是，对容易使形态变形且重量较小的袋形电池的关心正在提高。
另一方面，收纳于电池壳的电极组件可以根据其形态分为卷型(卷绕型)、堆叠型(层叠型)或堆叠和折叠型(复合型)的结构。通常，卷型电极组件是指如下的电极组件：在用作电流集电体的金属箔上涂敷电极活性物质，并进行加压之后，裁剪为具有所需的宽度和长度的带形态，然后利用隔膜隔开负极和正极，之后以卷绕为螺旋形的方式制造，而堆叠型电极组件是指以垂直地层叠负极、隔膜及正极的方式制造的电极组件。另一方面，堆叠和折叠型电极组件是指将由单电极或负极/隔膜/正极构成的电极层叠体利用长度较长的一个长片型隔膜进行卷绕或折叠而制造的电极组件。
但是，由于到目前为止所公知的现有的电极组件通常以层叠大小相同的单元电池(unit cells)或个别电极的方式制造，因此，由于形状自由度降低而在设计方面受很多限制。
因此，为了实现多种设计，提出了制造层叠具有互不相同的大小的电极或单元电池而具有段差的电池的方案。但到目前为止所提出的具有段差的电池以按所需的面积裁剪正极板及负极板来形成面积互不相同的单元电池并将其层叠的方法进行制造，而在这种情况下，虽然能够调节各层的面积，但由于各层的厚度限定于单元电池厚度的倍数，因此电池的厚度方向上的设计自由度并不广。
并且，在上述现有技术的情况下，仅仅提出了在按所需的大小裁剪负极板和正极板来形成大小互不相同的单元电池之后将其层叠而能够变更设计的构想，完全没有提出能够制造具有能够实际使用的程度的电池特性的电池的具体方法。例如，在具有段差的电池的情况下，即使构成电池的大小不同的单元电池分别正常工作，也会根据构成各层的单元电池的结构而存在当层叠这些电池时无法工作、或者相对于相同体积的电池容量显著降低、或者随着反复进行充放电而在层与层之间的界面发生严重的膨胀导致产品寿命变得过短等问题，因此无法实际使用的情况较多。但在现有的具有段差的电池的情况下，完全没有考虑到这些问题。
因此，需要开发能够在适用电池单元的设备中根据形状来实现更加多种设计并且还发挥大容量特性的电极组件及利用了该电极组件的电池。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明用于解决如上所述的问题，提供包括与以往相比设计自由度显著提高且具有优秀的电容量及耐久性特性这样的优点的电极组件及包括该电极组件的电池单元及设备。
解决技术问题的手段
根据本发明的一实例，本发明提供电极组件，包括面积不同的两种以上的电极单元的组合，以在上述电极单元之间形成段差的方式进行层叠，其中，在面积不同的上述电极单元之间的边界面中以极性互不相同的电极、即正极和负极相向的方式形成。
优选地，本发明的电极组件在25℃下实施了500次充放电时的电容量为一次充放电之后的电容量的60％以上，电极组件整体的厚度变化率为15％以下，为此，能够调节成在具有互不相同的面积的电极单元之间的边界面中相向的正极和负极的平衡(balance)匹配。
根据本发明的一实例，在面积不同的上述电极单元之间的边界面中，能够使面积相对较大的电极单元的负极和面积相对较小的电极单元的正极相向。在这样的实例中，由于在面积不同的电极单元之间的界面中，负极大于正极，因此，负极的一部分向界面露出。
根据优选实例，优选地，本发明的电极组件中，包括面积不同的n+1个以上(此时，n为1以上的整数)的电极单元，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+1时，Nn相对于Pn的比率(即，Nn/Pn)不大于Nn相对于Pn+1的比率(即，Nn/Pn+1)。即，本发明的电极组件能够满足下述式1。
式1：Nn/Pn≤Nn/Pn+1
在上述式1中，n为1以上的整数，Nn为具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Pn为具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量，Pn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量。
另一方面，优选地，在本发明的电极组件包括面积不同的n+2个以上的电极单元的情况下，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn+1、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+1、设具有第n+2个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+2时，Nn相对于Pn+1的比率(即，Nn/Pn+1)不小于Nn相对于Pn的比率(即，Nn/Pn)且不大于Nn+1相对于Pn+1的比率(即，Nn+1/Pn+1)。并且，优选地，上述Nn+1相对于Pn+1的比率(即，Nn+1/Pn+1)不大于Nn+1相对于Pn+2的比率(即，Nn+1/Pn+2)。即，在本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的情况下，能够满足下述式2。
式2：Nn/Pn≤Nn/Pn+1≤Nn+1/Pn+1≤Nn+1/Pn+2
在上述式2中，n为1以上的整数，Nn为具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Nn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Pn为具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量，Pn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量，Pn+2为具有第n+2个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量。
并且，优选地，在本发明的电极组件中，包括面积不同的三种以上的电极单元，在具有第n+2个大面积的电极单元介于具有第n个大面积的电极单元和具有第n+1个大面积的电极单元之间的情况下，上述Nn+1相对于Pn+2的比率(即，Nn+1/Pn+2)不小于Nn相对于Pn+2的比率(即，Nn/Pn+2)。即，本发明的电极组件能够满足下述式3。
式3：Nn/Pn+2≤Nn+1/Pn+2
在上述式3中，n为1以上的整数，Nn为具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Nn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Pn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量，Pn+2为具有第n+2个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量。
根据本发明的另一优选实例，优选地，本发明的电极组件包括面积不同的n+1个以上的电极单元的组合，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+1时，dNn相对于dPn的比率(即，dNn/dPn)不大于dNn相对于dPn+1的比率(即，dNn/dPn+1)。即，在这种情况下，本发明的电极组件能够满足下述式4。
式4：dNn/dPn≤dNn/dPn+1
在上述式4中，n为1以上的整数，dNn为具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度，dPn为具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度，dPn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度。
另一方面，优选地，在本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的情况下，本发明的电极组件中，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn+1、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+1、设具有第n+2个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+2时，dNn相对于dPn+1的比率(即，dNn/dPn+1)不小于dNn相对于dPn的比率(即，dNn/dPn)且不大于dNn+1相对于dPn+1的比率(即，dNn+1/dPn+1)。并且，优选地，上述dNn+1相对于dPn+1的比率(即，dNn+1/dPn+1)不大于dNn+1相对于dPn+2的比率(即，dNn+1/dPn+2)。即，在这种情况下，本发明的电极组件能够满足下述式5。
式5：dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤dNn+1/dPn+1≤dNn+1/dPn+2
