CN108140877B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

披露了一种二次电池。所述二次电池包括电极组件和壳体，所述电极组件具有多个单元电极体，每个电极体包括：具有多个正极不平坦凹槽的正极板，正极活性材料被插入到所述正极不平坦凹槽中；具有多个负极不平坦凹槽的负极板，所述负极不平坦凹槽被定位成面对所述正极不平坦凹槽，使得负极活性材料被插入到所述负极不平坦凹槽中；和单元隔板，所述单元隔板插置在正极板和负极板之间，所述壳体具有容纳所述电极组件和电解质的容纳部，其中所述正极板和所述负极板基于所述单元隔板彼此对称。

Description

二次电池
技术领域
本申请要求于2016年7月6日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0085571号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
本公开内容涉及一种二次电池，更具体地，涉及一种具有不平坦结构的正极板和负极板的二次电池。
背景技术
二次电池高度适用于各种产品组并且具有高能量密度的电特性。这样的二次电池不仅适用于便携式电子装置，而且也适用于由电驱动源所驱动的电动车辆、混合动力车辆、电力储存装置和类似者。
适用于电动车辆或类似者的电池组具有如下结构：其中多个电池模块(各自具有多个电池单元)被连接以获得高输出。另外，每个电池单元是包括正极、负极集电器、隔板、活性材料、电解质和类似者的电极组件，以允许通过各部件之间的电化学反应来反复地充电和放电。
随着近来对作为能量存储源的大容量结构的需求已增加，对其中串联或并联连接的多个二次电池被分组的多模块结构的电池组的需求日益增长。
同时，二次电池的充电或放电过程通过电化学反应产生热量。如果在充电和放电期间由电池模块产生的热量没有被有效地移除，则可能发生热积聚。在这种情况下，电池可能会劣化得更快，并且在一些情况下可能会发生着火或爆炸。
发明内容
技术问题
本公开内容涉及提供一种具有能够排放出由二次电池产生的热量的电极组件的二次电池。
此外，本公开内容还涉及提供一种具有新结构的电极组件的二次电池。
本公开内容并不限于此，本领域技术人员根据以下描述可以清楚地理解本文未提及的其他目的。
技术方案
本公开内容提供一种二次电池。
根据本公开内容的实施方式，所述二次电池包括电极组件和壳体，所述电极组件具有多个单元电极体，每个电极体包括：具有多个正极不平坦凹槽的正极板，正极活性材料被插入到所述正极不平坦凹槽中；具有多个负极不平坦凹槽的负极板，所述负极不平坦凹槽被定位成面对所述正极不平坦凹槽，使得负极活性材料被插入到负极不平坦凹槽中；和单元隔板，所述单元隔板插置在所述正极板和所述负极板之间，所述壳体具有容纳电极组件和电解质的容纳部，其中，所述正极板和所述负极板基于所述单元隔板彼此对称。
在一个实施方式中，所述多个单元电极体可被定位成沿一个方向堆叠。
在一个实施方式中，相邻的单元电极体的相邻的正极不平坦凹槽或负极不平坦凹槽可通过配合而与负极板或正极板接合。
在一个实施方式中，所述二次电池可进一步包括分别插置在所述多个单元电极体之间的隔板。
在一个实施方式中，所述隔板可成形为对应于与其相邻的正极板或负极板。
有益效果
本公开内容提供以下效果。
在本公开内容的一个实施方式中，提供了一种包括具有多个不平坦凹槽的正极板和负极板在内的电极组件，且二次电池的散热效果可被最大化。
本公开内容的效果并不局限于上述效果，本领域技术人员从说明书和附图可以清楚地理解本文未提及的效果。
附图说明
图1是示出根据本公开内容的实施方式的二次电池的分解透视图。
图2是示出图1的二次电池的组装透视图。
图3是示出在图1的电极组件处采用的单元电极体的截面图。
图4是示出多个单元电极体在图1的电极组件中堆叠的截面图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应当理解的是，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为受限于一般意义和字典意义，而是应在以允许发明人对最佳解释适当地定义术语的原则的基础上根据对应于本公开内容的技术方面的意义和概念来解释。因此，本文中给出的描述仅仅是为了说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开内容的范围，因此应当理解，可在不背离本公开内容的范围的情况下对其进行其他等同替换和修改。
图1是示出根据本公开内容的实施方式的二次电池的分解透视图，图2是示出图1的二次电池的组装透视图。
参照图1和图2，二次电池10是可充放电的电池。例如，二次电池10可以是袋型二次电池。下文中，将本公开内容的二次电池10描述为袋型二次电池。
二次电池10包括壳体100、电极组件200、电极接片300和电极引线400。
壳体100可具有内部空间101。在壳体100中，可以容纳电极组件200和电解质(稍后解释)。壳体100的中央区域可设置为向上和向下突出。壳体100包括上壳体110和下壳体120。
上壳体110和下壳体120彼此结合以形成内部空间101。上壳体110的中央区域可具有向上突出的凹形形状。下壳体120位于上壳体110下方。下壳体120的中央区域可具有向下突出的凹形形状。或者，壳体100的内部空间可仅形成在上壳体110或下壳体120中。
上壳体110和下壳体120分别具有密封部160。上壳体110的密封部160和下壳体120的密封部160可设置为彼此面对。上壳体110的密封部160和下壳体120的密封部160可通过热粘结位于其内侧的内粘合剂层而彼此粘合。内部空间101可通过粘合密封部160而被密封。
在壳体100的内部空间101中，容纳有电解质和电极组件200。壳体100可具有外绝缘层、金属层和内粘合剂层。外绝缘层可防止外部湿气、气体或类似者渗入其中。金属层可提高壳体100的机械强度。金属层可由铝制成。或者，金属层可以是选自由铁、碳、铬和锰的合金；镍；镍合金；铝；和它们的等同物所构成的组中的任意一种。当金属层由含铁材料制成时，机械强度可能会增加。当金属层由含铝材料制成时，柔性可能较好。在一个实施方式中，金属层可由铝制成。外绝缘层和内粘合剂层可由聚合物材料制成。
电极组件200包括单元电极体210和隔板290。
图3是示出在图1的电极组件处采用的单元电极体的截面图。
