CN104769763B - 柔性果冻卷式二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种果冻卷式电极组件。在该果冻卷式电极组件中，包括：阴极，其包括阴极活性材料涂覆层；阳极，其包括阳极活性材料涂覆层，其中分离膜介于阳极和阴极之间，该果冻卷式电极组件形成为被卷绕，所述果冻卷式电极组件的特征在于，阳极和阴极包括未涂覆部分，未涂覆部分被重叠并包括形成在前表面和后表面上的镜像，并且所述果冻卷式电极组件在未涂覆部分中是柔性的。提供了包括电极组件的袋型二次电池、电池组和装置。柔性果冻卷式二次电池可以是可逆地柔性的，同时防止电极活性材料与集流器表面分离。

Description

柔性果冻卷式二次电池
技术领域
实施例的各方面涉及一种柔性果冻卷式二次电池。
背景技术
与不可充电的一次电池不同，二次电池是可充电的和可放电的电池。二次电池的使用范围非常宽，从小型便携式电子装置到大型电气和电子设备，比如混合动力车辆等。
二次电池通过允许电极组件嵌入在壳体中来构造，该二次电池具有作为设置在二次电池中并介于阳极和阴极之间的绝缘体的分离膜，并且该二次电池安装了具有与分离膜一起设置在壳体中的外部端子的盖组件。阳极和阴极由未涂覆部分和通过利用活性材料涂覆集流器形成的涂覆部分形成。阳极和阴极的未涂覆部分分别包括收集在阳极和阴极中产生的电流的电极突出物，并且电极突出物通过焊接等而附接到电极组件以将在阳极和阴极中产生的电流感生到阳极端子和阴极端子。
近年，因为装置设计已经变成消费者选择产品的重要因素，因此需要各种类型的电池来适应旨在用于人体工程学设计的各种设计。特别地，具有弯曲形状的能够稳定地安装在具有其外表面弯曲以减少不必要的空间占用的设计的装置中的电池的需求已经增加。
然而，当涂覆有活性材料的部分被弯曲时，各部分不可逆地变换且由于电极活性材料从集流器表面的分离发生的电极中的短路的问题可能发生使得电池的稳定性可能劣化。
发明内容
技术问题
实施例的一个方面可以提供是可逆地柔性的同时防止电极活性材料与集流器表面分离的柔性果冻卷式二次电池。
技术方案
根据实施例的一个方面，在一种果冻卷式电极组件中，包括：阴极，其包括阴极活性材料涂覆层和电极突出物，该阴极活性材料涂覆层通过利用阴极活性材料涂覆阴极集流器的两个表面而形成；阳极，其包括阳极活性材料涂覆层和电极突出物，该阳极活性材料涂覆层通过利用阳极活性材料涂覆阳极集流器的两个表面而形成；以及分离膜，其介于阳极和阴极之间，所述果冻卷式电极组件形成为被卷绕，所述果冻卷式电极组件的特征在于，阳极和阴极包括没有涂覆阴极活性材料和阳极活性材料的未涂覆部分，所述未涂覆部分在各个阴极和阳极上相互重叠并包括基于果冻卷形成的中央表面而形成在其前表面和后表面上的镜像，且果冻卷式电极组件在未涂覆部分中是柔性的。
阴极和阳极可包括与该阴极和阳极卷绕方向平行地形成的一个或多个未涂覆部分。
阴极和阳极可包括与该阴极和阳极卷绕方向垂直地形成的一个或多个未涂覆部分。
未涂覆部分可具有选自由圆形、椭圆形、对角形状、字母、弧形形状和图案形状组成的组中的至少一种。
未涂覆部分可具有相对于电极的总面积的1%至95%的面积。
电极突出物可形成在阴极活性材料涂覆层和阳极活性材料涂覆层被形成的区域中。
电极突出物可形成在未涂覆部分中。
根据发明构思的一方面，一种袋型二次电池可包括：上面所述的果冻卷式电极组件；袋型外部材料，其包括容纳在其中的果冻卷式电极组件；以及电解质，其被注入袋型外部材料中。
根据实施例的一方面，电池组可包括如上所述的袋型二次电池中的两个或更多个。
根据实施例的一方面，一种装置可包括如上所述的袋型二次电池中的至少一个。
所述装置可以是移动电话、便携式计算机、智能手机、平板电脑、上网本、轻型电动车辆（LEV）、电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或蓄电装置。
有益效果
通过使用根据实施例的柔性果冻卷式电极组件，可以提供是可逆地柔性的同时阻止发生问题诸如电极活性材料从集流器表面分离的柔性果冻卷式二次电池。
附图说明
上述及其它方面、特征和其它优点将根据结合附图的以下详细描述更清晰地理解，在附图中：
图1是阴极和阳极包括形成为与其卷绕方向垂直的两个未涂覆部分的果冻卷式电极组件的示意图；