在上述式5中，n为1以上的整数，dNn为具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度，dNn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的负极的厚度，dPn为具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度，dPn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度，dPn+2为具有第n+2个大面积的电极单元的正极的厚度。
并且，优选地，在本发明的电极组件中，包括面积不同的三种以上的电极单元，在具有第n+2个大面积的电极单元介于具有第n个大面积的电极单元和具有第n+1个大面积的电极单元之间的情况下，上述dNn+1相对于dPn+2的比率(即，dNn+1/dPn+2)不小于dNn相对于dPn+2的比率(即，dNn/dPn+2)。即，在这种情况下，本发明的电极组件能够满足下述式6。
式6：dNn/dPn+2≤dNn+1/dPn+2
在上述式6中，n为1以上的整数，dNn为具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度，dNn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的负极的厚度，dPn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度，dPn+2为具有第n+2个大面积的电极单元的正极的厚度。
另一方面，优选地，本发明的电极组件在面积不同的电极单元之间的边界面相向的正极和负极中，使上述负极的厚度相对于上述正极的厚度的比率成为0.5至2左右，例如，0.6至1.9、0.8至1.5或1.0至1.5左右，更具体地，为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4左右。
并且，优选地，在本发明的电极组件中，在面积不同的电极单元之间的边界面相向的正极及负极使上述负极的每单位面积的可逆容量相对于上述正极的每单位面积的可逆容量的比率成为约1以上，例如，1～2、1～1.5、1～1.2、1～1.1、1.5～2、1～1.09、1.02～1.2、1.02～1.09或1.05～1.09左右，更具体地，为1.05、1.06、1.07、1.08、1.09左右。
另一方面，在本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的情况下，能够使在上述电极单元之间的边界面相向的正极和负极的每单位面积的可逆容量的比率相同或者随着电极单元之间的接触面积变小而负极相对于正极的每单位面积的可逆容量的比率增加。
另一方面，在本发明中，上述电极单元能够利用从由单电极、至少一个以上的单元电池或它们的组合构成组选择的一种以上构成，上述单元电池包括至少一个正极、至少一个负极及至少一个隔膜，此时，上述单元电池能够从由卷型、堆叠型、层压和堆叠型及堆叠和折叠型单元电池构成的组进行选择，上述单元电池的配置于最外围两面的两个电极的极性可以相同或不同。
并且，优选地，本发明的电极组件能够形成为构成上述电极单元的单电极及单元电池的一部分或全部由至少一个以上的长度较长的片型隔膜包围的结构。
另一方面，本发明的上述电极单元能够具有多种截面形状，例如，能够具有四方形、至少一个角为曲线形态的四方形、梯形或至少一个以上的边为曲线形态的截面形状。
并且，本发明的电极组件可以由截面形状不同的电极单元的组合构成，也可以由截面形状相同的电极单元的组合构成。
另一方面，本发明的上述电极单元能够具有至少一个以上的电极极耳，此时，上述电极极耳中，极性相同的电极之间进行电连接。此时，上述电极极耳的大小可以相同，也也可以根据电极单元的面积而具有互不相同的大小。
另一方面，在本发明的电极组件中，能够以多种排列来层叠上述面积不同的两种以上的电极单元。电极单元的层叠方法不受特别限制，例如，可以以从下部方向越靠近上部方向则电极单元的面积越小的排列来层叠电极单元，相反，也可以以从下部方向越靠近上部方向则电极单元的面积越大的排列来层叠电极单元，或者也可以以将面积最大的电极单元排列于电极组件的中间层的方式来层叠电极单元。
并且，在本发明的电极组件中，上述电极单元能够以各个电极单元的平面方向上的中心点一致的排列进行层叠，或者以各个电极单元的平面方向上的中心点隔开预定的间隔的排列进行层叠，或者以各个电极单元的一角一致的排列进行层叠。
根据本发明的另一实例，本发明提供在电池壳内内置有如上所述的本发明的电极组件的电池单元。此时，上述电池壳并不局限于此，可以为袋形壳。并且，优选地，本发明的上述电池壳能够形成为与电极组件的形状对应的形状。并且，本发明的上述电池单元可以为锂离子二次电池或锂离子聚合物二次电池。
根据本发明的又一另一实例，本发明提供包括一个以上的如上所述的本发明的电池单元的设备。此时，上述设备可以为手机、便携式计算机、智能手机、智能平板电脑、笔记本、轻型电动汽车(LEV，Light Electronic Vehicle)、电动汽车、混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车或蓄电设备等。
另一方面，根据本发明，设备的系统部件能够位于上述电池单元的剩余空间。
发明效果
本发明的电极组件组合面积不同的两种以上的电极单元而使用，从而与以往相比，不仅能够实现非常多样的设计，还具有能够商用化的水平的优秀的电容量及耐久性特性。
并且，本发明的电极组件使在面积不同的电极单元之间的边界面中的正极和负极的平衡匹配，从而能够维持容量特性及耐久性特性，并且不仅较为自由地调节构成各层的电极单元的面积，而且也较为自由地调节构成各层的电极单元的厚度，因此，设计自由度非常优秀。其结果是，能够最小化在安装设备时由于设计因素而产生的无效区(DEAD SPACE)，从而使空间利用率优秀。
附图说明
图1为本发明第一实施例的电极组件的侧视图。
图2为本发明第二实施例的电极组件的侧视图。
图3为本发明第三实施例的电极组件的侧视图。
图4为本发明第四实施例的电极组件的侧视图。
图5为本发明第五实施例的电极组件的侧视图。
图6为本发明第六实施例的电极组件的展开图。
图7为用于示出本发明一实施例的电极极耳的结构的图。
图8为用于说明本发明的电极单元的层叠例的图。
图9为本发明一实施例的电池单元的立体图。
图10为本发明另一实施例的电池单元的立体图。
图11为示出在对根据本发明的实施例1～实施例2及比较例1～比较例2制造的电极组件进行了500次充放电时的电容量及厚度变化率的图表。
图12为示出根据在电极单元之间的边界面中的负极/正极的可逆容量比率而变化的能量密度的变化的图表。
图13为示出根据在电极单元之间的边界面中的负极/正极的厚度比率而变化的能量密度的变化的图表。
图14至图16为示出层压和堆叠型单元电池的实例的图。
附图标记说明
10、20、30：电极极耳
40、40’：正极
50、50’：负极
60、60’：隔膜
70：片型隔膜
100：电极组件
110、120、130、201、220、310、320、330、410、420、510、520、530：电极单元
710、810、810’：电极单体
820、820’：电极结构体
900：电池单元
910：电池壳
920、930：电极引线
具体实施方式
以下，参照附图，更加具体地说明本发明。但是，以下附图用于更好地理解本发明，仅为本发明的一实施例，本发明的范围并不局限于附图所记载的范围。并且，在以下附图中，相同的附图标记表示相同的结构要素，为了更好地理解本发明，能够以夸张、缩小或省略的方式表示一部分结构要素。
本发明的电极组件的特征在于，包括面积不同的两种以上的电极单元的组合，以在上述电极单元之间形成段差的方式进行层叠，其中，以在面积不同的上述电极单元之间的边界面中不同极性的电极、即负极和正极相向(对向)的方式形成。
此时，上述“面积”是指在与电极单元的层叠方向垂直的方向(以下，称之为“平面方向”)上的表面面积。
并且，上述“电极单元”是指在本发明的具有段差的电极组件中构成一层的基本单位，各个电极单元能够由负极或正极这样的单电极、至少一个以上的单元电池或它们的组合构成，上述单元电池包括至少一个正极、至少一个负极及至少一个隔膜。
另一方面，上述“单元电池”这一术语作为将包括至少一个负极、至少一个正极及至少一个隔膜的电极层叠体全部包含的概念，在单元电池中的负极、正极及隔膜的层叠方法不受特别限制。例如，在本发明中，上述“单元电池”这一术语应理解为是将以卷方式制造的电极层叠体、以堆叠方式制造的电极层叠体或以堆叠和折叠方式制造的电极层叠体全部包含的概念，上述以卷方式制造的电极层叠体以在利用隔膜隔开片型负极及片型正极之后卷绕为螺旋形的方式制造，上述以堆叠方式制造的电极层叠体以依次层叠至少一个以上的负极、至少一个以上的隔膜及至少一个以上的正极的方式制造，上述以堆叠和折叠方式制造的电极层叠体以在长度较长的片型隔膜上配置单电极和/或层叠有至少一个以上的正极、隔膜、负极的电极层叠体之后进行折叠的方式制造。
另一方面，在本发明中，上述单元电池可以如正极/隔膜/负极/隔膜/正极或负极/隔膜/正极/隔膜/负极等那样使配置于单元电池的最外围的两面的电极具有相同的极性，也可以如正极/隔膜/负极或正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极那样使配置于单元电池的最外围的两面的电极具有相反的极性。
