CN1614798A

CN1614798A - 层叠电池

Info

Publication number: CN1614798A
Application number: CNA2004100883167A
Authority: CN
Inventors: 屋田弘治; 乙幡牧宏; 水田政智
Original assignee: NEC Lamilion Energy Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2024-11-08
Also published as: JP3972205B2; DE602004031321D1; EP1530246A3; KR20050043660A; JP2005142028A; CN100353592C; KR100633196B1; EP1530246A2; US20050100784A1; EP1530246B1

Abstract

本发明公开一种层叠电池，其具有电池元件，其中多个正极片和多个负极片用插入的隔板交替堆叠，每个正极片由正极集电器构成，其中涂覆正极材料，而且其中没有涂覆正极材料的部分从一侧延伸；每个负极片由负极集电器构成，其中负极材料涂覆到比所述正极材料涂覆的区域更大的区域上，而且其中没有涂覆负极材料的部分从一侧延伸。在具有负极导线的连接单元一侧上，该负极片的一部分朝向该连接单元弯曲，该负极片部分从涂覆有正极材料的部分突出。从具有该负极导线的连接单元一侧上的正极片边缘到具有该负极导线的连接单元的间距，小于从具有该正极导线的连接单元一侧上的涂覆有正极材料的正极片部分的边缘到具有正极导线的连接单元的间距。

Description

层叠电池

发明背景

发明领域

本发明涉及一种层叠电池，其中电池元件具有多个由插入的隔板分开的正极和负极，并被覆盖材料密封(下面简称为“密封”)。

相关技术说明

近来电池已被提出用于充入及放出较大的电流，这些电池包括：电池元件，其具有由插入的隔板分开、并由金属箔制成的多个正极集电器和负极集电器，与正极集电器连接的正极导线，与负极集电器连接的负极导线，用于密封电池元件并使部分正极导线和部分负极导线引出的覆盖材料。为在这种层叠电池中将这些导线与电池元件连接，从层压的正极集电器和负极集电器伸出的金属箔部分必须分别聚集在一起和连接。如日本未审查专利公开2001-126678中所述的，焊接尤其是超声波焊接经常用作连接方法。

近来，已经发现通过使用薄膜作为覆盖材料可以得到重量和尺寸有利的电池。在这种类型的电池中，正极和负极导线都从覆盖材料的一侧引出，金属箔与导线间的连接点是与层压的电极单元分离的位置，那里是正极集电器、负极集电器和隔板的层压部分。

关于这种集电器，从电化学及成本的观点来看，例如在锂离子二次电池中，铝箔经常用于这种正极集电器中，而铜箔通常用于负极集电器中。由于这两种材料的导电性不同，当使用这两种材料时铝箔通常比铜箔厚。

在上述的层叠电池中，从层压电极单元到导线的面积是对充电和放电没有作用的部分。因此，当考虑到提高空间效率时，导线和金属箔之间的连接部分优选与层压电极单元尽可能接近。同时，也必须考虑下面的因素。

随着层压电极单元中层压的集电器的数量增加，在与导线连接的部分中必须焊接的金属箔的层数也增加，并且为将这些部件可靠焊接，焊接装置必须设置到高效输出。此外，随着层压电极单元厚度增加，在连接单元中金属箔相对于导线的角度差也增加，在连接单元基极的金属箔的急剧弯曲会引起裂纹。特别地，当正极和负极的总层数超过30时，如果在超声波焊接中，通过在导线侧使用砧座、在金属箔侧使用砧角来进行焊接，那么在金属箔和连接单元的边缘处因相对于导线有角度，所以箔易于破裂。因此，随着层压结构的增加，需要增加层压电极单元到连接单元的距离，从而降低金属箔相对于导线的角度。

连接单元的位置设计必须在提高空间效率和处理箔裂纹的问题之间达到平衡。然而如前所述在现有技术公知的层叠电池中，正极和负极导线从一侧引出。当设计连接单元的位置时，并因此确定引出位置时，箔易于裂缝的负极或正极侧被认为是标准的，即使这种技术消弱了空间效率。现有技术层压的电池包括其中正极侧导线和负极侧导线从相对侧引出的结构，但是在这种情况下，导线的引出位置是基于上述的考虑来设计，而现有技术中没有引出位置独立于正极侧和负极侧进行设计以最优选空间效率的实例。

