CN110462908A - 具有依赖于温度变化的可变层的可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种可再充电电池。所述可再充电电池包括：正极衬底层；正极活性材料层，被布置为与所述正极衬底层邻近；负极衬底层；负极活性材料层，被布置为与所述负极衬底层邻近；隔膜，被布置在所述正极活性材料层与所述负极活性材料层之间；以及形状可变层，被布置在所述正极衬底与所述正极活性材料层之间或所述负极衬底与所述负极活性材料层之间。

Description

具有依赖于温度变化的可变层的可再充电电池
技术领域
本公开总体涉及可再充电电池，并且更具体地，涉及一种包括依赖于温度变化的可变层的可再充电电池。
背景技术
便携式电子装置(诸如智能电话)的二次电池可分类为：圆柱形电池，在该圆柱形电池中电极组件被嵌入在圆柱形金属罐中；矩形电池，在该矩形电池中电极组件被嵌入在矩形金属罐中；以及袋型电池，在该袋型电池中电极组件根据电池壳体的形状被嵌入在铝层压片的袋型壳中。
电池电极组件可分类为卷芯型(卷绕型)和堆叠型(层压型)。可通过在用作集电器的金属箔上涂覆电极活性材料等，然后通过压制和切割过程形成电极并通过使用隔膜将负极和正极分隔开，之后按照螺旋形状将其卷绕，来制造卷芯型电极组件。
堆叠型电极组件具有由隔膜分隔开的多个正极单元和负极单元顺序地堆叠的结构，并且可适用于矩形电池和袋型电池两者。另外，可使用作为卷芯型和堆叠型的混合型的电极组件。
当可再充电电池的温度由于各种内部和外部热原因而增加时(例如，当其被具有导电性的尖锐的针形导体(诸如钉子)刺穿时)，正极和负极通过该针形连接器被电连接。因此，电流流到具有低电阻的针形导体。在这种情况下，由于电流流过正极活性材料/衬底与负极活性材料/衬底之间的接触电阻部分，因此产生了高电阻热。
当由于上述热量而使可再充电电池的温度增加到大于或等于阈值时，由于隔膜已经收缩，因此正极与负极之间发生直接接触。其结果是，发生热失控现象，其中，所述热失控现象是可再充电电池过热、着火或爆炸的主要原因。
此外，当由于不良的电池单体制造等而引起含有金属异物时，可再充电电池在正极与负极之间不是常见地绝缘的，这导致了内部短路。在这种情况下，可能存在局部部分发热的问题。电池不具有阻止局部部分发热的功能，这可能导致由于热失控过程而可能发生着火现象的严重问题。
发明内容
本公开的一方面提供了一种具有阻止电池的过热现象的结构的可再充电电池。
本公开的另一方面提供了一种能够通过使用形状根据温度而改变的形状可变层将正极活性材料或负极活性材料与电极衬底分隔开或分离来阻止过热现象的可再充电电池。
本公开的另一方面提供了一种能够通过使用电阻特性根据温度而改变的温度控制层将正极活性材料或负极活性材料与电极衬底分隔开或分离来阻止过热现象的可再充电电池。
本公开的另一方面提供了一种具有阻止电池电极组件的局部过热现象的结构的可再充电电池。
本公开的另一方面防止了电池的过热现象(或者热失控或着火现象)，从而提供了一种可靠的可再充电电池。
根据一个实施例，提供了一种可再充电电池。所述可再充电电池包括：正极衬底层；正极活性材料层，被布置为与所述正极衬底层邻近；负极衬底层；负极活性材料层，被布置为与所述负极衬底层邻近；隔膜，被布置在所述正极活性材料层与所述负极活性材料层之间；以及形状可变层，被布置在所述正极衬底与所述正极活性材料层之间或所述负极衬底与所述负极活性材料层之间。
根据另一实施例，提供了一种可再充电电池。所述可再充电电池包括：电极层；电极活性材料层，与所述电极层对应；以及形状可变层，被布置在所述电极层与所述电极活性材料层之间，以在大于或等于预定温度的温度下调节所述电极层与所述电极活性材料层之间的电流。
根据另一实施例，提供了一种可再充电电池。所述可再充电电池包括：电极层；电极活性材料层，与所述电极层对应；以及形状可变层，被布置在所述电极层与所述电极层活性材料层之间，以根据温度调节所述电极层与所述电极活性材料层之间的电流。
附图说明
从结合附图的以下详细描述中，本公开的实施例的以上和其他方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1是根据实施例的电子装置的正面透视图；
图2是根据实施例的电子装置的背面透视图；
图3是根据实施例的电子装置的整体结构的分解透视图；
图4AA和图4AB是根据实施例的应用了可再充电电池的电子装置的外壳及其细节的透视图；
图4B是根据实施例的应用了可再充电电池的电子装置的外壳的平面图；
图4C是根据实施例的可再充电电池被置于电子装置的外壳中的状态的示图；
图5是根据实施例的可再充电电池的分解透视图；
图6A是根据实施例的电池单体按照卷型被卷绕的电池电极组件的结构的透视图；
图6B是根据实施例的电池单体按照卷型被卷绕的电池电极组件的结构的侧视图；
图7A是根据实施例的电池单体的结构的透视图；
图7B是根据实施例的电池单体的结构的侧视图；
图8A是根据实施例的电池电极组件的结构的透视图；
图8B是根据实施例的电池电极组件的结构的剖视图；
图8C是根据实施例的设置在电池电极组件中的根据温度变化的形状可变层的前后状态的示图；
图8DA、图8DB和图8DC是根据实施例的当电池电极组件中出现热点区时热点区中的形状可变层和非热点区中的形状可变层的状态及其细节的示图；
图9是根据实施例的电池电极组件的结构的剖视图；
图10是根据实施例的电池电极组件的剖视图；
图11是根据实施例的电池电极组件的剖视图；
图12A、图12B、图12C和图12D是根据实施例的形状可变层的纳米网格结构的示图；
图13A是根据实施例的按照卷型被卷绕的电池电极组件的透视图；
图13B是根据实施例的在形状可变层的第一区域和第二区域中设置的第一图案和第二图案的示图；
图13C是根据实施例的在形状可变层的第一区域和第二区域中设置的第一图案和第二图案的示图；
图14A是根据实施例的按照卷型被卷绕的电池电极组件的透视图；
图14B是根据实施例的在形状可变层的第一区域、第二区域和第三区域中设置的第一图案、第二图案和第三图案的示图；
图14C是根据实施例的在形状可变层的第一区域、第二区域和第三区域中设置的第一图案、第二图案和第三图案的示图；
图15是根据实施例的在形状可变层的第一区域和第二区域中设置的第一图案和第二图案的剖视图；
图16是根据实施例的在形状可变层的第一区域和第二区域中设置的第一图案和第二图案的剖视图；
图17A是根据实施例的在电池电极组件中出现热点的状态的示图；
图17B是沿图17A中的线条17B-17B截取的剖视图；
图17C是根据形状可变层的形状变化在热点区中使电极层和活性材料层分隔开的状态的剖视图；
图18A是根据实施例的形状可变层被构造为电池电极组件的活性材料层中的一层的状态的侧视图；
图18B是根据实施例的形状可变层被构造为电池电极组件的活性材料层中的一层的状态的透视图；
图19AA、图19AB和图19AC是根据各种实施例的在电池电极组件的电极结构中，当形状可变层(例如，正温度系数(PTC)材料)不存在(无PTC)时，当PTC材料存在于全部表面(PTC_全部)时，以及当PTC材料按照图案形状存在(PTC_正方形)时的结构的剖视图；并且
