CN104662723A - 电极组装体、包括该电极组装体的电池及电池的制造方法 - Google Patents
电极组装体、包括该电极组装体的电池及电池的制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电极组装体、包括该电极组装体的电池及电池的制造方法。本发明一实施例的电极组装体包括:电绝缘层,包括基座部,上述基座部具有第一表面及与上述第一表面相反的第二表面;第一电极,形成于上述电绝缘层的上述第一表面;第一引线,与上述第一电极电连接,并向上述电绝缘层的外侧延伸;第二电极,形成于上述电绝缘层的上述第二表面,上述第二电极的极性与上述第一电极的极性不同;第二引线,与上述第二电极电连接,并沿着与上述第一引线的延伸方向相反的方向延伸;以及分离膜,紧贴于上述第一电极及第二电极中的至少一个。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术,更详细地,涉及电极组装体、包括该电极组装体的电池及电池的制造方法。
背景技术
最近,随着半导体制造技术及通信技术的发达,便携式电子装置产业正在膨胀,且因环境保护及资金枯竭而需开发替代能源,从而对电池产业的研究日益活跃。作为代表性的电池,由于锂一次电池与以往的水溶液类电池相比,为高电压,能量密度高,因此有利于小型化及轻量化。这种锂一次电池用于便携式电子装置的主电源或备用电源等多种用途。
二次电池为能够使用可逆性优秀的电极材料来进行充放电的电池。上述二次电池可根据外观来分为圆筒形和角形,可根据正极及负极物质来分为镍-氢(Ni-MH)电池、锂(Li)电池,锂离子(Li-ion)电池等。这种二次电池不仅用于如手机、笔记本型个人电脑、移动型显示器等小型电池,而且用于电动汽车电池、混合动力汽车所使用的中、大型电池,二次电池的适用范围渐渐扩大。因此,电池需要具有轻量、高的能量密度、优秀的充放电速度、充放电效率及循环特性、高的稳定性及经济性。
发明内容
技术问题
本发明所要解决的技术问题在于,提供不仅能量密度高,而且充放电效率、充放电速度及循环特性优秀,进而易于形状变化、容量调节及卷绕工序的电池的电极组装体。
并且,本发明所要解决的再一技术问题在于,提供包括具有如上所述的优点的电极组装体,能够容易地进行串联或并联,且冷却性能优秀的电池。
并且,本发明所要解决的另一技术问题在于,提供具有如上所述的优点的电池的制造方法。
解决问题的手段
用于实现上述技术问题的发明一实施例的电池的电极组装体包括:电绝缘层,具有第一表面及与上述第一表面相反的第二表面;第一电极,形成于上述电绝缘层的上述第一表面;第一引线,与上述第一电极电连接,并向与上述电绝缘层的外侧延伸;第二电极,形成于上述电绝缘层的上述第二表面;第二引线,与上述第二电极电连接,并向与上述第一引线相反的上述电绝缘层的外侧延伸,以及分离膜,紧贴于上述第一电极及第二电极中的至少一个。
上述电绝缘层可包括:基座部,具有上述第一表面及上述第二表面;第一防漏部,沿着上述基座部中的上述第一表面的边缘,以相对厚的方式形成;以及第二防漏部,沿着上述基座部中的上述第二表面的边缘,以相对厚的方式形成。上述第一防漏部可以形成于上述第一电极及上述第一引线的外侧。
上述第一电极可以包括形成于上述第一表面的第一集电层以及形成于上述第一集电层的第一活性物质层。上述第一引线可以直接与上述第一集电层电连接。上述第一引线能够与上述第一集电层形成为一体。上述第二防漏部可以形成于上述第二电极及上述第二引线的外侧。
上述第二电极可以包括形成于上述第二表面的第二集电层以及形成于上述第二集电层的第二活性物质层。上述第二引线可以直接与上述第二集电层电连接。上述第二引线能够与上述第二集电层形成为一体。
上述第一引线及上述第二引线可以向上述分离膜的外侧延伸。上述电绝缘层可以包含具有可挠性的天然的可挠性树脂类材料或合成的可挠性树脂类材料。
上述电极组装体能够以使上述电绝缘层构成最内层、中间层及最外层的方式卷绕。上述第一引线可设有多个,多个上述第一引线可相互电连接;上述第二引线可设有多个,多个上述第二引线可相互电连接。
本发明一实施例的电池包括:上述的电极组装体;卷芯,上述电极组装体卷绕于卷芯;以及壳体,用于收容上述电极组装体及上述卷芯。
上述卷芯可以为内部空的圆筒形或角形的管。上述卷芯及上述壳体可在不与上述电极组装体相接触的表面形成有绝缘被膜。
本发明还可包括第一端子部,上述第一端子部形成于上述卷芯及上述壳体的一侧,并与上述第一引线电连接。上述第一端子部包括:第一盖,用于覆盖上述卷芯及上述壳体;突起,从上述第一盖向外侧延伸;以及第一端子,与上述第一盖及上述突起相结合,并与上述第一引线电连接。
本发明还可包括第二端子部,上述第二端子部形成于上述卷芯及上述壳体的另一侧,并与上述第二引线电连接。上述第二端子部包括:第二盖,用于覆盖上述卷芯及上述壳体;以及第二端子,与上述盖相结合,并与上述第二引线电连接。
本发明还可包括:第一端子部,形成于上述卷芯及上述壳体的一侧,并与上述第一引线电连接,以及第二端子部,形成于上述卷芯及上述壳体的另一侧,并与上述第二引线电连接;上述第一端子部及上述第二端子部可以为能够相互结合及分离的形态。
上述第一、第二端子部中的至少一个可以与电压检测部相结合。上述第一、第二端子部中的至少一个可以与温度检测部相结合。
本发明一实施例的电极组装体的制造方法包括:形成电极组装体的步骤,上述电极组装体包括:电绝缘层,具有第一表面及与上述第一表面相反的第二表面,第一电极,形成于上述电绝缘层中的上述第一表面,第一引线,与上述第一电极电连接,向上述电绝缘层的外侧延伸,第二电极,形成于上述电绝缘层中的上述第二表面,第二引线,与上述第二电极电连接,向与上述第一引线相反的上述电绝缘层的外侧延伸,以及分离膜,紧贴于上述第一电极及第二电极中的至少一个;以使上述第一电极和上述第二电极隔着上述分离膜相向而形成电化学反应区域的步骤方式,以将卷芯为卷绕轴的卷结构卷绕上述电极组装体的步骤,以及将卷绕于上述卷芯的电极组装体与壳体相结合的步骤。
发明的效果
根据本发明的一实施例,由于电极组装体设置为电绝缘层的第一表面和第二表面包括相互不同的电极的单一结构体,因此,只通过将上述分离膜介于上述第一电极和上述第二电极之间并以相向的方式卷绕,也能够形成电化学反应区域。
并且,根据本发明的实施例,由于与金属不同,具有既薄又具有可挠性的电绝缘层可以用作支撑体,因此,使随着厚度的增加而降低加工性的金属集电层薄膜化,来减少整个电极组装体的体积,结果,电池的能量密度可以提高。并且,由于卷芯起到卷绕轴的功能,因此,当形成卷结构的电极组装体时,加工性可能因上述卷芯而得到提高。
并且,根据本发明的实施例,能够在以卷形态体现的第一电极、第二电极中的至少一个形成有多个引线,从而使电流路径变短,减少电池的内部电阻,由此能够提高电池的充放电速度及效率、循环特性。
并且,本发明一实施例的电池由于能够通过管形态的卷芯使空冷式或水冷式制冷剂通过,因而能够提供冷却性能或放热性能得到提高的电池。进而,当多个电池相连接来构成模块或包时,这种卷芯起到中心支撑体或中心结构体的功能,由此能够提高电池的机构刚性。
并且,本发明一实施例的电池由于第一端子部及第二端子部以能够相互结合和/或分离的形态形成,因此,多个电池能够易于并联或串联。
并且,本发明一实施例的电池由于在第一端子部、第二端子部中的一个结合电压检测部和/或温度检测部,因此,电池能够容易地与电池管理装置(Battery MonitoringSystem)电连接。