参照图3，单元电极体210包括正极板230、负极板250和单元隔板270。可提供多个单元电极体210。多个单元电极体210可设置为沿一个方向堆叠。
正极板230可具有正极不平坦凹槽231。可提供多个正极不平坦凹槽231。多个正极不平坦凹槽231可彼此间隔开一定距离。正极不平坦凹槽231可设置为向上突出。正极不平坦凹槽231的截面可具有矩形形状。相邻的正极不平坦凹槽231之间的正极板230的一部分可设置成水平延伸。
正极板230可由铝制成。或者，正极板230可由不锈钢、镍、钛、烧结碳、或经碳、镍、钛、银等表面处理过的铝或不锈钢制成。选择性地，正极板230可由不会对二次电池10造成任何化学变化并具有高导电性的材料制成。
正极不平坦凹槽231可设置有插入其中的正极活性材料233。正极活性材料233可以是锂基活性材料。例如，可以使用诸如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiFePO4和Li1+ zNi1-x-yCoxMyO2(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1,0≤Z≤1,M为诸如Al、Sr、Mg、La和Mn之类的金属)之类的金属氧化物。
负极板250可具有负极不平坦凹槽251。可提供多个负极不平坦凹槽251。多个负极不平坦凹槽251可彼此间隔开一定距离。负极不平坦凹槽251可设置为向下突出。负极不平坦凹槽251的截面可具有矩形形状。相邻的负极不平坦凹槽251之间的负极板250的一部分可设置成水平延伸。
负电板250可由铜材料制成。或者，负极板250可由不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、或经碳、镍、钛、银等表面处理过的铜或不锈钢制成。选择性地，可提供铝-镉合金。
负极不平坦凹槽251可设置有插入其中的负极活性材料253。负极活性材料253可以是碳基活性材料。例如，负极活性材料253可以是诸如结晶碳、无定形碳、碳复合物或碳纤维之类的碳材料；锂金属；锂合金或类似者。与上述实例不同，正极活性材料233和负极活性材料253的类型和化学组成可根据二次电池10的类型以不同方式提供。
单元隔板270可插置在正极板230和负极板250之间。单元隔板270可设置为沿一个方向延伸。正极板230和负极板250的形状可基于单位隔板270彼此对称。
单元隔板270可由多孔材料制成。例如，单元隔板270可由多孔聚合物膜制成，诸如聚烯烃膜、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、支链淀粉、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯萘、无纺布膜、具有多孔网状结构的膜、或它们的混合物。
图4是示出多个单元电极体在图1的电极组件中堆叠的截面图。
参照图4，单元电极体210可设置为彼此堆叠。例如，如图4中所示，单元电极体210可向上堆叠。在相邻的单元电极体210中彼此相邻的正极不平坦凹槽231或负极不平坦凹槽可通过配合而与负极板250或正极板230接合。
例如，在相邻的单位电极体210中，位于下方的单位电极体210的正极板230和位于上方的单位电极体210的负极板250可彼此相邻。位于下方的单元电极体210的正极板230的正极不平坦凹槽231可耦接至位于上方的单元电极体210的负极不平坦凹槽251之间的空间。位于上方的单元电极体210的负极不平坦凹槽251可耦接至位于下方的单元电极体210的正极不平坦凹槽231之间的空间。
单元电极体210可经由上述耦接方法耦接至彼此而没有任何剩余空间。在图4中，作为示例，四个单元电极体210被堆叠并且耦接至彼此。然而，本公开内容并不限于此，并且多于四个的单元电极体210可彼此堆叠。
隔板290可位于多个单元电极体210之间。例如，隔板290可位于相邻的单元电极体210之间。隔板290可设置在位于下方的单元电极体210的正极板230与位于上方的单元电极体210的负极板250之间。隔板290可成形为对应于位于下方的单元电极体210的正极板230或位于下方的单元电极体210的负极板250。
隔板290可由多孔材料制成。例如，隔板290可由与单元隔板270相同的材料制成。
如上所述，正极板230和负极板250可配置为分别具有正极不平坦凹槽231和负极不平坦凹槽251，使得接触表面积可被加宽。通过加宽正极板230和负极板250的接触表面积，可以使将电极组件200中产生的热量释放到外部的效果最大化。另外，由于正极板230和负极板250的不平坦凹槽结构，当单元电极体210相耦接时，可以增强粘附力。
再次参照图1和图2，电极接片300可延伸以从电极组件200突出。电极接片300包括正极接片310和负极接片320。正极接片310可从正极板230的未涂覆部分延伸，负极接片320可从负极板250的未涂覆部分延伸。可为每个二次电池10设置单个正极接片310和单个负极接片320。或者，也可以设置多个正极接片310和多个负极接片320。
电极引线400可将二次电池10电连接至其他外部装置。电极引线400可包括正极引线410和负极引线420。电极引线400可设置为从壳体的内部延伸到壳体100的外部。电极引线400的一部分可插置在密封部160之间。电极引线400连接至电极接片300。本公开内容的电极引线400可在壳体100的一侧上设置有正极引线410和负极引线420两者。或者，也可以将正极引线410设置在壳体100的一侧上，将负极引线420设置在壳体100的另一侧上。
二次电池10具有容纳部150和密封部160。在此，容纳部150是电极组件200被容纳在二次电池10中的部分。密封部160形成在围绕容纳部150的壳体100的被密封的四个侧面处。
根据如上所述的本公开内容的实施方式，与现有的电极组件相比，二次电池10包括具有新结构(其中正极板230和负极板250具有较大的表面积)的电极组件200，因此由二次电池10产生的热量可以被有效地消散。
以上描述说明了本公开内容。另外，以上内容解释了本公开内容的优选实施方式，本公开内容可允许各种组合、修改和环境。换句话说，可以在本文披露的发明的概念、披露的内容，它们的等同物和/或本领域的技术和知识的范围内对本公开内容进行改变或修改。所披露的实施方式示出了实现本公开内容的技术特征的最佳状态，并且这可以按照本公开内容的详细领域和应用中所要求的各种方式进行修改。因此，详细描述并非旨在限制所披露的本公开内容，而是所附权利要求应被解释为包括其他实施方式。

