CN106469830A - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

二次电池及其制造方法被提供，该二次电池包括电极组件，该二次电池通过增大电极板的面积增加了容量。该二次电池包括电极组件，该电极组件包括：具有第一极性的至少一个第一电极板；包围所述至少一个第一电极板的至少一个隔板；以及相对于第一电极板和隔板层叠的至少一个第二电极板。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
二次电池的实施方式包括电极组件以及该电极组件的制造方法。
背景技术
技术发展以及对于移动装置的增长的需求已导致对于作为能源的二次电池的需求上的快速增长。在这些二次电池当中，具有高能量密度和电压、长寿命和低自放电的锂二次电池是市场上可买到的，且被广泛使用。
根据电极的结构特征以及所使用的电解质，锂二次电池可以分类为锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等。具有各种优点——包括几乎没有电解质泄漏的可能性、减小的重量和制造成本、形状的多样性等——的锂离子聚合物电池尤其被广泛使用。
二次电池的包括正电极、隔板和负电极的组件可以主要分为果冻卷型(卷绕型)和层叠型。果冻卷型电极组件可以通过在用作集流器的金属箔上涂覆电极活性材料、干燥、压制、按具有所需宽度和长度的带的形式切割、使用隔板分隔正电极和负电极、以及螺旋地卷绕所得结构而被制造。
层叠型电极组件被构造使得多个正电极单元和负电极单元顺序地层叠。
发明内容
根据示例性实施方式的一方面，提供一种包括电极组件的二次电池，其中该电极组件包括：具有第一极性的至少一个第一电极板，所述至少一个第一电极板中的每个被隔板包围；以及至少一个第二电极板，其中所述至少一个第一电极板和所述至少一个第二电极板被交替层叠，并且通过所述隔板彼此隔开。
第一电极板可以被形成，使得用活性材料涂覆的前表面和后表面被隔板包裹。
在隔板被折叠，第一电极板被插置在其间的状态下，隔板可以沿边缘被熔合。
第一电极板可以被隔板封闭。
隔板可以封闭第一电极板，除了联接到第一电极板的第一引线接片以外。
在第一电极板、隔板和第二电极板层叠的状态下，电极组件还可以包括围绕电极组件的外围边缘的封贴带。
该二次电池可以包括多个第一电极板和多个第二电极板，并且还可以包括联接到所述多个第一电极板的多个第一引线接片以及联接到所述多个第二电极板的多个第二引线接片，其中所述多个第一引线接片中的每个形成在相同的第一引线接片位置以彼此重叠，并且所述多个第二引线接片中的每个形成在相同的第二引线接片位置以彼此重叠。
第一引线接片和第二引线接片可以形成为在与第一电极板和第二电极板层叠的方向垂直的平面内彼此间隔开。
根据示例性实施方式的另一方面，提供一种包括电极组件的二次电池的制造方法，该制造方法包括：将第一电极板放置在与隔板的中心部分对应的边界区域处并且绕该边界区域折叠隔板；通过热压熔合隔板的边缘从而封闭第一电极板；以及层叠第二电极板从而对应于第一电极板和隔板。
该制造方法还可以包括在第一电极板、隔板和第二电极板层叠的状态下，施加围绕电极组件的外围边缘的封贴带。
附图说明
对于本领域普通技术人员而言，通过参考附图详细描述示例性实施方式，特征将变得明显，在图中：
图1示出分解透视图，该分解透视图示出根据一实施方式的二次电池；
图2示出剖视图，该剖视图示出图1显示的二次电池中的电极组件；
图3示出图1显示的二次电池中的电极组件中彼此联接的第一电极板和隔板；
图4示出正视图，该正视图示出图1显示的二次电池中的电极组件中第一电极板和第二电极板之间的位置关系；
图5示出分解透视图，该分解透视图示出根据另一实施方式的二次电池；以及
图6示出用于说明根据一实施方式的二次电池的制造方法的流程图。
具体实施方式
现在，将在下文中参考附图更全面地描述示例实施方式；然而，它们可以以不同形式实施且不应被解释为限于此处阐述的实施方式。更确切地，这些实施方式被提供，使得本公开将透彻和完整，并且将把示例性实施方式充分地传达给本领域技术人员。
在附图中，为了图示的清晰，可以夸大层和区域的尺寸。还将理解，当一层或元件被称为“在”另一层或基板“上”时，它能直接在所述另一层或基板上，或者也可以存在居间层。此外，将理解，当一层被称为“在”另一层“下面”时，它能直接在所述另一层下面，并且也可以存在一个或更多个居间层。此外，还将理解，当一层被称为“在”两个层“之间”时，它能是所述两个层之间的唯一层，或者也可以存在一个或更多个居间层。相同的附图标记始终指代相同的元件。
