CN114223070A - 电极组件和包括该电极组件的二次电池 - Google Patents

电极组件和包括该电极组件的二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电极组件和包括该电极组件的二次电池，其中，通过调节正极涂层的负载程度和负极涂层的负载程度中的至少一者，可以防止负极涂层的容量不必要地增大，并且可以根据电极组件的卷绕匝数保持最小正极与负极容量比，以使锂沉淀最小化。

Description

电极组件和包括该电极组件的二次电池
技术领域
本发明涉及一种电极组件和包括该电极组件的二次电池。
背景技术
二次电池是提供优异的能量密度以将电能转换为化学能从而存储化学能的电力存储系统。当与不可再充电的一次电池相比时，二次电池是可再充电的并且广泛用于诸如智能电话、蜂窝电话、膝上型计算机、平板PC等的IT装置。近来，为了防止环境污染，对电动车辆的兴趣已经增加，因此，高容量二次电池正被用于电动车辆。这种二次电池需要具有诸如高密度、高输出以及稳定性等的特性。
在用作本发明的背景技术的技术中公开的上述信息仅用于改善对本发明的背景技术的理解，因此可以包括不构成相关技术的信息。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种电极组件和包括该电极组件的二次电池，在该电极组件中，调节正极涂层的负载程度和负极涂层的负载程度中的至少一者，使得防止负极涂层的容量不必要地增大，并且根据电极组件的卷绕匝数保持最小负极与正极容量比，以使锂沉淀最小化。
本发明还提供了一种电极组件和包括该电极组件的二次电池，在该电极组件中，根据电极组件的匝数来最佳地保持负极与正极容量比，以增大电极组件的容量的输出量。
技术方案
根据本发明的实施例的电极组件包括：负极板，负极涂层在负极板上形成在负极集流体的两个表面上；正极板，正极涂层在正极板上形成在正极集流体的两个表面上；以及隔膜，置于正极板与负极板之间，其中，正极涂层包括：第一正极涂层，形成在正极集流体的第一表面的前端区域上；第二正极涂层，形成在第二表面的前端区域上，第二表面是正极集流体的第一表面的相反表面；第三正极涂层，形成在正极集流体的第一表面的后端区域上；以及第四正极涂层，形成在正极集流体的第二表面的后端区域上，其中，第一正极涂层的负载程度大于第二正极涂层的负载程度，并且第三正极涂层的负载程度和第四正极涂层的负载程度中的每者小于第一正极涂层的负载程度并且大于第二正极涂层的负载程度。
第一正极涂层的负载程度和第二正极涂层的负载程度的总和可以等于或小于第三正极涂层的负载程度和第四正极涂层的负载程度的总和。
负极涂层可以包括：第一负极涂层，形成在负极集流体的第一表面的前端区域上；第二负极涂层，形成在第二表面的前端区域上，第二表面是负极集流体的第一表面的相反表面；第三负极涂层，形成在负极集流体的第一表面的后端区域上；以及第四负极涂层，形成在负极集流体的第二表面的后端区域上。
第一负极涂层的负载程度和第三负极涂层的负载程度可以相同，并且
第二负极涂层的负载程度和第四负极涂层的负载程度可以相同并且小于第一负极涂层的负载程度。
第一负极涂层的负载程度可以大于第二负极涂层的负载程度，并且第三负极涂层的负载程度和第四负极涂层的负载程度可以小于第一负极涂层的负载程度并且大于第二负极涂层的负载程度。
第一负极涂层的负载程度和第二负极涂层的负载程度的总和可以与第三负极涂层的负载程度和第四负极涂层的负载程度的总和相同。
正极板还可以包括：第一正极未涂覆部，在第一表面上，第一正极涂层和第三正极涂层彼此间隔开，使得在第一正极未涂覆部上不形成正极涂层；第二正极未涂覆部，在第二表面上，第二正极涂层和第四正极涂层彼此间隔开，使得在第二正极未涂覆部上不形成正极涂层；以及正极接线片，附着到第一正极未涂覆部和第二正极未涂覆部中的任一者。
负极板还可以包括：第一负极未涂覆部，在第一表面上，第一负极涂层和第三负极涂层彼此间隔开，使得在第一负极未涂覆部上不形成负极涂层；第二负极未涂覆部，在第二表面上，第二负极涂层和第四负极涂层彼此间隔开，使得在第二负极未涂覆部上不形成负极涂层；以及负极接线片，附着到第一负极未涂覆部和第二负极未涂覆部中的任一者。
另外，根据本发明的实施例的电极组件包括：负极板，负极涂层在负极板上形成在负极集流体的两个表面上；正极板，正极涂层在正极板上形成在正极集流体的两个表面上；以及隔膜，置于正极板与负极板之间，其中，负极涂层包括：第一负极涂层，形成在负极集流体的第一表面的前端区域上；第二负极涂层，形成在第二表面的前端区域上，第二表面是负极集流体的第一表面的相反表面；第三负极涂层，形成在负极集流体的第一表面的后端区域上；以及第四负极涂层，形成在负极集流体的第二表面的后端区域上，其中，第一负极涂层的负载程度大于第二负极涂层的负载程度，并且第三负极涂层的负载程度和第四负极涂层的负载程度中的每者小于第一负极涂层的负载程度并且大于第二负极涂层的负载程度。
第一负极涂层的负载程度和第二负极涂层的负载程度的总和可以等于或小于第三负极涂层的负载程度和第四负极涂层的负载程度的总和。
正极涂层可以包括：第一正极涂层，形成在正极集流体的第一表面的前端区域上；第二正极涂层，形成在第二表面的前端区域上，第二表面是正极集流体的第一表面的相反表面；第三正极涂层，形成在正极集流体的第一表面的后端区域上；以及第四正极涂层，形成在正极集流体的第二表面的后端区域上，其中，第一正极涂层的负载程度可以与第三正极涂层的负载程度相同，并且第二正极涂层的负载程度和第四正极涂层的负载程度可以相同并且小于第一正极涂层的负载程度。
有益效果
在根据本发明的实施例的电极组件和包括该电极组件的二次电池中，可以调节正极涂层的负载程度和负极涂层的负载程度中的至少一者，从而防止负极涂层的容量不必要地增大，并且根据电极组件的卷绕匝数保持最小负极与正极容量比，以使锂沉淀最小化。
也就是说，本发明的实施例可以提供一种电极组件和包括该电极组件的二次电池，在该电极组件中，根据电极组件的匝数来最佳地保持负极与正极容量比，以增大电极组件的容量的输出量。
附图说明
图1a、图1b、图1c和图1d是示出根据本发明的实施例的二次电池的透视图、分解透视图、纵向剖视图和剖视图。