另一方面，在本发明中，上述以堆叠方式制造的电极层叠体不仅以逐个依次层叠正极、隔膜、负极的传统方式进行制造，而且还应理解为包括以在层压(lamination)一个以上的正极、一个以上的负极及一个以上的隔膜而形成电极单体之后层叠(stacking)该电极单体的方式(以下，称之为“层压和堆叠方式”)制造的电极层叠体的概念。
另一方面，在以上述层压和堆叠方式制造电极层叠体的情况下，上述电极单体只要包括一个以上的正极、一个以上的负极及一个以上的隔膜即可，其结构不受特别限制。
但在工序的简便性及经济性的观点上，优选地，在以层压和堆叠方式制造电极层叠体的情况下，电极单体包括由第一电极/隔膜/第二电极/隔膜或隔膜/第一电极/隔膜/第二电极构成的基本结构。此时，作为上述第一电极和第二电极的具有互不相同的极性的电极，可以为正极或负极，上述电极单体可以包括一个或多个基本结构。
另一方面，上述层压和堆叠方式的电极层叠体可以仅由包括上述的基本结构的电极单体构成，也可以组合具有上述基本结构的电极单体和不同结构的电极结构体而使用。
图14至图16公开了以层压和堆叠方式制造的电极层叠体的多种实施例。
图14示出由具有隔膜60/负极50/隔膜60/正极40的基本结构的电极单体710构成的层压和堆叠方式的电极层叠体。在图14中，以隔膜/负极/隔膜/正极的方式公开了基本结构，但替换正极和负极的位置而形成为隔膜/正极/隔膜/负极的基本结构也无妨。另一方面，如图14所示，在电极单体的基本结构为隔膜/负极/隔膜/正极的情况下，电极层叠体的最外围上没有隔膜而使正极露出，因而在使用这种基本结构的情况下，考虑容量等的电极设计时，优选地，露出于最外围的正极在所露出的面使用未涂敷活性物质的单面涂敷正极。另一方面，在图14中以电极单体具有一个基本结构的方式进行了示出，但并不局限于此，能够将基本结构反复两个以上而层叠的结构作为一个电极单体而使用。
图15示出具有隔膜60/负极50/隔膜60/正极40的基本结构的电极单体810和以隔膜60/负极50/隔膜60结构构成的电极结构体层叠(stacking)而成的电极层叠体。如图15所示，在最外围面上层叠以隔膜60/负极40/隔膜60结构构成的电极结构体的情况下，不仅能够防止正极50向外部露出，而且还能提高电容量。相似地，在负极位于电极单体的最外围的排列的情况下，能够在上述负极的上部层叠以隔膜/正极/隔膜结构构成的电极结构体，在这种情况下，具有能够最大限度地使用负极的容量的优点。
图16示出具有负极50/隔膜60/正极40/隔膜60的基本结构的电极单体810’和具有负极50/隔膜60/正极40/隔膜60/负极50的结构的电极结构体820’层叠(stacking)而成的电极层叠体。如图16所示，在电极层叠体的最外围面上层叠具有负极50/隔膜60/正极40/隔膜60/负极50的结构的电极结构体820’的情况下，具有不仅能够防止正极向外部露出而且还能提高电容量的优点。
如图15及图16所示，以层压和堆叠方式制造的电极层叠体能够与上述的具有基本结构的电极单体一同组合单电极、隔膜、或排列及结构与上述电极单体不同的单元电池而使用。尤其，当层叠具有基本结构的电极单体时，在用于防止正极向外部露出方面和/或提高电池容量方面，能够在电极层叠体的最外围的一面和/或两面上配置单电极、单面涂敷电极、隔膜或排列及结构与上述电极单体不同的单元电池。另一方面，在图15及图16中，以在电极层叠体的上部层叠其他结构的电极结构体的方式进行了示出，但并不局限于此，根据需要，可以在电极层叠体的下部层叠不同结构的电极结构体，也可以在上部和下部均层叠不同结构的电极结构体。
另一方面，在本发明中，上述“堆叠和折叠”这一术语为对在长度较长的片型隔膜上配置单电极和/或层叠有至少一个以上的正极、隔膜、负极的电极层叠体之后进行折叠的方式的统称，折叠方式不受特别限制，应理解为将本发明所属技术领域公知的多种折叠方式、例如以Z字形态折叠片型隔膜的方式(被称为Z-折叠型或屏风型)、在片型隔膜的一面上配置至少一个以上的使负极、正极介有隔膜而层叠的电极层叠体之后进行卷绕的方式、或者在片型隔膜的两面上以交替的方式配置单电极之后卷绕片型隔膜的方式等多种折叠方式全部包含的概念。在本说明书中，为了方便，将以卷方式制造的单元电池称之为卷型单元电池，将以堆叠方式制造的单元电池称之为堆叠型单元电池，将以堆叠和折叠方式制造的单元电池称之为堆叠和折叠型单元电池。
本发明的电极组件以形成段差的方式层叠面积不同的两种以上的电极单元，从而与以往相比，能够实现多种形状的电池。在本发明中，上述电极单元的面积之差只要能够在层叠电极单元时形成段差的程度即可，不受特别限制，能够考虑所需的电池的设计等而自由地进行调节。例如，在本发明的一实例中，当比较包含于电极组件的两个电极单元时，若将面积相对较宽的电极单元的面积设为100％，则面积相对较窄的电极单元的面积可以具有约20％至95％的范围，优选具有约30％至90％的范围。
另一方面，在本发明的电极组件中，各个电极单元的厚度可以相同或不同，不受特别限制。例如，在本发明中，面积相对较大的电极单元的厚度可以比面积相对较小的电极单元的厚度薄，也可以比面积相对较小的电极单元的厚度厚。
本发明的电极组件在面积互不相同的电极单元之间的边界面中，配置成使不同极性的电极相向，从而能够在电极单元之间的边界面也进行蓄电，其结果是，带来电容量增加的效果。此时，上述“相向”这一术语是指配置于相向的方向，所相向的两个电极不必互相接触，是包括在两个电极之间介有其他结构要素、例如隔膜和/或片型隔膜的情况的概念。
优选地，本发明的电极组件在上述面积不同的两种以上的电极单元之间的边界面中，使面积较大的电极单元的负极和面积较小的电极单元的正极相向。这是因为，在面积不同的电极单元之间的边界面上配置面积较大的电极单元的正极的情况下，从大面积的电极单元的正极中析出锂金属，可能发生使电池寿命缩短或降低电池的稳定性的问题。
本发明的电极组件具有如下优点：包括面积互不相同的电极单元，根据需要，各个电极单元的厚度也可以形成为不同，从而能够实现非常多样的设计。但是，如上所述，只通过简单地制造面积互不相同的电极单元并进行层叠，不仅难以制造具有能够商用化的水平的容量及耐久性特性的电极组件，而且电极单元的厚度限定于单元电池的厚度或单位电极的厚度的倍数，因此存在厚度方向上的设计自由度非常受限的问题。为此，本发明人为了制造厚度方向上的设计自由度比以往显著优秀并且也具有能够商用化的程度的输出效率及结构稳定性的电极组件而进行了不断的研究，结果是，发现了能够通过调节面积不同的电极单元之间的边界面中的平衡来生产容量、耐久性及厚度方向上的设计自由度均优秀的电极组件。
此时，调节成在上述面积不同的电极单元之间的边界面中的平衡(balance)匹配是指设计在电极单元之间的边界面相向的正极和负极以在一定的循环内稳定地维持输出功率及电池稳定性，例如，能够通过适当地调节边界面中的正极和负极的容量或厚度等的方式来实现。更具体地，优选地，本发明的电极组件设计在具有互不相同的面积的电极单元之间的边界面相向的正极和负极，使得在25℃条件下实施了500次充放电时的电容量为一次充放电之后的电容量的60％以上，电极组件整体的厚度变化率为15％以下。
此时，上述电容量是指在如下的充电条件(A)及放电条件(B)下所测定的电容量。另一方面，在充电和放电之间留有10分钟的停顿时间。
充电条件(A)为，以1C在恒定电流(constant Current)模式下充电至4.2V或4.35V为止之后，转换为恒定电压(constant Voltage)模式，使电流流失至充电电流的量成为电池的最小容量的1/20为止，之后结束充电。
放电条件(B)为，若在恒定电流(constant Current)模式下流失1C的放电电流且电压到达3V，则结束放电。
另一方面，上述电极组件的厚度变化率是指(在实施了500次充放电之后的电极组件整体的厚度/一次充放电之后的电极组件整体的厚度)×100。
另一方面，本发明人经过长时间的研究而得知，将在面积不同的电极单元之间的边界面相向的负极和正极的每单位面积的可逆容量设计成满足特定条件，从而能够使具有互不相同的面积的电极单元之间的边界面中的平衡匹配。
更具体地，优选地，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn+1、设具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+1时，本发明的电极组件能够以Nn相对于Pn的比率(即，Nn/Pn)不大于Nn相对于Pn+1的比率(即，Nn/Pn+1)的方式形成，更具体地，满足下述式1。
式1：Nn/Pn≤Nn/Pn+1
此时，上述n为1以上的整数。
此时，上述负极的每单位面积的可逆容量是指以每单位面积的负极充电容量[mAh/cm2]×负极效率[％]定义的值，上述每单位面积的负极充电容量是指以每单位面积的负极活性物质的负载率[g/cm2]×每单位重量的负极充电容量[mAh/g]定义的值，上述负极效率是指以负极的放电容量相对于负极的充电容量之比×100定义的值。并且，上述正极的每单位面积的可逆容量是指以正极活性物质的负载量[g/cm2]×每单位重量的正极充电容量[mAh/g]-负极的每单位面积的不可逆容量[mAh]定义的值。
