CN1728419A - 电极组件以及使用其的锂可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

一种电极组件及使用其的锂可再充电电池，该电极组件包括的电极接片或电极板衬底上具有识别标记。当电池发生故障时，识别标记使得容易地检查制造过程中的记录成为可能，其中记录包括生产设备、生产日期、操作员和生产线等，从而避免制造缺陷元件的重复品。

Description

电极组件以及使用其的锂可再充电电池
技术领域
本发明涉及电极组件以及使用其的锂可再充电电池，具体地，本发明涉及包括其上具有识别标记的电极接片或电极板的电极组件，以及使用该电极组件的锂可再充电电池。
背景技术
随着近来电子设备特别是便携式电子设备的发展，作为设备驱动电源的可再充电电池得到了显著的改进。锂可再充电电池由于其高运行电压、长服务寿命和强能量密度等优良性能而成为最广泛使用的电池之一。
在锂可再充电电池中，正、负电极包括能够使锂离子从它们可逆地进入并分离的材料。正、负电极之间的空间被注入有机电解液或聚合体电解液。随着锂离子进入和从正、负电极分离，在电极处发生的氧化和还原反应产生电流。
通常，通过将由正、负电极以及隔板所构成的电极组件放入罐中来形成锂可再充电电池的裸电池(bare cell)。罐可能包含铝或铝合金。用盖组件将罐封闭，并且在罐中注入电解液。由于铝材料较轻并且即使在高运行电压下也能耐蚀很长时间，因此使用铝或铝合金来制造罐。这就降低了电池的重量。
裸电池通常包括位于其顶端以与周围绝缘的电极端子。电极端子与裸电池中的电池组件的电极相连，形成电池的正负端子。罐本身具有该电极端子的相反极性。
参见图1，根据现有技术的矩形-型矩形锂可再充电电池10包括罐11、容纳在罐11中的电极组件12、以及被连接在罐11上的盖组件100。
罐11为由金属材料制成的矩形-型壳体。电极组件12由层叠正极板13、隔板14和负极板15并缠绕为卷而形成。电极组件12容纳在罐11中，正、负电极接片16和17分别从正、负电极板13和15中抽出。
盖组件100包括连接罐11顶端的盖板110、插入形成在盖板110中间的端子通孔111中的电极端子130。盖组件进一步包括：位于盖板110下表面的绝缘板140、位于绝缘板140下表面的正极板150，同时其电连接于电极端子130。圆筒垫圈120位于电极端子130的外表面，用于在电极端子和盖板110之间绝缘。
盖板110在其上具有电解液注入孔112，以提供电解液注入罐11中的通道。球160与电解液注入孔112连接以将其密封。
正极接片16与盖板110的底面连接，负极接片17经由正极板150连接电极端子130。正、负电极接片16和17的连接位置可以互换。绝缘带18围绕着从电极组件12中抽出正、负电极接片16和17的部位而缠绕，以避免正、负电极板13和15之间短路。罐11具有位于电极组件12顶端的绝缘壳体30，用于在电极组件12和盖组件100之间绝缘。
由于电池存储能量，它们有释放大量能量的可能。例如，当被充电后和在充电过程中时，可再充电电池聚集大量的能量，它们是从其它能源中释放出的能量。如果可再充电电池在这个过程中发生任何故障，比如内部短路，聚集的能量被迅速释放出，并且造成失火或爆炸等安全问题。
锂可再充电电池安装有安全装置，以避免电池充电后或在充电过程中由故障所导致的失火或爆炸。例如，保护电路检测异常电流或电压，并且切断电流。其它安全设备包括由异常电流造成的过热而激发的PTC装置(正温度系数)以及双金属材料。
尽管有这些预防措施，但是几乎所有的电池组件都是被电池失火或其它损害中的热量所破坏，这就使得很难分析其原因。
发明内容
本发明提供一种电极组件，使得容易地检验包括生产设备、生产日期、操作员和生产线的电池制造过程成为可能。因此，如果由于电池故障而发生问题，可以避免复制品的生产。
下面说明本发明的附加特征，根据描述，这些特征部分是明显的，或者可以由实现本发明而意识到。
本发明披露了一种电极组件，包括正极板，正极板包括正极集电器、施加到部分该正极集电器的正极活性物质、没有被施加正极活性物质的该正极集电器的正极无涂层部分，以及与该正极无涂层部分连接的正极接片。该电极组件进一步包括负极板，负极板包括负极集电器、施加到部分该负极集电器的负极活性物质、没有被施加负极活性物质的该负极集电器的负极无涂层部分，以及与该负极无涂层部分连接的负极接片。另外，该电极组件包括置于所述正、负极板之间使它们相互绝缘并与它们一起被卷绕的隔板。识别标记形成在该正极接片、该负极接片、该正极无涂层部分、该负极无涂层部分的至少一个之上。
可以意识到，所有前述概略说明以及下面的详细说明都是示范性和解释性的，用于对本发明提供进一步的解释。
附图说明
以下附图用于提供对本发明的进一步理解，并且结合到和组成说明书的一部分，用于对实施例进行图示，并且和说明一起用于解释本发明的原则。
图1为常规矩形盒-型锂可再充电电池的分解透视图。
图2为根据本发明示范性实施例的电极组件的分解透视图。
图3为根据本发明另一示范性实施例的电极组件的分解透视图。
图4为根据本发明另一示范性实施例的电极组件的分解透视图。
图5为根据本发明另一示范性实施例的电极组件的分解透视图。
图6A为根据本发明示范性实施例的负极接片沿图4中所示线A-A的剖视图。
图6B为根据本发明另一示范性实施例的负极接片沿图4中所示线A-A的剖视图。