图2是示出图1a至图1d中示出的二次电池的电极组件在卷绕之前的状态的分解透视图。
图3是示出根据本发明的对比示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
图4是示出根据本发明的实施例1的示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
图5是示出根据本发明的实施例1的另一示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
图6是示出根据本发明的实施例2的示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
图7是示出根据本发明的实施例2的另一示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
图8是示出根据本发明的实施例3的示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
图9是示出根据本发明的实施例3的另一示例的根据电极组件的卷绕匝数的负极与正极容量比的结果的视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本领域技术人员彻底地理解本发明。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。
此外，在附图中，为了清楚说明，可以夸大层和区域的尺寸。同样的附图标记始终指同样的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。在本说明书中，还将理解的是，当构件A被称为连接到构件B时，构件A可以直接连接到构件B，或者间接地连接到构件B，且构件C在构件A与构件B之间。
这里使用的术语仅用于本发明的说明性目的，并且不应被解释为限制本发明的含义或范围。如本说明书中所使用的，除非根据上下文明确地指示特定情况，否则单数形式可以包括复数形式。此外，本说明书中使用的表述“包括”和/或其变型既不限定所提及的形状、数量、工艺、操作、构件、元件和/或这些的组，也不排除存在或添加一个或更多个其他不同的形状、数量、工艺、操作、构件、元件和/或这些的组。这里使用的术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。
如这里所使用的，诸如“第一”、“第二”等的术语用于描述各种构件、组件、区域、层和/或部分。然而，明显的是，构件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语限定。这些术语并不是指特定的顺序、上和下或优越性，并且仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，将描述的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可以指第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了易于描述，在这里使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……上方”、“上”等的空间相对术语，用来描述如图中示出的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。这些空间相对术语旨在根据本发明的各种工艺状态或使用状态而容易理解本发明，因此，本发明不限于此。例如，附图中示出的元件或特征被翻转过来，被描述为“在……之下”或“在……下方”的元件或特征可以改变为“在……上方”或“上”。因此，术语“……下方”可以涵盖术语“在……上方”或“在……下方”。
图1a、图1b、图1c和图1d是示出根据本发明的实施例的二次电池100的透视图、分解透视图、纵向剖视图和剖视图。这里，纵向剖面是沿二次电池100的纵向方向切割的剖面，并且剖面是沿二次电池的卷绕方向切割的剖面。
如图1a、图1b、图1c和图1d中所示，根据本发明的二次电池100包括壳体110、容纳在壳体110中的电极组件120以及密封壳体110的上端的开口的盖组件130。
壳体110包括圆形的底部111和从底部111向上延伸预定长度的侧部112。这里，二次电池100可以是通过卷绕电极组件120形成的圆柱形二次电池。在制造二次电池100的工艺期间，壳体110的上部是敞开的。因此，在组装二次电池的工艺期间，电极组件120可以与电解质一起插入到壳体110中。壳体110可以由钢、钢合金、铝、铝合金或它们的等同物制成，但是其材料不限于此。另外，在壳体110中，可以在壳体110的相对于盖组件140的下部处形成向内凹入的卷边部113，以防止盖组件130脱离到外部，并且可以在壳体110的上部处形成向内弯曲的压接部114。
电极组件120与电解质一起容纳在壳体110中。这里，电解质是被注入使得锂离子在构成电极组件120的正极板与负极板之间移动的包含盐的有机液体，并且包括非水有机电解质，非水有机电解质是诸如LiPF6、LiBF4和LiClO4的锂盐与高纯度有机溶剂的混合物，但是本发明不限于此。
电极组件120包括涂覆有负极活性物质的负极板121、涂覆有正极活性物质的正极板122以及置于负极板121与正极板122之间以防止在负极板121与正极板122之间发生短路并且仅使锂离子移动的隔膜125。负极板121、正极板122和隔膜125卷绕成大致圆柱形形状。另外，在负极板121中，向下突出预定长度的负极接线片126可以附着到向上突出预定长度的正极接线片127，但反之亦然。
另外，参照图2，示出了示出图1a至图1d中示出的二次电池的电极组件在卷绕之前的状态的分解透视图。在下文中，将参照图2详细地描述根据本发明的二次电池和电极组件的构造。
