专利摘要
专利摘要
提供一种阻抗低且能够体现高功率的电极组件、包括其的二次电池。本实用新型的电极组件包括:正极板,其具备正极集电体、正极活性物质及正极耳;负极板,其具备负极集电体、负极活性物质及负极耳;及隔板,其介于所述正极板与所述负极板之间;所述正极板和负极板中至少某一者相对于所述集电体,沿两个方向体现所述耳,所述正极耳与所述负极耳构成90度角度。根据本实用新型,引线/集电体相对于各电极中至少某一者,沿两个方向构成,分别以正/负极为基准,使电流沿两个方向流动,因而减少电池单元阻抗。
权利要求
1.一种电极组件,其特征在于,包括:
正极板,其具备正极集电体、正极活性物质及正极耳;
负极板,其具备负极集电体、负极活性物质及负极耳;及
隔板,其介于所述正极板与所述负极板之间;
所述正极板和负极板中至少某一者相对于所述集电体,沿两个方向体现所述耳,
所述正极耳与所述负极耳构成90度角度。
2.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,
所述正极板在相向的相反区域附着有各个正极耳,
所述负极板在相向的相反区域附着有各个负极耳,
所述正极耳和负极耳沿所述电极组件的4个方向凸出。
3.根据权利要求2所述的电极组件,其特征在于,
所述正极集电体包括相互间平行的第1边和第2边,
所述负极集电体也包括相互间平行的第1边和第2边,
所述正极耳包括通过所述正极集电体的第1边而向外侧延长的第1正极耳、通过所述正极集电体的第2边而向外侧延长的第2正极耳,
所述负极耳包括通过所述负极集电体的第1边而向外侧延长的第2负极耳、通过所述负极集电体的第2边而向外侧延长的第2负极耳,
所述正极集电体的第1边与所述负极集电体的第1边垂直相交。
4.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,
所述正极板与负极板中某一者在相向的相反区域附着有各个耳,
所述正极板与负极板中另一者附着有一个耳,
所述正极板的耳和负极板的耳沿所述电极组件的3个方向凸出。
5.根据权利要求4所述的电极组件,其特征在于,
所述正极集电体包括相互间平行的第1边和第2边,
所述负极集电体也包括相互间平行的第1边和第2边,
所述正极板与负极板中某一者包括通过所述集电体的第1边而向外侧延长的第1耳、通过所述集电体的第2边而向外侧延长的第2耳,
所述正极板与负极板中另一者包括通过所述集电体的第1边而向外侧延长的第1耳,
所述正极集电体的第1边和所述负极集电体的第1边垂直相交。
6.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述正极板、所述隔板及所述负极板层叠。
7.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述正极板、所述隔板及所述负极板为正方形形态或矩形形态。
8.一种二次电池,其特征在于,包括权利要求1至7中任意一项记载的电极组件。
9.根据权利要求8所述的二次电池,其特征在于,还包括包围所述电极组件的铝层压板的袋子,在所述袋子的内侧,正极引线接合于所述正极耳,负极引线接合于所述负极耳,向所述袋子的外侧延长。
10.根据权利要求9所述的二次电池,其特征在于,在所述正极板和负极板中,将所述集电体与所述引线之间阻抗大的一侧沿两个方向体现。
说明书
技术领域
本发明涉及二次电池及用于其的电极组件,更详细而言,涉及一种正极耳 (tab)、负极耳以及连接于他们的引线部分得到改善的电极组件和包括其的二次电池及其制造方法。本申请作为对2015年9月2日申请的韩国专利申请号第 10-2015-0124322号的优先权主张申请,在本申请中引用了相应申请的说明书及附图中公开的所有内容。
背景技术
