CN1992393B - 锂离子二次电池的电极组件以及使用其的锂离子二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于锂离子二次电池的电极组件和一种使用该电极组件的锂离子二次电池。在附于电极组件的外周边用于防止缠绕的电极组件解开的密封带中，密封带由对电解液具有亲和力的材料形成，用于吸收电解液并膨胀，或者传统的密封带的外表面或内表面涂覆有这种材料，从而当密封带浸渍有电解液时，密封带膨胀，从而使电极组件和罐相互附着，因而防止了电极接线片的焊接部分由于电极组件的旋转或浮动而断开。

Description

锂离子二次电池的电极组件以及使用其的锂离子二次电池

本申请要求于2005年12月29日在韩国知识产权局提交的第2005-134546号韩国专利申请的权益，该申请的内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明的方面涉及一种用于锂离子二次电池的电极组件和一种使用该电极组件的锂离子二次电池，更具体地讲，涉及这样一种用于锂离子二次电池的电极组件和一种使用该电极组件的锂离子二次电池，在这种电极组件中，附于电极组件外周边的密封带由对电解液具有亲和力且吸收电解液而膨胀的材料形成，或者密封带的外表面或内表面涂覆有这种材料，从而当向电极组件浸渍电解液时，密封带的涂层膨胀，使得电极组件紧密地附于罐，从而防止电极接线片的焊接部分因电极组件的旋转或浮动而被短路。本发明提供了一种涂层对电解液具有高亲和力且吸收电解液而膨胀的涂覆密封带和一种使用该涂覆密封带的锂离子二次电池。

背景技术

通常，由于便携式无线设备(如摄影机、移动电话和便携式计算机)重量轻且需要足够的能量源，所以大量研究致力于用作这类设备的驱动电源的二次电池。二次电池包括Ni-Cd电池、Ni-MH电池、Ni-Zn电池和锂离子二次电池。在上面的电池中，锂离子二次电池是可再充电的并且体积小，每单位重量容量大、工作电压高和能量密度大。因而，锂离子二次电池广泛地用于便携式电子设备领域。

图1是普通圆柱型锂离子二次电池的分解透视图。在这里描述圆柱型锂离子二次电池。

参照图1，圆柱型锂离子二次电池100包括电极组件110、用于容纳电极组件110的圆柱型罐130、电解液和盖组件150，盖组件150与圆柱型罐130的上部装配在一起以密封圆柱型罐130并使由电极组件110产生的电流向外部设备流动。

在电极组件110中，缠绕正极板112、负极板114和隔离物113而形成凝胶卷状结构，其中，通过用正极涂覆部分涂覆正极集流体的表面获得正极板112，通过用负极涂覆部分涂覆负极集流体的表面获得负极板114，隔离物113位于正极板112和负极板114之间以使正极板112和负极板114彼此电绝缘。虽然在图中没有示出，但是正极板112可包括由具有优良导电性的薄金属板(例如，铝(Al)箔)形成的正极集流体。正极板112还可包括正极涂覆部分，正极涂覆部分涂覆正极集流体的两个表面。正极集流体的没有正极涂层的部分，即正极集流体的具有正极非涂覆部分的部分可形成在正极板112的两端上。由铝(Al)形成的正极接线片116在电极组件110的上方突出，并且可连接到正极非涂覆部分的这一端。

另外，负极板114包括负极集流体，负极集流体由导电薄金属板(例如，铜(Cu)或镍(Ni)箔)形成。并且，负极板114可包括负极涂覆部分，负极涂覆部分涂覆负极集流体的两个表面。负极集流体的没有负极涂层的部分，即负极集流体的具有负极非涂覆部分的部分可形成在负极板114的两端上。由镍(Ni)形成并从电极组件110向下突出的负极接线片118可连接到负极非涂覆部分的这一端。还可在电极组件110的周围设置绝缘板(未示出)，该绝缘板用来防止电极组件110连接到盖组件150和圆柱型罐130。在电极组件110的外周边的周围缠绕密封带120，密封带120用来支撑和保护电极组件110并使电极组件110绝缘。密封带120通常由聚烯烃基材料(如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚酰亚胺(PI))形成。

圆柱型罐130包括具有预定内径的圆柱型侧板132。圆柱型侧板132的内径决定容纳圆柱型电极组件110的空间的大小。圆柱型罐130还包括底板134，用来密封圆柱型侧板132的下部。圆柱型侧板132的上部可以是敞开的，从而可插入电极组件110。电极组件110的负极接线片118可连接到圆柱型罐130的底板134的中心，从而圆柱型罐130可起着负极的作用。另外，圆柱型罐130通常由镍(Ni)、铁(Fe)或以上金属的合金形成。卷边单元(crimpingunit)138可形成在圆柱型罐130内，以使圆柱型罐130的上端结合到盖组件150。弯边单元(beading unit)136向圆柱型罐130内凹进地形成，以挤压盖组件150的下部，弯边单元136在卷边单元138下方形成与盖组件150的厚度对应的距离。