首先，在电极组件120的负极板121中，作为由过渡金属氧化物制成的活性物质的负极涂层123被施涂在负极集流体121a的两侧上，负极集流体121a是由铜(Cu)或镍(Ni)制成的板状金属箔。负极涂层123可以包括形成在作为与负极集流体121a的第一表面121ax的前端Ra相邻的区域的前端区域X上的第一负极涂层123a、形成在与第一表面121ax相反的第二表面121ay的前端区域X上的第二负极涂层123b、形成在与负极集流体121a的第一表面121ax的后端Rb相邻的后端区域Y上的第三负极涂层123c以及形成在第二表面121ay的后端区域Y上的第四负极涂层123d。这里，前端Ra可以是其处负极板121开始与正极板211和隔膜213一起卷绕的端部，并且后端Rb可以是其处卷绕终止的端部。
第一负极涂层123a的负载程度可以大于或等于第二负极涂层123b的负载程度。这里，负载程度是指每单位面积的涂层的涂覆量或重量。
此外，第三负极涂层123c的负载程度可以大于或等于第四负极涂层123d的负载程度。另外，第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和可以大于或等于第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度的总和。
可以根据卷绕的电极组件120的匝数将第一负极涂层123a、第二负极涂层123b、第三负极涂层123c和第四负极涂层123d保持在最小负极与正极容量比，以使锂沉淀量最小化。如上所述，可以根据电极组件120的匝数最佳地保持负极与正极容量比，以改善电极组件120的容量的效率。下面将详细地描述负极涂层123的上述负载程度。
此外，第一负极涂层123a和第三负极涂层123c可以彼此间隔开预定距离。也就是说，第一负极涂层123a和第三负极涂层123c可以在负极集流体121a的第一表面121ax上彼此间隔开，并且其上未形成负极涂层123的第一负极未涂覆部121b可以设置在负极集流体121a的第一表面121ax上。
此外，第二负极涂层123b和第四负极涂层123d可以彼此间隔开预定距离。也就是说，第二负极涂层123b和第四负极涂层123d可以在负极集流体121a的第二表面121ay上彼此间隔开，并且其上未形成负极涂层123的第二负极未涂覆部121b可以设置在负极集流体121a的第二表面121ay上。这里，第一负极未涂覆部121b和第二负极未涂覆部121b可以相对于负极集流体121a设置在相同的位置处。也就是说，负极集流体121a可以在与其上形成有第一负极未涂覆部121b的第一表面121ax相反的表面上包括第二负极未涂覆部121b。
另外，第一负极涂层123a和第二负极涂层123b可以分别包括两个或更多个涂层图案。当设置两个涂层图案时，两个涂层图案(即，与前端Ra相邻的图案和与后端Rb相邻的图案)可以彼此间隔开。
负极接线片126可以附着到负极集流体121a中的第一表面121ax的第一负极未涂覆部121b和第二表面121ay的第二负极未涂覆部121b中的任一者。尽管图2示出了负极接线片126附着到负极集流体121a的第一负极未涂覆部121b的状态，但是在本发明中，负极接线片126所附着的表面不限于此。负极接线片126可以部分地焊接并附着到负极集流体121a，并且在电极组件120的纵向方向上向下突出预定长度。
负极接线片126可以在卷绕的电极组件120的剖面中设置在剖面半径r的近似中心处，剖面半径r是卷绕中心c与最外面的部分o之间的长度。另外，负极接线片126可以设置在与负极集流体121a的前端Ra或后端Rb相邻的端部区域的第一表面121ax或第二表面121ay上。负极接线片126可以由铜或镍材料制成，但是本发明不限于此。另外，前端Ra可以在卷绕的电极组件120中与卷绕中心c相邻，并且后端Rb可以在卷绕的电极组件120中设置在最外面的部分o处。当然，其上未形成负极涂层123的未涂覆部可以设置在其上设置有负极接线片126的负极集流体121a上。
正极板122在作为由铝(Al)制成的板状金属箔的正极集流体122a的两个表面上涂覆有正极涂层124，正极涂层124是由过渡金属氧化物制成的活性物质。
正极涂层124可以包括形成在正极集流体122a的第一表面122ax的前端区域X上的第一正极涂层124a、形成在与第一表面122ax相反的第二表面122ay的前端区域X上的第二正极涂层124b、形成在正极集流体122a的第一表面122ax的后端区域Y上的第三正极涂层124c以及形成在第二表面122ay的后端区域Y上的第四正极涂层124d。
第一正极涂层124a的负载程度可以大于或等于第二正极涂层124b的负载程度。此外，第三正极涂层124c的负载程度可以大于或等于第四正极涂层124d的负载程度。
另外，第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和可以大于或等于第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度的总和。
可以根据卷绕的电极组件120的匝数将第一正极涂层124a、第二正极涂层124b、第三正极涂层124c和第四正极涂层124d保持在最小负极与正极容量比，以使锂沉淀量最小化。如上所述，可以根据电极组件120的匝数最佳地保持负极与正极容量比，以改善电极组件120的容量的效率。下面将详细地描述正极涂层124的上述负载程度。
此外，第一正极涂层124a和第三正极涂层124c可以彼此间隔开预定距离。也就是说，第一正极涂层124a和第三正极涂层124c可以在正极集流体122a的第一表面122ax上彼此间隔开，并且其上未形成正极涂层124的第一正极未涂覆部122b可以设置在正极集流体122a的第一表面122ax上。
此外，第二正极涂层124b和第四正极涂层124d可以彼此间隔开预定距离。也就是说，第二正极涂层124b和第四正极涂层124d可以在正极集流体122a的第二表面122ay上彼此间隔开，并且其上未形成正极涂层124的第二正极未涂覆部122b可以设置在正极集流体122a的第二表面122ay上。这里，第一正极未涂覆部122b和第二正极未涂覆部122b可以相对于正极集流体122a设置在相同的位置处。也就是说，正极集流体122a可以在与其上形成有第一电极未涂覆部122b的第一表面122ax相反的表面上包括第二正极未涂覆部122b。
另外，第一正极涂层124a和第二正极涂层124b可以分别包括两个或更多个涂层图案。当设置两个涂层图案时，两个涂层图案(即，与前端Ra相邻的图案和与后端Rb相邻的图案)可以彼此间隔开。