图19B是根据各种实施例的在电池电极组件的电极结构中，图19AA的当形状可变层(例如，PTC材料)不存在(无PTC)时，图19AB的当PTC材料存在于全部表面(PTC_全部)时，以及图19AC的当PTC材料按照图案形状存在(PTC_正方形)时，对二次电池的性能的影响的比较结果的曲线图。
具体实施方式
在下文中，参照附图在下面描述本公开的各种实施例。然而，本公开不旨在限于特定实施例，并且应当理解，可对本文描述的各种实施例进行各种修改、等同和/或替代。关于附图的描述，相似的组件可通过相似的参考标号标记。
在本公开中，表述“具有”、“可具有”、“包括”、“包含”、“可包括”和“可包含”指示对应特征(例如，诸如数值、功能、操作或组件的元素)的存在，但不排除附加特征的存在。
在本公开中，表述“A或B”、“A和/或B中的至少一个”、“A和/或B中的一个或更多个”等可包括一个或更多个相关所列项中的任意以及全部组合。例如，术语“A或B”、“A和B中的至少一个”以及“A或B中的至少一个”可指如下全部情况：(1)包括至少一个A的情况，(2)包括至少一个B的情况，以及(3)包括至少一个A和至少一个B的情况。
本文使用的诸如“第一”、“第二”等的术语可指本公开的各种实施例的各种元件，但不旨在限制本公开。例如，这些术语不旨在限制元件的顺序和/或优先级。此外，这些术语可用于将一个元件与另一元件区分开。例如，“第一用户装置”和“第二用户装置”指示不同用户装置，而不管顺序或优先级如何。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，并且类似地，第二元件可被称为第一元件。
将理解，当一个元件(例如，第一元件)被称为“(可操作地或可通信地)耦接到”或“连接到”另一元件(例如，第二元件)时，该元件可被直接耦接或连接到另一元件，或经由中间元件(例如，第三元件)被耦接到或连接到另一元件。相反，当一个元件(例如，第一元件)被称为“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件(例如，第二元件)时，应当理解不存在中间元件(例如，第三元件)。
根据情况，本文使用的表述“被配置为(或被设置为)”可用来代替例如表述“适合于”、“具有......的能力”、“被设计为”、“被适配为”、“用作”和“能够”。术语“被配置为(或被设置为)”不仅仅指示在硬件上“被具体设计为”。相反，表述“被配置为......的装置”可指示装置“能够”与另一装置或其他组件一起操作。例如，“被配置为(或被设置为)执行A、B和C的处理器”可指示用于执行相应操作的专用处理器(例如，嵌入式处理器)，或可通过执行存储在存储器装置中的一个或更多个软件程序来执行相应操作的通用处理器(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))。
本公开中使用的术语被用于描述本公开的特定实施例，但是不旨在限制本公开的范围。除非另有说明，否则单数形式的术语可包括复数形式。除非本文另有定义，否则本文使用的所有术语可具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，在字典中定义的以及惯用的术语也应当按照相关领域中的习惯来解释，而不是以理想化的或过于正式的方式解释，除非在本文中在本公开的各种实施例中被明确地如此定义。在一些情况下，即使在说明书中定义了术语，也不旨在将所述术语解释为排除本公开的实施例。
根据各种实施例的电子装置可包括智能电话、平板个人计算机(PC)、移动电话、视频电话、电子书阅读器、台式PC、膝上型PC、上网本计算机、工作站、服务器、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器、移动医疗装置、相机或可穿戴装置(例如，智能眼镜、头戴式装置(HMD)、电子服装、电子手环、电子项链、电子配件、电子纹身、智能镜子或智能手表)中的至少一种。
根据实施例，电子装置可以是智能家用电器。智能家用电器可包括例如电视(TV)、数字视频盘(DVD)播放器、音频播放器、冰箱、空调、吸尘器、烤箱、微波炉、洗衣机、空气净化器、机顶盒、家庭自动化控制面板、安全控制面板、TV盒(例如，SamsungApple或Google TVTM)、游戏机(例如，和)、电子词典、电子钥匙、摄像机、电子相框等中的至少一种。
根据实施例，电子装置可包括医疗装置(例如，各种便携式医疗测量装置(例如，血糖监测装置、心跳测量装置、血压测量装置、温度计等)、磁共振血管造影(MRA)装置、磁共振成像(MRI)装置、计算机断层扫描(CT)装置、扫描仪以及超声装置)、导航电子装置、全球定位系统接收器(GPS)，事件数据记录仪(EDR)、飞行数据记录器(FDR)、车载信息娱乐装置、船舶电子设备(例如，导航系统和陀螺仪)、航空电子设备、安全装置、车辆的头部单元、工业或家用机器人、自动取款机(ATM)、商店的销售终端(POS)装置或物联网(IoT)装置(例如，电灯泡、各种传感器、电表或燃气表、喷淋装置、火灾报警器、恒温器、路灯、烤面包机、健身器材、热水箱、加热器、锅炉等)中的至少一种。
根据实施例，电子装置可包括家具或建筑物/结构的一部分、电子板、电子签名接收装置、投影仪或各种测量仪器(例如，水表、电表、燃气表或波长计等)中的至少一种。电子装置可以是上述装置的一个或更多个组合。电子装置可以是柔性电子装置。然而，电子装置不旨在限于上述装置，而是可包括新开发的电子装置。
图1是根据实施例的电子装置的正面透视图。图2是根据实施例的电子装置的背面透视图。
参照图1和图2，电子装置100可包括布置在第一表面1001(例如，前表面)的显示器101。显示器101可包括作为屏幕装置来操作的触摸传感器。显示器101可包括作为压力响应屏幕装置来操作的压力传感器。
根据实施例，电子装置100可包括被布置为输出对等用户的语音的接收器102。电子装置100可包括被布置为将用户的语音发送给对等用户的麦克风装置103。
根据实施例，电子装置100可在接收器102被安装的周围区域具有用于执行电子装置100的各种功能的组件。所述组件可包括至少一个传感器模块104。传感器模块104可包括例如照度传感器(例如，光学传感器)、接近传感器(例如，光学传感器)、红外传感器以及超声传感器中的至少一个。组件可包括前置相机装置105。组件可包括用于向用户通知电子装置100的状态信息的指示器106(例如，发光二极管(LED)装置)。
根据实施例，电子装置100可包括布置在麦克风装置103的一侧的扬声器装置108。电子装置100可包括布置在麦克风装置103的另一侧的连接器端口107，以执行针对外部装置的数据发送/接收功能并通过使用供应给其的外部电源对电子装置100充电。电子装置100可包括布置在连接器端口107的一侧的耳机插孔109。
根据实施例，电子装置100可包括外壳110。外壳110可由导电构件和非导电构件形成。外壳110可沿电子装置100的边界被布置，并且可通过延伸到前表面或后表面的至少一个子区域来布置。外壳110可沿电子装置100的边界限定电子装置100的至少一部分厚度。然而，不限于此，外壳110也可被布置在电子装置100的至少一部分厚度上。外壳110的至少一部分可被嵌入在电子装置100内。