并且,根据本发明的实施例,能够提供如下的电极组装体的制造方法,即,电极组装体的结构能够得到简化,将既薄又具有可挠性的电绝缘层作为支撑体来使金属集电层薄膜化,有助于卷芯的卷绕,容易进行用于封装电池的卷绕工序,易于调节形状和容量。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的电极组装体的剖视图。
图2a及图2b为从图1所示的电极组装体的上部侧IIA及下部侧IIB观察的俯视图及仰视图。箭头A表示与图1相同的卷绕轴方向。
图3a及图3b示出本发明一实施例的电极组装体具有以卷绕轴方向为中心卷绕的卷结构的剖视图,图3b为沿着图3a所示的线ⅢA-ⅢB来截取的剖面的扩大图。
图4为示出本发明一实施例的电极组装体及卷芯与壳体相结合的状态的剖视图。
图5为示出设于包括本发明一实施例的卷结构的电池的一侧的第一端子部的俯视图VA和沿着线VB-Vb'截取的扩大剖视图VB。
图6为示出设于包括本发明一实施例的卷结构的电池的另一侧的第二端子部240的俯视图VIA和沿着线VIB-VIB'截取的扩大剖视图VIB。
图7a为本发明一实施例的电池的剖视图,图7b为电池的立体图。
图8为示出多个电池串联的结构的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选实施例详细说明。
本发明的实施例为了使本发明所属技术领域的普通技术人员更完整地说明本发明而提供,以下实施例能够变形为多种不同形态,本发明的范围并不局限于以下实施例。反而,这些实施例使本发明更加充实且完整,并为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更完整地传达本发明的思想而提供。
并且,在以下的附图中,为了说明的便利及明确性,各层的厚度或大小有所夸张,且附图中相同的附图标记指示相同的要素。如在本说明书所示,术语“和/或”包括所列举的相关项目中的一个及一个以上的所有组合。
本说明书中所使用的术语用于说明特定实施例,并不用于限制本发明。如在本说明书所示,只要在文脉上没有明确指出其他情况,单数的形态可以包括复数的形态。并且,在本说明书中所使用的“包括(comprise)”和/或“包含(comprising)”用于对所提及的形状、步骤、动作、部件、要素和/或它们的组合的存在进行特定,并不用于排除一个以上的其他形状、数字、步骤、动作、部件、要素和/或它们的组合的存在或附加。
在本说明书中,第一、第二等的术语为了说明多种部件、部品、区域、层和/或部分而使用,但这些部件、部品、区域、层和/或部分不局限于这些术语是显而易见的。这些术语仅仅用于区分一个部件、部品、区域、层和/或部分和其他部件、部品、区域、层和/或部分。因此,以下要说明的第一部件、部品、区域、层和/或部分在不脱离本发明的启示的情况下也可指称第二部件、部品、区域、层和/或部分。
并且,本说明书中所使用的术语“分离膜”包括在使用与上述分离膜之间的亲和性小的液体电解质的液体电解质电池中通常通用的分离膜。进而,本说明书中所使用的“分离膜”是包括电解质强有力地束缚于分离膜而识别电解质和分离膜为相同的真性固体聚合物电解质和/或溶胶固体聚合物电解质。因此,上述分离膜应根据本说明书中的定义来定义其意思。
图1为示出本发明一实施例的电极组装体100的剖视图。箭头A表示卷绕轴方向。
如图1所示,本发明的电极组装体100包括:电绝缘层110;第一电极120,形成于电绝缘层110的一表面;第一引线130,与第一电极120电连接;第二电极140,形成于电绝缘层110的另一表面;第二引线150,与第二电极140电连接;以及分离膜160,配置于第二电极140上。在再一实施例中,分离膜160也可配置于第一电极120上。
电绝缘层110可以包括基座部113,上述基座部113包括第一表面111及作为第一表面111的相反面的第二表面112。如图1所示,电绝缘层110可以包括:第一防漏部114,形成于基座部113的第一表面111的边缘的一部分;以及第二防漏部115,形成于第二表面112的边缘的一部分。第一防漏部114及第二防漏部115可以呈从基座部115的各表面突出的阳刻形态,并能以与基座部113形成为一体。另一方面,可以理解除了防漏部114、115的基座部113的其他区域与防漏部114、115相比呈阴刻形态。
在一实施例中,为了将防漏部114、115与基座部113形成为一体,可借助图案化或成型来将电绝缘层110材料同时形成为基座部113和防漏部114、115,或者通过在电绝缘性基座部115上层叠防漏部114、115的工序与基座部115单独形成。第一防漏部114起到防止构成第一电极120的第一活性物质层的外部漏泄的作用,第二防漏部115起到防止构成第二电极140的第二活性物质层的外部漏泄的作用。
在一部分实施例中,第一防漏部114及第二防漏部115的厚度可以厚于基座部113的厚度,上述基座部113起到机械支撑体及用于分离后述的第一电极120和第二电极140的作用。第一防漏部114及第二防漏部115可以形成于除了卷绕轴方向A的两端部侧AA、AB的基座部113上。以下,对此进行更详细的说明。
电绝缘层110可以包含适合加工为卷结构并具有充分的机械强度的可挠性材料。上述可挠性材料可以包含天然的可挠性树脂类材料或合成的可挠性树脂类材料。例如,上述可挠性树脂类材料可以为纤维素类树脂,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate;PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate;PEN)之类的聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(polyimide)、三醋酸纤维素(Tri-acetylcellulose)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene-vinyl alcoholcopolymer)及聚酰胺(polyamide)类树脂中的一种或它们的组合,上述聚酰胺类树脂可以为尼龙6(nylon 6)、尼龙66(nylon 66)、尼龙4(nylon 4)及尼龙6-11(nylon 6-11)。然而,这些材料仅仅为例示,本发明并不局限于此,也可使用其他适合的天然的可挠性树脂类材料或合成的可挠性树脂类材料。
能够以使电绝缘层110支撑第一电极120及第二电极140,并具有适合加工为卷结构的强度的方式决定电绝缘层110的厚度。例如,电绝缘层110的厚度可以在约1μm至100μm的范围内,优选地,可以在约1μm至10μm的范围内。电绝缘层110具有约100μm以下的薄的厚度,并能提供优秀的机械强度和加工性,因此,有助于减少电极组装体100的总厚度。参照以下所揭示的内容,这种电绝缘层110的优点和特征将会更加明确。
第一电极120形成于电绝缘层110的第一表面111。在电性方面,第一电极120可以为正极或负极。第一电极120可以包括形成于第一表面111的第一集电层121和形成于第一集电层121的第一活性物质层122。在第一电极120为电性方面的正极的情况下,第一集电层121可以包括铝、不锈钢、钛或它们中的一种合金等金属类材料,优选地,可以为铝或铝的合金。