盖组件150可包括安全通气口152、电流截断单元154、二次保护元件156和上盖(cap-up)158。在安全通气口152的中心可形成向下延伸的突起。突起位于盖组件150的下部，并可通过二次电池产生的压力向上变形。从电极组件110的正极板112和负极板114之间的一个电极板抽出正极接线片116；例如，将正极板112焊接到安全通气口152的底部预定的位置，从而安全通气口152和电极组件110的正极板112互相电连接。从正极板12和负极板114之间的一个电极板抽出负极接线片118；所以，负极板114通过负极接线片118电连接到圆柱型罐130。负极板114和负极接线片118的连接可以电连接、直接连接或者是任何其它的传输电流和电子的连接。安全通气口152、电流截断单元154和二次保护元件156通过破坏和释放压力来防止二次电池100爆炸。当圆柱型罐130内的压力增加得太大并且损坏电流截断单元154时，安全通气口152变形或破裂。另外，电流截断单元154在安全通气口152变形时损坏，以截断电流。当电流截断单元154中的电流超过预定电流时，二次保护元件156截断电流。此外，导电上盖158被设置成向外部提供正极电压或负极电压，并且还位于二次保护元件156上。

绝缘垫圈160包围安全通气口152、电流截断单元154、二次保护元件156和上盖158的侧面部分。因此，绝缘垫圈160使上述元件与圆柱型罐130绝缘。

通常，电极组件110易于在圆柱型罐130内浮动和转动。随着电极组件110浮动和转动，正极接线片116和负极接线片118分别浮动和转动。当在圆柱型锂离子二次电池上造成外来震动(如下落)时，正极接线片116和安全通气口152之间的焊接部分以及负极接线片118和圆柱型罐130之间的焊接部分被损坏，使得电池的内部电路断开。在多边形型锂离子二次电池的情况下，有很小的变化。电极组件也浮动和转动，使得电极接线片的焊接部分损坏，从而造成电池的内部电路断开。

发明内容

为了解决上述和/或其它问题，本方面的一方面提供了一种用于锂离子二次电池的电极组件，在该电极组件中，附于电极组件的外周边的密封带由对电解液具有亲和力的材料并吸收电解液而膨胀的材料形成。本发明的另一方面包括密封带的涂覆有对电解液具有高亲和力的材料的外表面或内表面，从而当电极组件浸渍有电解液时，密封带的涂层膨胀。本发明的另一方面包括紧附于罐的电极组件，用于防止电极接线片的焊接部分由于电极组件的旋转和浮动而被损坏。另一方面是采用上述方面的锂离子二次电池。

为了实现本发明的前述和/或其它方面，提供了一种用于锂离子二次电池的电极组件，该电极组件包括：正极板和负极板，彼此面对；隔离物，置于所述正极板和所述负极板之间；密封带，附于凝胶卷的外周边。首先分层放置所述正极板、所述隔离物和所述负极板，然后再卷起所述正极板、所述隔离物和所述负极板以形成圆柱来获得所述凝胶卷。所述密封带吸收电解液并膨胀。所述密封带可以以这样的方式附着：卷绕所述电极组件的所述外周边。完成部分位于所述电极组件的所述外周边内，并且也以密封带的形式卷绕，隔离物的最外端位于完成部分。所述密封带可以以这样的方式附着：通过所述电极组件的所述外周边内的上端和下端暴露所述隔离物。

在本发明的另一方面，所述密封带包括多个彼此分开的子密封带，所述子密封带可包括附于所述外周边的预定区域的所述完成部分。所述子密封带的形状可以是正方形。所述子密封带的形状可以是纵向矩形，用以延长圆柱型罐的长度。所述密封带优选地形成为占据所述电极组件的所述外周边的全部面积的至少30％。

所述密封带可由聚合物材料形成。所述聚合物材料可以由选自于包括含有酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯(在下文中称作PVDF)、聚丁二烯和聚异戊二烯的组中的一种形成。

在另一方面，提供了一种用于锂离子二次电池的电极组件，该电极组件包括：正极板和负极板，彼此面对；隔离物，置于所述正极板和所述负极板之间；密封带，附于凝胶卷的外周边，通过缠绕所述正极板、所述隔离物和所述负极板获得所述凝胶卷。所述密封带包括材料层和涂覆层，所述涂覆层形成在所述材料层的外表面或内表面上，所述涂覆层由吸收电解液而膨胀材料形成。

