CN108028432B - 线缆型二次电池和用于制造该线缆型二次电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是：通过在电极组件的外表面上紧密地形成封装物，即使外力被施加到线缆型二次电池，也显著地提高柔性，并且通过防止电池的容量降低而改善电池的循环寿命属性。本发明提供了一种线缆型二次电池和用于制造线缆型二次电池的方法，该线缆型二次电池包括：电极组件，该电极组件包括内电极、被形成为包围内电极的隔离层和被形成为包围隔离层的外表面的外电极；和翼片部分，所述翼片部分由形成在电极组件的上表面和下表面上的封装物提供，该封装物的交迭部分被热压缩和密封，并且所述翼片部分形成在封装物的端部处并且被沿着封装物的周边折叠。

Description

线缆型二次电池和用于制造该线缆型二次电池的方法
技术领域
本公开涉及一种可自由变形的线缆型二次电池和用于制造该线缆型二次电池的方法。更具体地，本公开涉及如下一种线缆型二次电池和用于制造该线缆型二次电池的方法：该线缆型二次电池防止了电极活性材料层的分离并且包括具有提高的柔性的电极。
本申请要求2015年9月3日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2015-0124982的优先权，其包括说明书和附图在内的公开内容通过引用的方式并入本文。
背景技术
近来，二次电池是指这样一种装置：它将外部电能转换成化学能的形式并将其存储在其内，然后在必要时产生电力。这种二次电池也被称为“可充电电池”，这意味着能够充电很多次的电池。典型的二次电池包括铅蓄电池、镍镉(Ni-Cd)电池、镍金属氢化物(NiMH)电池、锂离子(Li-离子)电池和锂离子(Li-离子)聚合物电池。与一次性的一次电池相比，二次电池提供了经济优点和环境优点二者。
当前，二次电池用于要求低电力的某些应用。例如，这种应用包括帮助汽车、便携式系统、器械和无制动器供电系统起动的装置。近来，无线通信技术的发展引起了便携式系统的普及。另外，存在将许多传统系统转换成无线系统的趋势。在这些情形下，对二次电池的需求爆发性增长。此外，从防止环境污染的角度，混合动力汽车和电动汽车已经商业化。这种下一代车辆采用二次电池来降低成本和重量并延长使用寿命。
一般来说，二次电池通常被设置成柱形、棱形或袋型电池。这是因为二次电池是通过将包括负极、正极和分隔物的电极组件安装到柱形或棱形金属罐或由铝层压板制成的袋型壳体中并然后将电解质注入到电极组件而制造的。因此，本质上需用用于安装二次电池的预定空间。因此，在研发各种类型的便携式系统时，二次电池的这种柱形、棱形或袋状形状不理想地起到了限制作用。结果，需要一种新型的、允许容易变形的二次电池。
在这种情况下，已经提出了具有显著更大的长度与横截面直径比率的线缆型二次电池。这种线缆型二次电池还包括用于从外侧进行保护的封装物。然而，该封装物可能不能被紧贴地形成，从而在由外力引起的应力期间或在充电/放电期间，电极活性材料层可能经历快速的体积膨胀，由此导致所述封装物的分离、容量的降低和循环寿命特性的劣化。
发明内容
技术问题
本公开被设计用于解决现有技术的问题，因此本公开涉及提供一种线缆型二次电池，该线缆型二次电池具有在电极组件的外表面上紧贴地形成的封装物，因此，即使当外力施加到该线缆型二次电池时，该线缆型二次电池仍呈现柔性。本公开还涉及提供一种用于制备该线缆型二次电池的方法。
技术方案
在本公开的一个方面，提供了一种线缆型二次电池，其包括：电极组件，该电极组件包括内电极、被形成为包围该内电极的分隔物层、以及被形成为包围该分隔物层的外表面的外电极；和包围该电极组件的封装物，其中，该封装物包围所述电极组件的顶表面和底表面且该封装物的一部分在其端部处交迭并通过热压缩被密封，并且，上述交迭的端部被沿着该封装物的周边折叠以成为翼片部分。
优选地，所述封装物可以包括阻水膜以及在该阻水膜的两个表面上形成的第一密封剂聚合物层和机械支撑层。
优选地，所述封装物还可以包括在该机械支撑层的表面上形成的第二密封剂聚合物层。
优选地，所述封装物还可以包括在其最外侧部分处的粘结层。
优选地，所述翼片部分可以具有1到2mm的宽度。
优选地，所述线缆型二次电池还可以包括包围该封装物的热收缩管。
该热收缩管可以包括从由聚烯烃、聚酯、氟树脂和聚氯乙烯(PVC)组成的组中选出的至少一种。