在再一实施例中,第一集电层121也可以由其他材料形成,而不是上述的金属类材料。例如,第一集电层121可以由导电性树脂组合物形成。上述导电性树脂组合物可以为形成基质的树脂及分散在上述基质内的金属微粒子或包括如碳微粒子的导电性微粒子的复合材料。或者,上述导电性树脂组合物可以为能够传导电子的公知的其他树脂类材料。
由于电绝缘层110能够支撑第一集电层121,并提供用于形成卷结构的机械强度,因而能够实现第一集电层121的薄膜化。被薄膜化的第一集电层121的厚度,可以在例如约0.01μm至20μm的范围内,优选地,在约0.01μm至10μm的范围内。
包含上述的金属类材料的第一集电层121可以使用能够实现薄膜化的导电层的脉冲激光沉积(PLD:Pulsed Laser Deposition)、射频溅射(RF Sputtering)、射频磁控(magnetron)溅射、DC溅射、DC磁控溅射、有机金属化学气相淀积(MOCVD:MetalOrganic Chemical Vapor Deposition)及分子束外延(MBE:Molecular Beam Epitaxy)或如它们的组合等的气相沉积法来形成。然而,这些方法仅为例示,本发明并不局限于此。例如,也可通过构成第一集电层121的相关金属离子和还原剂之间的水溶液反应来形成薄膜的无电解镀金法,从而形成第一集电层121。
在另一实施例中,包括金属类材料的第一集电层121可以为具有1μm至200μm范围内的厚度的金属长纤维。上述金属长纤维也能以借助如织造结构、无纺布结构或螺旋结构之类的纤维性加工来具有适合的组织的方式加工,从而构成第一集电层121。
在再一实施例中,在第一集电层121包含上述的导电性树脂组合物的情况下,也可以通过层叠混合有如相关高分子树脂和金属粉末及碳微粒子之类的导电材料的固相导电性膜,或者涂敷液相导电性组合物并进行干燥来形成第一集电层121。
如上所述,第一电极120包括依次层叠的第一集电层121及第一活性物质层122,然而这只是例示,本发明的实施例并不局限于此。例如,既能进行碳及碳纳米管等金属离子的插入(intercalation)及脱离(deintercalstion),又能由具有优秀的导电性的材料功能执行集电层和活性物质层的功能,因此,在利用这些材料来形成电极的情况下,可以省略配置于第一活性物质层122的下部的第一集电层121,在此情况下,第一电极120的厚度可以更加减少。
可在电绝缘层110的第一表面111上形成第一集电层121之后,在第一集电层121上形成第一活性物质层122。第一活性物质层122可以利用印刷工序、喷涂工序或干式涂敷法来将糊剂、泥浆等材料形成于电绝缘层110中的第一表面111。根据需要,可以执行伴随自然干燥或加热工序的干燥工序。并且,如上所述,以金属长纤维的纤维性结构制造第一集电层121的情况下,在第一集电层121的内部浸渍第一活性物质层122或对它们进行混合来涂敷,从而在实质上,能够使第一集电层121和第一活性物质层122形成具有规定的厚度的共同层。
根据是一次电池还是二次电池,且根据极性,第一活性物质层122可以包括适合的物质。例如,在第一电极12为正极的情况下,在一次电池中,第一活性物质层122可以包含锰氧化物、电解二氧化锰(EMD,electrolytic manganese dioxide)、镍氧化物、氧化铅、二氧化铅、银氧化物、硫化铁或电导性高分子粒子。
在二次电池的情况下,第一活性物质层122可以包含锂化合物,上述锂化合物包含Ni、Co、Mn、Al、Cr、Fe、Mg、Sr、V、La及Ce中的一种以上的金属和选自由O、F、S、P及它们的组合组成的组中的一种以上的非金属元素。例如,正极活性物质层具有化学式LiaA1-bBbD2的化合物,在上述化学式中,A可以选自由Ni、Co、Mn及它们的组合组成的组中,B可以选自由Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素及它们的组合组成的组中,D可以选自由O、F、S、P及它们的组合组成的组中,且0.95≤a≤1.1,0≤b≤0.5。
上述的第一活性物质层122可以为具有约0.01μm至100μm的大小的粒子。优选地,第一活性物质层122的大小可以约为0.1μm至15μm。然而,这只是例示,可以根据电池的所需特性来适当地选择。在一部分实施例中,在上述第一活性物质不包含如石墨粒子的碳系列物质的情况下,第一活性物质层122还可包含导电材料。相对于与第一活性物质层122之间的混合总量,能够以约2至15%的重量比添加上述导电材料。例如,上述导电材料也可以为炭黑、超微细石墨粒子及乙炔黑之类的优质碳(fine carbon)、纳米金属粒子糊剂或氧化铟锡(ITO,indiumtin oxide)糊剂。
第一引线130能够与未形成有第一活性物质层122的第一集电层121所露出的表面电连接,并向电绝缘层110的外侧延伸规定长度来突出。第一引线130能够与第一集电层121进行机械结合或熔敷或焊接。上述熔敷或焊接可以通过电阻、摩擦、超声波、激光及其他公知的粘结方法来执行,本发明并不局限于此。
第一引线130可以为四角形态的金属薄膜或并非四角形态的具有其他图案的形态。并且,第一引线130可以包含铝、钛、不锈钢、金、钽、钶、铪,锆、钒、铟、钴、钨、锡、铍、钼或它们的合金。优选地,第一引线130可以为铝或铝合金。
在一部分实施例中,第一引线130能够以与第一集电层121形成为一体。例如,第一集电层121向电绝缘层110的外侧再延伸规定距离来突出,从而起到第一引线130的作用。
第二电极140形成于电绝缘层110中的第二表面112。第二电极140具有与第一电极120相反的极性。第二电极140可以包括形成于第二表面112的第二集电层141和形成于第二集电层141的第二活性物质层142。第二电极140在电性方面为负极的情况下,第二集电层141可以使用铜、镍、不锈钢或它们中的一种合金之类的金属类材料,优选地,可以为铜或铜的合金。
在再一实施例中,与上述的第一集电层121类似地,第二集电层141也可以由并非金属类材料的其他材料形成。例如,第二集电层141可以由导电性树脂组合物形成。由这种导电性树脂组合物形成的第二集电层141能够以与第一集电层121的制造方法和/或结构类似的方式形成,与此相关的内容请参照与第一集电层121相关的说明。
第二集电层141的厚度可以选自与第一集电层121的厚度的范围相同的范围内。例如,第二集电层141的厚度可以在约0.01μm至20μm的范围,优选地,在约0.01μm至10μm的范围。与第一集电层121相同,包含金属类材料的第二集电层141可以为利用通过如脉冲激光沉积(PLD:Pulsed LaserDeposition)等多种沉积法、镀金法及层叠法的膜形成法来形成的金属箔或金属长纤维的织造、无纺布或它们相组合的结构的导电层。并且,与第一集电层121相同,第二集电层141还可以包含导电性树脂组合物。
在再一实施例中,第二电极140可以由借助碳及碳纳米管之类的既能进行金属离子的插入及脱离,又具有优秀的导电性的材料来能够同时执行集电层和活性物质层的功能的材料体现。例如,能够在电极组装体100中省略配置于第二活性物质层142的上部的第二集电层141,因此,能够更加减少第二电极140的厚度。
可在电绝缘层110的第二表面112上形成第二集电层141后,在第二集电层141上形成第二活性物质层142。第二活性物质层142可以利用糊剂涂敷等方法来将适合的材料形成于电绝缘层110中的第二表面112,根据需要,可以执行伴随自然干燥或加热工序的干燥工序。