所述材料层可以由选自于包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚酰亚胺(PI)的组中的聚合物形成。所述涂覆层可以被附着成卷绕所述电极组件的所述外周边。所述涂覆层可包括多个彼此分开的子涂覆层，所述子涂覆层可形成在所述材料层的外表面或内表面的预定区域上。此外，所述材料层可以不在所述电极组件的所述整个外周边的周围延伸，但是包括多个对其应用涂层的子材料层。所述材料层和所述子涂覆层的形状可以是正方形。所述材料层和所述子涂覆层的形状可以是纵向矩形，以便提供电极组件整体呈条状的外观。所述涂覆层优选地形成为占据所述材料层的全部面积的至少30％。当所述涂覆层形成在所述材料层的整个外表面或内表面上时，所述涂覆层可以由聚丙烯酸酯形成。

所述涂覆层可形成在所述材料层的所述整个外表面或所述整个内表面上。在这种情况下，所述涂覆层可形成为具有上述形状中的一种形状。所述涂覆层可由来自于包括含有酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯、聚丁二烯和聚异戊二烯的组中的聚合物形成。所述涂覆层形成为至少1μm的厚度。

提供了一种锂离子二次电池，其包括：电极组件，包括彼此面对的正极板和负极板、置于所述正极板和所述负极板之间的隔离物以及附于凝胶卷的外周边的密封带，通过缠绕所述正极板、所述隔离物和所述负极板获得所述凝胶卷；罐，用于容纳所述电极组件；盖组件，用于密封所述罐的顶部上的开口。所述密封带由吸收电解液而膨胀的材料形成，或者由这种材料形成的涂覆层形成在材料层的外表面或内表面上。

所述密封带可形成为具有上述形状中的一种形状。所述密封带或所述涂覆层可由来自于包括含有酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯、聚丁二烯和聚异戊二烯的组中的聚合物形成。所述涂覆层形成为至少1μm的厚度。

本发明的另外的方面和/或优点部分地将在以下的描述中进行阐述，部分地通过描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而了解。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面及优点将变得清楚且更易于理解，在附图中：

图1是普通圆柱型锂离子二次电池的分解透视图；

图2A是根据本发明实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图；

图2B是沿着图2A中的A-A线截取的剖视图；

图3A是根据本发明另一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图；

图3B是沿着图3A中的B-B线截取的剖视图；

图4是根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的水平剖视图；

图5A是根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图；

图5B是沿着图5A中的C-C线截取的剖视图；

图6A是根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图；

图6B是沿着图6A中的D-D线截取的剖视图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的当前实施例，在附图中示出了本发明的当前实施例的示例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。为了说明本发明，下面将通过参照附图来描述实施例。

图2A是根据本发明实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图。图2B是沿着图2A中的A-A线截取的剖视图。在下文中，密封带220在附于电极组件210的外周边前的宽度称作长度，密封带220在附于电极组件210的外周边前的长度称作宽度。

参照图2A和图2B，根据本发明的这个实施例的用于锂离子二次电池的电极组件210包括正极板212、隔离物213和负极板214。电极组件210包括包括正极接线片216、负极接线片218和密封带220。

正极板212包括正极集流体、正极活性材料层和正极非涂覆部分。正极集流体可由导电金属形成，用于使电流从正极活性材料层向外部电路流动。通过混合正极活性材料、导电材料和粘合剂来制造正极活性材料层。正极集流体至少局部涂覆有以预定厚度涂敷的正极活性材料层。正极非涂覆部分是正极活性材料层没有涂敷到正极集流体的区域。正极接线片216可焊接到正极集流体的正极非涂覆部分的一侧。

负极板214包括负极集流体、负极活性材料层和负极非涂覆部分。负极集流体可由导电金属形成，用于收集来自负极活性材料层的电子并使所收集的电子向外部电路移动。通过混合负极活性材料、导电材料和粘合剂来制造负极活性材料层。负极集流体至少局部涂覆有以预定厚度涂敷的负极活性材料层。负极非涂覆部分是负极活性材料层没有涂敷到负极集流体的区域。负极接线片218可焊接到负极集流体的负极非涂覆部分的一侧。

正极接线片216和负极接线片218分别焊接到正极非涂覆部分和负极非涂覆部分。正极接线片216和负极接线片218使电极组件210和电池的其它部件(包括未示出的盖组件和圆柱型罐)彼此电连接。可通过超声波焊接或电阻焊接来焊接正极接线片216和负极接线片218，层压带可附于焊接部，用来防止短路和热的产生。正极接线片216和负极接线片218的焊接方法不局限于这里公开的这些方法。