优选地，该阻水膜可以包括金属片或聚合物片。
该金属片可以包括从由铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)及其等同物组成的组中选出的任一种，或者它们中的至少两种的合金。
所述聚合物片可以是从由聚乙烯(PE)片、聚丙烯片、聚合物粘土复合体和液晶聚合物片组成的组中选出的至少一种。
优选地，第一密封剂聚合物层可以包括从由聚丙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯-丙烯共聚物组成的组中选出的至少一种。
优选地，第二密封剂聚合物层可以包括从由聚丙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯-丙烯共聚物组成的组中选出的至少一种。
优选地，所述机械支撑层可以包括从由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚烯烃组成的组中选出的任一种，或者它们中的至少两种的混合物。
在本公开的另一方面，提供了一种用于制造线缆型二次电池的方法，其包括以下步骤：
(S1)制备电极组件，该电极组件包括内电极、被形成为包围该内电极的分隔物层、以及被形成为包围该分隔物层的外表面的外电极；
(S2)布置封装物以包围该电极组件的顶表面和底表面；
(S3)使所述封装物的在其端部处交迭的部分被热压缩以进行密封；以及
(S4)沿着所述封装物的周边折叠上述被热压缩的交迭的端部，以形成翼片部分。
优选地，步骤(S3)和(S4)可以通过使用顶表面部分和底表面部分的密封工具来执行。
优选地，在步骤(S4)中，所述翼片部分可以通过物理折叠来形成，或通过物理折叠并然后进行另外的热压缩来形成。
优选地，在步骤(S4)中，所述翼片部分可以通过在密封工具中旋转被所述封装物包围的电极组件来形成。
优选地，所述封装物可以包括阻水膜以及在该阻水膜的两个表面上形成的第一密封剂聚合物层和机械支撑层。
优选地，所述封装物还可以包括在该机械支撑层的表面上形成的第二密封剂聚合物层。
优选地，所述封装物还可以包括在其最外侧部分处的粘结层。
优选地，所述翼片部分可以具有1到2mm的宽度。
优选地，所述方法还可以包括步骤(S5)：将被所述封装物包围的电极组件插入到热收缩管中，然后进行加热，使得该热收缩管被热收缩以对包围电极组件的所述封装物进行密封。
该热收缩管可以包括从由聚烯烃、聚酯、氟树脂和聚氯乙烯(PVC)组成的组中选出的至少一种。
优选地，该阻水膜可以包括金属片或聚合物片。
该金属片可以包括从由铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)及其等同物组成的组中选出的任一种，或者它们中的至少两种的合金。
该聚合物片可以是从由聚乙烯(PE)片、聚丙烯片、聚合物粘土复合体和液晶聚合物片组成的组中选出的至少一种。
优选地，第一密封剂聚合物层可以包括从由聚丙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯-丙烯共聚物组成的组中选出的至少一种。
优选地，第二密封剂聚合物层可以包括从由聚丙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯-丙烯共聚物组成的组中选出的至少一种。
优选地，所述机械支撑层可以包括从由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚烯烃组成的组中选出的任一种，或者它们中的至少两种的混合物。
有利效果
根据本公开，封装物在电极组件的外表面上紧贴地形成，因此，即使当外力被施加到线缆型二次电池时，仍能够显著地提高柔性。
因此，能够防止电池的容量降低并能够改善电池的循环寿命特性。
附图说明
附图示意了本公开的优选实施例并且与前文的公开内容一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应理解为局限于附图。
图1示出了包括传统封装物的线缆型二次电池。
图2a和图2b是示意了根据本公开的实施例的、用于制造线缆型二次电池的方法的示意图。
图3是示意了根据本公开的实施例的、被封装后的线缆型二级电池的截面图。