正极接线片127可以附着到正极集流体122a中的第一表面122ax的第一正极未涂覆部122b和第二表面122ay的第二正极未涂覆部122b中的任一者。尽管图2示出了正极接线片127附着到正极集流体122a的第一正极未涂覆部122b的状态，但是在本发明中，正极接线片127所附着的表面不限于此。正极接线片127可以部分地焊接并附着到正极集流体122a，并且在电极组件120的纵向方向上向下突出预定长度。
正极接线片127可以在卷绕的电极组件120的剖面中设置在剖面半径r的近似中心处，剖面半径r是卷绕中心c与最外面的部分o之间的长度。另外，正极接线片126可以设置在与正极集流体122a的前端Ra或后端Rb相邻的端部区域的第一表面122ax或第二表面122ay上。当然，其上未形成正极涂层124的未涂覆部可以设置在其上设置有正极接线片126的正极集流体122a上。正极接线片127可以由铝材料制成，但是本发明不限于此。
另外，负极接线片126和正极接线片127可以设置在卷绕的负极板121和正极板122的相同的表面上，并且可以设置在负极板121与正极板122的相反表面上。这里，相同的表面可以是以相同的方式在卷绕的电极组件120中面对卷绕中心c的表面，或者可以是以相同的方式面对最外面的部分o的表面。
在下文中，将面对卷绕的电极组件120的最外面的部分o的负极集流体121a的第一表面121ax和正极集流体122a的第一表面122ax称为外表面，并且将面对卷绕中心c的负极集流体121a的第二表面121ay和正极集流体122a的第二表面122ay称为内表面122ay。
另外，当负极接线片126附着到卷绕的电极组件120中的正极接线片127所附着的正极集流体122a的外表面122ax的相反的表面时，其是指负极接线片126形成在内表面121ay上，反之亦然。也就是说，在本发明中，负极接线片126和正极接线片127所附着的表面不限于其中的每个由箔制成的负极板121和正极板122的两个表面。
此外，电极组件120的负极接线片124可以焊接到壳体110的底部111。因此，壳体110可以作为负极来操作。当然，相反，正极接线片125可以焊接到壳体110的底部111，并且在这种情况下，壳体110可以作为正极来操作。
另外，结合到壳体110并且具有在其中心处的第一孔128a和形成在其外部中的第二孔128b的第一绝缘板128可以置于电极组件120与底部111之间。第一绝缘板128用于防止电极组件120与壳体110的底部111电接触。特别地，第一绝缘板128用于防止电极组件120的正极板122电接触底部111。这里，第一孔128a用于在由于二次电池中的异常而产生大量气体时允许气体快速地向上移动，并且第二孔128b用于允许负极接线片124穿过第二孔128b以便焊接到底部111。另外，电极组件120还在大致中心处设置有呈中空圆管形式的中心销(未示出)，使得当二次电池异常时产生的大量气体容易通过中心销的内部通道排出。
另外，结合到壳体110并且具有在其中心处的第一孔129a和形成在其外部中的多个第二孔129b的第二绝缘板129可以置于电极组件120与盖组件130之间。第二绝缘板129用于防止电极组件120电接触盖组件130。特别地，第二绝缘板129用于防止电极组件120的负极板121电接触盖组件130。这里，第一孔129a用于在由于二次电池中的异常而产生大量气体时允许气体快速地移动到盖组件130，并且第二孔129b用于允许正极接线片125穿过第二孔129b以便焊接到盖组件130。另外，剩余的第二孔129b用于在注入电解质的工艺中允许电解质快速地流入电极组件120中。电解质用作锂离子的移动介质，锂离子在充电和放电期间由电池内部的正极板和负极板中的电化学反应产生。
盖组件130可以包括具有多个通孔131d的上盖131、安装在上盖131的下部上的安全板133、安装在安全板133的下部上的连接环135、结合到连接环135并具有第一通孔136a和第二通孔136b的下盖136、固定到下盖136的下部并电连接到正极接线片125的子板137以及使上盖131、安全板133、连接环135和下盖136与壳体110的侧部111绝缘的绝缘垫圈138。
这里，绝缘垫圈138基本上被压缩在形成在壳体110的侧部上的卷边部113与压接部114之间。另外，形成在上盖131中的通孔131d和形成在下盖136中的通孔136b用于在壳体110内部发生异常内部压力时将内部气体排放到外部。当然，当安全板133通过该内部压力向上翻转时，安全板133与子板137电分离，然后，安全板133被撕开以将内部气体排放到外部。
在下文中，将结合对比示例描述本发明的电极组件120中的负极涂层123的负载程度和正极涂层124的负载程度的各种实施例，通过这些实施例，保持最小负极与正极容量比，以使锂沉淀最小化，并且使容量的输出量最大化。这里，使锂沉淀最小化的负极与正极容量比可以是约1.05，但是本发明不限于此。另外，其中负极与正极容量比是1.05的情况是指当正极涂层124的容量是1，负极涂层123的容量是1.05时的情况。
对比示例
第一负极涂层123a和第三负极涂层123c的负载程度与A1相同，并且第二负极涂层123b和第四负极涂层123d的负载程度与B1相同且小于A1。也就是说，形成在负极集流体121a的内表面121ay上的负极涂层123的负载程度可以是恒定的，并且形成在负极集流体121a的外表面121ax上的负极涂层123的负载程度可以是恒定的。
第一正极涂层124a的负载程度和第三正极涂层124c的负载程度与A2相同，并且第二正极涂层124b的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度与B2相同且小于A2。也就是说，形成在正极集流体122a的内表面122ay上的正极涂层124的负载程度可以是恒定的，并且形成在正极集流体122a的外表面122ax上的正极涂层124的负载程度可以是恒定的。
例如，根据对比示例的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表1中所示。
[表1]
Figure BDA0003501230490000111