密封带220可附于凝胶卷电极组件210的外周边，通过将正极板212、负极板214和隔离物213缠绕在一起获得凝胶卷电极组件210。具体地讲，密封带220布置在包括完成部分(completing part)213a的凝胶卷电极组件210的外周边的周围，隔离物213在电极组件210的外周边处的最外端位于完成部分213a。密封带220位于电极组件210的外周边和圆柱型罐(未示出)的内表面之间。如图2A中所示，密封带220可附于电极组件210的外周边的除了上端和下端之外的部分。没有密封带220的上端在圆柱型罐和电极组件210之间产生空间，通过该空间可渗入电解液。下端是注入到圆柱型罐底部中的电解液与电极组件210接触的部分。通常在圆柱型罐的上端和下端周围不布置密封带220，从而电解液可浸渍电极组件210和密封带220。当密封带220附于电极组件210使得电极组件210的外周边的上端和下端没有涂覆时，使卷绕在外周边的周围的隔离物213暴露。

另外，虽然在图中没有示出，但是密封带220可被附着成从下端到上端缠在电极组件210的整个外周边。如果密封带220从电极组件210的下端向上端延伸，则因为密封带220由对电解液具有高亲和力的材料形成，使得电解液易于通过密封带220扩散并被吸收到密封带220内，所以密封带220对电解液向电极组件210中的浸渍没有显著影响。密封带220的宽度不局限于这里所公开的宽度。

密封带220可形成为具有的长度等于或小于电极组件210的外周长。当密封带220形成为卷绕电极组件210的整个外周边时，密封带220的长度可被形成为等于电极组件210的外周边的长度。另外，当密封带220形成为卷绕包括完成部分213a的外周边的部分时，密封带220的长度可被形成为小于该周边的长度。然而，当密封带220的长度被形成为大于电极组件210的外周长时，密封带220的端部叠置，使得密封带220的厚度增大。这种厚度的增大不是所期望的。

附于电极组件210的外周边的密封带220的形状通常为正方形或纵向矩形，并具有均匀的形状且均匀地支撑圆柱型罐(未示出)内的电极组件210。另外，密封带220可以以这样的方式形成：两个同心圆的水平截面具有不同的直径。

密封带220可由聚合物材料形成。具体地讲，密封带220由包括酯基团或羧基基团的聚合物材料形成，或者由选自于包括聚二氟乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯的组的聚合物形成。聚合物材料的种类不局限于上述物质。聚合物材料吸收溶剂并膨胀。膨胀是聚合物材料的特性，即溶剂分子渗入聚合物材料的链之间的空间，使得聚合物材料的体积增大。聚合物材料具有结晶部和非晶部，从而非晶部具有可被溶剂分子渗入的大空间。与结晶部相比，在聚合物的非结晶部膨胀发生得较快。由于与非晶部相比，在聚合物的结晶部内聚合物链之间的距离较小，所以聚合物的结晶部的膨胀范围较小且可能性较小。

具有

结构的PVDF是含氟聚合物，当集流体涂覆有电极活性材料时，这种含氟聚合物用作粘合剂。含氟聚合物的主链具有与聚烯烃的C-C键(碳-碳单键)相同的键。含氟聚合物是具有碳主链上的一些氢或全部氢被氟原子(F)取代的结构的合成树脂。一种含氟聚合物聚四氟乙烯包含所有的氢被氟原子取代的碳主链，即公知的特氟龙

本发明的方面还包含含有酯基团和/或羧基基团的聚合物。酯基团是形成由RCOOR′表示的脂肪族化合物的原子团，其中，碳原子与氧原子中的一个形成双键。可通过酯化形成酯，酯化反应是有机酸或无机酸(如羧酸衍生物)与醇或酚的缩合反应并使水消去。羧基基团是形成由RCOOH表示的脂肪族化合物的原子团。由于包括PVDF基团、酯基团和羧基基团的聚合物材料对非水性电解液具有亲和力，所以密封带可易被电解液润湿而吸收电解液并膨胀。聚丁二烯和聚异戊二烯是具有高不饱和度或在聚合物的碳主链中具有许多碳-碳双键的非极性像胶。聚丁二烯和聚异戊二烯是分别通过丁二烯单体和异戊二烯单体的化合生成的均聚物。聚丁二烯和聚异戊二烯是易于吸收非水性有机溶剂而膨胀的材料。

由于密封带220由吸收电解液并膨胀的上述材料形成，所以密封带220在电极组件210的外表面和罐的内表面之间扩张，用于防止电极组件210在罐内旋转或浮动。

图3A是根据本发明另一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图。图3B是沿着图3A中的B-B线截取的剖视图。由于图3A的实施例与图2A的实施例相似，所以将描述图2A的实施例和图3A的实施例之间的不同之处。图3A示出了：将密封带320切成多个子密封带320a，从而各子密封带320a与各相邻的子密封带320a分开预定的距离并附于电极组件310的外周边。