发明内容

本发明针对上述的背景技术为实现，其目的是：当焊接导线时，即使使用较大量的正极层压层和负极层压层，可减少对充电和放电没有作用的区域，提高空间效率，同时防止箔裂缝。

本发明的发明人通过广泛研究发现，在层压电极单元中难于弯曲的面积边缘位于正极引出侧上的负极边缘及负极引出侧上的正极边缘，这种发现导致本发明形成。

更具体而言，本发明的层叠电池包括：电池元件，与该电池元件连接的正极导线及负极导线。该电池元件具有多个正极片和多个负极片与插入的隔板交替堆叠的结构。该正极片由正极集电器构成，其中正极材料涂覆到两个表面上，而且其中没有涂覆正极材料的部分从一侧延伸。该负极片由负极集电器构成，其中负极材料涂覆到两个表面上，其面积比正极材料涂覆的面积更大，而且其中没有涂覆负极材料的部分从一侧延伸。该正极导线与该正极片未涂覆正极材料的堆叠部分的末端相连。该负极导线与该负极片未涂覆负极材料的堆叠部分的末端相连。此外，在本发明的层叠电池中：所述负极片部分的所述负极导线的连接单元侧上的至少一部分朝向所述连接单元弯曲，该负极片部分延伸超出涂覆有正极材料的部分；而且，

c＜b

其中“b”是从正极导线的连接单元侧上的所述涂覆有正极材料的正极片部分的末端到正极导线的连接单元的间距，“c”是从负极导线的连接单元侧上的正极片末端到负极导线的连接单元的间距。

在正极侧和负极侧从电池元件到连接单元的间距的规定可优化对充电和放电不起作用的部分。因而，当焊接导线时，即使使用较大量的正极层压层和负极层压层，可减少对充电和放电没有作用的区域，提高空间效率，同时防止箔裂缝。

在上述层叠电池中，“c”值优选为：

0.8p＜c＜1.2p

其中“p”是从正极导线的连接单元侧上的负极片末端到正极导线的连接单元的间距。

此外，利用正极片和负极片层叠而使未涂覆正极材料部分和未涂覆负极材料部分从相对侧延伸的结构可使得在正极导线和负极导线延伸方向的尺寸减小。此外，在这种情况下，利用如下结构其中：电池元件真空密封在由薄膜构成的覆盖材料中，其中形成的杯形物构成外壳以容纳电池元件。此外，所述涂覆有正极材料的正极集电器的区域偏向于杯形物内部的负极导线侧，从而能够可靠地定位在杯形物底部难于变形的电池元件区域。因此，覆盖材料中的皱纹可被抑制，并且可使层叠电池具有极佳的外观。

本发明上述和其它目的、特征及优点从下面结合附图的说明书中变得更清楚，说明书阐明了本发明的实施例。

附图说明

图1是本发明一个实施方案的层叠电池的分解立体图。

图2是剖视图，表明在图1所示的层叠电池的正极接头附近的详细结构。

图3是剖视图，表明在图1所示的层叠电池的负极接头附近的详细结构。

图4是图1所示的层叠电池的俯视图。

优选实施方案详细说明

参考图1，本发明一个实施方案的层叠电池1包括：大致为矩形的电池元件2，其结构中多个正极片与负极片层叠；分别与电池元件2的正极片和负极片相连的正极导线3和负极导线4；用于密封电池元件2、同时使正极导线3和负极导线4部分伸出的覆盖材料5和6。在此实施方案中，层叠电池1被认为是锂离子二次电池。