根据实施例，电子装置100可包括被布置在面向第一表面1001的第二表面1002(例如，后表面)的后窗111。电子装置100可包括透过后窗111被布置的后置相机装置112。电子装置100可包括被布置在后置相机装置112的一侧的至少一个电子组件113。电子组件113可包括照度传感器(例如，光学传感器)、接近传感器(例如，光学传感器)、红外传感器、超声传感器、心率传感器、闪光装置以及指纹识别传感器中的至少一个。
根据实施例，电子装置100可包括被固定到在电子装置100内部的外壳110的可再充电电池作为供电手段。可再充电电池可包括袋型电池。
图3是根据实施例的电子装置300的分解透视图。
电子装置300可与图1和图2的电子装置100类似，或可包括另一实施例。
参照图3，电子装置300可包括被顺序地布置在外壳320的上侧的键输入装置330、至少一个密封构件350、以及显示器301，其中，显示器301包括显示模块3012和窗口3011。电子装置300可包括印刷电路板(PCB)360、柔性PCB(FPCB、主板等)、可再充电电池370、无线电力发送/接收构件380、后密封构件390以及后窗311。可再充电电池370可被容纳在设置在外壳320中的容纳空间中，并且可通过避开印刷电路板360来布置。可再充电电池370和PCB360可按照平行的方式被布置得相互不重叠。然而，不限于此，可再充电电池370的至少一个子区域可被布置为与印刷电路板360重叠。
根据实施例，尽管在实施例中可单独使用外壳320，但也可一起使用结合到外壳320的至少一个板(例如，中心板、后板、可拆卸电池盖等)。外壳320可通过使用导电构件(例如，金属构件等)和非导电构件(例如，树脂等)来形成。外壳320可通过插入注射工艺(injection process)或双注射工艺而由导电构件和非导电构件形成。
根据实施例，在显示模块3012被附接到窗口3011的后表面之后，显示器301可被应用于外壳320。窗口3011可由诸如玻璃、树脂等的透明材料形成。显示模块3012可包括触摸传感器。显示模块3012可包括触摸传感器和压力传感器。电子装置300可包括被布置在外壳320与显示器301之间的用于防水的至少一个密封构件350。
根据实施例，电子装置300可包括沿其边界被布置在外壳320的后表面与后窗311之间的用于防水的密封构件390。后窗311可由玻璃、塑料、合成树脂和金属之中的至少一种材料形成。密封构件350和密封构件390可包括胶带、粘合剂、防水调剂、硅、防水橡胶和聚氨酯中的至少一种。
根据实施例，PCB 360可包括存储器、处理器、各种传感器、输入/输出端子等，并且可通过使用从可再充电电池370供应的电力来执行电子装置300的各种功能。PCB 360可被布置为与可再充电电池370邻近。PCB 360可按照如下方式被布置：PCB 360的至少一个表面与可再充电电池370的一个表面接触，并且因此PCB 360的至少一部分与可再充电电池370重叠；或者PCB 360可按照如下方式被布置：通过按照避开用于布置可再充电电池370的空间的或的形状被构造，相同的平面相对于可再充电电池370以分开的方式被占用。
根据实施例，可再充电电池370可向诸如显示器301、印刷电路板360等的主要组件提供电力，并且可提供诸如无线电力发送/接收构件380、各种片式传感器等的安装平面。可再充电电池370可被布置在电池放置区域中以提供可靠的组装并避免由于可再充电电池370的体积和重量所导致的使用期间的移动，其中，在所述电池放置区域中，一定的空间由于外壳320的子区域中准备的安装腔空间、导向肋片等而得到保证。可再充电电池370可被用作嵌入在电子装置300中的内置电池(例如，内置电池组)，或当电池盖打开时为了更换的目的而可由用户从电子装置300拆卸。
根据实施例，可再充电电池370可包括：电池袋，在其中支撑电池单体；保护电路模块(PCM)(例如，电路板)，从电池袋拉出的端子被电连接到保护电路模块；以及壳体(例如，PCM外壳或PCM壳体)，用于保护PCM。为了增强抗冲击性，容纳PCM的壳体可在组装结构中被固定到电池袋，并且因此即使外部冲击被施加到电子装置300，也可防止可再充电电池370的元件(例如，电池袋、PCM、端子等)受到损坏。
图4AA和图4AB是根据本公开的实施例的应用了可再充电电池的电子装置的外壳400及其细节的透视图。图4B是根据本公开的实施例的应用了可再充电电池的电子装置的外壳400的平面图。图4C是根据本公开的实施例的可再充电电池被置于电子装置的外壳400的状态的示图。
外壳400可与图1和图2的外壳110、图3的外壳320类似，或可包括另一实施例。
参照图4AA和图4AB，外壳400可由导电构件和非导电构件形成。根据实施例，如果外壳400由导电构件和非导电构件形成，则它可通过双注射工艺、插入注射工艺或基于计算机数控(CNC)的工艺形成。外壳400可包括用于容纳可再充电电池(例如，图4C的可再充电电池430)的放置部410。放置部410基本可按照可安装电池的安装部的形状形成。放置部410可包括：第一导向肋片411；第二导向肋片412，被形成为以间隔的方式面向第一导向肋片411；第三导向肋片413，用于连接第一导向肋片411和第二导向肋片中的每一个的一端；以及第四导向肋片414，用于连接第一导向肋片411和第二导向肋片412中的每一个的另一端。第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414可形成为从外壳400的表面突出一定高度，并且放置部410可借助于第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414中的每一个以凹陷形状容纳电池的至少一部分厚度。第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414中的每一个的突出量可在电池组的厚度的50％-80％的范围内形成，并且可再充电电池的其余突出部分可通过组装到外壳400的结构(例如，中心板、背板、后壳、电池盖等)被补偿(例如，支撑或密封)。然而，不限于此，放置部410可在外壳的表面中按照利用特定深度形成的间隙的形状来形成，而没有单独的突出导向肋片。
根据实施例，第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414中的至少一个可按照其一些或所有区域视觉透明的方式设置。被视觉透明地设置的第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414可允许可再充电电池被安装到放置部410的安装状态能够在被组装时或被组装之后确认。在这种情况下，在外壳400内部延伸的第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414可通过双注射工艺或插入注射工艺以与外壳400不同的异质透明材料形成。
根据实施例，放置部410可包括形成为处理可再充电电池的膨胀现象的开口416。然而，不限于此，低于放置部的间隙可形成在放置部410中以处理膨胀现象。放置部410可包括用于将可再充电电池固定到放置部410的胶带安装部417。放置部410可包括开口部415，使得包括从待放置的可再充电电池拉出的连接器的FPCB(例如，图4C的FPCB 431)被拉出到其附近的PCB上。开口部415可通过从上述的第一导向肋片411、第二导向肋片412、第三导向肋片413和第四导向肋片414排除至少一个子区域而被自然地形成。