参照图3A和图3B，根据本发明另一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件310包括正极板312、隔离物313和负极板314。电极组件310包括正极接线片316、负极接线片318和密封带320。由于正极板312、负极板314、隔离物313、正极接线片316和负极接线片318与图2A的实施例中的这些部件相似，所以将省略对它们的详细描述。

密封带320包括多个与各相邻的子密封带320a分开预定距离的子密封带320a，子密封带320a可附于包括完成部分313a的电极组件310的外周边的预定区域。即，将形成为具有均匀宽度的密封带320切成预定的长度并使其附于外周边的预定区域。密封带320附于隔离物313的完成部分313a，用来防止卷绕的电极组件310解开。相邻的子密封带320a之间的区域起着某种空间的作用，在电解液的浸渍过程中电解液通过所述空间可移动，以渗入罐的下部。当子密封带320a的体积太小时，即，当子密封带320a太短或太窄时，子密封带320a不能足够地膨胀以有效地夹持电极组件310。然而，当子密封带320a的数量太大或者当子密封带320a太宽时，抑制电解液的浸渍。子密封带320a的数量不要太大，以便能够浸渍足够的电解液。然而，子密封带320a的数量不受限制。密封带320可附于除了电极组件310的上端和下端之外的部分，从而隔离物313暴露于电极组件310的上端和下端。另外，如参照图2A的实施例中所示出的，密封带320可附于包括电极组件310的上端和下端的整个外周边。

子密封带320a的形状为正方形或纵向长方形，并具有均匀的形状。密封带320可以全部呈条状，这意味着子密封带320a布置在电极组件310的外周边的周围而呈现条状的外观。另外，密封带320形成为占据外周边的全部面积的至少30％。当密封带320附于的面积小于电极组件310的外周边的全部面积的30％时，子密封带320a的体积太小，使得膨胀的程度不充分。得到的不充分的膨胀导致密封带320(夹持圆柱型罐内的电极组件310)的粘附性能失效。包括子密封带320a的密封带320由易于吸收电解液而膨胀的聚合物材料形成，聚合物材料例如为包括酯基团或羧基基团的聚合物材料，或者是选自于包括聚二氟乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯和等同物的组的一种物质。

图4是根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的水平剖视图。由于图4的实施例与图2A的实施例相似，所以将描述图2A的实施例和图4的实施例之间的不同之处。图4示出了包括由膨胀聚合物材料制成的涂覆层的电极组件410，该膨胀聚合物材料形成在用作传统密封带材料的聚烯烃基材料的表面上。涂覆层可形成在该材料层的整个外表面或内表面上。在图4中，涂覆层形成在该材料层的整个外表面上。

参照图4，在根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件410中，包括形成在材料层421的表面上的涂覆层422的密封带420附于电极组件410的外周边。涂覆层422包含对电解液的吸收具有高亲和力的材料，这使得涂覆层422膨胀。涂覆层422可形成在材料层421的整个外表面或内表面上。密封带420可被附着成卷绕包括电极组件410的外周边的完成部分413a的外周边。如图2A的实施例中相关的描述，密封带420可附于电极组件410的包括电极组件410的上端和下端的外周边，或者附于电极组件410的除了电极组件410的上端和下端之外的外周边。

材料层421可由聚烯烃基材料形成，聚烯烃基材料例如为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚酰亚胺(PI)。聚乙烯(PE)通常用作密封带的材料。由于聚乙烯(PE)和非水性电解液之间的表面能之差大，所以聚乙烯阻止与电解液分子的结合，从而当用电解液涂抹聚乙烯(PE)时，电解液由于表面张力而呈球状地集结在一起。聚乙烯(PE)对电解液不具有高的亲和力，并且不容易膨胀。

当涂覆层422形成在材料层421的外表面上时，涂覆层422可由对电解液具有高亲和力的材料形成，从而材料膨胀并保护圆柱型罐内部的电极组件410。这种材料是PVDF。涂覆层422是来自于包括以下物质的组的聚合物：包含酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯(在下文中称作PVDF)、聚丁二烯和聚异戊二烯。涂覆层422优选地形成为至少1μm的厚度，更优选地，形成为10μm的厚度。当涂覆层422的厚度小于1μm时，涂覆层422不能够充分地膨胀以便保护圆柱型罐内的电极组件410。