该电池元件2由多个正极片和多个负极片构成，其与插入的隔板交替层叠，包括含有电解质并是这些元件层叠的部分层压电极单元2a，用于分别连接层压电极单元2a与正极导线3和负极导线4的正极接头2b和负极接头2c。正极接头2b和负极接头2c是分别从正电极薄片和负电极薄片伸出形成单元的部分，其是层压电极单元2a的构成元件。正极接头2b及负极接头2c从电池元件2的相对侧延伸出来。换句话说，正极导线3和负极导线4从层叠电池1的相对方向伸出。

下面详细说明电池元件2的结构。

隔板可以是薄片形式，如微孔薄膜，其由可被电解质浸渍的热塑性树脂制成，如聚烯烃、非织物或织物。

覆盖材料5和6是两片层压的膜，其从厚度方向的两侧包围电池元件2，通过热密封重叠的边缘密封电池元件2。此外，覆盖材料5和6每一个都被处理成带有杯边的杯形，从而形成外壳，其形成包围电池元件2的空间。通过深冲压成形可实现此过程。

在图1中，表明的实施例中电池元件2被两片覆盖材料5和6从厚度方向的两侧包围，然后通过热密封四个边缘来密封，但本发明不限于这种形式，也可能是如下结构：其中单薄膜形式的覆盖材料折叠以包围电池元件2，然后通过热密封三个开口侧密封电池元件2。

下面分别结合图2和图3说明正极接头2b附近的详细结构和负极接头2c附近的详细结构。

如前所述，本实施方案作为锂离子二次电池，在负极片上负极材料涂覆部分的面积大于正极片上正极材料涂覆的面积。因此，负极材料涂覆边缘22a比正极材料涂覆边缘12a更朝向外侧。负极材料涂覆边缘22a比正极材料涂覆边缘12a优选伸出0.5-2mm。此外，为防止正极片10与负极片20之间短路，隔板30的隔板末端31比负极材料涂覆边缘22a更朝向外侧。隔板末端31比负极材料涂覆边缘22a优选伸出0.5-2mm。

首先结合图2说明正极侧的详细结构。

正极片10由铝箔构成，包括正极集电器11，其中正极材料涂覆到正极片10的两个表面的主要部分上。在层压电极单元2a区域中的正极集电器11的主要部分由正极材料涂覆部分12构成，其中正极材料涂覆到这两个表面上。未涂覆部分13是指未涂覆正极材料的部分，其从正极集电器11的一侧延伸。每个正极集电器11的未涂覆部分13以层叠的方式集合在正极导线3上，其由金属板构成并与隔板末端31相距预定的距离。然后通过焊接连接末涂覆部分13。当测定连接单元40在正极集电器11的未涂覆部分13和正极导线3之间的位置时，必须仔细进行下面几点：

考虑到在从正极片10的正极材料涂覆部分12朝向连接单元40的方向上层压电极单元2a到连接单元40的厚度变化，首先在正极材料涂覆边缘12a位置处的正极材料涂覆厚度降低。接下来在负极材料涂覆边缘22a处的负极片20的厚度降低，在隔板末端31处的隔板30厚度进一步降低。最后，末涂覆部分13独自集合到正极导线3上并到达连接单元40。

通过将间距与层压电极单元2a的厚度相等的正极集电器11集合到一起、然后用超声波接触粘合或焊接形成连接单元40。因此，如果连接单元40的位置过于接近层压电极单元2a，那么铝箔形成的正极集电器11在连接单元40的基极40a急剧弯曲，从而铝箔易于破裂。尤其是在超声波焊接中，使用超声波振动，同时将砧角放置在柔软部分一侧，而砧座通常放置在正极导线3的一侧，并将砧角放到正极集电器11一侧。因而在丰解的边缘容易发生正极集电器11中的铝箔裂缝。为防止铝箔破裂，连接单元40的位置应与层压电极单元2a分开足够大，从而限制了正极集电器11的弯曲。另一方面，层压电极单元2a与电极单元40的过大距离会使电池的总尺寸增大，并消弱空间效率。因而连接单元40的位置设计必须在空间效率和防破裂的可靠性之间达到平衡。