根据一次电池或是否为二次电池及极性,第二活性物质层142可以包含适合的物质。例如,在第二电极140为负极的情况下,若是一次电池,则第二活性物质层142可以包含锌、铝、铁、铅或镁粒子。并且,在二次电池的情况下,第二活性物质层142可以包含能够使锂离子插入及脱离的如低结晶性碳或高结晶性碳之类的碳类材料。上述低结晶性碳可以为软碳(soft carbon)或硬碳(hard carbon)。上述高结晶性碳可以为如天然石墨、漂浮石墨(Kish graphite)、热分解碳(pyrolyticcarbon)、中间相沥青基碳纤维(mesophase pitch based carbon fiber)、碳微球(meso-carbon microbeads)、中间相沥青(Mesophase pitches)及石油或煤炭类焦炭(petroleum or coal tar pitch derived cokes)之类的高温可塑性碳。负极活性物质层可以包含结合材料,上述结合材料可以使用偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)、聚偏氟乙烯(polyvinylidenefluoride)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)之类的高分子材料。在再一实施例中,为了提供高容量的二次电池,第二活性物质层142可以包含能够与锂进行合金化及脱合金化的S、Si、Sn、Sb、Zn、Ge、Al、Cu、Bi、Cd、Mg、As、Ga、Pb及Fe的金属类或金属间化合物(intermetallic compounds)。然而,这只是例示,本发明并不局限于此。例如,也可以使用稳定性得到改善的锂箔或锂纤维。
并且,与第一活性物质层122相同,第二活性物质层142可以为具有约0.01μm至100μm的大小的粒子。优选地,第二活性物质层142的大小可以为约0.1μm至15μm。然而,这只是例示,大小可以根据电池的所需特性来适当地选择。并且,与第一活性物质层122相同,在第二活性物质层142并非石墨粒子之类的碳系列的物质的情况下,还可以包括导电材料。这种导电材料的重量比及种类可以参照与第一活性物质层122相关的上述的揭示内容。
第二引线150能够直接与未形成有第二活性物质层142的第二集电层141电连接,并且,能够向与第一引线130相反的电绝缘层110的外侧延伸规定长度。第二引线150能够与第二集电层141进行机械结合,熔敷或焊接。熔敷或焊接可以通过选自电阻、摩擦、超声波、激光及其等价物中的一种方法来执行,但本发明并不局限于此。作为另一实施例,第二引线150能够以与第二集电层141形成为一体。例如,第二集电层141向电绝缘层110的外侧延伸固定长度来突出,从而能够起到第二引线150的作用。
通常,第二引线150可以呈四角形态的金属薄膜、实现薄膜化的金属薄膜或金属纤维体。并且,第二引线150可以包含铜、镍、钛、不锈钢、金、钽、钶、铪,锆、钒、铟、钴、钨、锡、铍、钼或它们的合金。优选地,第二引线150可以为铜或铜合金。
上述的第一引线130及第二引线150沿着与后述的卷绕轴方向AA垂直的方向,与集电层121、141的一边缘部全范围地电连接,由此,因其充分的接触面积而能够确保低电阻接合,从而能够显著减少电池的内部电阻,这种接合电阻与卷结构的减音回收无关,可保持恒定,因此能够得到高容量及高效率的电池。
分离膜160可以选择性地设置并紧贴于第一电极120及第二电极140中的一个,或者设置并紧贴于第一电极120及第二电极140。例如,这种分离膜160可以包含微细多孔膜、有纺布、无纺布、真性固体高分子电解质膜、溶胶固体高分子电解质膜、涂敷有无机陶瓷粉末的微细多孔膜或它们的组合。上述真性固体高分子电解质膜可以包含直链聚合物材料或交联聚合物材料。上述溶胶固体高分子电解质膜可以为包含盐的可塑剂含有聚合物、含有填充剂的聚合物或纯聚合物中的一种或它们的组合。与上述的分离膜160相关地列举的材料是例示的,可以使用作为分离膜160而易于进行形状变化且机械强度优秀,即使电极组装体100发生变形也不会裂开或发生裂痕的任何适合的电子绝缘性材料,作为电子绝缘性材料,可以具有适合的离子传导性。分离膜160可以为单层膜或多层膜,上述多层膜可以是相同单层膜的层叠体或由其他材料形成的单层膜的层叠体。
考虑到耐久性、关闭功能及电池的安全性,分离膜160的厚度为约10μm至300μm,优选地,约10μm至40μm,更优选地,约10μm至25μm。分离膜160的一端部可以沿着卷绕轴A的轴方向或与此垂直的电绝缘层110的一侧外延伸,使得分离膜160的长度长于电绝缘层110的长度。像这样,向电绝缘层110的外侧延伸的多余的分离膜160对能够因在电池的化学暗反应过程中发生的电极组装体100的收缩变形而发生的变形率形成空白,由此能够防止第一电极120及第二电极140之间的短路。并且,为了使电池高容量化,在将一个电池体现为多个电极组装体100的情况下,上述多余的分离膜160配置于上述多个电极组装体100之间,从而能够使上述多个电极组装体100之间相互绝缘。
根据上述的实施例的电极组装体100,与以互不相同的极性的电极相互分离成两个独立的结构体的方式形成的以往的电极组装体100相比,负极和正极能够以单一结构体形成,由此,结构能够得到简化,且在电池200的形成工序中,省略了排列两张分离的电极的以往的制造工序,由此,制造工序能够得到简化。
并且,在金属集电层作为相关电极的支撑结构来产生作用的电极组装体结构的情况下,与负极及正极相应的金属集电层的厚度通常设计为20μm以上的大小。当考虑到与负极及正极相应的活性物质层的厚度为约40μm至100μm时,上述的电极组装体的总厚度t1达到约60μm至120μm。结果,在现有技术的电极组装体中,相对于电极组装体的总厚度的第一集电层及第二集电层的厚度之比可以为1/3至1/6。
然而,根据上述的本发明的实施例,由于单独的电绝缘层110起到机械性支撑结构的作用,而不是第一集电层121及第二集电层141,因此,第一集电层121及第二集电层141的厚度能够与以往的电极组装体结构相比减少。例如,若假设各第一活性物质层122、第二活性物质层142的厚度为与以往的电极组装体相同的约20μm至50μm,第一集电层121及第二集电层141的厚度分别为约0.01μm,且电绝缘层110的厚度为约1μm,则电极组装体100的总厚度可以为约41μm至101μm。因此,相对于电极组装体100的总厚度t1的各集电层t2的厚度比t2/t1为1/41至1/101,与以往的电极组装体相比,能够显著减少。结果,因电极组装体100所减少的体积,所卷绕的电极组装体100的体积也减少,因此,与以往的电极组装体相比,在相同体积重的能量密度将会提高。
并且,根据本发明的实施例,即薄又具有可挠性的电绝缘层110可以成为电极组装体100的支撑体,因此,第一集电层121及第二集电层141能够实现薄膜化,使可挠性得到提高,从而能够容易进行用于封装第一集电层121及第二集电层141的卷绕工序。
图2a及图2b为从图1所示的电极组装体100的上部侧IIA及下部侧IIB观察的俯视图及仰视图。箭头A表示与图1相同的卷绕轴方向。
