CN117795734A - 电极组件、二次电池、电池组和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电极组件、二次电池、电池组和车辆，在该电极组件中，第一电极、分隔件和第二电极被堆叠和卷绕，该电极组件的最外层部分包括空的空间和设置在该空的空间中的厚度缓冲部分，在该空的空间处，第一电极覆盖第二电极的端部部分，其间插置有分隔件；二次电池包括该电极组件；电池组包括该二次电池；车辆包括该电池组。
Description
技术领域
本发明涉及电极组件、二次电池、电池组和车辆。本申请要求于2022年6月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0078696号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
由于易于应用于各种产品的特性和诸如高能量密度的电特性，二次电池不仅通常应用于便携式装置，而且普遍应用于由电驱动源驱动的电动车辆(EV)或混合电动车辆(HEV)。
由于显著减少化石燃料的使用的主要优点以及使用能源而不会产生副产物的次要优点，二次电池作为改善生态友好性和能量效率的新能源而正受到关注。
目前，广泛使用的二次电池包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单位二次电池单元的工作电压约为2.5V至4.5V。因此，当需要较高的输出电压时，可以通过串联连接多个二次电池来配置电池组。另外，根据电池组所需的充电/放电容量，可以通过并联连接多个二次电池来配置电池组。因此，包括在电池组中的二次电池的数目和电连接的形式可以根据所需的输出电压和/或充电/放电容量而不同地设置。
发明内容
[技术问题]
本发明提供能够通过在电极组件的最外层部分处的空的空间中设置厚度缓冲部分来实现高能量密度的电极组件和二次电池。
本发明的另一目的是提供包括具有如上所述的改进结构的二次电池的电池组、以及包括该电池组的车辆。
然而，本发明要解决的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员根据以下描述将清楚地理解未描述的其他问题。
[技术解决方案]
本发明的示例性实施例提供了一种电极组件，在该电极组件中，第一电极、分隔件和第二电极被堆叠和卷绕，其中，电极组件的最外层部分包括空的空间和设置在空的空间中的厚度缓冲部分，在该空的空间处，第一电极覆盖第二电极的端部部分，分隔件插置在第一电极与第二电极之间。
本发明的另一示例性实施例提供包括根据上述示例性实施例的电极组件的二次电池。
本发明的又一示例性实施例提供包括根据上述示例性实施例的二次电池的电池组。
本发明的再一示例性实施例提供包括根据上述示例性实施例的电池组的车辆。
[有益效果]
当根据要求高容量和高输出的二次电池的发展趋势部分而在集流体上涂覆电极活性材料层时，集流体的厚度变得更薄以增加电极的能量密度，并且涂覆在集流体上的电极活性材料层的厚度变得更厚。
在相关技术的电极组件中，当正极具有其中集流体的端部部分和电极活性材料层的端部部分彼此重合的自由边缘时，在电极组件的最外层部分处涂覆有厚电极活性材料层的正极的端部部分被负极覆盖，并且因此，产生了空的空间。
当电极组件经历重复的充电和放电时，应力集中在形成于负极的面向正极的自由边缘的端部部分的一侧的空的空间中，从而导致经常产生裂纹。
根据本发明的示例性实施例，通过在电极组件的最外层部分处形成于负极中的空的空间中设置厚度缓冲部分，可以防止由于空的空间而可能形成的裂纹的产生。
因此，可以解决由于在负极中形成的裂纹而可能引起的安全问题，从而稳定地增加施加至电池的电流。因此，可以实现高能量密度并提供高容量、高输出的二次电池。
然而，通过本发明获得的有益效果不限于上述效果，并且本领域技术人员可以根据本发明的以下描述清楚地理解本文未描述的其他效果。
附图说明
附图示出了本发明的优选示例性实施例，并且与本发明的以下描述一起，用于提供对本发明的技术主旨的进一步理解，因此，本发明不应被解释为限于附图。
图1是示意性地示出在根据本发明的比较例的相关技术的电极组件的最外层部分处第一电极和第二电极彼此面对的形式的视图。
图2是示出由于在根据本发明的比较例的相关技术的电极组件的最外层部分处在第一电极的一侧形成的空的空间而产生裂纹的情况的照片。
图3(a)是示出根据图1的电极组件的视图，并且图3(b)是示出根据本发明的示例性实施例的电极组件的视图。
图4是示意性地示出在根据本发明的示例性实施例的电极组件的最外层部分处第一电极和第二电极彼此面对的形式的视图。
图5示出了根据本发明的示例性实施例的电极组件，其中(a)图是正视图，并且(b)图是平面图。