另外，当正极涂层124和负极涂层123的负载程度如表1中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图3中的相同。如图3中所示，在制造为具有与对比示例中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，看出的是，从卷绕前端Ra到卷绕后端Rb，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比都大于防止发生锂沉淀的最小负极与正极容量比。
然而，在如对比示例中的电极组件120中，看出的是，直到卷绕后端Rb为止的五圈以上的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比超过最小负极与正极容量比而持续增大。这意味着，随着电极组件120的卷绕匝数增加，与正极涂层124相比，负极涂层123具有不必要的大容量，从而减少电极组件120的容量的输出量。当然，在如对比示例中的电极组件120中，从卷绕前端Ra开始的五圈以下的卷绕匝数，正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比超过最小负极与正极容量比。然而，在圆柱形电池的电极组件120中，由于正极涂层124和负极涂层123的容量随着从卷绕前端Ra开始的卷绕匝数增加而逐渐增大，因此即使在卷绕开始时负极与正极容量比大，与卷绕的后半部分中负极涂层123的不必要的过大容量相比，其被视为可忽略的非常小的量。
实施例1
与对比示例相似，形成在负极集流体121a的内表面121ay上的负极涂层123的负载程度可以是恒定的，并且形成在负极集流体121a的外表面121ax上的负极涂层123的负载程度可以是恒定的。这里，第一负极涂层123a和第三负极涂层123c可以一体地形成，并且第二负极涂层123b和第四负极涂层123d可以一体地形成。当然，在这种情况下，负极接线片126可以在与负极集流体121a的前端Ra或后端Rb相邻的区域上形成未涂覆部，并且可以附着到未涂覆部。
第一正极涂层124a的负载程度是A2，并且第二正极涂层124b的负载程度是小于A2的B2。第三正极涂层124c和第四正极涂层124d的负载程度可以与C2相同，并且可以小于A2且大于B2。也就是说，形成在负极集流体121a的相同表面上的第三正极涂层124c的负载程度可以小于第一正极涂层124a的负载程度，并且形成在负极集流体121a的相同表面上的第四正极涂层124d的负载程度可以大于第二正极涂层124b的负载程度。
也就是说，前端区域X上的正极涂层124的负载程度可以类似于对比示例中的前端区域X上的正极涂层124的负载程度，并且可以调节后端区域Y上的正极涂层124的负载程度以使电极组件120的容量的输出量增大。
例如，如实施例1中的电极组件120的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表2中所示。如表2中所示，第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和可以与第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度的总和相同。
[表2]
Figure BDA0003501230490000131
另外，当正极涂层124的负载程度和负极涂层123的负载程度如表2中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图4中的相同。如图4中所示，在被制造为具有与实施例1的一个示例(表2)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，正极集流体122a的在前端区域X上的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的在前端区域X上的外表面122az的负极与正极容量比与对比示例中的相同。
如图4中所示，在被制造为具有与实施例1的一个示例(表2)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，看出的是，与对比示例相比，正极集流体122a的在前端区域X上的内表面122ay的负极与正极容量比减小，并且与对比示例相比，正极集流体122a的在前端区域X上的外表面122az的负极与正极容量比增大。
也就是说，在制造为具有与实施例1的示例(表2)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，可以调节后端区域Y上的正极涂层124的负载程度，使得负极与正极容量比类似于最小负极与正极容量比。
因此，在如实施例1中的电极组件120中，可以防止负极涂层123的容量在后端区域Y上不必要地增大，并且与对比示例相比，可以进一步提高电极组件120的容量的输出量。
在表2中，尽管第三正极涂层124c和第四正极涂层124d在小数点后两位具有数值差异，但是这种差异(小于0.05)在本发明中可以被认为是相同的负载程度。
此外，作为实施例1的另一示例，电极组件120的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表3中所示。如表3中所示，第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和可以小于第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度的总和。
[表3]
Figure BDA0003501230490000141