图1是示出根据一示例性实施方式的二次电池的分解透视图，图2是示出图1中显示的二次电池中的电极组件的剖视图，图3示出图1显示的二次电池中的电极组件中彼此联接的第一电极板和隔板，图4是正视图，该正视图示出图1显示的二次电池中的电极组件中第一电极板和第二电极板之间的位置关系。
参考图1至4，根据一示例性实施方式的二次电池100包括电极组件110以及容纳电极组件110的袋120。
电极组件110包括层叠成多个单元的第一电极板111、隔板112和第二电极板113。此外，电极组件110可以包括联接到第一电极板111的第一引线接片114、联接到第二电极板113的第二引线接片115、以及在第一电极板111和第二电极板113层叠的状态下围绕电极组件110的外围边缘的封贴带116。
更详细地，电极组件110可以被配置，使得多个第一电极板111的每个被隔板112包裹，因而被联接到隔板112，然后第二电极板113层叠在其上。
第一电极板111可以包括多个第一电极板111，例如负电极板。以下描述将针对第一电极板111是负电极板的情形进行。第一电极板111可以通过在由金属箔制成的负电极集流器上涂覆包括负电极活性材料的第一活性材料层111a、111b至预定厚度而形成。也就是说，第一电极板111可以通过将包括例如石墨的第一活性材料层111a、111b粘合至铜箔来形成。然而，示例性实施方式不将第一电极板111的材料限制于此处列出的材料。此外，没有涂覆第一活性材料层111a和111b的第一未涂覆部分形成在第一电极板111的彼此对立的表面上。
同时，第一电极板111的所述彼此对立的表面被隔板112覆盖。更详细地，第一电极板111中的每个被隔板112单独地封装。隔板112覆盖第一电极板111的除第一引线接片114从其伸出的区域之外的剩余区域，从而将第一电极板111与第二电极板113和袋120电分隔。因此，可以防止由第一电极板111引起的二次电池的电短路的发生。此外，因为第一电极板111整个地被隔板112单独地包裹，所以可以防止第一电极板111在隔板112中移动。因此，当第二电极板113被层叠时，第二电极板113的对准裕度能够被最小化以避免第一电极板111的移动。因此，可以通过最大化第二电极板113的面积来增大电池容量。
隔板112可以由从聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、以及PE和PP的复合膜构成的组选出的材料制成。
隔板112单独地覆盖第一电极板111中的每个。隔板112使第一电极板111与第二电极板113和袋120绝缘。为此，隔板112通常覆盖第一电极板111中的每一片。
更详细地，如图3所示，由单个片构成的隔板112包括具有与第一电极板111的前表面和后表面对应的面积的安装区域112a和112b、以及安装区域112a和112b的围绕第一电极板111的下部的边界区域112c。此外，隔板112绕边界区域112c被折叠，并且包裹第一电极板111的前表面和后表面。此外，在此状态下，隔板112的熔合区域112d和112e被熔合以封闭第一电极板111。此外，隔板112可以仅暴露从第一电极板111伸出的第一引线接片114，从而允许第一电极板111通过第一引线接片114执行充电操作和放电操作。
因此，当隔板112覆盖第一电极板111时，与熔合区域112d和112e不同，不需要对位于隔板112的下侧的边界区域112c进行熔合。因此，在形成电极组件110时，可以通过增大第一电极板111的面积增大二次电池100的总容量。
如上所述，因为第一电极板111的位置被限制在隔板112内部，所以第二电极板112的对准裕度能够被减小，从而增大二次电池100的容量。
第二电极板113可以包括多个第二电极板，并且可具有与第一电极板111的极性相反的极性。例如，第二电极板113可以是正电极板，以下描述将针对第二电极板113是正电极板的情形进行。第二电极板113可以通过在由金属箔制成的正电极集流器上涂覆包括正电极活性材料的第二活性材料层113a、113b至预定厚度来形成。也就是说，第二电极板113可以通过在铝箔或铝网上涂覆包括锂钴氧化物(例如LiCoO2)的第二活性材料层113a、113b来形成。然而，示例性实施方式不限制第二电极板113的材料于此处列出的材料。此外，没有涂覆第二活性材料层113a和113b的未涂覆部分形成在第二电极板113的彼此对立的表面上。第二引线接片115一体地或作为独立个体地形成在第二电极板113的未涂覆部分的一侧，并且从电极组件110向上伸出。