另一方面，负极活性物质负载量是指涂敷于负极集电体的负极活性物质的每单位面积的重量，正极活性物质负载量是指涂敷于正极集电体的正极活性物质的每单位面积的重量。并且，上述每单位重量的正极及负极的充电容量、放电容量及不可逆容量能够分别通过如下方法来测定。
1)每单位重量的正极的充电容量
在将所要评价的正极制成半电池(half Cell)之后，利用锂金属构成相对电极，并在0.1C的恒定电流下进行充电，在作用电极电位到达4.25V时测定了电容量。然后，将所测定的电容量除以正极半电池的活性物质重量而得到的值设为每单位重量的正极的充电容量。
2)每单位重量的负极的充电容量
在将所要评价的负极制成半电池(half Cell)之后，利用锂金属构成相对电极，并在0.1C的恒定电流下进行充电，测定了在作用电极电位到达1.6V时的电容量。然后，将所测定的电容量除以负极半电池的活性物质重量而得到的值设为每单位重量的负极的充电容量。
3)每单位重量的负极的放电容量
在将所要评价的负极制成半电池(half Cell)之后，利用锂金属构成相对电极，在0.1C的恒定电流下进行充电，在作用电极电位到达1.6V之后，在0.1C的恒定电流下进行放电，测定了在作用电极电位为0V时的电容量。然后，将所测定的电容量除以负极半电池的活性物质重量而得到的值设为每单位重量的负极的充电容量。
4)每单位重量的负极的不可逆容量：
为将以如上所述的方式测定的负极的充电容量与放电容量之差除以负极半电池的活性物质的重量而得到的值。
另一方面，根据本发明人的研究，在由面积不同的电极单元构成的电极组件的情况下，即使以各个电极单元正常运行的方式设计，在电极单元的界面中的容量比率不满足上述式1的情况下，也难以获得能够商用化的水平的容量及耐久性特性。这种结果在现有的具有相同面积的电极组件中完全没有预测到，可以视为为了制造由面积不同的电极单元构成的电极组件，需要考虑在现有的电极组件的制造过程中并未考虑的新的因素。并且，在满足上述式1的情况下，能够在其范围内比较自由地调节个别电极单元的厚度，因此具有能够显著提高厚度方向上的设计自由度的效果。
另一方面，虽然并不局限于此，但当考虑经济性及每单位体积的能量密度等时，在本发明的电极组件中，上述Nn/Pn及Nn/Pn+1优选为1以上，更优选为1至1.2左右。即，本发明的电极组件能够满足下述式1-1，更优选地，能够满足下述式1-2。
式1-1：1≤Nn/Pn≤Nn/Pn+1
式1-2：1≤Nn/Pn≤Nn/Pn+1≤1.2
在上述式1-1及式1-2中，n、Nn、Pn及Pn+1的定义与式1相同。
另一方面，优选地，在本发明的电极组件包括面积不同的n+2个(n为1以上的整数)以上的电极单元的情况下，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn+1、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+1、设具有第n+2个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+2时，在本发明的电极组件中，Nn相对于Pn+1的比率(即，Nn/Pn+1)不小于Nn相对于Pn的比率(即，Nn/Pn)且不大于Nn+1相对于Pn+1的比率(即，Nn+1/Pn+1)。并且，优选地，上述Nn+1相对于Pn+1的比率(即，Nn+1/Pn+1)不大于Nn+1相对于Pn+2的比率(即，Nn+1/Pn+2)。即，优选地，在本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的组合的情况下，满足下述式2。
式2：Nn/Pn≤Nn/Pn+1≤Nn+1/Pn+1≤Nn+1/Pn+2
在上述式2中，n为1以上的整数。
另一方面，当考虑经济性及每单位体积的能量密度等时，在本发明的电极组件中，上述Nn/Pn、Nn/Pn+1、Nn+1/Pn+1及Nn+1/Pn+2优选为1以上，更优选地，可以为1至1.2左右。即，更优选地，本发明的电极组件满足下述式2-1。
式2-1：1≤Nn/Pn≤Nn/Pn+1≤Nn+1/Pn+1≤Nn+1/Pn+2
式2-2：1≤Nn/Pn≤Nn/Pn+1≤Nn+1/Pn+1≤Nn+1/Pn+2≤1.2
在上述式2-1及式2-2中，n、Nn、Nn+1、Pn及Pn+1的定义与式2相同。
另一方面，优选地，本发明的电极组件包括面积不同的n+2个以上的电极单元，在具有第n+2个大面积的电极单元介于具有第n个大面积的电极单元和具有第n+1个大面积的电极单元之间的情况下，上述Nn+1相对于Pn+2的比率(即，Nn+1/Pn+2)不小于Nn相对于Pn+2的比率(Nn/Pn+2)。即，更优选地，在本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的组合的情况下，同时满足式2和式3。
式3：Nn/Pn+2≤Nn+1/Pn+2
在上述式3中，n为1以上的整数，Nn为具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Nn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量，Pn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量，Pn+2为具有第n+2个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量。
根据本发明人的研究，在将包含于电极组件的正极及负极的可逆容量设计成满足如上所述的条件的情况下，既能够使各电极单元的面积及厚度发生多种变化，又能获得优秀的输出效率及结构稳定性、即在25℃下实施了500次充放电时的电容量为一次充放电之后的电容量的60％以上且电极组件整体的厚度变化率为15％以下的电极组件。
另一方面，本发明的电极组件能够设计成在上述电极单元之间的边界面中负极的每单位面积的可逆容量相对于所相向的正极的每单位面积的可逆容量的比率为1以上，优选为1～2、1～1.5、1～1.1、1～1.09、1.5～2、1.02～1.09、1.05～1.09、1.05、1.06、1.07、1.08或1.09。根据本发明人的研究，在满足在边界面中负极相对于所相向的正极的每单位面积的可逆容量比率为1以上的条件的范围内，即使比较自由地变更电极单元的面积或厚度等，也能获得能够商用的水平的电池容量及耐久性。但在边界面中负极相对于所相向的正极的每单位面积的可逆容量的比率小于1的情况下，发生膨胀而使电池稳定性及电极效率急剧降低。
另一方面，优选地，若是本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的组合的情况，则在上述电极单元之间的边界面中的每单位面积的负极的可逆容量相对于每单位面积的正极的可逆容量的比率设计成相同或者随着电极单元之间的接触面积的变小而变大。即，优选地，在包括面积最大的电极单元(为了便于说明，称之为第一电极单元)、中间面积的电极单元(为了便于说明，称之为第二电极单元)及面积最小的电极单元(为了便于说明，称之为第三电极单元)的情况下，配置于上述第二电极单元和第三电极单元的边界面的正极和负极的每单位面积的可逆容量的比率与配置于上述第一电极单元和第二电极单元的边界面的正极和负极的每单位面积的可逆容量的比率相同、或者大于配置于上述第一电极单元和第二电极单元的边界面的正极和负极的每单位面积的可逆容量的比率。在面积不同的电极单元的数量变多的情况下，电极单元之间的边界面产生2个以上，在这些2个以上的上述边界面中的平衡得不到调节的情况下，可能由结构变形引起电池稳定性及性能的降低。根据本发明人的研究，在包括面积不同的三种以上的电极单元的组合的情况下，当配置于电极单元之间的边界面的正极和负极的每单位面积的可逆容量的比率如上所述地构成时，能够最大限度地抑制由结构变形引起的电池稳定性及性能的降低。
另一方面，作为在具有互不相同的面积的电极单元之间的边界面中使正极和负极的平衡匹配的另一方法，有设计成在面积不同的电极单元之间的边界面中使负极的厚度相对于所相向的正极的厚度的比率满足特定范围的方法。例如，在本发明的电极组件中，在面积不同的电极单元之间的边界面中负极的厚度相对于所相向的正极的厚度的比率(即，负极厚度/正极厚度)可以为0.5至2左右，优选为0.7至1.8，更优选为1.0至1.4左右。在电极单元之间的边界面中负极的厚度相对于所相向的正极的比率小于0.5的情况下，能够接收正极的锂离子的负极的位置不足而使锂离子析出，从而与性能及所设计的容量相比可能呈现出较低的容量，在电极单元之间的边界面中负极的厚度相对于所相向的正极的比率大于2的情况下，在初期充电时，能够接收锂离子的负极的位置较多，不可逆容量变大，与所设计的容量相比，实际容量较低，且使用过多的负极，与电池密度相比，不仅作为容量的效率的能量密度降低，而且涂敷力也降低，从而能够引发使负极活性物质脱离等问题。
另一方面，上述正极及负极的厚度能够通过在利用截面离子抛光仪(CP，cross section polisher)切割电极组件而使截面露出之后利用扫描电子显微镜(SEM)设备扫描截面来测定。此时，上述正极及负极的厚度是指将电极集电体和电极活性物质层全部包含在内的厚度，例如，在电极活性物质层涂敷于单面的单面电极的情况下，是指将活性物质层和集电体相加而得到的厚度，在电极活性物质层涂敷于两面的两面电极的情况下，即，在由活性物质层/集电体/活性物质层构成的电极的情况下，是指将两个活性物质层和集电体相加而得到的厚度。