当涂覆层422形成在材料层421的内表面上时，可使用诸如聚丙烯酸酯的粘附组分。聚丙烯酸酯包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)和聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)。聚丙烯酸酯(具体地讲，是PMMA)接触电解液时熔化。因而，将聚丙烯酸酯交联，使得聚丙烯酸酯不熔化，而在这种环境下膨胀。当涂覆层422由粘附组分形成时，因为易于制造粘附组分的厚度不同的带，所以能够根据电极组件410和圆柱型罐的具体情况容易控制膨胀的程度。

在密封带420中，涂覆层422形成在材料层421的外表面或内表面上，并吸收电解液分子，用来膨胀并防止电极组件410在罐内旋转或浮动。

图5A是根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图。图5B是沿着图5A中的C-C线截取的剖视图。由于图5A的实施例与图4的实施例相似，所以将描述图4的实施例和图5B的实施例之间的不同之处。图5A示出了多个密封带520，密封带520包括材料层521和涂覆层522的双层结构，多个密封带520彼此分开预定的距离并附于电极组件510的外周边。即，图5A的实施例与图3A的实施例的相似之处在于，多个切开的密封带520彼此分开预定的距离并附于外周边，图5A与图4的实施例的相似之处在于，密封带520形成为具有材料层521和涂覆层522的双层结构。

参照图5A和图5B，根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件510包括密封带520，在密封带520中，多个子密封带520a彼此分开并附于电极组件510的外周边的包括完成部分513a的预定区域。子密封带520a中的每个由材料层521和涂覆层522组成，材料层521由聚烯烃基材料(如聚乙烯(PE))形成，涂覆层522由PVDF形成。子密封带520a的形状可以是正方形或纵向矩形。子密封带520a通常均匀地布置在电极组件510的外周边的周围，从而电极组件510看起来整体呈条状。子密封带520a可从电极组件510的下端延伸到电极组件510的上端，或者可不从电极组件510的下端延伸到电极组件510的上端。密封带520通常形成为占据外周边的全部面积的至少30％。涂覆层522通常形成为至少1μm的厚度。在材料层521的一侧表面上形成具有预定宽度的涂覆层522之后，将密封带520切成预定长度，以附于外周边。在附图中，涂覆层522形成在材料层521的外表面上，然而，涂覆层522可形成在材料层521的内表面上。当涂覆层522形成在材料层521的内表面上时，涂覆层522可由如图4的实施例中示出的粘附组分形成，所述粘附组分是交联的粘附聚丙烯酸酯，所述聚丙烯酸酯来自于包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯和聚甲基丙烯酸丁酯的组。

图6A是根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件的透视图。图6B是沿着图6A中的D-D线截取的剖视图。由于图6A的实施例与图4的实施例相似，所以将详细描述图4的实施例和图6的实施例之间的不同之处。图6A示出了形成为卷绕电极组件610的外周边的材料层621，但是，包括多个子涂覆层622a的涂覆层622形成在材料层621的外表面或内表面上，并且各单独的子涂覆层622a与相邻的子涂覆层622a分开预定的距离。

参照图6A和图6B，根据本发明又一实施例的用于锂离子二次电池的电极组件610包括密封带620，在密封带620中，材料层621被附着成卷绕电极组件610的外周边，涂覆层622包括多个子涂覆层622a，子涂覆层622a彼此分开并附于材料层621的预定区域。由于参照图4的实施例详细描述了涂覆层622的材料和材料层621的材料，所以将省略对其的详细描述。子涂覆层622a的形状可以是正方形或纵向矩型。子涂覆层622a布置在电极组件610的外周边的周围，使得电极组件610看起来整体呈条状。因而，材料层621通过子涂覆层622a之间的距离暴露在外面。材料层621暴露在子涂覆层622a之间并且当注入电解液时几乎没有膨胀的程度。如图6B中所示，密封带620的水平剖面呈锯齿状。当注入电解液时，涂覆层622膨胀，锯齿扩大。涂覆层622通常形成为占据材料层621的全部面积的至少30％。涂覆层622通常形成为至少1μm的厚度。

根据本发明该实施例的用于锂离子二次电池的电极组件可应用于图1中示出的锂离子二次电池。虽然在图中没有示出，但是根据本发明的上述和其它实施例的用于锂离子二次电池的电极组件可应用于多边形型锂离子二次电池。因此，采用这种用于锂离子二次电池的电极组件的锂离子二次电池的结构可具有任何一种结构，并且不受限制。