图6至图8是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的电极组件的第一电极和第二电极的平面图。
图9是示出根据本发明的示例性实施例的包括二次电池的电池组的示意性配置的视图。
图10是示出根据本发明的示例性实施例的包括电池组的车辆的示意性配置的视图。
<附图标记说明>
1，111：电极组件
2，211：电极组件的最外层部分
10，100：第一电极
11，110：第一电极集流体
12，13，120，130：第一电极活性材料层
14，140：第一电极接片
15，150：第一电极未涂覆部分
16，160：保护带
20，200：第二电极
21，210：第二电极集流体
22，23，220，230：第二电极活性材料层
24，240：第二电极接片
25，250：第二电极的端部部分
40，400：空的空间
500：厚度缓冲部分
600：二次电池
700：电池组
710：组壳体
800：车辆
C：裂纹
H：卷绕轴线的方向
HL：厚度缓冲部分在卷绕轴线的方向上的长度
P：与卷绕轴线垂直的方向
PL：厚度缓冲部分在与卷绕轴线垂直的方向上的长度
T1：第二电极的端部部分的厚度
T2：厚度缓冲部分的厚度
I：第二电极的端部部分与厚度缓冲部分之间的间隔
具体实施方式
在整个说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于它们的普通或字典含义，而是应基于发明人可以适当地限定词语或术语的概念以最好地说明本发明的原则，被解释为具有与本发明的技术构思一致的含义和概念。
在整个本说明书中，除非有相反的明确描述，否则当一部分“包括”、“包含”或“具有”某个组成元件时，这并不意味着排除另一组成元件，而是意味着还可以包括另一组成元件。
另外，说明书中描述的诸如“部分”的术语应被理解为执行至少一个功能或操作的单元。
参照附图在以下描述中描述的配置不表示本发明的所有技术概念或构思，而是应当被认为是本公开的示例性实施例。因此，应当理解，在提交申请时，可以在本发明的范围内设计示例性实施例的各种修改和等同物。
为了帮助理解本发明，在附图中，一些部件可能没有按比例绘制，但是它们的尺寸可能被放大。另外，在不同的示例性实施例中，相同的附图标记可以被分配给相同的部件。
在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施例。
本发明的示例性实施例提供了其中第一电极100、分隔件和第二电极200被堆叠和卷绕的电极组件111，其中，电极组件的最外层部分211包括空的空间400和设置在空的空间400中的厚度缓冲部分500，在空的空间400处，第一电极100覆盖第二电极的端部部分250，其间插有分隔件。
第一电极100可以是负极，并且第二电极200可以是正极。
通过在形成于电极组件的最外层部分211处的空的空间400中设置厚度缓冲部分500，可以防止可能由空的空间400形成的裂纹的产生，并且可以解决可能由于裂纹而引起的安全问题。
图1是示意性地示出在根据本发明的比较例的相关技术的电极组件的最外层部分2处第一电极10和第二电极20彼此面对的形式的视图，并且图2是示出由于在根据本发明的比较例的相关技术的电极组件的最外层部分处在第一电极的一侧形成的空的空间而产生裂纹的情况的照片。
参照图1和图2，当现有的电极组件1的第二电极20的端部部分具有其中集流体的端部部分和电极活性材料层的端部部分彼此重合的自由边缘时，在电极组件的最外层部分2处的涂覆有厚电极活性材料层的第二电极20的端部部分被第一电极10覆盖，因此，可能产生空的空间40。
空的空间40可以形成在第一电极10的隔着分隔件面向第二电极20的端部部分的一侧。
当电极组件经历重复的充电和放电时，应力集中在空的空间40中，因此，出现了经常产生裂纹C的问题。例如，空的空间40可以形成于在第一电极10的面对第二电极20的端部部分的一侧设置于集流体上的活性材料层或未涂覆部分中，并且当电极组件被重复充电和放电时，应力集中在活性材料层或未涂覆部分上，因此可能容易产生裂纹。
根据示例性实施例，“第二电极200具有自由边缘”的描述意味着集流体210的端部部分和电极活性材料层220和230的端部部分在第二电极处彼此重合。例如，第二电极的端部部分250可以不形成有未涂覆部分。
因此，第二电极200可以具有中间接片结构，并且中间接片结构意味着还包括第二电极接片240，该第二电极接片240被设置在与电极组件的卷绕轴线垂直的方向P上的除了两个端部部分以外的部分处。因此，在与电极组件的卷绕轴线垂直的方向P上的两个端部部分可以具有自由边缘而没有未涂覆部分(参照稍后将描述的图6至图8)。
在现有的电极组件中，当第二电极20的端部部分具有其中集流体的端部部分和电极活性材料层的端部部分彼此重合的自由边缘时，应力由于空的空间40而集中，从而导致裂纹C的产生。这可能引起安全问题，例如电极处的短路或着火。