下面结合图3说明负极侧的详细结构。

负极片20由铜箔构成，包括负极集电器21，其中负极材料涂覆到主要部分的两个表面上。负极集电器21的主要部分是负极材料涂覆部分22，其中负极材料涂覆到层压电极单元2a区域的两个表面上。未涂覆部分23是指未涂覆负极材料的部分，其从负极集电器21的一侧延伸。如前所述，负极材料涂覆部分22的面积大于正极片10上正极材料涂覆部分12的面积，因而负极材料涂覆22完全覆盖正极材料涂覆部分12。未涂覆部分23以层叠的方式集合在负极导线4上，其由金属板构成、然后通过焊接连接并与隔板末端31相距预定的距离。

当测定连接单元41在负极集电器21的未涂覆部分23和负极导线4之间的位置时，必须同样在正极侧仔细操作。换句话说，连接单元41的位置设计必须在提高空间效率和解决箔破裂的问题之间达到平衡。

此外，如图2所示，在正极导线3的区域中带有密封层51，其中正极导线3的覆盖材料5和6被热密封以防止当热密封覆盖材料5和6时由于金属板的插入使热密封性能下降。相似地，如图3所示，在负极导线4的区域中也带有密封层52，其中覆盖材料5和6被热密封。此外，如图2和图3所示，正极侧和负极侧的连接单元40和41分别被保护膜56和57覆盖。

关于正极侧的连接单元40和负极侧的连接单元41的位置，本发明通过广泛研究发现，连接单元40和41的位置优选设计成具备关系c＜b，其中“b”是在正极接头2b中正极材料涂覆边缘12a和连接单元40的基极40a之间在正极导线3引出方向上的间距，“c”是在负极接头2c中正极片10的末端和连接单元41的基极41a之间在负极导线4引出方向上的间距。

例如，根据现有技术的教导，正极材料涂覆部分12被用作设置在正极导线3侧的连接单元40相对于正极材料涂覆部分12的位置的标准，使得在超声波焊接中正极集电器11不发生箔破裂。然后负极导线4侧的连接单元位置也设置到相同间距(与正极材料涂覆边缘12a至连接单元40的基极40a的间距相同)。然而，关于使得负极集电器21中箔不发生破裂的连接单元41的位置，发现在接近层压电极单元2a的方向中有更多的边缘，为提高空间效率在阴极侧从层压电极单元2a到连接单元41的尺寸(负极接头2c的尺寸)可相应减小。

特别地，在本实施方案所示的正极导线和负极导线从相反方向引出的锂离子二次电池中，连接单元40和41的位置的最佳设计可减小在导线引出方向的覆盖材料的尺寸，从而产生明显效果。在这种情况下，使负极侧的连接单元更接近层压电极单元也可降低层叠电池中负极接头的空间，该层叠电池的结构中正极接头和负极接头从单侧引出，尽管这种结构引起正极侧导线的引出部分和负极侧导线的引出部分的外部形式变化，但是这使得内部尺寸减小到与负极侧导线引出部分中覆盖材料相等。

下述理由可被认为是在正极侧和负极侧连接单元最佳位置有上述差别的原因：

1.在正极和负极中的集电器的厚度差别

如前所述，在锂离子二次电池中，负极集电器21使用比正极集电器11更薄的金属箔，因此负极侧的集电器比正极侧的集电器更易弯曲。因而相应地连接单元41更易接近层压电极单元。

2.在正极导线侧和负极导线侧上负极材料涂覆的厚度差别

在图2中，形成了很好的正极接头2b侧上的负极材料涂覆边缘22a，因为涂覆有负极材料的负极集电器21从涂覆膜上切下来。然而，在负极导线4侧，当用刮涂法将负极化合物涂覆到负极集电器21上时，因用挡板而使负极化合物流动停止来形成涂覆部分的边缘。因此，负极材料涂覆部分22的厚度不改变。相反，涂覆膜的边缘为锥形，边缘部分通常为0.5-2mm。因而在图3中从正极片10的边缘伸出的0.5-2mm部分中，负极片20的厚度变薄。关于图2中正极导线3侧的负极片20的边缘，尽可能远离边缘形成预定厚度的负极材料膜，因而难于弯曲。另一方面，在图3中由于上述原因，伸出正极片10的区域中的负极材料涂覆部分22比在正极导线3侧的负极片20的末端容易弯曲。