如图2a所示,电绝缘层110的第一防漏部114能够以在基座部113的第一表面111上开放与第一表面111的卷绕轴方向A垂直的一侧AA的至少一部分,并包围其余的边缘部分的方式形成。例如,第一防漏部114能够大致以“匚”字形态形成,在上述第一防漏部114的内侧放置第一电极120及第一引线130。在再一实施例中,虽然未图示,但第一防漏部114也可以具有与基座部113的卷绕轴平行的一侧和与卷绕轴方向A垂直的上述一侧一同开放,且包围与卷绕轴方向垂直的另一侧的形态。在此情况下,第一防漏部114可以具有“L”字形态。
结果,形成第一电极120的第一活性物质层122除了第一防漏部114的开放的侧,例如,除了卷绕轴方向A的一侧AA部分,不会向卷绕轴A方向的另一方向,例如,至少不会向卷绕侧方向A的另一侧AB方向部分漏泄。并且,在与第一引线130相对应的电绝缘层110以没有第一防漏部114的方式开放,由此,在第一引线130突出的区域附近不会过度增加电极组装体100的厚度。
参照图2b,电绝缘层110的第二防漏部115能够以在基座部113的第二表面112上开放与第二表面112的卷绕轴方向A垂直的另一侧AB的至少一部分,并包围其余的边缘部分的方式形成。例如,第二防漏部115能够大致以“匚”字形态形成,在第二防漏部115的内侧放置第一电极120及第一引线130。
在再一实施例中,虽然未图示,但第二防漏部115也可具有与基座部113的卷绕轴平行,第一防漏部114的开放的一侧AA被包围,并与基座部113的卷绕轴方向A平行,而第一防漏部114具有封闭的另一侧开放的形态。在此情况下,第一防漏部114可以具有“L”字形态。在任何情况下,在卷绕轴方向A的一侧AA形成有第一引线130,在另一侧AB形成有第二引线150,在卷绕轴方向A的另一侧AB存在第一防漏部114,在卷绕轴方向A的一侧AA存在第二防漏部115。因此,形成第一电极120的第一活性物质层122不向卷绕轴方向A的另一侧AB漏泄,形成第二电极140的第二活性物质层142不向卷绕轴方向B的一侧AA漏泄,由此,当形成卷结构时,不顾强力的旋转压缩,也能防止因上述活性物质的漏泄而引起的第一电极120和第二电极140的短路。上述的第一引线130和第二引线150分别沿着卷绕轴方向A的一侧AA方向和另一侧AB方向延伸,即沿着相反的方向延伸,从而具有从电绝缘层110的侧面突出的形态。因此,在第一引线130与第一电极120(例如,正极)相连接,第二引线150与第二电极140(例如,负极)相连接的情况下,以卷绕轴A为基准,能够在电池中沿着相反方向形成正极端子及负极端子。在一部分实施例中,这种第一引线130和第二引线150可向分离膜160的外侧更加延伸,从而能够分别与后述的端子容易地电连接。
在一部分实施例中,第一电极120和第二电极140从与卷绕轴方平行的电绝缘层的末端的隔开距离可以互不相同。配置于以卷绕轴方向A为基准,以卷绕电绝缘层110的方式形成的卷结构的最内侧的电极可以从卷绕轴隔开更远的距离。例如,以使形成有第二电极140的第二表面112成为内部的方式沿着卷绕轴方向卷绕电极组装体100来形成卷结构的情况下,第二电极140与第一电极120相比,可以从卷绕轴A隔开更远的距离。结果,无需浪费在卷结构内构成电极的活性物质,也能够确保正确的电极间的相向面积。
图3a及图3b示出本发明一实施例的电极组装体100具有以卷绕轴方向为中心卷绕的卷结构的剖视图,图3b为沿着图3a所示的线ⅢA-ⅢB来截取的剖面的扩大图。
参照图3a及图3b,能够以卷绕轴方向A(与纸面垂直的方向)为基准卷绕电极组装体100来体现卷结构100R。结果,在上述卷结构中,配置于电绝缘层110的第一表面(图1的111)上的第一电极120和配置于第二表面(图1的112)上的第二电极140能够以在之间具有分离膜160的方式相向。
如图3a所示,可将电极组装体100被卷绕的方向定义为分离膜160在上述卷结构中配置于最外围。然而,电极组装体100的上述卷绕方向只是例示,电极组装体100也可沿着相反方向体现卷结构,以在上述卷结构中第一电极120配置于最外围。并且,如上所述,分离膜160能够配置于第一电极120上来形成卷结构。
在上述的两种卷绕方向中的一种情况下,如图3b所示,分离膜160介于第一电极120和第二电极140之间,而在上述卷结构的内部,第一电极120及第二电极140以将分离膜160介于中间的方式相向,由此,在上述卷结构的内部形成电化学反应区域RA1、RA2。
根据本发明的实施例,由于形成可挠性优秀的电绝缘性薄膜110、实现薄膜化的第一集电层121及第二集电层141,因而容易实施卷绕工序,使得上述卷结构的形状呈多样。例如,如图3a所示,上述卷结构能够以使其剖面呈圆形的方式卷绕。在另一实施例中,上述卷结构的剖面可以呈椭圆及三角形及四角形之类的多角形形状。因此,如圆形电池及角形电池,能够以与多种形状的电池相对应的方式设计上述卷结构的形状。并且,根据本发明的实施例,引线实质上能够沿着对整个卷结构的卷绕方向全面扩张至电极的一侧,从而具有能够减少内部电阻来提高充放电效率及速度的优点。
图4为示出本发明一实施例的电极组装体101及卷芯210与壳体220相结合的状态的剖视图。
如图4所示,本发明的电极组装体101可以包括起到卷绕轴作用的卷芯210。即,电极组装体101能够以卷芯210为卷绕轴来卷绕。卷芯210可以为杆形状,也能以旋转的方式形成内部空的管形状或内部空的杆。管形状的内部可以被利用为电池的冷却流路,对此将进行后述。图4例示能够形成以卷绕的方式使内部空的管的薄板材型卷芯210的剖面。在一部分实施例中,如图4所示,被卷绕的卷结构的外部能够与壳体220相结合。虚线A表示卷绕轴方向。
在一部分实施例中,为了扩增电池的容量,电极组装体101与具有与图1所示的电极组装体相同的结构的一电极组装体100的各表面相向,从而还可形成第一副电极组装体100_1及第二副电极组装体100_2。副电极组装体100_1、100_2具有与参照图1来说明的电极组装体100类似的结构,但只在一表面具有防漏部114_1、115_1,而不是在基座部113_1的两表面,在只包括单一极性的电极方面,与电极组装体(图1的100)相区别,上述电极组装体(图1的100)具有将基座部介于中间的方式相向的第一电极和第二电极。
副电极组装体100_1、100_2分别以在电极组装体100的表面具有分离膜160_1、160的方式相向,第一副电极组装体100_1及第二副电极组装体100_2的电极的极性与电极组装体100的相关表面的电极极性不同。例如,若与第一副电极组装体100_1相向的电极组装体100的表面的电极为正极,则第一副电极组装体100_1的电极120_1可以为负极。类似地,若与第二副电极组装体100_1相向的电极组装体100的另一表面的电极为负极,则第二副电极组装体100_2的电极140_1可以为正极。为此,上述副电极组装体100_1、100_2的各电极120_1、140_1可以具有适合的集电层121_1、141_1和活性物质122_1、142_1,关于这些材料,可以参照上述的揭示内容。
副电极组装体100_1、100_2的电绝缘层110_1,110_2也可以分别具有基座部113_1、113_2,并能在基座部113_1、113_2的相关表面上分别包括防漏部114_1、115_1。如参照图1所述,防漏部114_1、115_1能够以从基座部113_1、113_2的各表面突出的阳刻形态与基座部113_1、113_2形成为一体。