参照图4B，用于固定可再充电电池(例如，图4C的电池组430)的胶带421(例如，双面胶带等)可布置在放置部410的胶带安装部417上。然而，不限于此，胶带421可用粘合剂或粘合树脂代替。根据实施例，被布置为补偿(例如，支撑或密封)可再充电电池中的阶梯高度区域的至少一个支撑构件422可被包括在放置部410中。支撑构件422可通过使用胶带安装部417的至少一个子区域来替换，并且在这种情况下，支撑构件422可执行诸如双面胶带的粘合功能。
根据实施例，支撑构件422或胶带421可由视觉透明的材料形成。由透明材料形成的支撑构件422或胶带421可允许可再充电电池被安装到放置部410的安装状态能够在组装时或组装之后确认。支撑构件422或胶带可通过基于透明材料的粘合、点胶、紫外(UV)照射或伴随自然干燥的卷曲来替换。
参照图4C，外壳400可在双面胶带(例如，图4B的双面胶带421)和支撑构件(例如，图4B的支撑构件422)通过胶带安装部(例如，图4A的胶带安装部417)被布置的状态下容纳可再充电电池430。根据实施例，双面胶带和支撑构件可在被附接到电池组430的相应外表面而不是胶带安装部417的状态下被置于外壳400的放置部410。如果可再充电电池430被置于放置部410，则可再充电电池430的FPCB 431可通过开口部(例如，图4A的开口部415)被拉出到放置部410的外部，并且可在其附近被电连接到印刷电路板。
图5是根据实施例的可再充电电池500的分解透视图。
图5的可再充电电池500可与图3的可再充电电池370、图4C的可再充电电池430相似，或可包括另一实施例。
参照图5，可再充电电池500可包括：电池袋(battery pouch)510，包括电池单体(下面更详细地描述的图6A的电池单体600或图7A的电池单体700)；PCM 520，被电连接到从电池袋510拉出的导电端子511和导电端子512；壳体530，用于容纳PCM 520；结合构件540，用于在提供缓冲效果的同时将壳体530固定到电池袋510；以及精加工构件550，用于提供精加工效果以覆盖容纳了PCM 520与电池袋510的壳体530。
根据实施例，电池袋510可将电池单体(例如，图6A的电池单体600或图7A的电池单体700)包括在其内部。电池单体(例如，图6A的电池单体600或图7A的电池单体700)可包括可被卷绕或堆叠的多个板型电池，并且可通过被打断而被布置在填充有电解质的电池袋510中。
根据实施例，电池袋510可包括作为用于打断填充有电解质的电池单体的密封部分的袋平台(pouch terrace)5101。电池袋510的袋平台5101或侧壁5102可被用作容纳有PCM 520的壳体510的接触区域或固定区域，其中，袋平台5101从侧壁5102突出。电池袋510可由诸如铸涂纸(CCP)、铝、尼龙等的材料形成。袋平台5101可通过使用加热、激光等被密封和形成。
根据实施例，电池袋510具有PCM等被安装到其上的袋平台5101，并且可包括通过袋平台5101被暴露并被电连接到内部的电池单体(例如，图6A的电池单体600或图7A的电池单体700)的至少一个导电端子511或导电端子512。导电端子511和导电端子512可包括负极端子和正极端子。图6A和图6B是根据实施例的电池单体600按照卷型被卷绕的电池电极组件的结构的示图。
参照图6A和图6B，为了将第一电极610和第二电极630分隔开，布置在电池袋(例如，图5的电池袋510)内部的电池单体600可通过以下方式被形成：可被卷绕的板型的第一电池610和第二电池630与一对隔膜620和隔膜640一起被卷绕。电池电极组件可被限定为电池单体与隔膜一起按照卷型被卷绕之后的状态。
根据实施例，所述一对隔膜620和隔膜640可用于将第一电极610和第二电极630分隔开以使得它们不被相互电连接。被多次卷绕的第一电极610和第二电极630可包括从中心区域突出的相应导电端子611和导电端子631(例如，正极端子、负极端子)。
图7A和图7B是根据实施例的电池单体700的结构的示图。
参照图7A和图7B，为了将第一电极710和第二电极730分隔开，被布置在电池袋(例如，图6的电池袋610)内部的电池单体700可按照下述方式被形成：可被卷绕的板型的第一电池710和第二电池730与一对隔膜720和隔膜740一起被卷绕。所述一对隔膜720和隔膜740可用于将第一电极710和第二电极730分隔开以使得它们不被相互电连接。
根据实施例，被多次卷绕的第一电极710和第二电极730可具有厚度，并且如所示，可包括从外部区域突出的相应导电端子711和导电端子731(例如，正极端子、负极端子)。
返回图5，可再充电电池500可包括PCM 520，其中，所述PCM 520将被电连接到从袋平台5101拉出的导电端子511和导电端子512。根据实施例，PCM 520可包括能够对可再充电电池500的全部部件或一些部件进行电气保护的一个或更多个电路元件以及可安装电路元件的电路板(例如，PCB)，并且PCM 520可通过导电板523和导电板524而被电连接到从袋平台5101拉出的导电端子511和导电端子512。
根据实施例，PCM520可被用于当电池单体被充电和放电时将电压保持在特定范围内(例如，用于防止过度充电或过度放电)。例如，如果电池单体是锂电池，则PCM520可控制电池电压在任何范围(例如，2V至4.5V)内工作以防止电池单体的损坏。
在下文中，根据参照附图的实施例描述可再充电电池的电极组件的结构。例如，电池电极组件可设置有用于阻止正极或负极或者正极和负极两者中的过热状态的层，以防止作为二次电池的电池着火或局部着火。包括电极的电池单体可被定义为电池电极组件，并且用PCM等组装电池电极组件的状态可被定义为可再充电电池。另外，可再充电电池可包括电池袋。
根据实施例，可按照各种方式构造用于调节或阻止电池电极组件的过热状态的层。所述层可以是温度可变层或温度控制层。例如，温度可变层或温度控制层可以是导电涂层、电阻可变层或形状可变层中的任何一种。因为电阻可变层通过根据温度改变电阻来执行用于阻止电极的电气功能的功能，所以电阻可变层可被称为温度可变电阻层。电阻可变层可被称为形状可变层。
在下文中，下面描述了用于阻止电池电极组件的过热状态的各种结构。下面描述了采用形状可变层作为用于阻止电池电极组件的过热状态的层的电池电极组件的实施例。例如，锂离子电池单体可被用作应用了所述电池电极组件的二次电池。
图8A是根据实施例的电池电极组件的结构的透视图。图8B是根据实施例的电池电极组件的结构的剖视图。图8C是根据实施例的设置在电池电极组件中的根据温度变化的形状可变层的前后状态的示图。图8DA、图8DB和图8DC是根据各种实施例的当电池电极组件中出现热点区时热点区中的形状可变层和非热点区中的形状可变层的状态的示图。
参照图8A、图8B、图8C、图8DA、图8DB和图8DC，二次电池的电池电极组件800可包括正极810、负极820和隔膜830。正极810可包括正极衬底层811和正极活性材料层812，并且负极820可包括负极衬底层821和负极活性材料层822。正极衬底层811可被称为正极衬底，并且负极衬底层821可被称为负极衬底。