因此，当负极导线4侧的负极集电器21被朝向连接单元41集合并焊接时，正极片10外侧的负极材料涂覆部分22向连接单元41弯曲。此外，即使当电池元件2用覆盖材料5和6在减压气氛中密封时，当密封后电池返回大气压时，由于大气压作用覆盖材料5和6也压缩负极片20。因此，伸出正极片10的负极材料涂覆部分22向连接单元41的高度位置在电池元件2的方向弯曲。

3.在正极导线侧和负极导线侧上层压结构的差别

如图2所示，隔板30和正极集电器11的未涂覆部分13插在正极导线3侧上的负极片20的末端处的负极片之间。在比而言，如图3所示，在负极材料涂覆部分22伸出负极导线4侧的正极片10的区域中，除了隔板30外没有元件插在负极片20之间。隔板30由薄树脂形成，因而容易弯曲。因而正极片10的末端在负极导线4侧具有较大的台阶，而易于弯曲。

由于上述原因，层压电极单元2a的构成元件难于弯曲的区域边缘是正极导线3侧上的负极片20的边缘及负极导线4侧上的正极片10的边缘。此外，当用薄膜形式的覆盖材料5和6在减压气氛中密封电池元件时，当电池在密封后返回大气压时由于大气压力负极片20被覆盖材料5和6压缩。此时电池的外部平面部分边缘与上述的位置处于相同位置。

如果连接单元40距离正极导线3侧上的负极片20的边缘的位置和连接单元41距离负极导线4侧上的正极片10的边缘的位置的尺寸被认为是标准的，并设计成不发生箔裂缝，那么可发现连接单元40和41的最佳位置。在锂离子二次电池中，负极材料涂覆的面积通常大于正极材料涂覆的面积。如果根据上述指导原理进行设计，那么必然导致关系c＜b。即使使用较多层的正极片10和负极片20，如总数为30或更多，那么也可减小对充电和放电起作用的超出层压电极单元2a的面积大小，并提高空间效率，同时仍能防止正极集电器11和负极集电器21中的箔发生裂缝。

如果图2中的间距“p”优选基本上与图3中的间距“c”尺寸基本上相同，那么可使连接单元40和41的位置最佳，其中“p”是在正极接头2b中负极片20的边缘和连接单元40的基极40a之间沿正极导线3方向上的间距。

间距“p”不需要与间距“c”精确相同，但可在上述能够得到的作用范围内调节。更具体而言，当正极导线3侧的“c”的尺寸被设计成箔易于破裂的标准尺寸时，当“c”为0.8或更小时，箔裂缝的可能性增加，当“c”为1.2p或更大时，难于得到所需的空间效率。因此，当“c”为0.8p＜c＜1.2p时，可实现本发明的效果。

在图4中，虚线表明电池元件的优选估计位置和导线密封层相对于覆盖材料的优选估计位置。如图4所示，用作电池元件2外壳的杯形物61的位置在正极侧和负极侧相对于覆盖材料5和6的外形对称。密封层51和52相对于层压电极单元2a的位置关系在正极侧和负极侧不相同，在图4中c+d小于a+b。“b”和“c”表明上述的间距。此外，如图2所示，“a”是在正极导线3侧上从连接单元40的基极40a到密封层51的间距，如图3所示，“d”是在负极导线4侧上从连接单元41的基极41a到密封层52的间距。

由于覆盖材料5和6的边缘是密封区域，所以在密封层51和52及覆盖材料5和6间的位置关系与正极侧和负极侧相同，因此在层压电极单元2a中覆盖材料5和6的杯形物61区域的位置、尤其是在正极集电器11中正极材料涂覆部分12的位置偏向于负极导线4侧。如上所述，由于在正极导线3侧的负极片20的边缘比负极导线4侧更难于弯曲，所以电池元件2的整个外形可被认为是平面形状，并在正极导线3侧上尽可能远离负极边缘延伸，平面部分的边缘在负极导线4侧急剧下降，但在正极导线3侧有更缓的坡。按这种方式，层压电极单元2a的位置偏向于负极侧，从而使电池元件2的外形的平面部分与覆盖材料5和6的杯形物61的底表面61a相匹配。在真空密封中由于覆盖材料5和6的内含物的形状与覆盖材料形状的不匹配引起的皱纹可被抑制。如图4所示，当使用的覆盖材料5和6在正极侧和负极侧有反向对称形状时，这种优点尤其有效。