防漏部114_1、115_1能够以开放与卷绕轴方向A垂直的边缘的至少一部分并包围其他边缘部分的方式形成。在以如上所述的方式形成的防漏部114_1、115_1的内部放置有相关电极层和引线,从而能够使引线向电绝缘层110_1,110_2的外部露出。在一部分实施例中,如参照图2a及图2b所述,防漏部114_1、115_1能够以具有“匚”图案或“L”图案的方式形成于基座部113_1、113_2的边缘上。
如上所述,防漏部114_1、115_1的开放的方向可以在与卷绕轴方向A垂直的方向,即,在卷芯的旋转中心沿着直径方向在卷结构内交替。结果,卷结构的两端部(或者,卷绕轴方向的两端部)可以具有多个双重引线,与具有相同极性的各电极相连接的引线以连续露出的方式形成上述多个双重引线。使这些双重引线与卷结构的各端部以物理接触的方式相互电连接,由此能够形成第一极性共用引线部130A及第二极性共用引线部150A。这种第一极性共用引线部130A及第二极性共用引线部150A可以比卷芯210及壳体220的末端更向外侧延伸。
如上所述,防漏部114_1、115_1的开放的方向可以在与卷绕轴方向A垂直的方向,即,在卷芯的旋转中心沿着直径方向在卷芯结构内交替。结果,与具有相同极性的电极相连接的多个引线可露出于卷芯结构的两端部(或者,卷绕轴方向的两端部)。这些引线能够通过相互电连接来形成第一极性共用引线部130A及第二极性共用引线部150A。这种第一极性共用引线部130A及第二极性共用引线部150A可以比卷芯210及壳体220的末端更向外侧延伸。
第一极性共用引线部130A及第二极性共用引线部150A能够通过临时接合沿着上部方向UP和下部方向DW露出的引线(参照图2a及图2b的130、150)来形成。这种第一极性共用引线部130A及第二极性共用引线部150A有助于电池的封装,且能够减少内部电阻。这种临时接合可以利用电阻、摩擦、超声波、其他熔敷、压缩、夹紧或导电性粘接剂来形成,本发明并不局限于此。
电极组装体101在卷绕开始区域(例如,最初使卷芯210旋转一圈的区域)中,在电绝缘层110的表面仅形成第二电极140(或第一电极120),并在卷绕终端区域(例如,最终使卷芯210旋转一圈的区域)中,在电绝缘层110的表面仅形成第一电极120(或第二电极140),由此能够体现电化学反应区域。在另一观点中,若第二电极140位于卷绕开始区域,则在与此相邻的外侧以分离膜160为界配置有第一电极120。并且,若第一电极120位于卷绕终端区域,则在与此相邻的内侧以分离膜160为界配置有第二电极140。因此,能够在没有被浪费的电化学反应区域的情况下,以覆盖电极组装体101的接合区域的方式形成电化学反应区域。
卷芯210及壳体220的长度(或高度)以相对长(或高)于电极组装体101的长度(或高度),或者与电极组装体101的长度(或高度)相同的方式形成,由此能够使后述的第一端子部及第二端子部易于结合。
图5为示出设于包括本发明一实施例的卷结构的电池的一侧的第一端子部230的俯视图VA和沿着线VB-Vb'截取的扩大剖视图VB。
参照图5,第一端子部230与参照图1至图4说明的卷结构的一侧相结合,起到正极或负极用外部端子的作用。优选地,第一端子部230可以为正极用外部端子。
第一端子部230包括第一盖230A、突起234及第一端子235。第一端子235可以与第一共用引线部(参照图4的130A)电连接。并且,第一盖230A及突起234可以为绝缘体,第一端子235可以为导电体。
第一盖230A包括:内部圆筒部231,以与卷芯210相连接或从卷芯210延伸的方式形成;外部圆筒部232,以与壳体220相连接或从壳体220延伸的方式形成;连接部233,用于连接内部圆筒部231及外部圆筒部232。突起234形成于连接部233,并向外侧突出规定长度,在平面上可以形成为圆形。
第一端子235具有一个内壁235a及两个侧壁235b,大致呈“∪”字形态,内壁235a能够与第一共用引线部(参照图4的130A)电连接。第一端子235可具有包围突起234的形态。例如,内壁235a位于突起234的下部,两个侧壁235b紧贴于突起234的两侧。结果,第一端子235可具有突起形态的外形。
在一部分实施例中,第一端子235中的两个侧壁235b能够以形成有直线形、斜线形、螺旋形、曲线形等图案的折射线形成,以使高效率的充放电电流能够在上述两个侧壁235b中流动,由此,能够具有弹簧功能。并且,可在这种两个侧壁235b形成有压纹、突起及其他等价结构物。在一部分实施例中,以使第一端子235平时能够维持绝缘的方式能够在突起234的上部形成有绝缘收尾部236,但本发明不局限于此。
在一部分实施例中,第一端子135可以包含铝、钛、不锈钢、金、钽、钶、铪、锆、钒、铟、钴、钨、锡、铍、钼或它们的合金。优选地,第一端子135可以为铝或铝合金。
这种第一端子部230可以与电压检测部237a及温度检测部238a中的一个或两个相连接。例如,如图5b所示,能够贯通第一端子部230的外部圆筒部232及连接部233来与电压检测部237a相结合,这种电压检测部237a能够与第一端子部230电连接。在外部圆筒部232可以形成有规定深度的电池电压检测连接器部237b,以使外部圆筒部232能够与这种电压检测部237a电连接。
如图5b所示,温度检测部238a能够贯通第一端子部230的外部圆筒部232及连接部233来与电池相结合,这种温度检测部238a可以为用于检测电池的内部的温度的电热调节器。在外部圆筒部232以露出的方式形成有电池温度检测连接器部237b,以使外部圆筒部232能够与这种温度检测部238a电连接。
像这样,从电压检测部237a检测到的电压和从温度检测部238a检测到的温度向电池管理装置或电池监视系统(BMS,Battery Monitoring System)传递,从而能够有效地管理电池的过充电、过放电及温度状态。在一部分实施例中,以不同方式形成电压检测连接器部237b及温度检测连接器部237b的形状或它们的周边,从而能够防止相关连接器的误插入。
图6为示出设于包括本发明一实施例的卷结构的电池的另一侧的第二端子部240的俯视图VIA和沿着VIB-VIB'截取的扩大剖视图VIB。
参照图6,第二端子部240可以包括第二盖244及第二端子245。第二端子245可以与第二引线150电连接。第二盖244可以为绝缘体,第二端子245可以为导电体。第二端子部240可以为正极或负极用外部端子,优选地,在参照图5所述的第一端子部240为正极用外部端子的情况下,第二端子部240可以为负极用外部端子。或者,可以相反。
第二盖244包括:内部圆筒部241,以与卷芯210相连接或从卷芯210延伸的方式形成;外部圆筒部242,以与壳体220相连接或从壳体220延伸的方式形成;连接部(未图示),用于连接内部圆筒部241及外部圆筒部242。
第二端子245可以呈具有一个内壁245a及两个侧壁245b的“n”字形态。内壁245a可以与第二共用引线部150B电连接。并且,两个侧壁245b可以紧贴于形成第二盖240A的内部圆筒部241及外部圆筒部242的内侧面。因此,在整体上,第二端子245可具有凹槽结构。
在再一实施例中,第二端子245中的两个侧壁245b能够以形成有直线形、斜线形、螺旋形、曲线形等图案的折射线形成,以使高效率的充放电电流能够在上述两个侧壁245b中流动,由此,能够具有弹簧功能。并且,可在这种两个侧壁245b形成有压纹、突起及其他等价结构物。
当第二端子145为负极用外部端子的情况下,例如,可以包含铜、镍、钛、不锈钢、金、钽、钶、铪、锆、钒、铟、钴、钨、锡、铍、钼或它们的合金。优选地,第二端子145可以为铜或铜合金。