图3(a)是示出在根据本发明的比较例的电极组件的最外层部分2处第一电极10和第二电极20的正视图，并且图3(b)是示出在根据本发明的示例性实施例的电极组件的最外层部分211处第一电极100和第二电极200的正视图。
参照图3(a)和图3(b)，电极组件1和电极组件111分别包括第一电极10和第一电极100、分隔件(未示出)以及第二电极20和第二电极200。例如，电极组件1和电极组件111可以通过堆叠和卷绕第一电极10和第一电极100、分隔件(未示出)以及第二电极20和第二电极200来获得。在图3中，仅示出了第一电极10和第一电极100以及第二电极20和第二电极200，而没有示出分隔件，但是也可以卷绕由第一电极10和第一电极100以及第二电极20和第二电极200组成的两个或更多个单元电池。
参照图3(a)，当现有的电极组件1的第二电极的端部部分25具有其中集流体的端部部分和电极活性材料层的端部部分彼此重合的自由边缘时，在电极组件的最外层部分2处的涂覆有厚电极活性材料层的第二电极的端部部分25被第一电极10覆盖，因此，可能产生空的空间40。当电极组件1经历重复的充电和放电时，应力可能集中在形成于第一电极的面对第二电极的端部部分25的一侧的空的空间40中，从而导致裂纹C的产生。
形成在第一电极的一侧的空的空间40可以形成在设置于第一电极集流体11上的第一电极活性材料层13或第一电极未涂覆部分15所在的一侧，并且当电极组件1被重复充电和放电时，应力集中在第一电极活性材料层13或第一电极未涂覆部分15上，因此，可能容易产生裂纹C。
图4是示意性地示出在根据本发明的示例性实施例的电极组件的最外层部分211处第一电极100和第二电极200彼此面对的形式的视图。
图5示出了根据本发明的示例性实施例的电极组件111，其中(a)图是正视图，并且(b)图是平面图。
参照图3(b)至图5，电极组件111可以具有卷绕形结构，其中，第一电极100、分隔件(未示出)和第二电极200被堆叠并卷绕，并且电极组件111可以被卷绕成圆形形状或椭圆形形状。
电极组件的最外层部分211可以设置在经卷绕的电极组件的卷绕终止部分处，并且可以是距卷绕轴线的方向最远的部分。
空的空间400可以形成于电极组件的最外层部分211处的第一电极100的一侧，该空的空间400覆盖第二电极的端部部分250，其间插置有分隔件，并且该空的空间400可以包括厚度缓冲部分500。
通过在形成于电极组件的最外层部分211处的第一电极100的一侧的空的空间400中设置厚度缓冲部分500，可以防止由于空的空间400而引起裂纹的产生。
根据示例性实施例，第一电极100包括第一电极集流体110和设置在第一电极集流体110上的第一电极活性材料层130，并且厚度缓冲部分500直接或经由分隔件设置在第一电极的位于第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间且面向卷绕中心部分的表面上。
厚度缓冲部分500不限于从第二电极的端部部分250到第一电极活性材料层130的端部部分的长度。例如，厚度缓冲部分500可以直接或经由分隔件设置在第一电极的位于第二电极的端部部分与超出第一电极活性材料层130的端部部分的第一电极未涂覆部分150之间且面向卷绕中心部分的表面上。
例如，厚度缓冲部分500可以被设置成具有第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间的长度的50％或更大的长度。厚度缓冲部分500可以具有第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间的长度的50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、或70％或更大的长度。厚度缓冲部分500可以具有第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间的长度的100％或更小、95％或更小、或90％或更小的长度。
当满足以上范围时，设置在形成于电极组件的最外层部分211处的空的空间400中的厚度缓冲部分500可以防止由于空的空间400而引起裂纹的产生。
根据示例性实施例，厚度缓冲部分被设置成具有等于或小于第二电极的端部部分的厚度的厚度。例如，基于第二电极的端部部分的厚度T1的100％，厚度缓冲部分的厚度T2可以为70％至100％。
通过设置具有该厚度范围的厚度缓冲部分，可以防止由于电极组件111中的空的空间400而引起裂纹的产生。
根据示例性实施例，厚度缓冲部分500不与第二电极的端部部分250交叠，并且可以被设置成与第二电极的端部部分250间隔开3mm或更小的间隔I。