图4是示意了根据本公开的实施例的、其中翼片部分被折叠的线缆型二次电池的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，本说明书和所附权利要求中使用的术语不应理解为仅限于一般性含义和字典上的含义，而是应在允许本发明人为了最好地说明而适当地定义术语的原则基础上基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，在此提供的描述仅是为了图示目的的优选实例，并非旨在限制本公开的范围，所以应该理解，在不偏离本公开的范围的情况下，能够对其做出其它等同方案和修改。
图1示出了包括传统封装物的线缆型二次电池。参考图1，该线缆型二次电池包括电极组件100和封装物170，该电极组件100包括：内电极，该内电极设置有内电极集电器110和在内电极集电器110的表面上形成的内电极活性材料层120；分隔物层130，该分隔物层130被形成为包围内电极的外表面并被构造为防止电极的短路；以及外电极，该外电极设置有被形成为包围分隔物层的外表面的外电极活性材料层140和被形成为包围外电极活性材料层的外表面的外电极集电器150，该封装物170被形成为包围并密封电极组件100的整个外表面。
用于对线缆型二次电池进行保护的封装物需要同时具有柔性和阻水属性。当使用由聚合物材料制成的传统管式封装物时，水或空气可能通过该聚合物的微小气孔渗入，从而导致电池中的电解质得污染。这可以引起电池性能的劣化。为了克服该问题，可以使用由金属箔层形成的封装物。然而，由于这种金属箔层本质上是刚性的，所以它不能完全弯曲，而是，当电池弯曲时，金属箔层的表面可能被折叠或产生褶皱，因此，金属箔层可能撕裂。特别地，即使当封装物在线缆型电极组件上紧贴地(skin-tightly)形成时，由于该电极组件和封装物之间的空间，电极组件和封装物仍没有彼此固定。因此，当电池弯曲时，在金属箔层上产生褶皱，并且这些褶皱可能损坏电池内的电极组件。
为了解决上述问题，根据本公开的实施例的线缆型二次电池包括：电极组件，该电极组件包括内电极、被形成为包围该内电极的分隔物层、以及被形成为包围该分隔物层的外表面的外电极；和封装物，该封装物包围电极组件，其中，该封装物包围电极组件的顶表面和底表面且该封装物的一部分在其端部处交迭并通过热压缩被密封，并且该交迭的端部被沿着封装物的周边折叠以成为翼片部分。
该封装物可以由分别形成在电极组件的顶表面和底表面上的两个片组成，这两个片在它们的两个端部上交迭，并且，这些交迭的端部受到热压缩，使得该封装物可以紧贴地形成在外电极的外表面上。另外，也可使用单个片的封装物来包围电极组件，其中，该片的两个端部在一侧上交迭，并且，交迭的端部受到热压缩以在外电极的外表面上紧贴地密封。因此，当使用两个片的封装物时，可以在两个端部处形成两个翼片部分。当使用单个片的封装物时，可以在一个端部处形成一个翼片部分。
该封装物可以设置为三层结构，该三层结构包括阻水膜和在该阻水膜的两个表面上形成的第一密封剂聚合物层和机械支撑层。该封装物可以设置为四层结构，该四层结构还包括在机械支撑层的表面上形成的第二密封剂聚合物层。
根据实施例，该阻水膜用于防止水从外部渗到内部并且可以选自具有阻水属性的金属片和聚合物片。
具有阻水属性的金属片可以包括从由铁(Fe)、碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)及其等同物组成的组中选出的任一种，或者它们中的至少两种的合金。然而，该金属片不限于以上实例。当含铁材料被用作金属片时，提供了更高的机械强度。当含铝材料被用作金属片时，提供了更高的柔性。
另外，具有阻水属性的聚合物片可以是从由聚乙烯(PE)片、聚丙烯片、聚合物粘土复合体和液晶聚合物片组成的组中选出的至少一种。
聚合物粘土复合体是指包括被分散在聚合物中的板状粘土的复合体。因为板状粘土被布置在聚合物中，所以，通过其排出气体的通道的长度增加了，以抑制气体成分的通过。能够基于相同的原理来阻断水。另外，液晶聚合物片是基于液晶聚合物的。在液晶聚合物中，包含芳香基的刚性链段(rigid segment)表现出类似于液晶的行为，这以与聚合物粘土的粘土相同的方式增加了通道的长度，由此阻断水的渗入。