一般而言,二次电池不同于无法充电的一次电池,意味着能充放电的电池,广泛用于手机、笔记本电脑、摄像机等电子设备或电动汽车(EV)等。特别是锂二次电池,工作电压约3.6V,具有比大量用作电子装备的电源的镍镉电池或镍氢电池更大的容量,每单位重量的能量密度高,因而其利用程度正处于急速增加趋势中。
锂二次电池主要将锂类氧化物和碳材料分别用作正极活性物质和负极活性物质。锂二次电池具备分别涂覆了这种正极活性物质和负极活性物质的正极板和负极板将隔板设置于之间进行配置的电极组件、将电极组件与电解液一同密封收纳的外包装,即电池外壳。
锂二次电池根据电池外壳的形状,可以分为电极组件内置于金属罐的罐型二次电池和电极组件内置于铝层压板的袋子的袋型二次电池。
近来,袋型二次电池的受欢迎度高。袋型二次电池具有的优点是,轻巧,电解液的漏液(leakage)可能性小,在形态上会具有灵活性,可以以更小体积及质量来体现相同容量的二次电池。
图1及图2是概略地图示了以往的袋型二次电池的图。
如果参照图1及图2,以往的袋型二次电池10、12具备作为电池外壳的袋子15、收纳于袋子15内部的电极组件20以及分别连接于电极组件20的正极耳 23及负极耳27并凸出到袋子15外部的正极引线25和负极引线30。电极组件 20具有正极板/隔板/负极板的层叠或卷取结构,与电解液一同内置于袋子15内部。在袋子15的4条边框,形成有相互熔接的密封部35。
如图1所示的二次电池10是正极耳23和负极耳27以电极组件20为基准向相互相同的方向凸出,正极引线25和负极引线30向某一方向形成的单向引线结构的电池,图2所示的二次电池12是正极耳23和负极耳27以电极组件20 为基准向相反方向凸出,正极引线25和负极引线30向相互相反方向形成的双向引线结构的电池。
如上所述,以往应用单向引线或双向引线。在电子的流动方面,正极引线 25和负极引线30的宽度及厚度越大,越有利于提高功率,但如果无法充分确保密封部35的面积,则密封成为问题,因而应用受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明要解决的课题是提供一种阻抗低且能够体现高功率的电极组件。
本发明要解决的另一课题是提供一种包括阻抗低且能够体现高功率的电极组件的二次电池。
技术方案
为了解决所述课题,本发明的电极组件包括:正极板,其具备正极集电体、正极活性物质及正极耳;负极板,其具备负极集电体、负极活性物质及负极耳;及隔板,其介于所述正极板与所述负极板之间;所述正极板和负极板中至少某一者相对于所述集电体,沿两个方向体现所述耳,所述正极耳与所述负极耳构成90度角度。
在一个实施例中,所述正极板在相向的相反区域附着有各个正极耳,所述负极板在相向的相反区域附着有各个负极耳,所述正极耳和负极耳沿所述电极组件的4个方向凸出。
此时,可以是所述正极集电体包括相互间平行的第1边和第2边,所述负极集电体也包括相互间平行的第1边和第2边,所述正极耳包括通过所述正极集电体的第1边而向外侧延长的第1正极耳、通过所述正极集电体的第2边而向外侧延长的第2正极耳,所述负极耳包括通过所述负极集电体的第1边而向外侧延长的第2负极耳、通过所述负极集电体的第2边而向外侧延长的第2负极耳,所述正极集电体的第1边与所述负极集电体的第1边垂直相交。
在另一实施例中,所述正极板与负极板中某一者在相向的相反区域附着有各个耳,所述正极板与负极板中另一者附着有一个耳,所述正极板的耳和负极板的耳沿所述电极组件的3个方向凸出。
此时,可以是所述正极集电体包括相互间平行的第1边和第2边,所述负极集电体也包括相互间平行的第1边和第2边,所述正极板与负极板中某一者包括通过所述集电体的第1边而向外侧延长的第1耳、通过所述集电体的第2 边而向外侧延长的第2耳,所述正极板与负极板中另一者包括通过所述集电体的第1边而向外侧延长的第1耳,所述正极集电体的第1边和所述负极集电体的第1边垂直相交。
在本发明中,所述正极板、所述隔板及所述负极板层叠。