如果厚度缓冲部分被设置成与第二电极的端部部分接触，而不与第二电极的端部部分间隔开范围I，则形成在电极组件的最外层部分处的空的空间400会增加。因此，当电极组件111被重复充电和放电时，应力可能集中在空的空间400中，从而导致裂纹的产生。
厚度缓冲部分被设置成具有电极组件在电极组件的卷绕轴线的方向上的100％的长度的50％至100％的长度。
基于电极组件在电极组件的卷绕轴线的方向H上的长度的100％，厚度缓冲部分的长度HL可以为50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、或70％或更大。基于电极组件在电极组件的卷绕轴线的方向H上的长度的100％，厚度缓冲部分的长度HL可以为100％或更小、95％或更小、90％或更小、85％或更小、或80％或更小。
当满足以上范围时，设置在形成于电极组件的最外层部分211处的空的空间400中的厚度缓冲部分500可以防止由于空的空间400而引起裂纹的产生。
根据示例性实施例，第二电极200包括第二电极集流体210和设置在第二电极集流体210上的第二电极活性材料层220和230，并且第二电极集流体210的端部部分和第二电极活性材料层220和230的端部部分在第二电极的端部部分250处彼此重合。
第二电极集流体210的端部部分和第二电极活性材料层220和230的端部部分在第二电极的端部部分250处彼此重合的配置可以意味着电极组件111中的第二电极的端部部分250具有自由边缘，并且在第二电极200的与电极组件的卷绕轴线垂直的方向P上的两个端部部分处没有形成未涂敷部分。
第二电极集流体210的端部部分和第二电极活性材料层220和230的端部部分彼此重合的配置意味着第二电极集流体210的长度和第二电极活性材料层220和230的长度在第二电极的端部部分250处相同，并且在这种情况下，第二电极集流体210的长度和第二电极活性材料层220和230的长度可以在本领域已知的一般误差范围内。例如，在第二电极的端部部分250处，第二电极集流体210的长度相对于第二电极活性材料层220和230的长度可以等于或小于+0.5％。
根据示例性实施例，第二电极的端部部分250被设置在经卷绕的电极组件的卷绕终止部分处。
第一电极100可以包括位于第一电极集流体110的至少一个表面上的第一电极活性材料层120和130，并且第二电极200可以包括位于第二电极集流体210的至少一个表面上的第二电极活性材料层220和230。
第一电极100和第二电极200没有特别限制，并且可以根据本领域已知的常规方法以第一电极活性材料层或第二电极活性材料层结合至第一电极集流体110或第二电极集流体210的形式制造。
第一电极100具有设置在电极组件的最外层部分211处的第一电极集流体110的一个表面上的第一电极活性材料层130，并且可以包括没有活性材料层的未涂覆部分150。
另一方面，第二电极的端部部分250可以存在于电极组件的最外层部分211处。
第二电极的端部部分250具有分别设置在第二电极集流体210的两个表面上的第二电极活性材料层220和230，并且具有不包括未涂覆部分的自由边缘结构。即，第二电极的端部部分250与集流体210的端部部分以及电极活性材料层220和230的端部部分交叠，并且可以包括在与卷绕轴线垂直的方向P上具有相同长度的第二电极活性材料层220和230的端部部分以及第二电极集流体210的端部部分。
根据示例，第一电极100的第一电极活性材料层130可以面向第二电极200的第二电极活性材料层230，在第一电极活性材料层130与第二电极活性材料层230之间插置有分隔件。
根据示例性实施例，第一电极100在与卷绕轴线垂直的方向P上被设置成比隔着分隔件面向的第二电极200长，并且设置在第一电极100的面向卷绕中心部分的表面上的第一电极活性材料层130在与卷绕轴线垂直的方向P上被设置成比隔着分隔件面向的第二电极的端部部分250长。
第一电极活性材料层130被设置成比第二电极的端部部分250、即第二电极活性材料层230长，使得即使在电极组件111被充电时，也可以防止对分隔件的损坏，并且可以防止电池寿命的缩短。
第一电极100比第二电极200延伸得更长。即，第二电极的端部部分250形成为比面向第二电极的第一电极100的端部部分短。
因此，在电极组件的最外层部分211处，第一电极100可以覆盖第二电极的端部部分250，其间插置有分隔件。第二电极的端部部分250可以被设置在经卷绕的电极组件的卷绕终止部分处，并且可以位于电极组件的最外层部分211处。
在现有的电极组件1中，当第二电极的端部部分25具有其中第二电极集流体21的端部部分25和电极活性材料层22和23的端部部分交叠的自由边缘结构时，在第一电极10覆盖第二电极的端部部分25并且其间插置有分隔件时，可以形成空的空间40。