根据另一实施例，第一密封剂聚合物层和第二密封剂聚合物层具有热粘结或允许热粘结的热熔属性。第一密封剂聚合物层和第二密封剂聚合物层中的每一个可以独立地包括从由聚丙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯-丙烯酸共聚物、氯化聚丙烯、聚丙烯-丁烯-乙烯三元共聚物、聚丙烯、聚乙烯和聚乙烯-丙烯共聚物组成的组中选出的至少一种。
所述机械支撑层用于防止阻水膜被外部应力或冲击撕裂或损坏，并且任何材料均可用于该机械支撑层而不受特别限制，只要它具有这样的机械属性即可。例如，该机械支撑层可以包括从由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚烯烃组成的组中选出的任一种，或者它们的混合物。
另外，考虑到在阻水膜、第一密封剂聚合物和机械支撑层之间具有低粘结性的组合，可以进一步在阻水膜、第一密封剂聚合物层、机械支撑层和第二密封剂聚合物层当中的彼此面对的层之间包含粘结层。以此方式，能够进一步改善粘结属性和阻水属性。该粘结层可以包括例如含有氨基甲酸乙酯基材料、丙烯酸材料和热塑性弹性体的组合物，但其不限于此。
根据本公开的实施例的线缆型二次电池可以包括包围所述封装物的整个外表面的热收缩管(heat shrinkable tube)。该热收缩管是指在加热时收缩并且无间隙地紧贴着包围具有不同形状或尺寸的端子或材料的管。根据本公开，当具有所述封装物的线缆型二次电池插入到热收缩管中并然后被加热时，热收缩管收缩，使得可以在该收缩管与包围电极组件的外表面的封装物之间无间隙地实现紧贴密封。因此，能够进一步改善所述封装物的阻水属性，并通过热收缩管获得绝缘效果。另外，当仅使用热收缩管时，因为热收缩管中在结构上存在气孔，水可能被引入电池中。然而，根据本公开，所述封装物和热收缩管能够整体用于提供阻水效果并保护该线缆型二次电池。
因为使用各种材料并具有各种形状的热收缩管是可商购的，所以能够容易地购买并使用适合于本公开的目的的热收缩管。需要将收缩加工的温度设定为低温以防止对二次电池的任何热损坏，并需要在通常为70-200℃、优选为70-150℃、更优选为100-150℃且更加优选为70-120℃的温度下完成收缩。这种热收缩管可以包括诸如聚乙烯或聚丙烯的聚烯烃、诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯、诸如聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯的氟树脂以及聚氯乙烯，或者它们的混合物。
根据本公开的实施例的线缆型二次电池可以包括包围所述封装物的整个外表面的套管(casing tube)。该套管可以通过注射工艺形成，但该套管的形成不限于此。可以通过各种工艺获得该套管。
在本公开的另一个方面中，提供了一种用于制造线缆型二次电池的方法，其包括以下步骤：
(S1)制备电极组件，该电极组件包括内电极、被形成为包围该内电极的分隔物层、以及被形成为包围该分隔物层的外表面的外电极；
(S2)布置封装物以包围电极组件的顶表面和底表面；
(S3)使所述封装物的在其端部处交迭的部分被热压缩以进行密封；以及
(S4)沿着所述封装物的周边折叠上述被热压缩的交迭的端部，以形成翼片部分。
在下文中，将更详细地说明每一个步骤。
首先，在步骤(S1)中，该电极组件可以包括：内电极，该内电极包括内部集电器和在内部集电器的表面上形成的内电极活性材料层；分隔物层，该分隔物层被形成为包围内电极；以及外电极，该外电极被形成为包围分隔物层的外表面。
在步骤(S2)中，封装物被布置在电极组件的顶表面和底表面上。步骤(S2)可以通过使用顶表面部分和底表面部分的密封工具来执行。例如，该电极组件和封装物可以布置在顶表面部分和底表面部分的两个密封工具之间。
图2a和图2b是示意了根据本公开的实施例的、用于制造线缆型二次电池的方法的示意图。参考图2a，封装物170的两个片分别布置在电极组件100的顶表面上方和底表面下方，并且可以使用顶表面部分和底表面部分的两个密封工具200a、200b来执行密封。参考图2b，单片式的封装物170’被布置成包围电极组件100的顶表面和底表面，并且可以使用顶表面部分和底表面部分的两个密封工具200a、200b来执行密封。
在步骤(S3)中，封装物170、170’的交迭的端部通过热压缩被密封。步骤(S3)可以在密封工具200a、200b中执行并且在顶表面部分和底表面部分的密封工具200a、200b中的至少一个沿竖直方向移动的同时执行热压缩。