图7为根据本发明另一示范性实施例的圆柱锂可再充电电池的分解透视图。
具体实施方式
图2、图3、图4和图5为根据本发明示范性实施例的电极组件的分解透视图。图6A和6B为根据本发明示范性实施例的负极接片沿图4中所示的线A-A的剖视图。
参见附图，通过将正、负电极板21和23以及在它们之间的隔板22卷绕成胶卷，形成电极组件20。
正极板21具有正极集电器21a以及施加到正极集电器21a的至少一个表面上的正极涂层部分21b。
正极集电器21a可以包含不锈钢、镍、铝、钛或合金，但是并不局限于此。它也可以包含表面涂以碳、镍、钛或银的铝或不锈钢。铝或铝合金优选使用在正极集电器21a中。
可以使用包括锂基金属氧化物、粘结剂和散布在溶液中的导电剂的正极浆状(slurry)合成物作为正极活性物质。在被涂在正极集电器21a的至少一个表面上后，正极浆状合成物变干并卷绕成正极涂层部分21b。正极板21具有粘贴在正极无涂层部分21c上的正极接片26。正极接片26优选由铝或铝合金制成。
负极板23具有负极集电器23a，并且在负极集电器23a的至少一个表面上具有负极涂层部分23b。
负极集电器23a可以包含不锈钢、镍、铜、钛或合金，但是本发明并不局限于此。其也可以包含表面涂以碳、镍、钛或银的铜或不锈钢。负极集电器23a中优选为铜或铜合金。
可以使用包括负极活性物质(如碳物质)、粘结剂和散布在溶液中的导电剂的负极浆状合成物作为负极活性物质。被涂在负极集电器23a的至少一个表面上后，负极浆状合成物变干并卷绕成负极涂层部分23b。负极板23具有粘贴在负极无涂层部分23c上的负极接片27。负极接片27优选由镍或镍合金制成。
正、负电极集电器21a和负极集电器23a可以包含箔、膜、片、网格、穿孔材料、有孔材料以及蜂窝状材料。
正、负电极接片26和27分别电连接于正、负电极无涂层部分21c和23c的表面。最后，它们以点焊接、激光焊接、超声波焊接等焊接或导电粘接方式连接于正、负电极无涂层部分21c和23c。导电粘合剂可以是均匀混合具有良好导电性的金属粉末和碳、并将其散布在具有良好粘接力的合成树脂(如环氧树脂、丙烯树脂和改性聚氨酯树脂)以及合成橡胶中而形成的导电胶。
隔板22位于正、负电极板21和负极板23之间以将它们分开，并且防止短路和为锂离子提供移动通道。例如，隔板22可以由包括聚烯烃、聚乙烯，以及聚丙烯的聚合体膜、它们的合成膜、细孔膜、机织织布或非机织织布制成。
根据本发明，识别标记可以形成于正、负电极接片26和27和正、负电极无涂层部分21c和23c的至少一个上，因而可以检查到制造过程中包括生产设备、生产日期、工人和生产线等记录。尽管在电池由于故障而发生失火或爆炸时，电池的多数部件严重变形，而由金属材料制成的正、负电极接片和正、负电极无涂层部分却很少变形。
当这些元件上形成有识别标记时，就有可能检查到制造过程中包括生产设备、生产日期、工人和生产线等记录，从而容易地找到产生问题的原因。还可以防止制造设备生产出重复品。例如，识别标记可以包括：数字、字母、图形、突起、穿孔、条形码或者其它视力可识别标记，或者它们的组合体。根据形状和材料特性，识别标记可以以激光，精密冲孔或模压形成，但识别标记的形状和成形方法并不限制于此。
在图2中，识别标记以符号和数字成形于正极接片26的下端。但是，识别标记的位置并不限制于此，可以根据正极接片和正极无涂层部分的接触部位来选择。另外，例如：识别标记可以布置在罐、盖板、绝缘板、端板、绝缘壳体或者其它电池元件之上。
在图3中，识别标记以字符，数字和符号成形于正极无涂层部分21c的下端。但是，识别标记的位置并不限制于此，可以根据正极接片的安装而选择。
图2和3中的识别标记可以激光打标的方式在金属板上形成雕刻图形，数字和符号。激光打标的原理是，根据激光的波长和能量把不同的形状凹陷雕刻在材料表面上，以在各种材料上用激光雕刻出包括字母和图形的各种信息。因为激光采用的是非接触的模式，所以不产生静电，雕刻速度高，并具有良好的耐磨损性。
在图4和5所示的实施例中，识别标记分别形成于负极片27的上部和负极无涂层部分23c的侧部，其形状为精冲压或模压形成的穿孔或突起。穿孔或突起可以为包括圆、椭圆和矩形的各种形状，其形状和数量并不限制于
实施例中所示。
图6A和6B分别为图4中负极片27沿线A-A的剖视图。
图7为根据本发明另一示范性实施例的圆柱锂可再充电电池的分解透视图。
图7所示的圆柱锂可再充电电池包括圆柱电极组件，该圆柱电极组件包括正极板、负极板以及布置在正、负极板之间的隔板，在它们一起卷绕的时候，隔板使得正、负极板相互绝缘。正极板包括正极集电器，施加到部分正极集电器的正极活性物质、没有被施加正极活性物质的该正极集电器的正极无涂层部分，以及与正极无涂层部分连接的正极接片。负极板包括负极集电器、施加到部分负极集电器的负极活性物质、没有被施加负极活性物质的该负极集电器的负极无涂层部分，以及与负极无涂层部分连接的负极接片。
图7中的圆柱电池进一步包括圆柱壳体和盖组件。
识别标记可以形成在正极接片、负极接片、正极无涂层部分、负极无涂层部分、圆柱壳体和盖组件中的至少一个上。
本领域技术人员显然意识到，可以不脱离本发明的范围或者精神而对本发明进行各种修改和变化。因此，只要这些修改和变化在附录的权利要求书及其对等的范围之内，那么本发明就包括这些修改和变化。