Claims (4)

1.一种二次电池，包括：
电极组件，所述电极组件具有多个单元电极体，每个电极体包括：具有多个正极不平坦凹槽的正极板，正极活性材料被插入到所述正极不平坦凹槽中；具有多个负极不平坦凹槽的负极板，所述负极不平坦凹槽被定位成面对所述正极不平坦凹槽，使得负极活性材料被插入到所述负极不平坦凹槽中；和单元隔板，所述单元隔板插置在所述正极板和所述负极板之间；和
壳体，所述壳体具有容纳所述电极组件和电解质的容纳部，
其中所述正极板和所述负极板基于所述单元隔板彼此对称，并且
其中相邻的单元电极体中的相邻的正极板和负极板彼此接合，使得所述正极不平坦凹槽耦接至所述负极不平坦凹槽之间的空间，并且所述负极不平坦凹槽耦接至所述正极不平坦凹槽之间的空间。
2.根据权利要求1所述的二次电池，
其中所述多个单元电极体被定位成沿一个方向堆叠。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，
其中所述二次电池进一步包括分别插置在所述多个单元电极体之间的隔板。
4.根据权利要求3所述的二次电池，
其中分别插置在所述多个单元电极体之间的所述隔板被成形为对应于与其相邻的所述正极板或所述负极板。
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