例如，二次电池的电池电极组件800可在正极810上设置有形状可变层(参见图8A至图8DC)，在负极820上设置有形状可变层(参见图9)，或在正极810和负极820两者上设置有形状可变层(参见图10)。因此，正极衬底层811和正极活性材料层812彼此隔开，或负极衬底层821和负极活性材料层822彼此隔开，从而防止电池电极组件800的加热状态或热失控状态。形状可变层813调节电极层与电极活性材料层之间的电流，从而减少或阻止两层之间的电流移动。例如，形状可变层可包括温度控制层或导电涂层。应当注意，根据各种实施例的可再充电电池结构不必限于被应用于卷芯型电池，并且本公开可同样地被用于堆叠电池。
形状可变层813是具有根据温度变化的可变电阻特性的化合物，并且可由结晶聚合物材料(诸如绝缘聚合物基质8132)和具有导电性的导电填料粒子8134(诸如碳化合物)制成。随着形状可变层813的温度增加到大于或等于熔点，包含在结晶区域中的聚合物8132转变为非晶态，这导致体积膨胀。其结果是，处于连接状态的碳粒子8134彼此分开，并且因此可阻止电子的流动。也就是说，由碳粒子8134形成的导电通路8136没有形成，从而阻止了电子流动。
例如，在出现局部热点区“s”的异常状态(诸如过载或过热)下，结晶聚合物8132的热利用以及由微体积膨胀引起的非晶化被实现。因此，聚合物8132和导电材料8134(诸如碳粒子)可彼此分开，导致在大于或等于特定熔点的范围内自发自主地转变到非导电(高电阻)状态。在这种情况下，形状可变层813可通过随时阻挡施加到电子电路的电流来负责用于保护电子电路的功能。
此外，由于根据实施例的形状可变层813可具有由碳粒子8134在小于或等于熔点的温度(例如，室温)和正常状态下形成的电子通路8136，因此电子可流动。也就是说，碳粒子8134可通过提供多条电子通路8136而充当导体。
当异常状态的条件被去除并因此温度降低时，形状可变层813返回到初始的低电阻值，从而使电子电路能够正常工作。
构成根据实施例的形状可变层813的聚合树脂的示例可包括聚酯、具有微结晶度的聚氨酯、聚烯烃，并且作为聚烯烃基树脂，可包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和乙烯醋酸乙烯酯(EVA)中的任何一种。
根据实施例的形状可变层813可至少部分地基于与可再充电电池的至少一部分对应的部分的温度而变化。形状可变层813可被构造为部分地基于形状的变化来调节衬底层与活性材料层之间的电流，其中，所述衬底层与正极衬底层811或负极衬底层821对应，所述活性材料层与正极活性材料层812或负极活性材料层822对应。
根据实施例的形状可变层813可使用例如形状记忆聚合物。电池电极组件800可具有形状记忆聚合物被涂覆、粘附或合并到电极衬底层811和电极衬底层821中的结构。电极衬底层可包括正极衬底层811或负极衬底层821。
根据实施例的形状可变层813可包括面向第一方向的第一表面和面向与第一方向相反的第二方向的第二表面。与正极衬底层811或负极衬底层821对应的电极层可被附着到形状可变层813的第一表面。与正极活性材料层812或负极活性材料层822对应的材料层可被附着到第二表面。
根据实施例的形状可变层813可起到通过形状的变化来执行温度控制的作用。尽管通过平面图表现出形状可变层813和正极活性材料层812的边界，但这仅用于示意性地表示电极的结构。实际上，在这些层的边界中可存在混合区域。因此，可能难以清楚地限定这些层之间的边界。
此外，在可再充电电池的正常工作温度下，电子在正极活性材料层812与正极层811之间均匀地流动。这是因为形状可变层813中包含的材料在相应的温度下具有恒定的导电性。然而，当可再充电电池的温度增加时，形状可变层813中包含的材料的电阻急剧地增加。因此，电子不能经由温度控制层813在正极活性材料层812与正极衬底层811之间流动，从而阻挡了电流。其结果是，可防止电芯的热失控现象等。
根据实施例的正极810可通过例如将正极活性材料层812、导电材料和粘合剂的混合物施加到正极衬底层811来制造，并且还可将填充物添加到正极混合物。
正极衬底层811通常被制造为具有3μm至300μm的非常薄的厚度，并且没有特别限制，只要其具有高导电性而不会在可再充电电池中引起化学变化即可。例如，可使用从钢、铝、镍、钛以及在铝或不锈钢表面上受到用碳、镍、钛或银进行表面处理的材料中选择的一种。例如，可使用铝。
根据实施例的正极活性材料812的示例可包括：层状化合物(诸如锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)等)或取代其他过渡金属材料的化合物；锂锰氧化物(诸如Li1+xMn2-xO4(其中，x为0至0.33)、LiMnO3、LiMn2O3、LiMnO2等)；氧化锂铜(Li2CuO2)；氧化钒(诸如LiV3O8、LiV3O4、V2O5和Cu2V2O7)；由化学式LiNi1-xMxO2(其中，M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，并且x＝0.01至0.3)表示的Ni基型锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(其中，M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，并且x＝0.01至0.1)或化学式Li2Mn3MO8(其中，M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；LiMn2O4，其中的化学式中的一部分Li被碱土金属离子取代；二硫化物；以及Fe2(MoO4)3等，但本公开不限于此。
根据实施例的负极可通过将包含负极活性材料、添加剂、导电材料以及粘合剂的负极混合物应用于负极衬底层来制造，并且还可选择性地包括填充物等。
根据实施例的负极衬底层的材料没有被特别限制，只要它具有导电性而不会在电池中引起化学变化即可，并且可使用例如铜、不锈钢、铝、镍、钛、炭精电极、在铜或不锈钢表面上受到用碳、镍、钛、银等进行表面处理的材料、铝-镉合金等。负极衬底层可具有在3μm至300μm范围内的相同厚度，并且可选择性地具有不同的值。
根据实施例的负极活性材料层的材料的示例可包括：碳，诸如非石墨化碳、石墨碳等；金属复合氧化物，诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe'yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me'：Al、B、P、Si、元素周期表中的1族、2族以及3族元素、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)等；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4、Bi2O5等；导电聚合物，诸如聚乙炔；Li-Co-Ni基材料等。