覆盖材料5和6的杯形物61的加工可通过深冲压成形来实现。杯形物61的底表面61a和侧表面61b间的边缘部分由于此时的冲孔形状而略微弯曲。因而，如果在杯形物61中定位电池元件2时考虑到杯形物61的弯曲部分，那么优选设计的电池元件2的平面部分应定位在杯形物61的底表面61a和侧表面61b间的边缘弯曲部分的内侧。

在上述说明中，说明了本发明的代表性实施方案。接下来补充说明本发明使用的层叠电池中每一元件的结构。

电极导线

铝、铜、镍、钛、铁、磷青铜、青铜、不锈钢、镀镍铜、镀镍铝可用作正极导线和负极导线材料，需要时可使用淬火处理。导线的厚度优选为0.08-1.0mm。

此外，优选至少对与覆盖材料紧密接触的导线部分进行表面处理，以提高与覆盖材料的粘合性。这种表面处理可如下进行：通过化学蚀刻使表面粗糙化；通过电解形成进行氧化膜处理；形成由部分胺化的酚聚合物、磷酸化的化合物及钛化合物构成的涂层；通过磷酸锌涂覆进行耐腐蚀涂层基本处理；通过钛连接剂或铝酸盐连接剂进行表面处理。

含有金属粘合树脂的树脂薄膜优选预先与导线熔合。与金属板状的导线末端表面粘合的物质用作金属粘合树脂，这种物质的实例包括：酸改性的聚丙烯、酸改性的聚乙烯、酸改性的聚(乙烯-丙烯)共聚物或离聚物。

覆盖材料

没有对覆盖材料进行特别限制，只要这种材料柔软并能覆盖电池主要元件使电解质不泄漏即可。特别优选用作覆盖材料的一种材料是层压薄膜，其中金属层和热密封树脂层被层压。在可用作这种层压薄膜的一个实例中，厚为3μm～200μm涂覆到厚度为10μm～100μm的金属箔上。可用作金属箔的材料的实例包括：铝、钛、钛合金、铁、不锈钢及镁合金。可用作热密封树脂的材料包括：聚丙烯、聚乙烯、这些材料的酸改性产物、聚酯(如聚苯硫、聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺及乙烯基乙酸乙酯共聚物。

形成电池元件外壳的杯形物可形成在电池元件厚度方向的两个表面的覆盖材料上，或仅在一个表面上形成。可选择地，也可采用如下结构：其中电池元件不是通过在覆盖材料中形成杯来密封，而是利用覆盖材料的柔软性来密封。在这种情况下，覆盖材料发生变形以适应电池元件的外形。

正极和负极

对于正极没有特别的限制，只要正极在放电过程中能够吸收正离子或放出负离子即可，可以使用在二次电池中公知用作正极的常规材料，其实例包括：

a)LiMnO₂、LiMn₂O₄、LiCoO₂、LiNiO₂或具有尖晶石结构的锂锰金属氧化物；

b)导电聚合物，如聚乙炔或聚苯胺；

c)由通式(R-S_m)_n代表的二硫化合物(其中R是脂肪族或芳香族基团，S是硫，m和n是整数，m≥1，n≥1)(如二硫代乙二醇、2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑、S-三嗪、2，4，6-三硫醇(トリチオ一ル))。

此外，正极活性材料(图未示)通过与适合的粘合剂或功能剂混合可形成在正极中。可用作粘合剂的材料包括含卤素聚合物，如聚偏氟乙烯。可用作功能性材料的材料包括：用于确保电子导电性的导电聚合物，如乙炔黑、聚吡咯及聚苯胺，用于确保离子导电性的聚合物电解质，及这些聚合物的混合物。