所述正极板、所述隔板及所述负极板可以为正方形形态或矩形形态。
为了解决所述另一课题,本发明的二次电池包括本发明的电极组件。
这种二次电池可以还包括包围所述电极组件的铝层压板的袋子,在所述袋子的内侧,正极引线接合于所述正极耳,负极引线接合于所述负极耳,向所述袋子的外侧延长。而且,优选在所述正极板和负极板中,将所述集电体与所述引线之间阻抗大的一侧沿两个方向体现。
而且,这种二次电池可以根据如下制造方法进行制造。
准备本发明的电极组件,所述电极组件的所述正极板与负极板中某一者在相向的相反区域附着有各个耳,所述正极板与负极板中另一者附着有一个耳,所述正极板的耳与负极板的耳沿所述电极组件的3个方向凸出。将正极引线接合于所述正极耳,将负极引线接合于所述负极耳。以所述正极引线和负极引线延长到铝层压板的袋子外侧的方式,将所述电极组件内置于所述袋子内之后,对所述正极引线和负极引线所在一侧的所述袋子的3个方向外周面进行热熔接,形成密封部,在未热熔接一侧的排气面形成气囊。在所述气囊上钻孔,排出内部的气体后,对所述排气面进行热熔接而密封。
有益效果
根据本发明,引线/集电体相对于各电极中至少某一者,沿两个方向构成,分别以正/负极为基准,使电流沿两个方向流动,因而减少电池单元阻抗。
在正极板和负极板中,电流的输入输出路径可以分别在相向的相反方向形成,因而能够抑制局部发热现象的集中,抑制电池单元劣化。高电流充放电时,可以因引线/集电体阻抗减小而体现高功率。
如上所述,根据本发明,可以使电流能够流动的引线面积最大化,制造低阻抗高功率二次电池。
附图说明
本说明书中附带的如下附图是对本发明优选实施例的示例,与前述发明的内容一同发挥进一步理解本发明技术思想的作用,因此,本发明不得只限定于这种附图记载的事项进行解释。
图1是概略地图示以往单向引线结构的袋型二次电池的图。
图2是概略地图示以往双向引线结构的袋型二次电池的图。
图3是本发明一个实施例的电极组件的俯视图,图4是分解立体图。
图5是图示本发明另一实施例的电极组件的俯视图。
图6是图示本发明又一实施例的电极组件的俯视图。
图7是包括图3的电极组件的二次电池的俯视图。
图8至图10是用于说明包括图5的电极组件的二次电池及其制造方法的图。
具体实施方式
下面参照附图,对本发明的优选实施例进行详细说明。但是,本发明并非限定于以下公开的实施例,可以以互不相同的多样形态体现,本实施例只使本发明的公开更完整,提供用于向技术人员更完整地告知发明的范畴。附图中的要素的形状为了强调更明确的说明而进行了夸张,相同的附图标记指称相同的构成要素。
就以往单向引线或双向引线结构的电池而言,正极引线和负极引线只各具备一个,为了确保密封部的面积,在正极引线和负极引线宽度及厚度方面有限制,因而存在阻抗大、大量发生热、集电效率不好的局限。在本发明中提示出一种结构,沿4个方向(或3个方向)形成引线,能够最大限度发出功率。
图3是图示本发明一个实施例的电极组件的俯视图,图4是分解立体图。
如图3及图4所示,本发明一个实施例的电极组件100包括具有正极耳 124a、124b的正极板126、具有负极耳144a、144b的负极板146及介于正极板 126与负极板146之间的隔板130。
正极板126包括正极集电体120及涂覆于正极集电体120的正极活性物质 122。而且,正极板126以正极耳124a、124b向相互相反方向双向凸出的方式附着于正极集电体120。另外,负极板146包括负极集电体140及涂覆于负极集电体140的负极活性物质142。而且,负极板146以负极耳144a、144b向相互相反方向双向凸出的方式附着于负极集电体140。