如上所述，第二电极板113与处于组装状态的第一电极板111和隔板112层叠以构成电极组件110。此外，因为第一电极板111的移动被限制在隔板112内部，所以第二电极板113的面积可以通过最小化对准裕度而被最大化。
更详细地，如图4所示，在对准第二电极板113期间，对准裕度被最小化，使得第二电极板113的面积可以尽可能地对应于第一电极板111。
此外，因为第一电极板111和第二电极板113根据二次电池100的设计层叠，所以能够制造具有各种容量和尺寸的二次电池100。
在第一引线接片114一体地或作为独立个体地连接到第一电极板111中的每个的未涂覆部分的一侧并且被顺序层叠的状态下，第一引线接片114从电极组件110向上伸出。同时，第一引线接片114可以具有用作弯曲引导部的弯曲部分(未示出)，使得其在预定位置被弯曲。
这里，弯曲部分可以以各种形状形成，并且被形成在第一引线接片114弯曲的位置处。因为第一引线接片114通常用具有约0.1mm的厚度的金属箔形成，所以它可以具有减弱的强度。因此，有必要通过该弯曲部分最小化第一引线接片114的降低的强度，并且第一引线接片114优选地被形成为根据其形状具有适当的尺寸。
在第二引线接片115一体地或作为独立个体地连接到第二电极板113中的每个的未涂覆部分的一侧并且被顺序层叠的状态下，第二引线接片115从电极组件110向上伸出。同时，第二引线接片115也可以具有用作弯曲引导部的弯曲部分(未示出)，使得其在预定位置弯曲。
此外，第二引线接片115可以在垂直于电极组件110的层叠方向的平面内与第一引线接片114间隔开。因此，第二引线接片115可以与第一引线接片114无关地暴露于袋120之外。
在第一电极板111、隔板112和第二电极板113层叠的状态下，封贴带116被施加以固定层叠结构。封贴带116通常可以由聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)或其复合膜形成，但是示例性实施方式的多个方面不限于此。此外，在隔板112具有粘合性的情形下，它能够在形成电极组件110期间固定第一电极板111和第二电极板113，并且可以不必提供封贴带116。
袋120由多层片形成。更详细地，袋120可以包括形成袋120的内表面并且执行绝缘操作和热熔合操作的聚合物片，形成袋120的外表面并且执行保护功能的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片、尼龙片或PET-尼龙复合片，以及用于提供机械强度的金属片。为了简明起见，以下描述将仅针对作为示例之用的“尼龙片”进行。金属片可以插置在聚合物片和尼龙片之间，并且可以由例如铝片制成。
此外，袋120包括具有顶部开口并且通过内部空间121a容纳电极组件110的第一外部壳体121、以及具有基本上平面形状并且封闭第一外部壳体121的第二外部壳体122。
这里，第二外部壳体122与第一外部壳体121结合以覆盖安装在第一外部壳体121内的电极组件110。
在此状态下，沿第一外部壳体121和第二外部壳体122的边缘进行热熔合，从而封闭袋120。
此外，电极组件110和电解质被容纳在袋120内。电解质包括溶解在诸如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)或碳酸二甲酯(DMC)的有机盐中的诸如LiPF6或LiBF4的锂盐。
如上所述，在根据一示例性实施方式的二次电池100中，电极组件110通过将第一电极板111放置在一片隔板112上、折叠隔板112、在第一电极板111被折叠的隔板112包裹的状态下进行焊接、然后在所得结构上层叠第二电极板113来形成。按这样的方式，根据一示例性实施方式的二次电池100可以通过增大隔板112中第一电极板111的面积并且最小化第二电极板113的对准裕度而具有增大的容量。
在下文中，将描述根据另一实施方式的二次电池的构造。
图5是分解透视图，该分解透视图示出根据另一实施方式的二次电池。在本实施方式中，具有相同构造和相同功能的元件由在先实施方式的对应元件的相同附图标记表示，以下描述将集中于本实施方式和在先实施方式之间的差异。