更具体地，优选地，在本发明的电极组件中，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+1时，dNn相对于dPn的比率(即，dNn/dPn)不大于dNn相对于dPn+1的比率(即，dNn/dPn+1)。即，优选地，本发明的电极组件满足下述式4。
式4：dNn/dPn≤dNn/dPn+1
在上述式4中，n为1以上的整数。
另一方面，虽然并不局限于此，但当考虑经济性及每单位体积的能量密度时，在本发明的电极组件中，上述dNn/dPn及dNn/dPn+1能够优选为0.5至2左右，更优选为0.6至1.9左右，更进一步优选为1.0至1.5左右。即，优选地，本发明的电极组件满足下述式4-1，更优选地，能够满足下述式4-2，最优选地，能够满足下述式4-3。
式4-1：0.5≤dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤2
式4-2：0.6≤dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤1.9
式4-3：1.0≤dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤1.5
此时，在上述式4-1、式4-2及式4-3中，dNn、dPn及dPn+1的定义与式4相同。
另一方面，优选地，在本发明的电极组件包括面积不同的n+2个以上的电极单元的情况下，在本发明的电极组件中，当设具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn+1、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+1、设具有第n+2个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+2时，dNn相对于dPn+1的比率(即，dNn/dPn+1)不小于dNn相对于dPn的比率(即，dNn/dPn)且不大于dNn+1相对于dPn+1的比率(即，dNn+1/dPn+1)。并且，优选地，dNn+1相对于dPn+1的比率(即，dNn+1/dPn+1)不大于dNn+1相对于dPn+2的比率(即，dNn+1/dPn+2)。即，在本发明的电极组件包括面积不同的三种以上的电极单元的情况下，能够满足下述式5。
式5：dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤dNn+1/dPn+1≤dNn+1/dPn+2
在上述式5中，n为1以上的整数。
另一方面，虽然并不局限于此，但当考虑经济性及每单位体积的能量密度时，在本发明的电极组件中，上述dNn/dPn、dNn/dPn+1、dNn+1/dPn+1及dNn+1/dPn+2能够优选为0.5至2左右，更优选为0.6至1.9左右，更进一步优选为1.0至1.5左右。即，本发明的电极组件能够满足下述式5-1，更优选地，能够满足下述式5-2，最优选地，能够满足下述式5-3。
式5-1：0.5≤dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤dNn+1/dPn+1≤dNn+1/dPn+2≤2
式5-2：0.6≤dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤dNn+1/dPn+1≤dNn+1/dPn+2≤1.9
式5-3：1.0≤dNn/dPn≤dNn/dPn+1≤dNn+1/dPn+1≤dNn+1/dPn+2≤1.5
此时，在上述式5-1、式5-2及式5-3中，dNn、dNn+1、dPn及dPn+1的定义与式5相同。
并且，优选地，本发明的电极组件包括大小不同的三种以上的电极单元，在具有第n+2个大面积的电极单元介于具有第n个大面积的电极单元和具有第n+1个大面积的电极单元之间的情况下，上述dNn+1相对于dPn+2的比率(即，dNn+1/dPn+2)不小于dNn相对于dPn+2的比率(即，dNn/dPn+2)。即，优选地，本发明的电极组件同时满足式5和下述式6。
式6：dNn/dPn+2≤dNn+1/dPn+2
在上述式6中，n为1以上的整数，dNn为具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度，dNn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的负极的厚度，dPn+1为具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度，dPn+2为具有第n+2个大面积的电极单元的正极的厚度。
如上所述，在使用调节电极单元之间的边界面中的正极和负极的厚度的方法的情况下，与调节可逆容量的比率的方法相比，具有设计简单的优点。但是，在所使用的电极的规格根据电极单元而不同的情况下，仅通过厚度比率，可能存在难以使平衡匹配的情况。因此，优选地，在这种情况下，根据调节在边界面中的正极和负极的可逆容量的比率来设计电极组件。但是，在各个电极单元中所使用的电极的规格相同的情况下，或者在即使电极的规格不同但只要所使用的负极活性物质的充电容量为正极活性物质的充电容量的1.5倍至3倍左右、优选为1.8倍至2.5倍左右的情况下，就能够通过将电极单元之间的边界面中的正极和负极的厚度设计成如上所述的范围，来容易地使边界面中的平衡匹配。
另一方面，包含于本发明的电极组件的各个正极及负极只要以使电极单元之间的边界面中的平衡匹配的方式进行设计即可，各个活性物质层的厚度、孔隙率及负载量等不受特别限制。
例如，包含于本发明的电极组件的正极及负极的厚度能够考虑所使用的电极活性物质的种类、所要实现的电池容量等来适当地进行选择。例如，在本发明的电极组件中，正极活性物质层的厚度可以为50～150μm、80～140μm或100～150μm左右，上述负极活性物质层的厚度可以为80～200μm、100～200μm或100～150μm左右。
并且，在包含于本发明的电极组件的正极及负极中，电极活性物质的每单位面积的涂敷量(也称之为“负载量”)不受特别限制，能够考虑所使用的电极活性物质的种类、所要实现的电池容量等而适当地进行选择。例如，在本发明中，正极活性物质的每单位面积的涂敷量可以为10mg/cm2至30mg/cm2左右、10mg/cm2至25mg/cm2左右或15mg/cm2至30mg/cm2左右，负极活性物质的每单位面积的涂敷量可以为5mg/cm2至20mg/cm2左右、5mg/cm2至15mg/cm2左右或10mg/cm2至20mg/cm2左右。
并且，在上述正极及负极中，孔隙率(porosity)不受特别限制，能够考虑所使用的电极活性物质的种类、所要实现的电池容量等而适当地进行选择。例如，在本发明中，正极的孔隙率可以为10～30％左右、15～30％左右或10～25％左右，负极的孔隙率可以为15～50％左右、20～50％左右或15～40％左右。
根据本发明人的研究，在以满足如上所述的条件的方式设计包含于电极组件的正极及负极的情况下，既能够使各电极单元的面积和/或厚度发生多种变化，又能获得优秀的输出效率及结构稳定性、即在25℃下实施了500次充放电时的电容量为一次充放电之后的电容量的60％以上且电极组件整体的厚度变化率为15％以下的电极组件。
另一方面，包含于本发明的电极组件的电极单元能够形成为非常多样的组合。以下，参照附图，对本发明的电极单元的结构更具体地进行说明。图1至图4示出表示在本发明的电极组件中的电极单元的结构的多种实施例。
图1公开了包括由堆叠型单元电池构成的电极单元的电极组件作为本发明的一实施例。如图1所示，本发明的电极组件能够由面积不同的三种电极单元110、120、130构成，此时，上述电极单元能够构成为包括使正极40、负极50介有隔膜60而层叠的堆叠型单元电池。此时，各个上述电极单元可以如电极单元130那样由一个单元电池105构成，也可以如电极单元110或电极单元120那样由面积相同的两个以上的单元电池101、102、103、104的组合构成。另一方面，图1例示了构成电极单元的单元电池均为堆叠型单元电池的情况，但本发明并不局限于此。即，在本发明中，电极单元除了堆叠型单元电池之外，还可以由卷型单元电池、堆叠和折叠型单元电池构成，可以由这些单元电池和单电极的组合构成，也可以由互不相同的种类的单元电池的组合构成。
例如，图2公开了包含由卷型单元电池和单电极的组合构成的电极单元的电极组件。如图2所示，本发明的电极组件可以由例如面积不同的两种电极单元210、220构成，此时，面积相对较小的电极单元210能够由卷型单元电池201和单电极202的组合构成，面积相对较大的电极单元220能够由卷型单元电池203构成。此时，卷型单元电池201、203以负极片50’和正极片40’介有隔膜60’的状态进行卷绕，当考虑电池的稳定性时，优选地，以使负极片向外露出的方式卷绕，优选地，上述单电极202为正极。但是，本发明并不局限于此，也能够使用以使正极片向外露出的方式卷绕的卷型单元电池，在这种情况下，优选地，在向外部露出的部分形成未涂敷正极活性物质的活性物质未涂敷部。