接下来，将描述采用根据本发明的方面的电极组件的锂离子二次电池的操作。在下文中，将描述根据图2A的实施例的电极组件和锂离子二次电池。

参照图2A，在电极组件210中，密封带220可附于凝胶卷的外周边，通过层压并缠绕正极板212、隔离物213和负极板214来获得凝胶卷。密封带220可由吸收电解液而膨胀的聚合物材料形成。将举密封带220由PVDF形成的情况作为示例。PVDF由结晶部和非晶部组成，其中，在结晶部中，无限重复结构而具有规整性和组织，在非晶部中，分子没有规整性地随意排列。例如，结晶部类似于平行排列的未煮过的意大利式细面条，而非结晶部像盘中的煮过的意大利细面条一样。当向圆柱型罐中注入电解液时，电解液分子首先渗入PVDF的非晶部分，从而打开聚合物链并使得密封带220的体积增大。过一段时间后，一定量的电解液分子渗入结晶部，使得密封带220的体积进一步增大。当密封带220的体积增大时，密封带接触圆柱型罐和电极组件210，支撑电极组件210并使电解液中的电极组件210悬置在圆柱型罐内。电极组件210的悬置防止电极组件210在圆柱型罐中浮动或旋转，并保护电极组件免受来自于外力和外部撞击的震动和损坏。密封带220支撑并保护电极组件210，这是只有密封带220才有的作用。

在这里公开的根据本发明的用于锂离子二次电池的电极组件中，密封带由对电解液具有亲和力的材料形成，从而密封带吸收电解液并膨胀。本发明的其它方面包括用这种材料涂覆传统密封带的外表面或内表面，从而当密封带浸渍有电解液时，密封带膨胀，用以支撑并保护电极组件，因而防止了电极接线片的焊接部分由于电极组件的旋转或浮动而断开。

虽然已经示出和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，在该实施例中可进行改变，本发明的范围限定在权利要求及其等同物内。

Claims (43)

1.一种用于锂离子二次电池的电极组件，包括：

正极板和负极板，彼此面对；

隔离物，置于所述正极板和所述负极板之间；

密封带，附于凝胶卷的外周边，通过缠绕所述正极板、所述隔离物和所述负极板获得所述凝胶卷，

其中，所述密封带吸收电解液而膨胀。

2.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述密封带布置在所述电极组件的包括完成部分的整个外周边的周围，其中，所述隔离物的最外端位于所述电极组件的所述外周边内。

3.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述密封带以这样的方式附着：通过所述电极组件的所述外周边内的上端和/或所述电极组件的所述外周边内的下端暴露所述隔离物。

4.如权利要求2所述的电极组件，其中，所述密封带以这样的方式附着：通过所述电极组件的所述外周边内的上端和/或所述外周边内的下端暴露所述隔离物。

5.如权利要求2所述的电极组件，

其中，所述密封带包括多个子密封带，所述多个子密封带的各单独子密封带与每个相邻的单独子密封带分开。

6.如权利要求5所述的电极组件，其中，所述单独子密封带的形状为正方形。

7.如权利要求5所述的电极组件，其中，所述单独子密封带的形状为纵向矩形。

8.如权利要求5所述的电极组件，其中，所述密封带占据所述外周边的全部面积的至少30％。

9.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述密封带由聚合物材料形成。

10.如权利要求9所述的电极组件，其中，所述聚合物材料由选自于包括含有酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯、聚丁二烯和聚异戊二烯的组中的一种形成。

11.一种用于锂离子二次电池的电极组件，包括：

正极板和负极板，彼此面对；

隔离物，置于所述正极板和所述负极板之间；

密封带，附于凝胶卷的外周边，通过缠绕所述正极板、所述隔离物和所述负极板获得所述凝胶卷，

其中，所述密封带包括材料层和涂覆层，所述涂覆层形成在所述材料层的外表面或内表面上，

其中，所述涂覆层吸收电解液而膨胀。

12.如权利要求11所述的电极组件，其中，所述材料层选自于包括聚乙烯、聚丙烯和聚酰亚胺的组。

13.如权利要求12所述的电极组件，

其中，所述材料层布置在所述电极组件的包括完成部分的所述外周边的周围，其中，所述隔离物的最外端位于所述电极组件的所述外周边内，

其中，所述涂覆层包括多个子涂覆层，所述多个子涂覆层的每个单独子涂覆层与相邻的子涂覆层彼此分开，

其中，所述子涂覆层形成在所述材料层的外表面或内表面的预定区域上。

14.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述子涂覆层的形状为正方形。

15.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述涂覆层的所述子涂覆层的形状为纵向矩形。

16.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述涂覆层形成为占据所述材料层的全部面积的至少30％。

17.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述涂覆层形成在所述材料层的所述整个外表面或所述整个内表面上。

18.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述密封带布置在包括完成部分的所述整个外周边的周围，在所述外周边中，所述隔离物的最外端位于所述电极组件的所述外周边内。