图7a为本发明一实施例的电池200的剖视图,图7b为电池200的立体图。图8为示出多个电池200_1、200_2串联连接的结构的剖视图。
参照图7a及图7b,本发明的电池200包括:电极组装体100;卷芯210,电极组装体100卷绕于上述卷芯210;外部壳体220,与电极组装体100及卷芯210相结合;第一端子部230,与卷芯210及外部壳体220的一端进行机械结合,并通过第一共用引线部130A来与电极组装体100中的第一电极120电连接;第二端子部240,与卷芯210及外部壳体220的另一端进行机械结合,并通过第二引线150B来与电极组装体100中的第二电极140电连接。
在一部分实施例中,将第一端子部230和第二端子部240分别形成为图6及图7所示的端子部的形态,由此,电池200的第二端子部240能够易于以串联或并联方式与其他电池200的第一端子部230相结合及分离。对此,参照图8,例如,为了多个电池200_1、200_2的串联,如箭头K所示,第一电池200_1的第二端子部240_1的外部圆筒部能够插入于第二电池200_2的第一端子部230的外部圆筒部的内侧来结合。同样地,也可以在第一电池200_1的第一端子部230_1插入其他电池的第二端子部来结合,也可以在第二电池200_1的第二端子部240_2插入其他电池的第一端子部来结合,由此实现电池的串联。
第一端子部230的突起234与第二端子部240所形成的凹槽相结合。结果,第一端子235及第二端子245相互接触,从而使第一端子235及第二端子245在无需单独的总线结构的情况下能够相互电连接。根据需要,在第一端子235及第二端子245以具有弹簧结构的方式形成的情况下,可使相互间的机构性结合的强度和紧固变得容易。
在一部分实施例中,卷芯210和/或第一端子235、第二端子245的内部圆筒部231、241可以相连接,并具有管形态。结果,为了电池的冷却,能够形成可使空冷式或水冷式制冷剂通过的流路210,因此,积累在电池200、300的中心部的热能够有效地发散,来维持电池200、300的热性平衡,从而能够提高电池200、300的耐热性。并且,即使多个电池串联,如图8所示,也可沿着中心线CL形成连续的流路210H。
并且,当多个电池200以串联或并联的方式构成模块或包时,这种结构能够以无中心销的方式起到中心支撑体或结构体的功能,由此能够提高模块或包的机构刚性。
向电池200、300的外部露出的卷芯210的区域及壳体220的区域可以被绝缘处理。在由导电体形成卷芯210及壳体220的情况下,可在向外部露出的卷芯210的区域及壳体220的区域形成有绝缘被膜。然而,在由绝缘体形成卷芯210及壳体220的情况下,这种绝缘被膜可以被省略。像这样,本发明的电池200、300能够可靠地确保与外部的设备或系统的电性绝缘,并防止电性短路,从而便于设计外部的设备或系统的电路。
在一部分实施例中,电解液可向被卷芯210、壳体220、第一端子部230及第二端子部240包围的空间,例如,配置有卷结构的电极组装体100的空间注入。例如,也可使卷结构吸湿包含氢氧化钾(KOH)、溴化钾(KBr)、氯化钾(KCl)、氯化锌(ZnCl2)及硫酸(H2SO4)之类的盐的水系电解液,来激活电池200、300。并且,可使卷结构吸湿在碳酸丙烯或碳酸次乙酯等高电容量碳酸盐溶剂和碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸二甲酯等低粘度碳酸盐溶剂的混合溶剂中混合包含LiBF4、LiPF6等锂电解质的非水系电解液,来激活电池200、300。虽然未图示,但可以追加结合适合的电池200运营系统(battery managing system),上述电池200运营系统用于控制电池200、300的使用中的稳定性和/或电力供给特性。
上述的电池200、300的制造可以通过电极组装体110的形成步骤、电极组装体110的卷绕步骤、电极组装体110的结合步骤、第一端子部230的结合步骤、电解液的注液步骤及第二端子部240的结合步骤来执行。在电极组装体110的形成步骤中,可以形成电极组装体110,上述电极组装体110包括:电绝缘层110,具有第一表面111及与第一表面111相反的第二表面112;第一电极120,形成于电绝缘层110中的第一表面111;第一引线130,与第一电极120电连接,并向电绝缘层110的外侧延伸;第二电极140,形成于电绝缘层110中的第二表面112;第二引线150,与第二电极140电连接,并向与第一引线130相反的电绝缘层110的外侧延伸;以及分离膜160,紧贴于第一电极120及第二电极140中的至少一个。在电极组装体110的卷绕步骤中,以卷芯210为卷绕轴来卷绕电极组装体110,以使第一电极120和第二电极140将分离膜160介于中间的方式相向来形成电化学反应区域。
在电极组装体110的结合步骤中,卷绕于卷芯210的电极组装体110与壳体220相结合。在第一端子部230的结合步骤中,卷芯210及壳体220的一端与第一端子部230(或第二端子部)进行机构结合,且电极组装体110能够与第一端子部230电连接。在电解液注液步骤中,电解液可以向借助卷芯210、壳体220及第一端子部230来定义的空间,即,配置有电极组装体110的内部空间注入。
在第二端子部240的结合步骤中,卷芯210及壳体220的另一端与第二端子部240(或第一端子部)进行机构结合,且电极组装体110与第二端子部240电连接。在电解液注液步骤也可通过在第一端子部230、第二端子部240相结合之后,向单独设于壳体220、第一端子部230或第二端子部240的注液口注入电解液来实现。在一部分实施例中,在分离膜160本身包含电解液的情况下,这种电解液注液步骤也可以被省略。
本发明的实施例的电池由于所提高的能量密度和加工型,因而能够应用为显示装置、手机之类的小型电子装置的小型电池,或者通过增加体积来实现高容量化,从而能够应用为汽车的动力源或用于储存电力的中大型电池。在上述的揭示内容中,只要不相互矛盾,多个实施例就可以通过相互代替或组合来实施。例如,包括图1的卷结构和图4的副电极组装体的卷结构可以相互交换地实施,副电极组装体可以为一个或三个以上,在此情况下,可以反复层叠电极组装体,并在一侧或两侧设置副电极组装体。
以上所述的本发明并不局限于上述的实施例及所附的附图,对本发明所属技术领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明的技术思想的范围内,可以对本发明进行各种置换、变形及变更是显而易见的。
附图标记的说明
100:电极组装体 100_1,100_2:副电极组装体
110:电绝缘层 111:第一表面
112:第二表面 113:基座部
114:第一防漏部 115:第二防漏部
120:第一电极 121:第一集电层
122:第一活性物质层 130:第一引线
140:第二电极 141:第二集电层
142:第二活性物质层 150:第二引线
160:分离膜 200:本发明的电池
210:卷芯 220:壳体
230:第一端子部 230A:第一盖
231:内部圆筒部 232:外部圆筒部
233:连接部 234:突起
235:第一端子 235a:内壁
235b:侧壁 236:绝缘收尾部
237a:电压检测部 237b:电压检测连接器部
238a:温度检测部 238b:温度检测连接器部