另外，当正极涂层124的负载程度和负极涂层123的负载程度如表3中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图5中的相同。当将实施例1的示例(表2)与表3进行比较时，除了改变第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度使得所述负载程度的总和大于第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和之外，表2和表3是相同的。如图5中所示，当第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度的总和大于第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和时，看出的是，与实施例1的示例(表2，图4)相比，正极集流体122a的在后端区域Y上的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的在后端区域Y上的外表面122az的负极与正极容量比进一步减小。也就是说，在如实施例1的另一示例(表3)中的电极组件120中，将后端区域Y上的正极涂层124的负载程度设定为大于前端区域X上的正极涂层124的负载程度，使得负极与正极容量比类似于用于防止锂沉淀的最小容量比。在根据如上所述的实施例1的另一示例(表3)的电极组件120中，可以防止负极涂层123的容量不必要地增大，并且与实施例1的示例(表2)相比，可以进一步提高电极组件120的容量的输出量。
实施例2
第一负极涂层123a的负载程度是A2，并且第二负极涂层123b的负载程度是小于A2的B2。第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度可以与C2相同，但是可以小于A2且大于B2。也就是说，第三负极涂层123c的负载程度可以小于形成在负极集流体121a的相同表面上的第一负极涂层123a的负载程度，并且第四负极涂层123d的负载程度可以大于形成在负极集流体121a的相同表面上的第二负极涂层123b的负载程度。
也就是说，负极涂层123的在前端区域X上的负载程度可以类似于对比示例中的负极涂层123的在前端区域X上的负载程度，并且可以调节负极涂层123的在后端区域Y上的负载程度以使电极组件120的容量的输出量增大。
与对比示例一样，形成在正极集流体122a的内表面122ay上的正极涂层124的负载程度可以是恒定的，并且形成在正极集流体122a的外表面122az上的正极涂层124的负载程度可以是恒定的。这里，第一正极涂层124a和第三正极涂层124c可以一体地形成，并且第二正极涂层124b和第四正极涂层124d可以一体地形成。当然，在这种情况下，正极接线片126可以在与正极集流体122a的前端Ra或后端Rb相邻的区域上形成未涂覆部，并且可以附着到未涂覆部。
例如，如实施例2中的电极组件120的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表4中所示。如表4中所示，第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和可以与第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度的总和相同。
[表4]
Figure BDA0003501230490000161
另外，当正极涂层124的负载程度和负极涂层123的负载程度如表4中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图6中的相同。如图6中所示，在被制造为具有与实施例2的一个示例(表4)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，正极集流体122a的在前端区域X上的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的在前端区域X上的外表面122az的负极与正极容量比与对比示例中的相同。
如图6中所示，在被制造为具有与实施例2的一个示例(表4)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，看出的是，与对比示例相比，正极集流体122a的在前端区域X上的内表面122ay的负极与正极容量比减小，并且与对比示例相比，正极集流体122a的在前端区域X上的外表面122az的负极与正极容量比增大。也就是说，在制造为具有与实施例2的示例(表4)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，可以调节后端区域Y上的负极涂层123的负载程度，使得负极与正极容量比类似于最小负极与正极容量比。
也就是说，在如实施例2中的电极组件120中，可以调节后端区域Y上的负极涂层123的负载程度，以防止负极涂层123的容量不必要地增大，因此，与对比示例相比，可以进一步提高电极组件120的容量的输出量。
此外，作为实施例2的另一示例，电极组件120的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表5中所示。如表5中所示，第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和可以小于第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度的总和。
[表5]
Figure BDA0003501230490000171
另外，当正极涂层124和负极涂层123的负载程度如表5中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图7中的相同。当将实施例2的示例(表4)与表5进行比较时，除了改变第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度使得负载程度的总和小于第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和之外，表4和表5是相同的。如图7中所示，当第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度的总和小于第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和时，看出的是，与实施例2的示例(表2，图4)相比，负极集流体122a的在后端区域Y上的内表面122ay的负极与正极容量比以及负极集流体122a的在后端区域Y上的外表面122az的负极与正极容量比进一步减小。也就是说，在如实施例2的另一示例(表5)中的电极组件120中，将后端区域Y上的负极涂层123的负载程度设定为小于前端区域X上的负极涂层123的负载程度，使得负极与正极容量比类似于用于防止锂沉淀的最小容量比。在根据如上所述的实施例2的另一示例(表5)的电极组件120中，可以防止负极涂层123的容量不必要地增大，并且与实施例2的示例(表4)相比，可以进一步提高电极组件120的容量的输出量。