参考图5，根据另一实施方式的二次电池200可以包括壳体201、容纳在壳体201中的电极组件110、以及封闭壳体201的顶部开口201a的盖组件220。
壳体201由基本上盒形的金属构件制成，并且包括形成在壳体201的一个表面中的顶部开口201a，而且电极组件110通过顶部开口201a被容纳。这里，电极组件110与在先实施方式的电极组件相同，并且将不给出其详细描述。
盖组件220包括盖板240、绝缘板250、端子板260和电极端子230。盖组件220被联接到壳体201的顶部开口201a并封闭壳体201。
电极组件110的第二引线接片115可以被焊接到端子板260，于是被电连接，并且第一引线接片114可以被焊接到盖板240，于是被电连接。
盖板240用金属板形成，该金属板被确定尺寸和成形从而对应于壳体201的顶部开口201a。具有预定尺寸的第一端子通孔241形成在盖板240的中心部分处，并且电解质注入孔242形成在盖板240的一侧。电极端子230被插入第一端子通孔241中，并且管状的垫圈管246被组装在第一端子通孔241的内表面上以将电极端子230与盖板240绝缘。
在盖组件220与壳体201的顶部开口201a组装之后，电解质通过电解质注入孔242被注入，该电解质注入孔242然后被单独的封闭构件密封。
绝缘板250由诸如垫片的绝缘材料制成，并且其中安装端子板260的安装槽252形成在绝缘板250的底表面上。第二端子通孔251形成在绝缘板250的一侧的与第一端子通孔241对应的位置处，并且电极端子230被插入第二端子通孔251中。
端子板260联接到绝缘板250的安装槽252。第三端子通孔261形成在端子板260的一侧的与第一端子通孔241对应的位置处，并且电极端子230被插入第三端子通孔261中。
在电极端子230通过垫圈管246与盖板240绝缘时，其经过第一端子通孔241、第二端子通孔251和第三端子通孔261被插入端子板260中，于是与其联接。因此，盖组件220的端子板260电连接到电极端子230，同时与盖板240电绝缘。
绝缘壳270包括允许第一引线接片114和第二引线接片115穿过的接片孔271和272，并且被联接到盖组件220的底部，从而使盖组件220与电极组件110电绝缘。第一引线接片114穿过接片孔271，于是被焊接到盖板240。此外，第二引线接片115通过接片孔272被焊接到端子板260。
如上所述，在根据另一实施方式的二次电池200中，上述电极组件110能够被用来制造棱柱电池，且能够最大化二次电池200的容量。
在下文中，将描述根据一示例性实施方式的二次电池的制造方法。
图6是用于说明根据一示例性实施方式的二次电池的制造方法的流程图。
参考图6，根据一示例性实施方式的二次电池100的制造方法可以包括用隔板覆盖电极板(S1)、热压(S2)、层叠电极板(S3)、施加封贴带(S4)、以及封闭袋(S5)。
在用隔板覆盖电极板(S1)期间，与第一电极板111一样多的隔板112被提供，并且隔板112中的每一个被放置在第一电极板111中的每个上。这里，第一电极板111可以被安放在与隔板112的大致中心部分对应的边界区域112c处。
在此状态下，隔板112被绕边界区域112c折叠，使得第一电极板111的前表面和后表面被隔板112包裹。
在热压(S2)期间，对隔板112的熔合区域112d和112e进行热压以熔合这些区域。隔板112被沿第一电极板111的外围边缘熔合，从而封闭第一电极板111的除了第一引线接片114从其伸出的区域之外的剩余区域。
在层叠电极板期间(S3)，第二电极板113层叠在被隔板112包裹的第一电极板111上。这里，层叠的第一电极板111和第二电极板113的数目可以彼此对应，并且可以根据二次电池100的所需要的容量和尺寸变化。
在施加封贴带(S4)期间，封贴带116被形成并被施加到第一电极板111、隔板112和第二电极板113的外部，从而固定电极组件110。
然而，如上所述，在隔板112具有粘合性的情形下，可以不必提供封贴带116。
在封闭袋(S5)期间，电极组件110和电解质被容纳在袋120中，且袋120的诸如第一外部壳体121的第一袋和诸如第二外部壳体122的第二袋被彼此熔合以封闭。
因此，根据一示例性实施方式的二次电池100可以被制造从而包括层叠型的电极组件110。