图2是阴极和阳极包括形成为与卷绕方向平行的一个未涂覆部分的果冻卷式电极组件的示意图；
图3是示出具有对角形未涂覆部分的阴极和阳极的果冻卷式电极组件的示意图；
图4是示出具有弧形未涂覆部分的阴极和阳极的果冻卷式电极组件的示意图；
图5是示出具有椭圆形状的阴极和阳极的果冻卷式电极组件的示意图；
图6是示出具有四边形未涂覆部分的阴极和阳极的果冻卷式电极组件的示意图；
图7是示出具有三角形未涂覆部分的阴极和阳极的果冻卷式电极组件的示意图；
图8是阴极和阳极包括与卷绕方向垂直和平行地形成的未涂覆部分的果冻卷式电极组件的示意图；并且
图9是示出使用根据实施例的柔性果冻卷式二次电池的方式的示意图，
其中在附图中，10a和10b分别表示阴极活性材料涂覆层和阳极活性材料涂覆层，11表示未涂覆部分，12a和12b表示电极突出物，且13表示分离膜。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述实施例。
然而，实施例可以按许多不同形式实施且不应被认为限于本文阐述的实施例。确切地说，这些实施例被提供使得该公开将会是详尽的和完整的，且将发明构思的范围充分传达给本领域技术人员。在附图中，元件的形状和尺寸可以为了清楚而夸大。
可以提供根据实施例的可逆地柔性的果冻卷式二次电池。通常，果冻卷式二次电池可以通过将阴极和阳极相互堆叠其中分离膜介于阴极和阳极之间而形成，以卷绕成具有果冻卷形式。阴极和阳极可以包括没有涂覆活性材料的未涂覆部分11。电池可以在未涂覆部分11中是柔性的使得可以提供是可逆地柔性的同时阻止其中发生短路的果冻卷式二次电池。
根据发明构思的实施例，果冻卷式电极组件可以包括：阴极和电极突出物12a，该阴极包括通过利用阴极活性材料涂覆阴极集流器的两个表面而形成的阴极活性材料涂覆层10a；阳极和电极突出物12b，该阳极包括通过利用阳极活性材料涂覆阳极集流器的两个表面而形成的阳极活性材料涂覆层10b；以及分离膜13，其介于阳极和阴极之间，并且该果冻卷式电极组件可以被卷绕。此处，阳极和阴极可以包括没有涂覆有阴极或阳极活性材料的未涂覆部分11。未涂覆部分11可以在被卷绕和堆叠的电极组件各自的阴极和阳极上相互重叠，且可以包括基于卷绕形成的中央表面而形成在其前表面和后表面上的镜像。果冻卷式电极组件可以在未涂覆部分中是柔性的。
为了获得根据实施例的柔性电池，阴极活性材料涂覆层10a和阳极活性材料涂覆层10b可以在阴极集流器和阳极集流器的部分中相互断开。例如，通过形成在各自电极部分中没有涂覆有电极活性材料的未涂覆部分11，各自电极的集流器可以被露出。此处，未涂覆部分11可以在与阴极和阳极中相互对应的区域中形成。
如上所述，通过在各自电极上形成不具有电极活性材料涂覆层10a和10b的未涂覆部分11，当电池弯曲时，电池可以在没有涂覆电极活性材料的未涂覆部分11中是柔性的，使得可以根本上防止电极活性材料的分离以阻止在电池中发生短路。此外，因为未涂覆部分11具有可逆特性，因此可以获得柔性电池。
未涂覆部分11可以在电池需要弯曲的区域中形成，且可以形成两个或更多个未涂覆部分11。另一方面，当相对过量地使用未涂覆部分11时，电池容量可能减少，且为了抵消该减少，可能需要堆叠增加量的组装电池。因此，未涂覆部分11的面积可以在相对于电极的整个面积的1%至95%的范围内。当形成多个未涂覆部分11时，未涂覆部分11的宽度可相对地减少。未涂覆部分11的宽度可以根据需要进行适当选择。
此外，未涂覆部分11可以在电极组件的被卷绕以堆叠的各自的阴极和阳极上相互重叠。此处，未涂覆部分11可以具有基于果冻卷形成的中央表面在未涂覆部分11的前表面和后表面上形成的镜像。
未涂覆部分11可以多样地形成使得电池可以有意地弯曲。例如，两个未涂覆部分11如图1所示垂直于卷绕方向地形成，或者还可以如图2所示平行于卷绕方向地形成，但是不应认为限于此。而且，如图3所示，未涂覆部分11可与其卷绕方向垂直和水平地形成。如上所述，未涂覆部分11可以多样地形成而没有特别限制。
此外，如图4至8所示，在形成的果冻卷中，未涂覆部分11可以具有各种形状，比如四边形、三角形或椭圆形，例如，多边形、对角形或弧形，或者基于电极上的横向或垂直方向中心线对称的镜像字母。另外，可以形成基于在电极上横向的和垂直的中心线相互交叉的点对称的圆形、椭圆形或其它形状。