另一方面，图2示出由卷型单元电池和单电极的组合构成的电极单元和由一个卷型单元电池构成的电极单元，但本发明并不局限于此，能够组合堆叠型单元电池和/或堆叠和折叠型单元电池及单电极而构成一个电极单元，或者组合互不相同的种类的两种以上的单元电池而构成一个电极单元。
例如，如图3所示，也能够组合堆叠型单元电池和堆叠和折叠型单元电池而实现本发明的电极组件。如图3所示，本发明的电极组件能够由面积不同的三种电极单元310、320、330构成，此时，面积最小的电极单元310和面积最大的电极单元330能够由堆叠型单元电池构成，中间面积的电极单元320能够由堆叠和折叠型单元电池构成。其中，面积最小的电极单元310能够由以负极50/隔膜60/正极40/隔膜60/负极50/隔膜60/正极40的结构构成的堆叠型单元电池构成，面积最大的电极单元330能够由以负极50/隔膜60/正极40/隔膜60/负极50/隔膜60/正极40/隔膜60/负极50的结构构成的堆叠型单元电池构成。如此，本发明的单元电池中，配置于最外围两面的电极的极性可以不同，也可以相同，也可以在一个单元电池上包括一个以上的正极和/或一个以上的负极。另一方面，中间面积的电极单元320能够由堆叠和折叠型单元电池构成，上述堆叠和折叠型单元电池通过片型隔膜70使包括负极、正极及隔膜的电极层叠体卷绕而层叠。
另一方面，图4示出由单电极构成的电极单元的例子。如图4所示，本发明的电极组件能够构成为包含由电极单电极构成的电极单元420和由一个以上的单元电池401、402构成的电极单元410。
如以上所观察到的那样，在本发明的电极组件中，一个电极单元可以由单电极、至少一个以上的单元电池或它们的组合构成，此时，上述单元电池可以不受限制地使用本发明所属技术领域通常使用的多种单元电池，例如，堆叠型、卷型、堆叠和折叠型单元电池和/或它们的组合。另一方面，要理解的是，除了上述图1～图4所公开的结构之外，也能够存在多种电极单元的组合，这样的变形例均包含于本发明的范畴。
另一方面，本发明的电极组件也可以形成为构成电极单元的单电极及单元电池的一部分或全部由至少一个片型隔膜包围的结构。图5示出形成为由片型隔膜包围构成电极单元的单电极及单元电池的一部分或全部的结构的本发明的电极组件的一实例。如图5所示，在利用片型隔膜70包围构成电极单元510、520、530的单元电池501、502、503、504、505、506、507的情况下，由于片型隔膜70而存在抑制电池膨胀的效果，因此，能够进一步提高电池稳定性。另一方面，在图5中，在利用虚线来表示的部分中没有片型隔膜也无妨。
另一方面，虽然在图5中示出使片型隔膜以Z字形方式包围单元电池501、502、503、504、505、506、507，但本发明并不局限于此，利用片型隔膜包围单电极和/或单元电池的方式能够以多种方式实现。
例如，如图6所示，能够在片型隔膜70上以适当的间隔排列面积不同的单元电池601、602、603、604、605、606、607之后，卷绕片型隔膜，而制造本发明的电极组件。
并且，虽然未图示，但能够以如下的方式制造本发明的电极组件，即在片型隔膜的一面上以预定的间隔排列正极，并在其相反的一面上以预定的间隔排列负极之后，卷绕片型隔膜，或者能够以如下的方式进行制造，即准备两张片型隔膜，并在其中一个片型隔膜上以预定的排列来层叠负极，在另一个片型隔膜上以预定的排列来层叠正极之后，将两张片型隔膜一同卷绕。除此之外，利用片型隔膜来包围电极单元的一部分或全部的方法可以根据所要制造的电极组件的形状等而存在多种，这样的多种变形例应理解为均属于本发明的范畴。
包含于本发明的上述电极组件的正极、负极及隔膜的材质不受特别限制，能够不受限制地使用本发明所属技术领域公知的正极、负极及隔膜。例如，上述负极可以通过如下方式形成，即，在通过包含铜、镍、铝或它们中的至少一种以上的合金来制造的负极电流集电体上，涂敷锂金属、锂合金、碳、石油焦、活性炭、石墨、硅化合物、锡化合物、钛化合物或它们的合金等这样的负极活性物质。并且，上述正极可以通过如下方式形成，即，例如在通过包含铝、镍、铜或它们中的至少一种以上的合金来制造的正极电流集电体上，涂敷锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、磷酸铁锂或包含它们中的一种以上的化合物及混合物等这样的正极活性物质。此时，构成一个单元电池的正极和负极中，涂敷电极活性物质的面积可以相同，也可以不同。例如，图1的单元电池示出涂敷于负极和正极的电极活性物质的涂敷面积相同的情况，图3的单元电池示出涂敷于负极和正极的电极活性物质的涂敷面积不同的情况。并且，上述电极活性物质可以涂敷于电流集电体的两面，也可以为了形成活性物质未涂敷部等而仅在电流集电体的一面涂敷电极活性物质。
另一方面，上述隔膜例如可以为通过具有微细多孔结构的聚乙烯、聚丙烯或它们的组合而制造的多层膜、或者聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯六氟丙烯共聚物这样的固体高分子电解质用或凝胶型高分子电解质用高分子膜。
并且，在本发明的电极组件中，上述电极单元可以具有至少一个以上的电极极耳。通常，在电极单元由单电极构成的情况下(例如，图4的420)，仅具有一个电极极耳，在电极单元包含单元电池而构成的情况下，一同具有负极电极极耳和正极电极极耳。上述电极极耳中，极性相同的电极之间进行电连接。另一方面，在本发明中，上述电极极耳的面积或排列位置等不受特别限制。
例如，在本发明中，各个电极单元所具备的电极极耳的面积可以相同或不同。以往，由于包含于电极组件的电极单元的面积相同，因此通常使用相同面积的电极极耳，但在本发明的情况下，由于包括面积不同的两种以上的电极单元，因而每个电极单元的实现最优化的电极极耳的大小可能不同。因此，在本发明的电极组件中，根据电极单元的面积来分别选择不同面积的电极极耳，这在实现电容量的最大化方面能够更加有利。
并且，在本发明中，上述电极极耳能够配置于多种位置，例如，能够以使极性相同的电极极耳的一部分或全部重叠的方式配置。在现有的电极组件的情况下，为了在电池壳插入之后使电极极耳的电连接变得容易，通常以使极性相同的电极极耳全部重叠的方式配置。但是，在这种情况下，在电极层叠数量增多的情况下，可能会引起电极极耳的厚度变厚而使电极极耳之间的接合性降低的问题。在使电极极耳并不以全部重叠的方式配置而是以仅一部分重叠的方式配置的情况下，能够减少上述问题的相当一部分。
尤其，如本发明的电极组件那样，若在使用面积不同的两种以上的电极单元的情况下，则根据电极单元的面积来使用面积不同的电极极耳，且使这些电极极耳排列成仅一部分重叠，从而能够将电容量极大化，并且还提高电极极耳的接合性。图7示出能够适用于本发明的电极组件的电极极耳的一实例。如图7所示，本发明的电极组件能够根据电极单元来使用面积不同的电极极耳10、20、30，并以仅重叠其中的一部分电极极耳的方式排列电极极耳。
然后，本发明的电极单元的形状可以相同或不同。例如，本发明的电极单元可以呈矩形、正方形、梯形、平行四边形、菱形等四方形状，也可以呈一个以上的角被倒角或由曲线形成的四方形状，也可以呈一个以上的边由曲线形成的形状。除此之外，也可以存在多种形态的电极单元，这样的变形例应理解为属于本发明的范畴。
另一方面，本发明的电极组件能够层叠相同形状的电极单元而构成，如图10所示，也能够组合不同形状的电极单元而使用。如此，通过将电极单元的形状形成为多种多样，不仅能够实现多种形态的电池设计，而且还能够提高空间利用率。
另一方面，在本发明的电极组件中，能够以多种排列来层叠上述的面积不同的两种以上的电极单元。电极单元的层叠方法不受特别限定，例如，如图8的(A)、(B)、(D)所示，能够以从下部方向越靠近上部方向则电极单元的面积越小的排列来层叠电极单元，如图8的(E)所示，也能够从下部方向越靠近上部方向则电极单元的面积越大的排列来层叠电极单元，或者如图8的(C)所示，也能够以面积最大的电极单元排列于电极组件的中间层的方式来层叠电极单元。
并且，在本发明的电极组件中，关于上述电极单元，例如，如图8的(A)所示，能够以各个电极单元的一角一致的阶梯形排列进行层叠，如图8的(B)所示，也能够以各个电极单元的平面方向上的中心点一致的金字塔形排列进行层叠，或者如图8的(D)所示，能够以各个电极单元的平面方向上的中心点隔开预定的间隔或不规则地隔开的排列进行层叠。除此之外，能够进行非常多样的层叠排列的变形，这样的多样的变形例应理解为属于本发明的范畴。
接着，对本发明的电池单元进行说明。图9及图10示出本发明的电池单元的一实施例。如图9及图10所示，本发明的电池单元900的特征在于，在电池壳910的内部内置有本发明的电极组件100。
此时，上述电池壳910可以为袋形壳，可以为与电极组件的形状对应的形状，但并不局限于此。
另一方面，上述袋形壳能够由层压片构成，此时，上述层压片可也包括：外侧树脂层，形成最外围；阻断性金属层，防止物质的贯通；及内侧树脂层，用于密封，但本发明并不局限于此。
并且，优选地，上述电池壳形成为电极引线920、930向外部露出的结构，上述电极引线920、930用于对电极组件的电极单元的电极端子进行电连接，虽然未图示，但能够在上述电极引线的上下表面附着用于保护电极引线的绝缘膜。