图3是示意了根据本公开的实施例的、被封装后的线缆型二级电池的截面图。参考图3，封装物170的交迭的端部被热压缩，使得电极组件100可以被密封。
要求在对二次电池热无热损害的情况下执行热压缩。该热压缩通常可以在80-200℃、优选在160-180℃的温度下执行。
在步骤(S4)中，经过热压缩的、所述封装物的交迭的端部被沿着封装物的周边折叠以成为翼片部分。该翼片部分可以仅通过物理折叠而形成，或者通过物理折叠并然后进行另外的热压缩而形成。
当使用两个片的封装物时，两个翼片部分形成在两个端部处。当使用一个片的封装物时，一个翼片部分可以形成在一个端部处。
图4是示意了根据实施例的、其中翼片部分被折叠的线缆型二次电池的截面图。参考图4，两个端部的交迭部可以沿着封装物170的周边被折叠以成为翼片部分。
另外，在步骤(S4)之前，可以对所述交迭部进行切割。由此，在折叠之后形成的翼片部分优选具有1-3mm的宽度。当翼片部分具有小于1mm的宽度时，所述封装物的密封性可能不足。当翼片部分具有大于3mm的宽度时，这可能增加线缆型二次电池的厚度，由此降低电极的柔性。
步骤(S4)可以在密封工具中执行。当通过在密封工具中旋转被封装物包围的电极组件而使得所述交迭部被折叠时，可以形成翼片部分。
另外，根据本公开的另一个实施例的用于制造线缆型二次电池的方法还可以包括步骤(S5)：将被封装物包围的电极组件插入到热收缩管中，然后将热收缩管加热，使得热收缩管可以收缩以对包围电极组件的封装物进行密封。
另外，根据本公开的又一个实施例的用于制造线缆型二次电池的方法还可以包括以下步骤：密封该线缆型二次电池的一个端部，注入电解质，并然后密封另一个端部。
此外，在根据本公开的又一个实施例的线缆型二次电池中，内部集电器可以具有在其中具有一定空间的开放结构。术语“开放结构”是指允许通过用作边界表面的开放结构从内侧到外侧的自由物质转移(free mass transfer)的结构。
具有这种开放结构的内部集电器可以是至少一根螺旋缠绕的线、至少一张螺旋缠绕的片、中空纤维型或网型支撑体，并且可以具有被构造为允许电解质自由地转移到内电极活性材料和外电极活性材料的气孔，由此便于润湿。
另外，在内电极中形成的上述空间内可以形成有内电极集电器芯部。这里，内电极集电器芯部可以由以下项形成：碳纳米管；不锈钢；铝；镍；钛；碳精(baked carbon)；铜；用碳、镍、钛或银进行表面处理的不锈钢；铝镉合金；用导电材料进行表面处理的非导电聚合物；或导电聚合物。
根据本公开的又一个实施例，包括电解质的锂离子供应芯部(lithium ionsupplying core portion)可以形成在具有开放结构的内部集电器的内侧，使得该锂离子供应芯部的电解质可以通过内部集电器并到达内电极活性材料层和外电极活性材料层。这里，锂离子供应芯部可以包括凝胶聚合物电解质和支撑体。另外，锂离子供应芯部可以包括液体电解质和多孔载体。
此外，在内电极中形成的上述空间内可以形成有填料芯部(filler coreportion)。该填料芯部可以包括能够以各种形状(例如线状、纤维状、粉末状、网状或泡沫状形状)改善线缆型二次电池的各种属性的材料，例如聚合物树脂、橡胶和无机材料。
该电解质可以选自由以下项组成的组：使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯(MF)、γ-丁内酯、环丁砜、乙酸甲酯(MA)或丙酸甲酯(MP)的非水电解质；使用PEO、PVdF、PVdF-HFP、PMMA、PAN或PVAc的凝胶聚合物电解质；和使用PEO、聚环氧丙烷(PPO)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯硫化物(PES)或聚乙酸乙烯酯(PVAC)的固体电解质。另外，该电解质还可以包括锂盐，例如LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂肪族锂羧酸盐或四苯基硼酸锂。
内部集电器可以由不锈钢、铝、镍、钛、碳精或铜；用碳、镍、钛或银进行表面处理的不锈钢；铝镉合金；用导电材料进行表面处理的非导电聚合物；或导电聚合物制成。