根据第二电极的端部部分的厚度T1，空的空间40可以形成在第一电极10的面向第二电极20的一个表面或两个表面上。当执行充电和放电时，应力可能集中在空的空间40中，这可能损坏插置在其间的分隔件或者在电极中产生裂纹C，从而引起两个电极之间的短路(参照图1至图3(a))。
然而，根据本发明的示例性实施例的电极组件的最外层部分211包括在空的空间400中的厚度缓冲部分500，其中，第一电极100覆盖第二电极的端部部分250，并且其间插置有分隔件。厚度缓冲部分500可以减轻空的空间400中的应力集中，从而保持第一电极100与第二电极200之间的分隔件，并防止电极中的裂纹C，以确保电池的稳定性。
根据示例性实施例，厚度缓冲部分500可以被设置在面向第二电极的端部部分250的点与第一电极活性材料层130的端部部分之间。通过在以上位置处设置厚度缓冲部分500，可以防止由于空的空间400而引起裂纹的产生，并解决可能由于裂纹而引起的安全问题。
根据本发明的示例性实施例，厚度缓冲部分500是电解质溶液溶胀层。
电解质溶液溶胀层可以通过浸入液体中而溶胀或具有柔性，并且可以由聚合物材料制成。
作为聚合物材料的一个特性，随着溶剂分子进入聚合物材料的链之间，聚合物材料的体积可以增加。
因此，由于电解质溶液溶胀层在吸收电解质溶液时溶胀或变成柔性的，因此其可以减轻空的空间400中的应力集中，以防止由于空的空间400而引起裂纹的产生，并解决可能由于裂纹而引起的安全问题。
根据示例性实施例，电解质溶液溶胀层包括聚氨酯。然而，电解质溶液溶胀层不限于此，只要其被电解质溶液溶胀即可。
电解质溶液溶胀层包括化合物并且被电解质溶液溶胀，从而减轻空的空间400中的应力集中，并且防止对分隔件和电极的损坏。
当厚度缓冲部分的厚度T2为第二电极的端部部分的厚度T1的90％至100％时，可以认为电解质溶液溶胀层溶胀，并且可以使用厚度测量装置来测量厚度缓冲部分的厚度T2。
根据本发明的示例性实施例，厚度缓冲部分500是包括电解质溶液溶胀层的电解质溶液溶胀带。
根据示例性实施例，溶胀带的宽度HL可以是第一电极的宽度的50％至100％。溶胀带的宽度HL可以为第一电极的宽度的50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、或70％或更大。溶胀带的宽度HL可以为第一电极的宽度的100％或更小、95％或更小、90％或更小、85％或更小、或80％或更小。
当溶胀带的宽度HL满足以上范围时，可以防止由于空的空间400而可能形成的裂纹的产生，并且可以解决由于裂纹而可能引起的安全问题。
根据示例性实施例，第一电极100包括第一电极集流体110和设置在第一电极集流体110上的第一电极活性材料层130，并且电解质溶液溶胀带直接或经由分隔件附着在第一电极的位于第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间并且面向卷绕中心部分的表面上。
例如，电解质溶液溶胀带可以被设置成具有第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间的长度的50％或更大的长度。电解质溶液溶胀带可以为第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间的长度的50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、或70％或更大。电解质溶液溶胀带可以为第二电极的端部部分250与第一电极活性材料层130的端部部分之间的长度的100％或更少。
当满足以上范围时，可以防止由于空的空间400而引起裂纹的产生，并且解决可能由于裂纹而引起的安全问题。
另外，电解质溶液溶胀带不限于从第二电极的端部部分250到第一电极活性材料层130的端部部分的长度。例如，电解质溶液溶胀带可以直接或经由分隔件设置在第一电极的位于第二电极的端部部分与超出第一电极活性材料层130的端部部分的第一电极未涂覆部分150之间并且面向卷绕中心部分的表面上。
根据本发明的示例性实施例，第一电极100包括在第一电极集流体110的边缘部分处的没有电极活性材料层的未涂覆部分150，该第一电极集流体110的边缘部分设置在电极组件的最外层部分211处的在与卷绕轴线垂直的方向P上的一个端部部分处，并且第一电极100还包括设置在未涂覆部分150上的保护带160。
根据示例性实施例，第一电极100还包括设置在电极组件的纵向方向上、即与电极组件的卷绕轴线垂直的方向P上的两个端部部分中的一个或更多个处的接片140，并且第二电极200还包括设置在除了在与电极组件的卷绕轴线垂直的方向P上的两个端部部分以外的部分处的接片240。