根据实施例的隔膜被布置在正极层与负极层之间，并且具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜被使用。隔膜的孔径通常为0.01μm至10μm，其厚度通常为5μm至30μm。隔膜的示例包括：烯烃基聚合物，诸如耐化学性和疏水性聚丙烯等；以及薄片或无纺布，由玻璃纤维、聚乙烯等制成。当诸如聚合物的固体电解质被用作电解质时，该固体电解质也可用作隔膜。
此外，根据实施例的可再充电电池按照电池电极组件与电解质溶液一起被嵌入电池壳体中的方式被制造。电池可按照堆叠/折叠型电极组件被嵌入到铝层压片的袋型电池壳体中的结构被构造，并且因此含锂盐的非水电解质被浸渍。含锂盐的非水电解质由非水电解质和锂盐组成。尽管非水有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质等被用作非水电解质，但非水电解质不限于此。
图9是根据实施例的电池电极组件900的结构的剖视图。
参照图9，二次电池的电池电极组件900可包括正极910、负极920和隔膜930。正极910可包括正极衬底层911和正极活性材料层912。负极920可包括负极衬底层921和负极活性材料层922。
根据实施例的电池电极组件900在负极920上具有形状可变层923，以将负极层911和负极活性材料层912相互隔开，从而防止电池电极组件900的加热状态或热失控状态。
根据实施例的形状可变层923是具有根据温度变化的可变电阻特性的化合物，并且可由例如结晶聚合物材料和导电碳化合物制成。随着形状可变层923的温度增加，包含在结晶区域中的聚合物转变为非晶态，这导致体积膨胀。其结果是，处于连接状态的碳粒子彼此分开，从而阻止电子的流动。
图10是根据实施例的电池电极组件1000的剖视图。
参照图10，二次电池的电池电极组件1000可包括正极1010、负极1020和隔膜1030。正极1010可包括正极衬底层1011和正极活性材料层1012，并且负极1020可包括负极衬底层1021和负极活性材料层1022。
根据实施例的电池电极组件1000在正极1010上设置有第一形状可变层1013，以将正极衬底层1011和正极活性材料层1012相互隔开，从而防止电池电极组件1000的加热状态或热失控状态。此外，电池电极组件1000在负极1020上设置有第二形状可变层1023，以将负极衬底层1011和负极活性材料层1012相互隔开，从而防止电池电极组件1000的加热状态或热失控状态。
根据实施例的第一形状可变层1013和第二形状可变层1023中的每一个是具有根据温度变化的可变电阻特性的化合物，并且可例如由结晶聚合物材料和导电碳化合物制成。随着第一形状可变层1013和第二形状可变层1023中的每一个的温度增加，包含在结晶区域中的聚合物转变为非晶态，这导致体积膨胀。其结果是，处于连接状态的碳粒子彼此分开，从而阻止电子的流动。
图11是根据实施例的电池电极组件1100的剖视图。
参照图11，电池电极组件1100在正常使用温度下展现出不影响电池工作的程度的低电阻增加，并且形状可变层1113和形状可变层1123在大于或等于特定温度的温度下改变形状，从而阻止电极的电气功能。
例如，形状可变层1113改变形状以具有方向性，并且因此正极衬底层1111和正极活性材料层1112可按照彼此远离的方向被分隔开，从而将正极衬底层1111和正极活性材料层1112相互隔开。此外，形状可变层1123改变形状以具有方向性，并且因此负极衬底层1121和负极活性材料层1122可沿彼此远离的方向被分隔开，从而将负极衬底层1121和负极活性材料层1122相互隔开。
根据实施例的形状可变层1113和形状可变层1123是形状记忆聚合物层，并且可由作为具有可逆相和固定相的二元结构的材料的聚合物材料制成。例如，形状记忆聚合物层可根据外部影响(温度、光、湿度、pH(例如，酸度)、电场、磁场等)而具有不同的形状，并且只要所述影响不再施加到形状记忆聚合物层，可保持它的形状。然而，当固定相中的物质被加热时，它在一定温度下被转换为可逆相。这个温度被称为玻璃化温度Tg，且被称为形状恢复温度。形状可变层1113和形状可变层1113的代表性示例包括聚降冰片烯。形状可变层1113和形状可变层1113的大小根据温度或压力而变化，并且该大小变化也可被视为形状变化。
当形状可变层从固定相转变为可逆相时，根据实施例的电池电极组件向用户通知针对用于检测变化(诸如电阻增加)的装置而弹出的警报，从而防止根据电池故障的安全事故。
图12A、图12B、图12C和图12D是根据实施例的形状可变层的纳米网格结构的视图。
参照图12A至图12D，形状可变层可按照具有各种形状的图案的纳米网格结构来构造。形状可变层可具有纳米网格结构，并且因此形状可变层可执行电极层与电极活性材料层之间的粘合功能。
参照图12A，形状可变层1210(例如，图8A的参考标号813、图9的参考标号923、或图10的参考标号1013和1023)可由矩形阵列的重复图案1211构造。所述重复图案可被布置在形状可变层的全部或一些部分上。
参照图12B，形状可变层1220(例如，图8A的参考标号813、图9的参考标号923、或图10的参考标号1013和1023)可由菱形阵列的重复图案1221构造。
参照图12C，形状可变层1230(例如，图8A的参考标号813、图9的参考标号923、以及图10的参考标号1013和1023)可由蜂巢阵列的重复图案1231构造。
参照图12D，形状可变层1240(例如，图8A的参考标号813、图9的参考标号923、以及图10的参考标号1013和1023)可由任意阵列的重复图案1241构造。
每个形状可变层按照上述纳米网格结构被构造以在异常温度(例如，过热温度)下将电极层和电极活性材料层相互分隔开，从而阻挡电子的流动。与形状可变层被应用于正/负极层与正/负极活性材料层之间的全部表面的结构相比，当如在纳米网格结构的情况下在常温下执行图案涂覆时，对电池特性而言可能是有益的，并且可增强电极层与电极活性材料层之间的粘附力。
在下文中，可根据图案形状、图案线条的粗细、图案线条的密度(间隔)以及其他属性对设置在电池电极组件中的形状可变层进行各种构造。
图13A是在电池单体1310按照卷型被多次卷绕之后的电池电极组件1300的示图，并且图13B是根据实施例的在电池单体1310被卷绕之前的展开状态的示图。
参照图13A和图13B，使用正交坐标系。X轴表示电池电极组件1300的宽度方向，Y轴表示电池电极组件1300的长度方向，Z轴表示电池电极组件1300的厚度方向(例如，垂直方向)。此外，X轴表示电池单体1310在展开状态(图13B)时的长度方向。
根据实施例的电池电极组件1300是电池单体1310被多次卷绕的卷型二次电池。在这种情况下，当电池单体1310被卷绕时，卷绕计数可根据厚度而不同。完整制造的电池电极组件1300大体为板型，并且可包括至少一个平坦部1320和处于平坦部1320之间的至少一个弯曲部1330。弯曲部1330是弯曲的部分，并且因此可被称为弯部或曲部，并且是承受应力的部分，且因此也可被称为应力产生部或应力集中部。
平坦部(区域)1320是顶部表面或底部表面，并且可以是部分具有容错度的大体平坦的区域。弯曲部(弯部)1330是顶部表面或底部表面，并且可以是大体弯曲的且部分具有容错度的区域。