这里，集电器用于收集由电极活性材料的电化学反应产生的电子或用于供应电化学反应所需的电子。通常，这种集电器使用金属，例如铜或铝。特别地，当使用包括用导电材料或聚合物导体进行表面处理的非导电聚合物的聚合物导体时，与使用诸如铜或铝的金属的集电器相比，能够提供相对更高的柔性。另外，可以使用聚合物集电器代替金属集电器，以实现电池的重量减轻。
该导电材料可以是从由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫、氧化铟锡(ITO)、银、钯和镍组成的组中选出的任一种，并且该导电聚合物可以包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫等。然而，在用于集电器的非导电聚合物的类型方面，没有特别限制。
内电极活性材料层形成在内部集电器的表面上。这里，内电极活性材料可以被形成为包围内部集电器的外表面，使得内部集电器的开放结构可以不暴露于内电极活性材料层的外部。内电极活性材料层也可以形成在内部集电器的开放结构的表面上，使得内部集电器的开放结构可以暴露于内电极活性材料层的外部。例如，该活性材料层可以形成在缠绕的线型集电器的表面上。另外，可以在缠绕之后使用具有在其上形成的电极活性材料的线型集电器。
虽然在外部集电器的形状方面没有特别限制，但可以使用管型集电器、缠绕的线型集电器、缠绕的片型集电器、或网型集电器。另外，外部集电器可以由以下项制成：不锈钢、铝、镍、钛、碳精或铜；用碳、镍、钛或银进行表面处理的不锈钢；铝镉合金；用导电材料进行表面处理的非导电聚合物；导电聚合物；包括金属粉末(其是Ni、Al、Au、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO)的金属膏；或者包含碳粉末(其是石墨、碳黑或碳纳米管)的碳膏。
内电极可以是负极或正极，并且外电极可以是与其对应的正极或负极。
电极活性材料层用于使离子转移通过集电器，并且这种离子转移是通过来自电解质层的离子的嵌入和离子朝向电解质层的脱嵌的交互作用而引起的。
这种电极活性材料层可以分类为负极活性材料层和正极活性材料层。
特别地，内电极可以是负极且外电极可以是正极，或者内电极可以是正极且外电极可以是负极。负极活性材料可以是从由以下项组成的组中选出的任一种活性材料颗粒：碳质材料，例如天然石墨和人造石墨；金属(Me)，例如含锂钛复合氧化物(LTO)、Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni或Fe；金属(Me)的合金；金属(Me)的氧化物(MeOx)；以及金属(Me)与碳的复合体，或者是它们的混合物。正极活性材料可以是从由以下项组成的组中选出的任一种活性材料颗粒：LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoPO4、LiFePO4、LiNiMnCoO2和LiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(其中，M1和M2均独立地表示从由Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg和Mo组成的组中选出的任一种，x、y和z中的每一个均独立地表示形成氧化物的元素的原子比例，并且0≤x<0.5，0≤y<0.5，0≤z<0.5，0<x+y+z≤1)，或者是它们的混合物。
该电极活性材料层包括电极活性材料、结合剂和导电材料，并且被结合到集电器以形成电极。当电极例如由于在外力下折叠或严重弯曲而变形时，会发生电极活性材料的分离。电极活性材料的这种分离导致电池的性能和容量的劣化。然而，因为螺旋地缠绕的片型外部集电器具有弹性且用于在由外力引起的变形期间分散作用力，所以减轻了电极活性材料层的变形以防止电极活性材料层的分离。
根据本公开的又一实施例，分隔物层可以是电解质层或分隔物。
用作离子通道的电解质层可以包括使用PEO、PVdF、PVdF-HFP、PMMA、PAN或PAVc的凝胶聚合物电解质；使用PEO、聚环氧丙烷(PPO)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯硫化物(PES)或聚醋酸乙烯酯(PAVC)的固体电解质；等等。优选地，用于固体电解质的基质包括聚合物或陶瓷玻璃作为基本骨架。在普通聚合物电解质的情形中，即使离子导电性得到满足，在反应速率方面，离子仍然可能被非常缓慢地输送。因此，优选使用促进离子输送的凝胶型聚合物电解质而不是固体电解质。这种凝胶型聚合物电解质不具有良好的机械属性，因此，可以包括支撑体以补强机械属性。这里使用的支撑体可以包括多孔支撑体或交联聚合物。根据本公开的电解质层还用作分隔物，因此，可以避免使用另外的分隔物。