图5示出了根据本发明的示例性实施例的电极组件111，其中(a)图是正视图，并且(b)图是平面图。
图6至图8是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的电极组件的第一电极和第二电极的平面图。
参照图5至图8，第一电极接片140电连接至第一电极100的第一电极集流体110，并突出到电极组件111的外部。第一电极接片140提供在二次电池的充电或放电期间电流通过其输入和输出的通道。
在这种情况下，保护带160可以位于电连接至第一电极接片140的第一电极集流体的未涂覆部分150上，并且位于未涂覆部分的厚度方向上的相反的部分处，例如标记处。以这种方式，保护带160不仅可以覆盖和保护第一电极接片140，还可以覆盖和保护当形成第一电极接片140时可能在第一电极接片140的相反侧产生的标记。另外，根据电池的制造工艺的便利性，第一电极的保护带160的端部部分可以与第一电极的端部部分重合。
通过向第一电极100提供保护带160，可以防止与第二电极的端部部分250的短路。另外，保护带160可以防止由于在形成第一电极接片140时产生的标记而引起的最外面的第一电极100与最外面的第二电极200之间的短路。因此，设置在面向第二电极200的第一电极100上的保护带160可以防止电极的短路。
保护带160在卷绕轴线的方向H上的长度可以是第一电极集流体110在卷绕轴线的方向H上的长度的约100％至约120％，并且优选地约105％至约110％。当保护带160在卷绕轴线的方向H上的长度满足以上范围时，可以防止电极之间的短路，并且可以引发第一电极活性材料的期望的电化学反应。
保护带160可以包括选自由聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺组成的组中的一种或更多种。另外，响应于由第一电极活性材料层的充电和放电引起的体积变化，保护带160可以以优异的弹性和耐久性被粘附和保护。
本发明的示例性实施例提供了包括至少一个上述的电极组件111的二次电池600。
根据示例性实施例，二次电池600可以包括电极组件111、电池罐、密封体和端子。
在电极组件111中，第一电极100可以是负极，并且第二电极200可以是具有与第一电极100的极性相反的极性的正极。第一电极100和第二电极200可以具有片状形状。电极组件111可以具有例如卷绕形形状。即，电极组件111可以通过绕卷绕中心卷绕层压件来制造，该层压件通过依次堆叠第一电极100、分隔件、第二电极200和分隔件至少一次来形成。在这种情况下，可以在电极组件111的外周表面上设置附加的分隔件，用于与电池罐绝缘。
在本发明中，涂覆在正极集流体上的正极活性材料和涂覆在负极集流体上的负极活性材料可以不受限制地使用，只要它们是本领域已知的活性材料即可。
正极活性材料的非限制性示例可以包括可用于常规电化学装置的正极的常用正极活性材料，并且特别地，可以使用锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁氧化物或通过组合它们而制成的锂复合氧化物。
在一个示例中，正极活性材料可以包括由通式A[AxMy]O2+z表示的碱金属化合物(A包括Li、Na和K中的至少一种元素；M包括选自Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Sc、Ru和Cr中的至少一种元素；x≥0，1≤x+y≤2，-0.1≤z≤2；x、y和z以及M中包含的组分的化学计量系数被选择成使得化合物保持电中性)。
在另一示例中，正极活性材料可以是US6,677,082、US6,680,143等中公开的碱金属化合物xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3(M1包括平均氧化态为3的至少一种元素；M2包括平均氧化态为4的至少一种元素；0≤x≤1)。
在另一示例中，正极活性材料可以是由通式LiaM1 xFe1-xM2Py1-yM3 zO4-z(M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al和Mg中的至少一种元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、As、Sb、Ge、V和S中的至少一种元素；M3包括卤素基团中的元素，可选地包括F；0<a≤2，0≤x≤1，0≤y<1，0≤z<1；a、x、y、z以及M1、M2和M3中包含的组分的化学计量系数被选择成使得化合物保持电中性)或Li3M2(PO4)3[M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Al和Mg中的至少一种元素]表示的锂金属磷酸盐。