当图13B的电池单体1310被卷绕至少一次时，存在至少一个平坦部1320和至少一个弯曲部(弯部)1330。例如，弯曲部1330处的应力可比平坦部1320处高，并且因此平坦部1320中的形状可变层(或温度控制层)可被构造为与弯曲部1330中的形状可变层不同。在下文中，平坦区域将被称为第一区域a1，并且弯曲区域将被称为第二区域a2。此外，在如上所述的图12A至图12D中，可按照相同的图案构造在形状可变层上布置的每个图案。
根据实施例的电池单体1310可通过沿长度方向使第一区域a1和第二区域a2交替来形成。形状可变层的处于第一区域a1中的第一图案1321可被构造为与形状可变层的处于第二区域a2中的第二图案1331不同。例如，第一图案1321的图案间距(第一间隔)可被构造为比第二图案1331的图案间距(或第二间隔)窄。多个第一图案1321中的每一个可朝向Y轴方向，多个第二图案1331中的每一个可朝向Y轴方向，并且第二图案1331的每个图案间距可被狭窄地构造。在这种情况下，在第二区域a2被弯曲时发生的应力被考虑用于将电池单体1310按照卷型构造。第一图案1321的图案间距被构造为等间隔的，并且第二图案1331的图案间距被构造为等间隔的。然而，不限于此，第一图案1321的图案间距可不被构造为等间隔的，并且第二图案1331的图案间距可不被构造为等间隔的。
根据实施例的第一图案1321和第二图案1331是根据温度变化的图案，并且因此可分别被称为第一温度可变图案和第二温度可变图案。参考标号1301和参考标号1302分别指定正极端子(正极耳)和负极端子(负极耳)。第一图案1321的图案线条可相对于指定(例如，预定)方向以第一间隔布置，并且第二图案1331的图案线条可相对于指定方向以第二间隔布置。上述指定方向可包括长度方向、宽度方向或高度方向。
参照图13C，第二区域a2中的形状可变层的图案间距可被构造为与图13B中的不同。例如，在第二区域a2中，可将中心部分构造为使得图案1351之间的距离狭窄，并且偏离中心的两侧部分可由不比中心部分窄的图案1350构成。由于当中心部分被弯曲时在第二区域a2处发生最大应力，因此第二区域a2的中心部分中的图案1351之间的距离可被构造为比其两侧相对更窄。
此外，形状可变层的第二区域a2中的图案间距可朝向中心部分逐渐变窄，并且可朝向两侧部分逐渐变宽。
图14A是根据实施例的按照卷型被卷绕的电池电极组件1400的透视图。图14B是根据实施例的分别设置在形状可变层的第一区域、第二区域和第三区域中的第一图案、第二图案和第三图案的示图。
参照图14A和图14B，下面通过仅关注与图13A和图13B的电池电极组件1300相比不同的部分来描述电池电极组件1400，并且这里省略了以相同结构构造的部件的详细描述以避免冗余。电池电极组件1400可包括至少一个第三区域a3，其中，在所述第三区域a3中，至少一个第三图案1451被布置在第二区域a2。
在根据实施例的电池单体1410中，至少一个第三图案1451可被布置到第二区域a2。例如，第三图案1451可由朝向X轴方向的至少一个图案构成。至少一个第三图案1451可被布置到每个第二区域a2。例如，第三图案1451可被布置在第二区域a2的顶端或底端，或可分别被布置在所述顶端和底端。第三图案1451可被布置在电池电极组件1400的每个拐角处。构成第三图案1451的每个图案可被构造为等间隔或可不被构造为等间隔。例如，第三图案1451中的每个图案可被密集地构造在弯曲严重的地方。也就是说，当电池单体1410被卷绕时，在第二区域a2中发生弯曲的情况下应力可不同，并且因此在第二区域a2中构造的第三图案可被构造为等间隔或可被构造为不同间隔。例如，由于按照卷型构造的电池电极组件1400的每个拐角部分易受冲击并且是弯曲部分，因此第三图案1451中的每个图案可被构造为比第一区域a1的第一图案1421或第二区域a2的第二图案1431中的每个图案更密集。
图14C是根据实施例的分别设置在形状可变层的第一区域、第二区域和第三区域中的第一图案、第二图案和第三图案的示图。
参照图14C，形状可变层的处于第三区域a3中的图案1461之间的距离可被构造为与图14B不同。例如，图案1461可被构造为使得与中心部分相比图案间距在第三区域a3的周边区域中狭窄，并且当远离周边时不狭窄。当中心部分在第三区域a3中弯曲时，由于拐角部分受到最大的应力，因此通过考虑到这一点，第三区域a3的周边区域中的图案间距可被构造为比中心部分相对更窄。
此外，形状可变层的第三区域中的图案间距可朝向周边区域部分逐渐变窄，并且可朝向中心部分逐渐变宽。
图15是根据实施例的分别设置在形状可变层的第一区域和第二区域中的第一图案和第二图案的剖视图。
参照图15，下面通过仅关注与图13A和图13B的电池电极组件1300相比不同的部分来描述电池电极组件1500，并且这里省略了按照相同结构构造的部分的详细描述以避免冗余。
根据实施例的布置到第二区域a2的第二图案1514可被构造为比布置到
第一区域a1的第一图案1513更密集地彼此隔开，并且每个第二图案1514的图案横截面可被构造为与每个第一图案1513的图案横截面不同。
根据实施例的电池电极组件1500可被构造为使得形状可变层1513和形状可变层1514被包括在活性材料层1512中。也就是说，形状可变层1513和形状可变层1514以及活性材料层1512可被布置在同一层。例如，电极层1511可以是正极层，并且活性材料层可以是正极活性材料层1512。当电极层1511是负极层时，活性材料层可由负级活性材料层1512构成。
图16是根据实施例的分别设置在形状可变层的第一区域和第二区域中的第一图案和第二图案的剖视图。
参照图16，电池单体1610可包括：电极层1612；形状可变层1613和形状可变层1614，被布置在电极层1612上；以及电极活性材料层1611，被布置在形状可变层上。例如，形状可变层可被构造为在第一区域a1和第二区域a2中具有不同厚度。
第二区域a2中的形状可变层1614的厚度(第二厚度)可被构造为比第一区域a1中的形状可变层1613的厚度(第一厚度)薄。由于第二区域a2是弯曲部分，因此它可受到严重的应力。因此，形状可变层1614的厚度可被构造为比第一区域的形状可变层1613薄。
图17A是根据各种实施例的在电池电极组件中出现热点的状态的示图。
图17B是沿图17A的线条17B-17B截取的剖视图。图17C是示出根据形状可变层的形状变化，电极层和活性材料层在热点区中被分隔开的状态的剖视图。
参照图17A至图17C，电池单体1710可在一部分中具有热点区“s”，并且只有热点区“s”可被构造为是局部可控制的。当在电池单体1710中出现热点区“s”时，与热点区“s”对应的形状可变层1713(例如，包括温度控制层)改变形状以允许电极层1711和电极活性材料层1712沿彼此远离的方向分隔开，从而有效地阻止由热点区“s”引起的过热现象或热失控状态。
根据实施例，为了解决当形状可变层被布置到整个区域时可出现的由成本或厚度等的增加引起的问题，可仅将一部分区域构造为热点区。例如，可能发生高温问题的区域可被集中地构造为热点区。电极层1711可以是正极衬底层或负极衬底层，并且电极活性材料层1712可以是正极活性材料层或负极活性材料层。
图18A是根据实施例的形状可变层被构造为电池电极组件的活性材料层中的一层的状态的侧视图。图18B是根据实施例的形状可变层被构造为电池电极组件的活性材料层中的一层的状态的透视图。