实施例3
第一负极涂层123a的负载程度是A1，并且第二负极涂层123b的负载程度是小于A1的B1。第三负极涂层123c的负载程度为C1，第四负极涂层123d的负载程度是小于C1的D1。另外，第二负极涂层123b的负载程度B1可以小于第四负极涂层123d的负载程度D1，并且第一负极涂层123a的负载程度A1可以大于第三负极涂层123c的负载程度C1。
也就是说，前端区域X上的负极涂层123的负载程度可以类似于对比示例中的前端区域X上的负极涂层123的负载程度，并且可以调节后端区域Y上的负极涂层123的负载程度以使电极组件120的容量的输出量增大。
第一正极涂层124a的负载程度是A2，并且第二正极涂层124b的负载程度是小于A2的B2。第三正极涂层124c的负载程度是C2，第四正极涂层124d的负载程度是小于C2的D2。另外，第二正极涂层124b的负载程度B2可以小于第四正极涂层124d的负载程度D2，并且第一正极涂层124a的负载程度A2可以大于或等于第三正极涂层124c的负载程度C2。
也就是说，前端区域X上的正极涂层124的负载程度可以类似于对比示例中的前端区域X上的正极涂层124的负载程度，并且可以调节后端区域Y上的正极涂层124的负载程度以使电极组件120的容量的输出量增大。
例如，如实施例3中的电极组件120的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表6中所示。如表6中所示，第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和可以与第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度的总和相同。此外，第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和可以与第三正极涂层123c的负载程度和第四正极涂层123d的负载程度的总和相同。此外，第一正极涂层124a的负载程度可以大于第三正极涂层124c的负载程度。
[表6]
Figure BDA0003501230490000181
另外，当正极涂层124的负载程度和负极涂层123的负载程度如表6中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图8中的相同。如图8中所示，在被制造为具有与实施例3的一个示例(表6)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，正极集流体122a的在前端区域X上的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的在前端区域X上的外表面122az的负极与正极容量比与对比示例中的相同。
如图8中所示，在被制造为具有与实施例3的一个示例(表6)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，看出的是，与对比示例相比，正极集流体122a的在前端区域X上的内表面122ay的负极与正极容量比减小，并且与对比示例相比，正极集流体122a的在前端区域X上的外表面122az的负极与正极容量比增大。也就是说，在制造为具有与实施例3的示例(表6)中的负载程度相同的负载程度的电极组件120中，可以调节后端区域Y上的负极涂层123的负载程度和正极涂层124的负载程度，使得负极与正极容量比类似于最小负极与正极容量比。
也就是说，在如实施例3中的电极组件120中，可以调节后端区域Y上的负极涂层123的负载程度和正极涂层124的负载程度，以防止负极涂层123的容量不必要地增大，因此，与对比示例相比，可以进一步提高电极组件120的容量的输出量。
此外，作为实施例3的另一示例，电极组件120的负极涂层123和正极涂层124的负载程度可以如表7中所示。如表7中所示，第一负极涂层123a的负载程度和第二负极涂层123b的负载程度的总和可以与第三负极涂层123c的负载程度和第四负极涂层123d的负载程度的总和相同。此外，第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和可以小于第三正极涂层123c的负载程度和第四正极涂层123d的负载程度的总和。
[表7]
Figure BDA0003501230490000191
另外，当正极涂层124和负极涂层123的负载程度如表7中所示时，根据电极组件120的卷绕匝数，正极集流体122a的内表面122ay的负极与正极容量比以及正极集流体122a的外表面122az的负极与正极容量比可以与图9中的相同。当将实施例3的示例(表6)与表7进行比较时，除了改变第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度使得负载程度的总和大于第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和之外，表6和表7是相同的。这里，第一正极涂层124a的负载程度可以等于或大于第三正极涂层124c的负载程度。如图9中所示，当第三正极涂层124c的负载程度和第四正极涂层124d的负载程度的总和大于第一正极涂层124a的负载程度和第二正极涂层124b的负载程度的总和时，看出的是，与实施例3的示例(表6，图8)相比，正极集流体122a的在后端区域Y上的内表面122ay上的负极与正极的容量比以及正极集流体122a的在后端区域Y上的外表面122az的负极与正极容量比进一步减小。也就是说，在如实施例3的另一实施例(表7)中的电极组件120中，将后端区域Y上的正极涂层124的负载程度设定为大于前端区域X上的正极涂层124的负载程度，使得负极与正极容量比类似于用于防止锂沉淀的最小容量比。在根据如上所述的实施例3的另一示例(表7)的电极组件120中，可以防止负极涂层123的容量不必要地增大，并且与实施例3的示例(表6)相比，可以进一步提高电极组件120的容量的输出量。