根据本公开的电解质层还可以包括锂盐。这种锂盐能够提高离子电导性和反应速率。锂盐的非限制性实例可以包括LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂肪族锂羧酸盐和四苯基硼酸锂。
虽然没有特别限制，但所述分隔物可以是由从由乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物组成的组中选出的聚烯烃聚合物制成的多孔聚合物基材；由从由聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组中选出的聚合物制成的多孔聚合物基材；由无机颗粒和结合剂聚合物的混合物形成的多孔基材；或者在多孔聚合物基材的至少一个表面上设置有由无机颗粒和结合剂聚合物的混合物形成的多孔涂层的分隔物。
这里，在由无机颗粒和结合剂的混合物形成的多孔涂层中，结合剂聚合物使无机颗粒附着(即，使无机颗粒相互连接并固定)，从而无机颗粒可以相互结合。另外，多孔涂层被维持使得它们通过聚合物结合剂与多孔聚合物基材结合。多孔涂层中的无机颗粒基本以密堆积结构或密集填充结构相互接触，并且，在相互接触的无机颗粒之间形成的间隙空间成为多孔涂层的气孔。
特别地，为了将锂离子供应芯部的锂离子容易地转移到外电极，优选使用包括与由聚合物制成的多孔聚合物基材对应的非织造网状材料的分隔物，该聚合物选自由聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯组成的组。
根据本公开的又一实施例，内电极可以包括两个或更多个内部集电器。
根据本公开的又一实施例，电极组件可以包括：内电极，该内电极包括内部集电器和在内部集电器的表面上形成的内电极活性材料层；分隔物层，该分隔物层被形成为包围内电极；和片状的外电极，该外电极被形成为通过螺旋缠绕而包围所述分隔物层或内电极，并且包括外部集电器和在外部集电器的一个表面上形成的外电极活性材料层，其中，内电极活性材料层包括第一结合剂且外电极活性材料层包括第二结合剂，第一结合剂以内电极活性材料层的总重量的1-30wt％的量被使用，并且第二结合剂以外电极活性材料层的总重量的1-30wt％的量被使用。
片状的外电极可以具有沿一个方向延伸的条状结构。
另外，片状的外电极可以通过螺旋缠绕而形成以避免任何交迭。这里，片状的外电极可以通过螺旋缠绕而形成，以便通过以片状的外电极的宽度的2倍或更小的间隔隔开来避免任何交迭，从而防止电池的性能劣化。另外，片状的外电极可以通过螺旋缠绕而形成，从而可以形成交迭部。这里，片状的外电极可以通过螺旋缠绕而形成，使得该交迭部可以具有对应于外电极的宽度的0.9倍或更小的宽度，以便抑制电池的内部电阻的过度增加。
外部集电器可以是网型集电器。
另外，片状的外电极还可以包括在形成于外部集电器的另一个表面上的电极活性材料层上形成的、多孔的第一支撑层。这里，第一支撑层可以是网型多孔膜或非织造网(non-woven web)。
同时，片状的外电极还可以包括在外电极活性材料层上形成的多孔的第二支撑层。这里，第二支撑层可以是网型多孔膜或非织造网。另外，外电极还可以包括在第二支撑层上的导电涂层，该导电涂层包括导电材料和结合剂。
另外，多个凹陷部(intrusion)可以形成在内部集电器和外部集电器的至少一个表面上，以增大其表面面积。这里，这些凹陷部可以具有连续图案或非连续图案。换言之，这些凹陷部可以具有如下的连续图案：其中，它们相互隔开且沿纵向方向形成。在其它情形中，非连续图案可以具有多个孔，并且这些孔可以是圆形孔或多边形孔。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解，尽管指出了本公开的优选实施例，但上述详细描述和具体实例仅是为了举例说明而给出的，这是因为：根据该详细描述，本领域技术人员将明白在本公开的范围内的各种修改和变型。因此，这里描述的实例仅用于说明目的，并非旨在限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求书限定，并且应当理解，属于其等同物的各种修改和变型都落入本公开的范围内。