优选地，正极活性材料可以包括一级颗粒和/或初级颗粒聚集在其中的二级颗粒。
负极活性材料的非限制性示例可以包括可用于常规电化学装置的负极的常用负极活性材料，并且特别地，可以使用锂吸附材料，例如锂金属或锂合金、碳、石油焦、活性炭、石墨或其他含碳材料。
在一个示例中，负极活性材料可以使用碳材料、锂金属或锂金属化合物、硅或硅化合物、锡或锡化合物等。电位低于2V的金属氧化物例如TiO2和SnO2也可以用作负极活性材料。作为碳材料，可以使用低结晶碳和高结晶碳两者。
正极集流体的非限制性示例包括由铝、镍或其组合制成的箔等，并且负极集流体的非限制性示例包括由铜、金、镍或铜合金或其组合制成的箔等。
对于分隔件，可以单独使用多孔聚合物膜，例如由聚烯烃基聚合物制成的多孔聚合物膜，聚烯烃基聚合物例如为乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物，或者可以使用通过层压聚合物获得的结构。在另一示例中，对于分隔件，可以使用典型的多孔无纺织物，例如由高熔点玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等形成的无纺织物。
分隔件的至少一个表面可以包括无机颗粒的涂层。
另外，分隔件本身也可以由无机颗粒的涂层制成。构成涂层的颗粒可以具有与粘结剂结合的结构，使得在相邻颗粒之间存在间隙体积。无机颗粒可以由介电常数为5或更大的无机材料制成。无机颗粒的非限制性示例可以包括选自由Pb(Zr，Ti)O3(PZT)、Pb1- xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、BaTiO3、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3、TiO2、Al2O3、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO和Y2O3组成的组中的至少一种材料。
电解质可以是具有诸如A+B-的结构的盐。此处，A+包括由碱金属阳离子例如Li+、Na+和K+或其组合组成的离子。B-包括选自由F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、AlO4 -、AlCl4 -、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -、BF2C2O4 -、BC4O8 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 -、C4F9SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-和(CF3CF2SO2)2N-组成的组中的任何一种或更多种阴离子。
电解质也可以通过将其溶解在有机溶剂中来使用。作为有机溶剂，可以使用碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯或其混合物。
本发明的另一示例性实施例提供了包括至少一个上述的二次电池600的电池组700。例如，二次电池600可以是圆柱形二次电池。
根据上述示例性实施例的圆柱形二次电池600可以用于制造电池组700。
图9是示出根据本发明的示例性实施例的包括二次电池600的电池组700的示意性配置的视图。
参照图9，根据本发明的示例性实施例的电池组700包括其中圆柱形二次电池600被电连接的组件以及用于容纳该组件的组壳体710。圆柱形二次电池600是根据上述示例性实施例的电池单元。在附图中，为了便于说明，省略了用于圆柱形二次电池的电连接的诸如汇流条、冷却单元和外部端子的部件。
本发明的另一示例性实施例提供了包括至少一个上述的电池组700的车辆800。
电池组700可以安装在车辆800上。车辆800可以是例如电动车辆、混合动力车辆或插电式混合动力车辆。车辆包括四轮车辆或两轮车辆。
图10是用于示出包括图9中的电池组700的车辆800的视图。
参照图10，根据本发明的示例性实施例的车辆800包括根据本发明的示例性实施例的电池组700。车辆通过从根据本发明的示例性实施例的电池组700接收电力来操作。
尽管已经参照有限的实施例和附图描述了本发明，但是本发明不限于此，并且本发明所属领域的技术人员可以在本发明的技术主旨和下述权利要求的等效范围内进行各种修改和变化。
Claims (22)
1.一种电极组件，在所述电极组件中，第一电极、分隔件和第二电极被堆叠和卷绕，
其中，所述电极组件的最外层部分包括空的空间和设置在所述空的空间中的厚度缓冲部分，在所述空的空间处，所述第一电极覆盖所述第二电极的端部部分，所述分隔件插置在所述第一电极与所述第二电极之间。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极包括第一电极集流体和设置在所述第一电极集流体上的第一电极活性材料层，并且