对于负极没有特别的限制，只要该材料能吸收和释放阳离子即可。可使用的材料包括天然石墨、结晶碳，如通过使炭/沥青经高温热处理得到的石墨化的碳；通过使炭、沥青焦炭或乙炔焦炭经热处理得到的无定形碳。

关于在电池元件中注入的电解质，其实例包括由碱金属如锂、钾或钠的阳离子和含有卤素化合物的阴离子如ClO₄ ^-、BF₄ ^-、PF₆ ^-、CF₃SO₃ ^-、(CF₃SO₂)₂N^-、(C₂F₅SO₂)₂N-、(CF₃SO₂)₃C^-、(C₂F₅SO₂)₃C^-形成的盐，其可溶解在较高极性的溶剂中用作二次电极的电解质，如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、N，N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮及间甲酚。此外，由电解质盐或这些碱性溶剂组成的溶剂可单独使用或混合使用。此外，也可使用凝胶形式的电解质，其中聚合物凝胶含有电解质溶液。最后，可以加入痕量的材料，如环丁砜、二氧六环、二氧戊环、1，3-丙烷磺内酯、四氢呋喃及碳酸亚乙烯酯。

上述的材料与锂离子二次电池相关，但是本发明也可应用于铅电池、镍镉电池、镍氢电池中。本发明不仅适用于电池，而且适用于双层电容器及非水性电解电容器。

下面说明本发明的实际实例。

将含有尖晶石结构的锂锰粉末的正极混合物用刮涂法涂覆到厚为20μm并用作正极集电器的铝箔的两个表面上，使总厚度为125μm。当涂覆正极混合物时，通过间歇涂覆正极混合物也形成未涂覆部分(正极集电器暴露的部分)，这种涂覆可通过打开和关闭挡板来实现。将这种组件切成矩形的正极片，包括未涂覆正极混合物部分的正极片为137mm×65mm。按这种方式得到32个正极片。正极材料涂覆部分的尺寸为120mm×65mm，面积为7800mm²。末涂覆正极混合物部分的引出长度在此阶段为17mm，但是如后所述的在形成层压电极主体后，该部分经过均匀切割，因而被缩短。

将含有无定形碳粉末的负极混合物用刮涂法涂覆到厚为10μm并用作负极集电器的铜箔的两个表面上，使总厚度为115μm。将这种组件切成矩形的负极片，包括未涂覆负极混合物部分的负极片为137mm×69mm。按这种方式得到33个负极片。负极材料涂覆部分的尺寸为124mm×69mm，面积为8556mm²。末涂覆负极混合物部分的引出长度在些阶段为13mm，但是如后所述的在形成层压电极主体后，该部分经过均匀切割，因而被缩短。

按上述制备的正极片和负极片用插入的隔板交替层叠，这些隔板每一个均用由聚丙烯制成的微孔薄膜构成，其厚度为25μm，使得最外层为负极层，从而得到层压电极主体。当层压正极片和负极片时，排列正极片和负极片的方向使正极混合物未涂覆的部分和负极混合物不涂覆的部分方向相反。隔板的尺寸和位置要使隔板从负极材料涂覆的区域在四个边缘的每一个上突出2mm。

在将正极的未涂覆部分与正极导线相连及将负极的未涂覆部分与负极导线相连之前，正极和负极的未涂覆部分在各自的连接点集合在一起，并用夹子固定。在这种状态时，正极片的未涂覆部分一起切割并对齐，其在正极片的层压层方向中心的引出距离为12.5mm，该引出距离是从正极混合物涂覆部分的边缘开始测量。相似地，负极片也一起切割并对齐，其在负极片的层压层方向中心的引出距离为8.5mm，该引出距离是从负极混合物涂覆部分的边缘开始测量。