另一方面，阴极和阳极可以包括电极突出物12a和12b，且在该情形中，电极突出物12a和12b可以位于形成阴极活性材料涂覆层10a和阳极活性材料涂覆层10b的位置或者可以位于未涂覆部分11上。电极突出物可以以相同方式在各自电极的端部中形成，且也可以分别形成在其彼此相对的端部中。例如，电极突出物12a可以形成在电极的上端部中且电极突出物12b可以形成在电极的下端部中，或者反之亦然。
可以利用根据发明构思的实施例的果冻卷式电极组件获得柔性袋型二次电池。袋型二次电池可以通过在袋型外部材料中气密地容纳电极组件且将电解质注入袋型外部材料以允许利用电解质浸渍其中的电极来形成。此外，可以获得包括上述袋型二次电池的电池组中的两个或更多个。
另一方面，可以提供包括袋型二次电池的装置。该装置可以是移动电话、便携式计算机、智能手机、平板电脑、上网本、轻型电动车辆、电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆或蓄电装置。
因为根据实施例的果冻卷式电极组件可以弯曲或折叠成具有各种形状，因此可以使用果冻卷式电极组件制造各种类型的二次电池。尽管不是特别受限制，但是当制造柔性二次电池以具有带有如图9所示的内部空间的四边形柱形式时，产品可以构造成使得二次电池位于电子产品的边缘部分中且部件位于电子产品的内部。这样，可以通过使用根据实施例的柔性二次电池更多样地利用空间。
尽管已经结合实施例示出和描述了发明构思，但是本领域技术人员将会明白在不脱离所附权利要求限定的发明构思的精神和范围的情况下可以作出变型和变体。
其中在附图中，10a和10b分别表示阴极活性材料涂覆层和阳极活性材料涂覆层，11表示未涂覆部分，12a和12b表示电极突出物，且13表示分离膜。

Claims (10)

1.一种果冻卷式电极组件，包括：阴极，所述阴极包括阴极活性材料涂覆层和电极突出物，所述阴极活性材料涂覆层是通过用阴极活性材料涂覆阴极集流器的两个表面而形成的；阳极，所述阳极包括阳极活性材料涂覆层和电极突出物，所述阳极活性材料涂覆层是通过用阳极活性材料涂覆阳极集流器的两个表面而形成的；以及分离膜，所述分离膜介于所述阳极和所述阴极之间，所述果冻卷式电极组件被形成为卷绕式的，
所述果冻卷式电极组件的特征在于，
所述阳极和所述阴极包括未涂覆有阴极活性材料和阳极活性材料的未涂覆部分，
所述未涂覆部分在所述果冻卷式电极组件的被卷绕以堆叠的各个阴极和阳极上相互重叠，并包括基于卷绕形成的中央表面而形成在其前表面和后表面上的镜像，并且
所述果冻卷式电极组件在所述未涂覆部分中是柔性的，
其中，所述未涂覆部分中的一个或多个被形成为平行于或垂直于所述阴极和所述阳极的卷绕方向，并且
其中，所述未涂覆部分包括从以下项组成的组中选出的至少一种形状：圆形、椭圆形、对角线形状、文字、弧形形状和图案形状。
2.根据权利要求1所述的果冻卷式电极组件，其中，所述未涂覆部分的面积占电极的总面积的1％至95％。
3.根据权利要求1所述的果冻卷式电极组件，其中，所述电极突出物在形成有所述阴极活性材料涂覆层和所述阳极活性材料涂覆层的区域中形成。
4.根据权利要求1所述的果冻卷式电极组件，其中，所述电极突出物形成在所述未涂覆部分中。
5.一种袋型二次电池，包括：
根据权利要求1所述的果冻卷式电极组件；
袋型外部材料，其包括容纳在所述袋型外部材料内的所述果冻卷式电极组件；以及
电解液，所述电解液被注入到所述袋型外部材料中。
6.一种电池组，其包括两个或更多个根据权利要求5所述的袋型二次电池。
7.一种装置，其包括至少一个根据权利要求5所述的袋型二次电池。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述装置是移动电话、便携式计算机、上网本、电动车辆或蓄电装置。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述移动电话是智能手机，且所述电动车辆是轻型电动车(LEV)或混合动力车辆。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述混合动力车辆是外接插电式混合动力车辆。
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