并且，上述电池壳可以形成为与本发明的电极组件的形状对应的形状，这样的电池壳的形状能够以使电池壳本身发生变形的方式形成。此时，电池壳的形状及大小无需与电极组件的形状及大小完全一致，只要是能够防止由电极组件的推挤现象引起的内部短路的程度的形状及大小就无妨。另一方面，本发明的电池壳的形状并不局限于此，根据需要，能够使用多种形状及大小的电池壳。
另一方面，上述电池单元可以优选为锂离子电池或锂离子聚合物电池，但并不局限于此。
如上所述的本发明的电池单元能够单独使用，也能够以包括至少一个以上的电池单元的电池组的形态进行使用。这样的本发明的电池单元和/或电池组能够有用地使用于多种设备，例如，手机、便携式计算机、智能手机、智能平板电脑、笔记本、轻型电动汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车或蓄电设备等。由于这些设备的结构及它们的制作方法已公知于所属领域，因此，在本说明书中省略对其详细的说明。
另一方面，在将本发明的电池单元或电池组安装于如上所述的设备的情况下，能够使设备的系统部件位于由本发明的电池单元或电池组的结构形成的剩余空间。由于本发明的电池单元或电池组由大小不同的电极组件形成，因此，电极组件本身形成为具有段差的形态，并与电极形状对应地形成电池壳，在将其安装于设备的情况下，产生以往的方形或椭圆形电池单元或电池组所没有的剩余的空间。在将设备的系统部件安装于这样的剩余空间的情况下，能够灵活地配置设备的系统部件和电池单元或电池组，因此，不仅能够提高空间利用率，而且能够减少整体设备的厚度或体积而实现小型化设计。
以下，通过具体的实施例，对本发明更详细地进行说明。但是，以下实施例仅用于说明本发明的实例，本发明并不受限或限定于以下实施例的范围。
制造例1：正极A
使用LiCoO2作为正极活性物质，使用聚偏氟乙烯(PVDF，PolyVinyliDene Fluoride)作为粘结剂，在将上述正极活性物质和粘结剂溶解于N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone，NMP)之后，进行搅拌，从而制备了正极浆料。在将上述正极浆料涂敷于15μm厚度的铝箔集电体的两面之后，在150度烘箱中进行干燥，然后进行加压，从而制造了正极A。所制造的正极A的厚度为100μm，孔隙率为21％，可逆容量为335mAh。
制造例2：正极B
除了使正极的厚度成为110μm这一点之外，以与制造例1相同的方法制造了正极B。所制造的正极B的厚度为110μm，孔隙率为21％，可逆容量为375mAh。
制造例3：负极A
使用天然石墨和人造石墨混合材料作为负极活性物质，使用丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber，SBR)及羧甲基纤维素(CarboxymethylCellulose，CMC)作为粘结剂，在将上述负极活性物质和粘结剂溶解于蒸馏水之后，进行混合，从而制备了负极浆料。在将以这种方式获得的浆料涂敷于10μm厚度的铜箔集电体的两面之后，在100度烘箱中进行热处理，然后进行加压，从而制造了负极A。所制造的负极A的厚度为105μm，孔隙率为27％，可逆容量为348mAh。
制造例4：负极B
除了使负极的厚度成为108μm这一点之外，以与制造例3相同的方法制造了负极B。所制造的负极B的厚度为105μm，孔隙率为27％，可逆容量为359mAh。
制造例5：负极C
除了使负极的厚度成为118.8μm这一点之外，以与制造例3相同的方法制造了负极C。所制造的负极C的厚度为118.8μm，孔隙率为27％，可逆容量为400mAh。
制造例6：负极D
除了使负极的厚度成为90μm这一点之外，以与制造例3相同的方法制造了负极D。所制造的负极D的厚度为90μm，孔隙率为27％，可逆容量为294mAh。
制造例7：负极E
除了使负极的厚度成为140μm这一点之外，以与制造例3相同的方法制造了负极E。所制造的负极E的厚度为140μm，孔隙率为27％，可逆容量为465mAh。
实施例1
在大面积的电极单元上层叠小面积的电极单元而制造了电极组件，上述大面积的电极单元是将正极A及负极A裁剪为100mm×150mm之后介入隔膜并层叠而制造的，上述小面积的电极单元是将正极A及负极A裁剪为80mm×120mm之后介入隔膜并层叠而制造的。
实施例2：
在大面积的电极单元上层叠小面积的电极单元而制造了电极组件，上述大面积的电极单元是将正极A及负极A裁剪为100mm×150mm之后介入隔膜并层叠而制造的，上述小面积的电极单元是将正极A及负极B裁剪为80mm×120mm之后介入隔膜并层叠而制造的。
比较例1：
在大面积的电极单元上层叠小面积的电极单元而制造了电极组件，上述大面积的电极单元是将正极A及负极B裁剪为100mm×150mm之后介入隔膜并层叠而制造的，上述小面积的电极单元是将正极B及负极C裁剪为80mm×120mm之后介入隔膜并层叠而制造的。
比较例2：
在将正极A及负极D裁剪为100mm×150mm之后介入隔膜并层叠而制造的电极单元上，层叠将正极A及负极A裁剪为80mm×120mm之后介入隔膜并层叠而制造的电极单元，从而制造了电极组件。
表1
实验例1
测定了在使通过上述实施例1～实施例2及比较例1～比较例2来制造的电极组件进行了500次充放电时的电容量及厚度变化。
此时，上述电容量在如下所述的充电条件及放电条件下进行测定，在充电和放电之间留有10分钟的停顿时间。
(1)充电条件为，以1C在恒定电流(CC，constant Current)模式下充电至4.2V或4.35V为止之后，转换为恒定电压(CV，constantVoltage)模式，使电流流失至充电电流的量成为电池的最小容量的1/20为止，之后结束充电。
(2)放电条件为，若在恒定电流(CC：constant Current)模式下流失1C的放电电流且电压到达3V，则结束放电。
并且，每当结束一次充放电时就测定电极组件的总厚度而计算上述电极组件的厚度变化率。
图11表示测定结果。如图11所示，可知在根据本发明制造的实施例1及实施例2的电极组件的情况下，在500个循环之后，电容量也为一次充放电之后的电容量的80％以上，非常优秀，且厚度变化率也为10％以下，而相反地，比较例1及比较例2的电极组件在400个循环和500个循环之间发生急剧的电容量变化及厚度变化。
实验例2
在将正极A和负极E分别裁剪为80mm×120mm之后，介入隔膜并进行层叠，从而制造了小面积的电极单元。
接着，除了按下述表2所示地改变负极活性层的厚度之外，以与制造例3相同的方法制造了负极1～负极8。所制造的负极1～负极8的可逆容量如下述表2所示。然后，在将正极A和负极1～负极8分别裁剪为100mm×150mm之后，介入隔膜并进行层叠，从而制造了大面积的电极单元1～电极单元8。
接着，在大面积电极单元1～大面积电极单元8上分别层叠小面积电极单元，从而制造了电极组件1～电极组件8。
表2
将如上所述地制造的电极组件1～电极组件8以下述充电条件及放电条件进行一次充放电之后，测定电容量及电压，将所测定的电容量和电压相乘而算出电能。然后，将所算出的电能值除以电极组件的体积而算出每单位体积的能量密度。
(1)充电条件为，以1C在恒定电流(CC：constant Current)模式下充电至4.2V或4.35V为止之后，转换为恒定电压(CV，constantVoltage)模式，使电流流失至充电电流的量成为电池的最小容量的1/20为止，之后结束充电。
(2)放电条件为，若在恒定电流(CC：constant Current)模式下流失1C的放电电流且电压到达3V，则结束放电。
(3)在充电和放电之间留有10分钟的停顿时间。
图12为以上述测定值为依据表示基于在电极单元之间的边界面中的负极相对于正极的每单位面积的可逆容量比率的能量密度的图表，图13为以上述测定值为依据表示基于在电极单元之间的边界面中的负极相对于正极的每单位面积的可逆容量比率的能量密度的图表。
根据图12，得知在电极单元之间的边界面中的负极相对于正极的的每单位面积的可逆容量比率为1至1.5左右、尤其为1至1.2左右时，呈现出每单位体积的能量密度非常高。另一方面，如图12所示，在边界面中的每单位面积的可逆容量比率为1以下的情况下，也能获得能够商用化的程度的能量密度，但如从上述实验例1观察到的那样，在这种情况下，由于充放电循环反复，引起急剧的电容量降低及厚度变化，因此存在难以商用化的问题。
并且，根据图13，当在电极单元之间的边界面中负极相对于正极的活性物质层的厚度比率为0.5至2以内时，每单位体积的能量密度为300Wh/l以上，是能够商用化的水平，当活性物质层的厚度比率为0.6至1.9左右时，每单位体积的能量密度为350Wh/l以上，呈现出相当优秀的能量密度，而当活性物质层的厚度比率为0.8至1.5左右、尤其为1.0至1.5左右时，每单位体积的能量密度为400Wh/l以上，呈现出非常优秀的能量密度。

Claims (36)

1.一种电极组件，包括面积不同的n+1个以上的电极单元的组合，以在所述电极单元之间形成段差的方式进行层叠，其中，
在所述电极单元之间的边界面中以正极和负极相向的方式形成，
当设具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+1时，dNn相对于dPn的比率dNn/dPn不大于dNn相对于dPn+1的比率dNn/dPn+1，