Claims (19)

1、一种电极组件，包括：
正极板，包括正极集电器、施加到部分该正极集电器的正极活性物质、没有被施加正极活性物质的该正极集电器的正极无涂层部分，以及与该正极无涂层部分连接的正极接片；
负极板，包括负极集电器、施加到部分该负极集电器的负极活性物质、没有被施加负极活性物质的该负极集电器的负极无涂层部分，以及与该负极无涂层部分连接的负极接片；以及
置于所述正、负极板之间使它们相互绝缘并与它们一起被卷绕的隔板，其中
识别标记形成在该正极接片、该负极接片、该正极无涂层部分、该负极无涂层部分的至少一个之上。
2、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记具有数字、字符、条形码或者其它视觉可识别标记的形状，或者是它们的组合体。
3、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记具有图形或符号形状。
4、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记具有突起、穿孔的形状，或者是它们的组合体。
5、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记由激光形成。
6、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记由精密冲压形成。
7、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记由模压形成。
8、根据权利要求1的电极组件，其中该正极接片包含铝或铝合金。
9、根据权利要求1的电极组件，其中该正极接片通过点焊接、激光焊接或超声波焊接连接该正极无涂层部分。
10、根据权利要求1的电极组件，其中该正极接片用导电粘合剂连接于该正极无涂层部分。
11、根据权利要求1的电极组件，其中该负极接片包含镍或镍合金。
12、根据权利要求1的电极组件，其中该负极接片以点焊接、激光焊接或超声波焊接连接该负极无涂层部分。
13、根据权利要求1的电极组件，其中该负极接片用导电粘合剂连接于该负极无涂层部分。
14、根据权利要求1的电极组件，其中该正极集电器包含铝或铝合金。
15、根据权利要求1的电极组件，其中该负极集电器包含铜或铜合金。
16、根据权利要求1的电极组件，其中该识别标记使检查制造过程中的记录成为可能。
17、一种锂可再充电电池，包括：
如权利要求1的电极组件；
用于容纳该电极组件的罐；以及
包含与该罐连接的盖板的盖组件；
其中该识别标记形成在该罐和该盖板的至少一个之上。
18、根据权利要求17的锂可再充电电池，进一步包括：
绝缘板；
绝缘壳体；以及
端板，
其中该识别标记形成在该绝缘板和该端板的至少一个之上。
19、一种圆柱电池，包括：
圆柱电极组件，包括正极板、负极板、置入该正、负极板之间使它们相互绝缘并与它们一起被卷绕的隔板；
圆柱壳体；以及
盖组件，
其中该正极板包括正极集电器、施加到部分该正极集电器的正极活性物质、没有被施加正极活性物质的该正极集电器的正极无涂层部分，以及与该正极无涂层部分连接的正极接片，
其中该负极板包括负极集电器、施加到部分该负极集电器的负极活性物质、没有被施加负极活性物质的该负极集电器的负极无涂层部分，以及与该负极无涂层部分连接的负极接片，
其中识别标记形成在该正极接片、该负极接片、该正极无涂层部分、该负极无涂层部分、该圆柱壳体、该盖组件中的至少一个之上。
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