[附图标记说明]
100：电极组件
110：内电极集电器
120：内电极活性材料层
130：分隔物层
140：外电极活性材料层
150：外电极集电器
170、170’：封装物
200a：顶表面部分的密封工具
200b：底表面部分的密封工具

Claims (15)

1.一种线缆型二次电池，包括：
电极组件，所述电极组件包括：内电极；分隔物层，所述分隔物层被形成为包围所述内电极；以及外电极，所述外电极被形成为包围所述分隔物层的外表面；和
封装物，所述封装物包围所述电极组件，
其中，所述封装物包围所述电极组件的顶表面和底表面，且所述封装物的一部分在所述封装物的端部处交迭并通过热压缩被密封，并且交迭的所述端部被沿着所述封装物的周边折叠成翼片部分。
2.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中，所述封装物包括阻水膜以及在所述阻水膜的两个表面上形成的第一密封剂聚合物层和机械支撑层。
3.根据权利要求2所述的线缆型二次电池，其中，所述封装物还包括在所述机械支撑层的表面上形成的第二密封剂聚合物层。
4.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中，所述封装物还包括在其最外侧部分处的粘结层。
5.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中，所述翼片部分具有1mm到2mm的宽度。
6.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，还包括包围所述封装物的热收缩管。
7.一种用于制造线缆型二次电池的方法，包括以下步骤：
(S1)制备电极组件，所述电极组件包括内电极、被形成为包围所述内电极的分隔物层、以及被形成为包围所述分隔物层的外表面的外电极；
(S2)布置封装物以包围所述电极组件的顶表面和底表面；
(S3)使所述封装物的在所述封装物的端部处交迭的部分被热压缩以进行密封；以及
(S4)沿着所述封装物的周边折叠被热压缩的交迭的所述端部以形成翼片部分。
8.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，步骤(S3)和(S4)是通过使用顶表面部分的密封工具和底表面部分的密封工具执行的。
9.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，在步骤(S4)中，所述翼片部分是通过物理折叠而形成的，或者是通过物理折叠且然后进行另外的热压缩而形成的。
10.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，在所述步骤(S4)中，所述翼片部分是通过在所述密封工具中旋转被所述封装物包围的所述电极组件而形成的。
11.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，所述封装物包括阻水膜以及在所述阻水膜的两个表面上形成的第一密封剂聚合物层和机械支撑层。
12.根据权利要求11所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，所述封装物还包括在所述机械支撑层的表面上形成的第二密封剂聚合物层。
13.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，所述封装物还包括在所述封装物的最外侧部分处的粘结层。
14.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，其中，所述翼片部分具有1mm到2mm的宽度。
15.根据权利要求7所述的用于制造线缆型二次电池的方法，还包括步骤(S5)：将被所述封装物包围的所述电极组件插入到热收缩管中，然后进行加热，使得所述热收缩管被热收缩以对包围所述电极组件的所述封装物进行密封。
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