在25℃下以下述充电条件(A)及放电条件(B)实施了500次充放电时的电容量为一次充放电之后的电容量的60％以上，电极组件整体的厚度变化率为15％以下，
充电条件(A)为，以1C在恒定电流模式下充电至4.2V或4.35V之后，转换为恒定电压模式，使电流流失至充电电流的量成为电池的最小容量的1/20为止，之后结束充电，
放电条件(B)为，若在恒定电流模式下流失1C的放电电流且电压到达3V，则结束放电。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述dNn/dPn及dNn/dPn+1为0.5至2。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
在面积不同的所述电极单元之间的边界面中，以面积相对较大的电极单元的负极和面积相对较小的电极单元的正极相向的方式形成。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
在面积不同的所述电极单元之间的边界面中，负极的每单位面积的可逆容量相对于所相向的正极的每单位面积的可逆容量的比率为1以上。
5.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
当设具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn+1、设具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+1时，Nn相对于Pn的比率Nn/Pn不大于Nn相对于Pn+1的比率Nn/Pn+1。
6.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
包括面积不同的n+2个以上的电极单元，
当设具有第n个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的每单位面积的可逆容量为Nn+1、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+1、设具有第n+2个大面积的电极单元的正极的每单位面积的可逆容量为Pn+2时，Nn相对于Pn+1的比率Nn/Pn+1不小于Nn相对于Pn的比率Nn/Pn且不大于Nn+1相对于Pn+1的比率Nn+1/Pn+1，
所述Nn+1相对于Pn+1的比率Nn+1/Pn+1不大于Nn+1相对于Pn+2的比率Nn+1/Pn+2。
7.根据权利要求6所述的电极组件，其中，
所述Nn/Pn、Nn/Pn+1、Nn+1/Pn+1及Nn+1/Pn+2为1以上。
8.根据权利要求6所述的电极组件，其中，
所述电极组件中，具有第n+2个大面积的电极单元介于具有第n个大面积的电极单元和具有第n+1个大面积的电极单元之间，
所述Nn+1相对于Pn+2的比率Nn+1/Pn+2不小于Nn相对于Pn+2的比率Nn/Pn+2。
9.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
包括面积不同的n+2个以上的电极单元，
当设具有第n个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn、设具有第n个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn、设具有第n+1个大面积的电极单元的负极的厚度为dNn+1、设具有第n+1个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+1、设具有第n+2个大面积的电极单元的正极的厚度为dPn+2时，dNn相对于dPn+1的比率dNn/dPn+1不小于dNn相对于dPn的比率dNn/dPn且不大于dNn+1相对于dPn+1的比率dNn+1/dPn+1，
所述dNn+1相对于dPn+1的比率dNn+1/dPn+1不大于dNn+1相对于dPn+2的比率dNn+1/dPn+2。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其中，
所述dNn/dPn、dNn/dPn+1、dNn+1/dPn+1及dNn+1/dPn+2为0.5至2。
11.根据权利要求9所述的电极组件，其中，
所述电极组件中，具有第n+2个大面积的电极单元介于具有第n个大面积的电极单元和具有第n+1个大面积的电极单元之间，
所述dNn+1相对于dPn+2的比率dNn+1/dPn+2不小于dNn相对于dPn+2的比率dNn/dPn+2。
12.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
包括面积不同的三种以上的电极单元的组合，
在所述电极单元之间的边界面中，负极的每单位面积的可逆容量相对于所相向的正极的每单位面积的可逆容量的比率相同或随着所述电极单元之间的接触面积变小而增加。
13.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述正极的孔隙率为10％至30％，
所述负极的孔隙率为15％至50％。
14.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极单元由单电极、至少一个以上的单元电池或它们的组合构成，所述单元电池包括至少一个正极、至少一个负极及至少一个隔膜。
15.根据权利要求14所述的电极组件，其中，
所述单元电池从由卷型、堆叠型、层压和堆叠型及堆叠和折叠型单元电池构成的组进行选择。
16.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
形成为构成所述电极单元的单电极及单元电池的一部分或全部由至少一个以上的长度较长的片型隔膜包围的结构。
17.根据权利要求14所述的电极组件，其中，
所述单元电池的配置于最外围两面的电极的极性相同。
18.根据权利要求14所述的电极组件，其中，
所述单元电池的配置于最外围两面的电极的极性不同。
19.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
各个所述电极单元的截面形状为四方形、至少一个角为曲线形态的四方形或至少一个以上的边为曲线形态。
20.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极组件由截面形状不同的电极单元的组合构成。
21.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极组件由截面形状相同的电极单元的组合构成。
22.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极单元具有至少一个以上的电极极耳，
所述电极极耳中，极性相同的电极之间进行电连接。
23.根据权利要求22所述的电极组件，其中，
所述电极极耳具有互不相同的大小。
24.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
以从所述电极组件的下部方向越靠近上部方向则电极单元的面积越小的排列进行层叠。
25.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
以从所述电极组件的下部方向越靠近上部方向则电极单元的面积越大的排列进行层叠。
26.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
以在所述电极单元中面积最大的电极单元配置于所述电极组件的中间层的排列进行层叠。
27.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极单元以各个电极单元的平面方向上的中心点一致的排列进行层叠。
28.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极单元以各个电极单元的平面方向上的中心点隔开预定的间隔的排列进行层叠。
29.根据权利要求1所述的电极组件，其中，
所述电极单元以各个电极单元的一角一致的排列进行层叠。
30.一种电池单元，在电池壳内内置有权利要求1的电极组件。
31.根据权利要求30所述的电池单元，其中，
所述电池壳为袋形壳。
32.根据权利要求30所述的电池单元，其中，
所述电池壳形成为与电极组件的形状对应的形状。
33.根据权利要求30所述的电池单元，其中，
所述电池单元为锂离子二次电池或锂离子聚合物二次电池。
34.一种设备，包括一个以上的权利要求30的电池单元。
35.根据权利要求34所述的设备，其中，
设备的系统部件位于所述电池单元的剩余空间。
36.根据权利要求34所述的设备，其中，
所述设备为手机、便携式计算机、智能手机、智能平板电脑、笔记本、轻型电动汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车或蓄电设备。
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