此外，根据另一实施方式的二次电池200和其它类型的电池可以通过示例性制造方法被制造，并且除用隔板覆盖电极板(S1)、热压(S2)和层叠电极板(S3)之外，还可以包括后续步骤。后续步骤可以被本领域技术人员自由地改变。
作为总结和回顾，实施方式针对包括电极组件的二次电池以及其制造方法，所述二次电池通过增大电极板的面积增加容量。在这点上，果冻卷型电极组件可以被适当地用于圆柱形电池，但是如果被用于棱柱或袋型电池，可以具有几个缺点，包括活性材料分层、差的空间利用效率等等。
层叠型电极组件是有利的，因为棱柱二次电池能够容易地由层叠型电极组件制造。然而，层叠型电极组件的制造工艺可以相对复杂，并且电短路可能由冲击被施加到其上时被推挤的电极引起。此外，层叠型电极组件应该包括在其中对准的正电极和负电极。
在根据所公开的实施方式的二次电池中，电极组件通过将第一电极板放置在隔板上、折叠隔板、在第一电极板被折叠的隔板包裹的状态下进行焊接、然后在所得结构上层叠第二电极板来形成，从而通过增大隔板内第一电极板的面积并最小化第二电极板的对准裕度来增大二次电池的容量。
在此已经公开了二次电池及其制造方法的示例实施方式，虽然采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性的意义上被使用和解释，而不为了限制。
在一些情况下，如在提交本申请时对本领域普通技术人员来说显然的那样，结合一具体实施方式描述的特征、特性和/或元件可以被单独地使用，或者可以与结合另外的实施方式描述的特征、特性和/或元件一起使用，除非另外特别指出。因此，本领域技术人员将理解，可以进行形式和细节上的各种改变，而不脱离如所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。
2015年8月20日在韩国知识产权局提交且名称为“二次电池及其制造方法”的韩国专利申请第10-2015-117246号被全文引用合并于此。

Claims (10)

1.一种包括电极组件的二次电池，其中所述电极组件包括：
具有第一极性的至少一个第一电极板，所述至少一个第一电极板中的每个被隔板包围；以及
至少一个第二电极板，
其中所述至少一个第一电极板和所述至少一个第二电极板被交替层叠，并且通过所述隔板彼此隔开。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第一电极板被形成为使得用活性材料涂覆的前表面和后表面被所述隔板包裹。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中在所述隔板绕所述第一电极板折叠，所述第一电极板被插置在其间的状态下，所述隔板被沿所述隔板的边缘熔合。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述第一电极板被所述隔板封闭。
5.如权利要求1所述的二次电池，其中除了联接到所述第一电极板的第一引线接片以外，所述隔板封闭所述第一电极板。
6.如权利要求1所述的二次电池，其中，在所述第一电极板、所述隔板和所述第二电极板层叠的状态下，所述电极组件还包括围绕所述电极组件的外围边缘的封贴带。
7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池包括多个所述第一电极板和多个所述第二电极板，并且还包括联接到所述多个所述第一电极板的多个第一引线接片和联接到所述多个所述第二电极板的多个第二引线接片，其中所述多个第一引线接片中的每个形成在相同的第一引线接片位置处以彼此重叠，并且所述多个第二引线接片中的每个形成在相同的第二引线接片位置处以彼此重叠。
8.如权利要求7所述的二次电池，其中所述第一引线接片和所述第二引线接片形成为在与所述第一电极板和所述第二电极板层叠的方向垂直的平面内彼此间隔开。
9.一种包括电极组件的二次电池的制造方法，所述制造方法包括：
将第一电极板放置在与隔板的中心部分对应的边界区域处并且绕所述边界区域折叠所述隔板；
通过热压熔合所述隔板的边缘从而封闭所述第一电极板；以及
层叠第二电极板从而对应于所述第一电极板和所述隔板。
10.如权利要求9所述的制造方法，还包括在所述第一电极板、所述隔板和所述第二电极板层叠的状态下，施加围绕所述电极组件的外围边缘的封贴带。
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