240:第二端子部 240A:第二盖
241:内部圆筒部 242:外部圆筒部
245:第二端子 245a:内壁
245b:侧壁
Claims (29)
1.一种电极组装体,其特征在于,
包括:
电绝缘层,包括基座部,上述基座部具有第一表面及与上述第一表面相反的第二表面,
第一电极,形成于上述电绝缘层的上述第一表面,
第一引线,与上述第一电极电连接,并向上述电绝缘层的外侧延伸,
第二电极,形成于上述电绝缘层的上述第二表面,上述第二电极的极性与上述第一电极的极性不同,
第二引线,与上述第二电极电连接,并沿着与上述第一引线的延伸方向相反的方向延伸,以及
分离膜,紧贴于上述第一电极及第二电极中的至少一个;
上述电绝缘层包括第一防漏部及第二防漏部,上述第一防漏部沿着基座部的上述第一表面的边缘的至少一部分形成,上述第二防漏部沿着基座部的上述第二表面的边缘的至少一部分形成;
上述电绝缘层具有以卷绕轴为基准卷绕一圈以上的卷结构,上述卷绕轴与上述第一引线和上述第二引线的延伸方向平行。
2.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,
上述第一防漏部包围上述基座部的边缘中的、至少与上述卷绕轴的上述第二引线的延伸方向侧垂直的边缘;
上述第二防漏部包围上述基座部的边缘中的、至少与上述卷绕轴的上述第一引线的延伸方向侧垂直的边缘。
3.根据权利要求2所述的电极组装体,其特征在于,
上述第一防漏部包围除了配置有上述第一引线的边缘的其余边缘,上述第一电极及上述第一引线设置于上述第一防漏部的内侧;
上述第二防漏部包围除了配置有上述第二引线的边缘的其余边缘,上述第二电极及上述第二引线设置于上述第二防漏部的内侧。
4.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,上述第一电极包括:
第一集电层,形成于上述第一表面;以及
第一活性物质层,形成于上述第一集电层。
5.根据权利要求4所述的电极组装体,其特征在于,上述第一引线直接与上述第一集电层电连接。
6.根据权利要求4所述的电极组装体,其特征在于,上述第一引线与上述第一集电层形成为一体。
7.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,上述第二电极包括:
第二集电层,形成于上述第二表面;以及
第二活性物质层,形成于上述第二集电层。
8.根据权利要求7所述的电极组装体,其特征在于,上述第二引线直接与上述第二集电层电连接。
9.根据权利要求7所述的电极组装体,其特征在于,上述第二引线与上述第二集电层形成为一体。
10.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,
上述电极组装体以将追加的分离膜介于副电极组装体和上述电极组装体的相应电极之间的方式卷绕;
上述副电极组装体包括:
电绝缘层,包括基座部,
第三电极,形成于上述电绝缘层的一表面上,与上述电极组装体的上述第一电极及上述第二电极中的一个相向并具有相反的极性,以及
第三引线,与上述第三电极电连接,并向上述电绝缘层的外侧延伸而突出。
11.根据权利要求10所述的电极组装体,其特征在于,上述副电极组装体包括防漏部,上述防漏部沿着上述副电极组装体的上述电绝缘层的一表面的边缘的至少一部分形成。
12.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,使多个双重引线以物理接触的方式相互电连接,从而形成共用引线部,上述多个双重引线由分别向上述卷结构的两端部连续露出的上述第一引线及上述第二引线中的至少一个形成。
13.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,在上述第一电极和上述第二电极中,配置于上述卷结构的最内侧的电极与另一电极相比更远离上述卷绕轴。
14.根据权利要求1所述的电极组装体,其特征在于,上述电绝缘层包含具有可挠性的天然的可挠性树脂类材料或合成的可挠性树脂类材料。
15.一种电池,其特征在于,包括:
权利要求1至14中任一项所述的电极组装体;
卷芯,沿着与上述卷绕轴平行的方向配置于上述电绝缘层的一端;以及
壳体,用于收容上述电极组装体及上述卷芯。
16.根据权利要求15所述的电池,其特征在于,上述卷芯为内部空的圆筒形或角形的管。
17.根据权利要求15所述的电池,其特征在于,上述卷芯为内部空的圆筒形或角形的管。
18.根据权利要求17所述的电池,其特征在于,在上述卷芯的内部设有用于冷却上述电池的冷却流路。
19.根据权利要求15所述的电池,其特征在于,上述卷芯及上述壳体的不与上述电极组装体相接触的表面形成有绝缘被膜。
20.根据权利要求15所述的电池,其特征在于,还包括第一端子部,上述第一端子部形成于上述卷芯及上述壳体的一侧,并与上述第一引线电连接。
21.根据权利要求20所述的电池,其特征在于,上述第一端子部包括:
第一盖,用于覆盖上述卷芯及上述壳体;
突起,从上述第一盖向外侧延伸;以及
第一端子,与上述第一盖及上述突起相结合,并与上述第一引线电连接。
22.根据权利要求15所述的电池,其特征在于,还包括第二端子部,上述第二端子部形成于上述卷芯及上述壳体的另一侧,并与上述第二引线电连接。
23.根据权利要求22所述的电池,其特征在于,上述第二端子部包括:
第二盖,用于覆盖上述卷芯及上述壳体;以及
第二端子,与上述盖相结合,并与上述第二引线电连接。
24.根据权利要求15所述的电池,其特征在于,
还包括:
第一端子部,形成于上述卷芯及上述壳体的一侧,并与上述第一引线电连接,以及
第二端子部,形成于上述卷芯及上述壳体的另一侧,并与上述第二引线电连接;
上述第一端子部及上述第二端子部具有能够相互插入结合及分离的凹槽。
25.根据权利要求24所述的电池,其特征在于,上述第一端子部及第二端子部中的至少一个与电压检测部相结合。
26.根据权利要求24所述的电池,其特征在于,上述第一及第二端子部中的至少一个与温度检测部相结合。
27.一种电池的制造方法,其特征在于,包括:
形成电极组装体的步骤,
上述电极组装体包括:
电绝缘层,包括基座部,上述基座部具有第一表面及与上述第一表面相反的第二表面,
第一电极,形成于上述电绝缘层的上述第一表面,
第一引线,与上述第一电极电连接,并向上述电绝缘层的外侧延伸,
第二电极,形成于上述电绝缘层的上述第二表面,上述第二电极的极性与上述第一电极的极性不同,
第二引线,与上述第二电极电连接,并沿着与上述第一引线的延伸方向相反的方向延伸,以及
分离膜,紧贴于上述第一电极及第二电极中的至少一个;
以使得上述第一电极和上述第二电极隔着上述分离膜相向而形成电化学反应区域的方式,以将卷芯为卷绕轴的卷结构卷绕上述电极组装体的步骤,以及
将卷绕于上述卷芯的电极组装体与壳体相结合的步骤。
28.根据权利要求27所述的电池的制造方法,其特征在于,上述电绝缘层包括:
第一防漏部,沿着基座部的上述第一表面的边缘的至少一部分形成;以及
第二防漏部,沿着基座部的上述第二表面的边缘的至少一部分形成。
29.根据权利要求27所述的电池的制造方法,其特征在于,使多个双重引线以物理接触的方式相互电连接的步骤,上述多个双重引线由分别向上述卷结构的两端部连续露出的上述第一引线及上述第二引线中的至少一个形成。
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