然后，32个正极片的未涂覆正极材料部分在厚度为0.1mm并用作正极导线的铝板上集合在一起，将砧角放在正极材料未涂覆部分侧，进行超声波焊接。相似地，33个负极片的未涂覆负极材料部分在厚度为0.1mm并用作负极导线的镍板上集合在一起，将砧角放在负极材料未涂覆部分侧，进行超声波焊接。接下来，用由改性聚丙烯构成的密封层热密封正极导线和负极导线。

关于在图2和图3中每一元件的尺寸，a＝5.5mm，b＝8.5mm，p＝6.5mm，c＝6.5mm，d＝5.5mm。正极接头2b在导线引出方向的长度为12.5mm，负极接头2c的长度为10.5mm(涂覆的负极混合物为2mm)。对正极片(铝少)和负极片(铜箔)分别与正极导线和负极导线有效的焊接可在箔不裂缝的情况下实现。此外，焊接后，在接近负极被涂覆部分的边缘中未涂覆负极材料部分的引出侧(下文简称为“负极侧”)沿焊接到负极导线上的部分的方向弯曲。

为进行比较，对b尺寸比上述值小的样品进行测试，发现铝箔更易于裂缝。

含有电解质的上述层压电极主体固定在如图4所示外形(在正极侧和负极侧对称的形状)的覆盖材料中，然后进行真空密封。覆盖材料是厚度为40μm的铝层和厚度为40μm的聚丙烯树脂层的层压薄膜，其通过深冲压形成杯形。关于覆盖材料和层压电极主体的相对位置，如图4所示，层压电极单元偏向于负极侧，而密封层的位置以覆盖材料为基准，与如负极侧上的位置相同的正极侧上的位置相匹配。从正极材料涂覆部分到覆盖材料杯底表面末端的间距在正极侧为4mm，在负极侧为2mm。适时测定杯的深度可得到光滑外表面，而即使在真空密封时也不会使覆盖材料有皱纹。

当使用相同的覆盖材料和相同的位置关系进行真空密封时，在正极侧和负极侧的上述间距为3mm，在接近四个角处在覆盖材料中发生皱纹。

尽管已经详细说明了本发明特别的优选实施方案，但应该理解在不脱离所附权利要求的精神或范围内可做出各种变化和修改。

Claims

1.一种层叠电池，其包括：

电池元件，其中多个正极片和多个负极片用插入的隔板交替堆叠，每个正极片由正极集电器构成，其中正极材料涂覆到两个表面上，而且其中没有涂覆正极材料的部分从一侧延伸；每个负极片由负极集电器构成，其中负极材料涂覆到两个表面上，其遍布的面积比所述正极材料涂覆的面积更大，而且其中没有涂覆负极材料的部分从一侧延伸；

正极导线，其与所述正极片未涂覆正极材料的堆叠部分的末端相连；及

负极导线，其与所述负极片未涂覆负极材料的堆叠部分的末端相连；

其中，所述负极片部分的具有所述负极导线的连接单元一侧上的至少一部分朝向所述连接单元弯曲，该负极片部分延伸超出涂覆有正极材料的部分，而且

c＜b

其中“b”是从具有所述正极导线的连接单元一侧上的所述涂覆有正极材料的正极片部分的边缘到具有所述正极导线的连接单元的间距，“c”是从具有所述负极导线的连接单元一侧上的所述正极片边缘到具有所述负极导线的连接单元的间距。

2.如权利要求1所述的层叠电池，其中：

0.8p＜c＜1.2p

其中“p”是在具有所述正极导线的连接单元一侧上，从所述负极片边缘到所述正极片和所述正极导线的连接单元的间距。

3.如权利要求1所述的层叠电池，其中所述的正极集电器是铝箔，所述的负极集电器是铜箔。

4.如权利要求1所述的层叠电池，其中所述正极片和所述负极片被层叠从而使未涂覆正极材料部分和未涂覆负极材料部分从相对侧延伸。

5.如权利要求4所述的层叠电池，其中所述电池元件被真空密封在由薄膜构成的覆盖材料中，其中形成杯形物以构成外壳容纳所述电池元件，而且所述涂覆有正极材料的所述正极集电器的区域被布置于偏向所述杯形物内部的负极导线。