上述实施例仅仅是电极组件和包括该电极组件的二次电池的实施例，因此，本发明不限于前述实施例，并且本领域普通技术人员还将理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
工业实用性
本发明可以应用于用于各种电子装置和电动车辆的二次电池领域。

Claims (12)

1.一种电极组件，所述电极组件包括：
负极板，在所述负极板上，负极涂层形成在负极集流体的两个表面上；
正极板，在所述正极板上，正极涂层形成在正极集流体的两个表面上；以及
隔膜，置于所述正极板与所述负极板之间，
其中，所述正极涂层包括：
第一正极涂层，形成在所述正极集流体的第一表面的前端区域上；
第二正极涂层，形成在所述正极集流体的作为所述第一表面的相反表面的第二表面的所述前端区域上；
第三正极涂层，形成在所述正极集流体的所述第一表面的后端区域上；以及
第四正极涂层，形成在所述正极集流体的所述第二表面的所述后端区域上，
其中，所述第一正极涂层的负载程度大于所述第二正极涂层的负载程度，并且
所述第三正极涂层的负载程度和所述第四正极涂层的负载程度中的每者小于所述第一正极涂层的所述负载程度并且大于所述第二正极涂层的所述负载程度。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一正极涂层的所述负载程度和所述第二正极涂层的所述负载程度的总和等于或小于所述第三正极涂层的所述负载程度和所述第四正极涂层的所述负载程度的总和。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述负极涂层包括：
第一负极涂层，形成在所述负极集流体的第一表面的前端区域上；
第二负极涂层，形成在所述负极集流体的作为所述第一表面的相反表面的第二表面的所述前端区域上；
第三负极涂层，形成在所述负极集流体的所述第一表面的后端区域上；以及
第四负极涂层，形成在所述负极集流体的所述第二表面的所述后端区域上。
4.根据权利要求3所述的电极组件，其中，所述第一负极涂层的负载程度和所述第三负极涂层的负载程度相同，并且
所述第二负极涂层的负载程度和所述第四负极涂层的负载程度相同，并且小于所述第一负极涂层的所述负载程度。
5.根据权利要求3所述的电极组件，其中，所述第一负极涂层的负载程度大于所述第二负极涂层的负载程度，并且
所述第三负极涂层的负载程度和所述第四负极涂层的负载程度小于所述第一负极涂层的所述负载程度并且大于所述第二负极涂层的所述负载程度。
6.根据权利要求5所述的电极组件，其中，所述第一负极涂层的所述负载程度和所述第二负极涂层的所述负载程度的总和与所述第三负极涂层的所述负载程度和所述第四负极涂层的所述负载程度的总和相同。
7.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述正极板还包括：
第一正极未涂覆部，在所述第一表面上，所述第一正极涂层和所述第三正极涂层彼此间隔开，使得在所述第一正极未涂覆部上不形成所述正极涂层；
第二正极未涂覆部，在所述第二表面上，所述第二正极涂层和所述第四正极涂层彼此间隔开，使得在所述第二正极未涂覆部上不形成所述正极涂层；以及
正极接线片，附着到所述第一正极未涂覆部和所述第二正极未涂覆部中的任一者。
8.根据权利要求3所述的电极组件，其中，所述负极板还包括：
第一负极未涂覆部，在所述第一表面上，所述第一负极涂层和所述第三负极涂层彼此间隔开，使得在所述第一负极未涂覆部上不形成所述负极涂层；
第二负极未涂覆部，在所述第二表面上，所述第二负极涂层和所述第四负极涂层彼此间隔开，使得在所述第二负极未涂覆部上不形成所述负极涂层；以及
负极接线片，附着到所述第一负极未涂覆部和所述第二负极未涂覆部中的任一者。
9.一种电极组件，所述电极组件包括：
负极板，在所述负极板上，负极涂层形成在负极集流体的两个表面上；
正极板，在所述正极板上，正极涂层形成在正极集流体的两个表面上；以及
隔膜，置于所述正极板与所述负极板之间，
其中，所述负极涂层包括：
第一负极涂层，形成在所述负极集流体的第一表面的前端区域上；
第二负极涂层，形成在所述负极集流体的作为所述第一表面的相反表面的第二表面的所述前端区域上；
第三负极涂层，形成在所述负极集流体的所述第一表面的后端区域上；以及
第四负极涂层，形成在所述负极集流体的所述第二表面的所述后端区域上，
其中，所述第一负极涂层的负载程度大于所述第二负极涂层的负载程度，并且
所述第三负极涂层的负载程度和所述第四负极涂层的负载程度中的每者小于所述第一负极涂层的所述负载程度并且大于所述第二负极涂层的所述负载程度。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述第一负极涂层的所述负载程度和所述第二负极涂层的所述负载程度的总和等于或小于所述第三负极涂层的所述负载程度和所述第四负极涂层的所述负载程度的总和。
11.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述正极涂层包括：
第一正极涂层，形成在所述正极集流体的第一表面的前端区域上；
第二正极涂层，形成在所述正极集流体的作为所述第一表面的相反表面的第二表面的所述前端区域上；
第三正极涂层，形成在所述正极集流体的所述第一表面的后端区域上；以及
第四正极涂层，形成在所述正极集流体的所述第二表面的所述后端区域上，
其中，所述第一正极涂层的负载程度与所述第三正极涂层的负载程度相同，并且
所述第二正极涂层的负载程度和所述第四正极涂层的负载程度相同，并且小于所述第一正极涂层的所述负载程度。
12.一种二次电池，所述二次电池包括：
根据权利要求1或9所述的电极组件；
壳体，具有内部空间，其中，所述电极组件在所述内部空间中容纳电解质；以及
盖板，结合到所述壳体的上部以密封所述壳体。
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