参照图18A和图18B，电池电极组件1800可被构造为使得形状可变层1813被包括在电极活性材料层1812中。也就是说，形状可变层1813和电极活性材料层1812可被布置在同一层上。例如，电极层1811可以是正极衬底层，并且活性材料层1812可以是正极活性材料层。当电极层1811是负极衬底层时，活性材料层1812可由负极活性材料层构成。
根据实施例的形状可变层1813可被布置为在电极活性材料层1812中具有特定图案。例如，形状可变层1813可按照矩形阵列图案重复地被布置在电极活性材料层1812上。
图19AA、图19AB和图19AC是根据本公开的各种实施例的在电池电极组件的电极结构中，当形状可变层1913(例如，PTC材料)不存在(无PTC)时(图19AA)，当PTC材料存在于全部表面(PTC_全部)时(图19AB)，以及当PTC材料按照图案形状存在(PTC_正方形)时(图19AC)的结构的剖视图。
图19B是示出根据实施例的在电池电极组件的电极结构中，当形状可变层1913(例如，PTC材料)不存在(无PTC)时(图19AA)，当PTC材料存在于全部表面(PTC_全部)时(图19AB)，以及当PTC材料按照图案形状存在(PTC_正方形)时(图19AC)对二次电池的性能的影响的比较结果的曲线图。
参照图19AA、图19B和图19C，电池电极组件可在正极衬底层1911与正极活性材料层1912之间设置有形状可变层1913(参见图8A和图8B)。例如，形状可变层1913可被涂覆在全部表面上(图19AB)，或可按照特定图案(例如，正方形图案)的重复阵列形状被布置(图19AC)。
根据实施例的形状可变层可被布置在负极衬底层与负极活性材料层之间(参见图9)，或者形状可变层可按照具有其组合结构的特定图案被布置(参见图10)。
在下文中，如下比较当在电池电极组件中不存在形状可变层(例如，PTC材料)时，当形状可变层(例如，PTC材料)被布置在全部表面上而不是按照特定图案结构被构造时，以及当形状可变层(例如，PTC材料)按照特定图案(例如，重复的正方形图案阵列结构)被构造时二次电池的性能。
例如，根据实施例的形状可变层1913是温度敏感涂层，并且大致具有0.015/m(10mΩ)的厚度。当在全部表面上设置温度敏感涂层时，由于电阻引起的电压降的增加，二次电池的容量和寿命可能会降低。
此外，当温度敏感涂层按照厚度大致为0.015/m(10mΩ)的特定形状的重复图案阵列被构造时，它可能相当于不存在温度敏感涂层的情况。例如，当温度敏感涂层处于局部时，二次电池的性能损失可降低到最小。
为了便于解释和理解本公开，提出了在本公开中公开的实施例，但是所述实施例不旨在限制本公开的范围。因此，应被解释为包括基于本公开的各种实施例或各种其他实施例的所有改变的本公开的范围在所附权利要求及其等同物中被限定。

Claims (15)

1.一种可再充电电池，包括：
正极衬底层；
正极活性材料层，被布置为与所述正极衬底层邻近；
负极衬底层；
负极活性材料层，被布置为与所述负极衬底层邻近；
隔膜，被布置在所述正极活性材料层与所述负极活性材料层之间；以及
形状可变层，被布置在所述正极衬底与所述正极活性材料层之间或所述负极衬底与所述负极活性材料层之间。
2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述形状可变层的一部分的形状能够至少部分地基于与所述可再充电电池的至少一部分对应的部分的温度改变。
3.如权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述形状可变层被构造为至少部分地基于所述形状可变层的形状的改变，调节电极层与活性材料层之间的电流，其中，所述电极层与所述正极衬底层或所述负极衬底层对应，所述活性材料层与所述正极活性材料层或所述负极活性材料层对应。
4.如权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述形状可变层包括第一形状可变层和第二形状可变层，其中，所述第一形状可变层被布置在所述正极衬底层与所述正极活性材料层之间，所述第二形状可变层被布置在所述负极衬底层与所述负极活性材料层之间。
5.如权利要求1所述的可再充电电池，其中，形状可变层包括聚降冰片烯。
6.如权利要求3所述的可再充电电池，其中，与所述正极衬底层或所述负极衬底层对应的电极层被附着到所述形状可变层的第一表面，并且与所述正极活性材料层或所述负极活性材料层对应的材料层被附着到所述形状可变层的面向所述第一表面的第二表面。
7.一种可再充电电池，包括：
电极层；
电极活性材料层，与所述电极层对应；以及
形状可变层，被布置在所述电极层与所述电极活性材料层之间，以在大于或等于预定温度的温度下调节在所述电极层与所述电极活性材料层之间的电流。
8.如权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述形状可变层由具有纳米网格结构的形状记忆合金制成。
9.如权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述可再充电电池是包括平坦区域和弯曲区域的卷型电池，其中，所述形状可变层在所述平坦区域和所述弯曲区域中具有相同的图案。
10.如权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述可再充电电池是包括平坦区域和弯曲区域的卷型电池，其中，所述形状可变层在所述平坦区域中具有第一图案，并且在所述弯曲区域中具有与所述第一图案不同的第二图案。
11.如权利要求10所述的可再充电电池，其中，在所述形状可变层中，所述第一图案的图案线条按照预定方向以第一间隔被布置，并且所述第二图案的图案线条按照所述预定方向以第二间隔被布置。
12.如权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述形状可变层包括具有第一厚度的第一区域和具有第二厚度的第二区域。
13.如权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述形状可变层包括电阻可变层，
其中，所述电阻可变层由在第一温度范围内通电而在第二温度范围内不通电的聚合树脂制成。
14.如权利要求13所述的可再充电电池，其中，所述电阻可变层包括聚酯、具有微结晶度的聚氨酯、以及聚烯烃，并且作为聚烯烃基树脂，包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、以及乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。
15.如权利要求7所述的可再充电电池，
其中，所述电极层包括正极衬底层和负极衬底层，
其中，所述电极活性材料层包括正极活性材料层和负极活性材料层，以及
其中，所述形状可变层包括第一形状可变层和第二形状可变层，其中，所述第一形状可变层被布置在所述正极衬底层与所述正极活性材料层之间，所述第二形状可变层被布置在所述负极衬底层与所述负极活性材料层之间。
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