其中，所述厚度缓冲部分直接或经由所述分隔件设置在所述第一电极的位于所述第二电极的所述端部部分与所述第一电极活性材料层的端部部分之间并且面向卷绕中心部分的表面上。
3.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分被设置成具有为所述第二电极的所述端部部分与所述第一电极活性材料层的所述端部部分之间的长度的50％或更大的长度。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分被设置成具有等于或小于所述第二电极的所述端部部分的厚度的厚度。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分被设置成具有为所述第二电极的所述端部部分的厚度的70％至100％的厚度。
6.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分被设置成不与所述第二电极的所述端部部分交叠。
7.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分被设置成具有所述电极组件在所述电极组件的卷绕轴线的方向上的100％的长度的50％至100％的长度。
8.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第二电极包括第二电极集流体和设置在所述第二电极集流体上的第二电极活性材料层，并且
其中，所述第二电极集流体的端部部分和所述第二电极活性材料层的端部部分在所述第二电极的所述端部部分处彼此重合。
9.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第二电极的所述端部部分被设置在经卷绕的电极组件的卷绕终止部分处。
10.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极在与卷绕轴线垂直的方向上被设置成比隔着所述分隔件面向的所述第二电极长。
11.根据权利要求2所述的电极组件，其中，设置在所述第一电极的面向卷绕中心部分的表面上的所述第一电极活性材料层在与卷绕轴线垂直的方向上被设置成比隔着所述分隔件面向的所述第二电极的所述端部部分长。
12.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分是电解质溶液溶胀层。
13.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述电解质溶液溶胀层包括聚氨酯。
14.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述厚度缓冲部分是包括所述电解质溶液溶胀层的电解质溶液溶胀带。
15.根据权利要求14所述的电极组件，其中，所述第一电极包括第一电极集流体和设置在所述第一电极集流体上的第一电极活性材料层，并且
其中，所述电解质溶液溶胀带直接或经由所述分隔件附着在所述第一电极的位于所述第二电极的所述端部部分与所述第一电极活性材料层的端部部分之间并且面向卷绕中心部分的表面上。
16.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述第一电极包括在所述第一电极集流体的边缘部分处的没有所述第一电极活性材料层的未涂覆部分，所述第一电极集流体的所述边缘部分设置在所述电极组件的最外层部分处的在与卷绕轴线垂直的方向上的一个端部部分处，并且
其中，所述电极组件还包括设置在所述未涂覆部分上的保护带。
17.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极还包括设置在与所述电极组件的卷绕轴线垂直的方向上的两个端部部分中的一个端部部分或更多个端部部分处的接片。
18.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第二电极还包括设置在除了在与所述电极组件的卷绕轴线垂直的方向上的两个端部部分以外的部分处的接片。
19.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极是负极，并且所述第二电极是正极。
20.一种二次电池，包括根据权利要求1至19中任一项所述的电极组件。
21.一种电池组，包括根据权利要求20所述的二次电池。
22.一种车辆，包括根据权利要求21所述的至少一个电池组。
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