19.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述密封带以这样的方式附着：通过所述电极组件的上端和/或所述电极组件的下端暴露所述隔离物。

20.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述涂覆层包含粘附剂，当所述涂覆层形成在所述材料层的所述内表面上时，所述粘附剂吸收电解液。

21.如权利要求13所述的电极组件，其中，所述涂覆层由聚合物材料形成。

22.如权利要求21所述的电极组件，其中，所述聚合物材料还包括选自于包括含有酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯、聚丁二烯和聚异戊二烯的组中的聚合物材料。

23.如权利要求12所述的电极组件，其中，所述涂覆层形成为至少1μm的厚度。

24.一种锂离子二次电池，包括：

电极组件，包括彼此面对的正极板和负极板、置于所述正极板和所述负极板之间的隔离物以及附于凝胶卷的外周边的密封带，通过缠绕所述正极板、所述隔离物和所述负极板获得所述凝胶卷；

罐，用于容纳所述电极组件；

盖组件，用于密封所述罐的顶部上的开口，

其中，所述密封带由吸收电解液而膨胀的材料形成。

25.如权利要求24所述的锂离子二次电池，其中，所述密封带布置在包括完成部分的整个外周边的周围，在所述外周边中，所述隔离物的最外端位于所述电极组件的所述外周边内。

26.如权利要求24所述的锂离子二次电池，其中，所述密封带以这样的方式附着：通过所述电极组件的所述外周边内的上端和/或所述电极组件的所述外周边内的下端暴露所述隔离物。

27.如权利要求25所述的锂离子二次电池，其中，所述密封带以这样的方式附着：通过所述电极组件的所述外周边内的上端和/或所述电极组件的所述外周边内的下端暴露所述隔离物。

28.如权利要求25所述的锂离子二次电池，

其中，所述密封带包括多个子密封带，其中，各单独子密封带与相邻的子密封带彼此分开预定的距离。

29.如权利要求28所述的锂离子二次电池，其中，所述各单独子密封带的形状为正方形。

30.如权利要求28所述的锂离子二次电池，其中，所述各单独子密封带的形状为纵向矩形。

31.如权利要求28所述的锂离子二次电池，其中，所述多个子密封带占据所述外周边的全部面积的至少30％。

32.如权利要求24所述的锂离子二次电池，其中，所述密封带由聚合物材料形成。

33.如权利要求32所述的锂离子二次电池，其中，所述聚合物材料由选自于包括含有酯基团或羧基基团的聚合物材料、聚二氟乙烯、聚丁二烯和聚异戊二烯的组中的一种形成。

34.一种锂离子二次电池，包括：

电极组件，包括彼此面对的正极板和负极板、置于所述正极板和所述负极板之间的隔离物以及附于凝胶卷的外周边的密封带，通过缠绕所述正极板、所述隔离物和所述负极板获得所述凝胶卷，其中，所述密封带包括材料层和涂覆层，所述涂覆层形成在所述材料层的外表面或内表面上；

罐，用于容纳所述电极组件；

盖组件，用于密封所述罐的顶部上的开口，

其中，所述密封带由吸收电解液而膨胀的材料形成。

35.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述密封带布置在包括完成部分的所述外周边的周围，在所述外周边中，所述隔离物的最外端位于所述电极组件的所述外周边内。

36.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述材料层布置在所述电极组件的所述整个外周边的周围。

37.如权利要求36所述的锂离子二次电池，其中，所述涂覆层还包括多个子涂覆层，其中，各单独子涂覆层与相邻的子涂覆层彼此分开。

38.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述密封带以这样的方式随着：通过所述电极组件的所述外周边内的上端和/或所述电极组件的所述外周边内的下端暴露所述隔离物。

39.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述涂覆层还包括多个子涂覆层，其中，各单独子涂覆层与相邻的子涂覆层彼此分开。

40.如权利要求34所述的锂离子二次电池，

其中，所述材料层包括多个子材料层，所述多个子材料层的各单独子材料层与相邻的子材料层彼此分开，

其中，所述涂覆层包括多个子涂覆层，所述多个子涂覆层的各单独子涂覆层与相邻的子涂覆层彼此分开，

其中，所述多个子材料层形成在所述电极组件的所述外周边周围的预定区域。

41.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述涂覆层包含粘附剂，当所述涂覆层形成在所述材料层的所述内表面上时，所述粘附剂吸收电解液。

42.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述材料层布置在所述电极组件的所述外周边的周围，

所述涂覆层还包括多个子涂覆层，所述多个子涂覆层的每个单独子涂覆层与相邻的子涂覆层彼此分开。

43.如权利要求34所述的锂离子二次电池，其中，所述涂覆层形成为至少1μm的厚度。

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