作为集电体120、140,优选使用不锈钢、铝、镍、钛、炭精、铜或以碳/ 镍/钛/银进行表面处理的不锈钢、铝-镉合金等制造。集电体120、140发挥汇集借助于活性物质的电化学反应而生成的电子或供应电化学反应所需电子的作用,一般使用铜或铝等金属。集电体120、140一般制成3~500μm的厚度。而且,集电体120、140也可以在其表面形成细微凹凸,提高活性物质122、142 的附着力,可以为薄膜、薄板、箔(foil)、网(mesh)、多孔质体、发泡体、无纺布体等多样的形态。活性物质122、142发挥使离子通过集电体120、140 移动的作用,这些离子的移动利用了从电解液吸留离子及离心向电解液释放的相互作用。
特别是正极集电体120大致为平坦的板形态,可以以在铝箔、铝网及其等价物中选择的某一种形成,但在此并不限定其材质。正极活性物质122涂覆于正极集电体120的至少一面。将配合了能吸留、释放锂离子的正极活性物质 122、活性碳、导电材料、粘着剂等的浆料涂覆于正极集电体120,可以制造正极板126。作为正极活性物质122,可以利用尖晶石型立体晶、层状型六方晶、橄榄石型斜方晶、三方晶等结晶结构的锂与过渡金属的复合化合物。从高功率、高能量密度或长寿命等观点而言,可以优选含有锂和镍、猛、钴的层状型六方晶。例如,正极活性物质122可以是在诸如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4的锂类氧化物及其等价物中选择的某一种,并非将本发明限定为这种材质。例如,正极活性物质122可以由LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoPO4、 LiFePO4、LiNiMnCoO2及LiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1及M2是相互独立地在由 Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg及Mo构成的组中选择的某一种,x、y及z作为相互独立的氧化物组成元素的原子分率,满足0≤x<0.5、 0≤y<0.5、0≤z<0.5、x+y+z≤1)构成的组中选择的某一种活性物质颗粒或他们中2种以上的混合物构成。
特别是本发明的正极板126以正极耳124a、124b向正极集电体120的上部方向及下部方向凸出的方式附着。这种正极耳124a、124b可以在正极集电体 120中,借助于超声波焊接、激光焊接、阻抗焊接等方式,附着于未涂覆正极活性物质122的空白部。但是,并非本发明限定于这种正极耳124a、124b的附着方式,在本发明的申请时间点公知的多样的耳附着技术均可应用于本发明。不仅如此,也可以是正极集电体120与正极耳124a、124b一体型构成。即,正极耳124a、124b可以是正极集电体120的空白部延长的。此时,省略了将正极耳124a、124b附着于正极集电体120的工序,因而制造工序减少,从而节省制造费用。
负极集电体140也大致为平板状,可以由在铜箔、铜网及其等价物中选择的某一种形成,但在此并不限定其材质。负极活性物质142涂覆于负极集电体 140的至少一面。这种负极活性物质142可以由在由天然石墨、人造石墨、碳质材料;含锂的钛复合氧化物(LTO)、Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni或 Fe的金属类(Me);由所述金属类(Me)构成的合金类;所述金属类(Me) 的氧化物(MeOx);及所述金属类(Me)与碳的复合体构成的组中选择的某一种活性物质颗粒或他们中2种以上的混合物构成,但并非本发明限定于这种材质。
特别是负极耳144a、144b,如图所示,以向负极集电体140的左侧方向及右侧方向凸出的方式附着。这种负极耳144a、144b也象正极耳124a、124b一样,可以附着于负极集电体140中未涂覆负极活性物质142的空白部,可以应用诸如超声波焊接、激光焊接、阻抗焊接方式的多样附着方式,否则,负极集电体140与负极耳144a、144b也可以以一体型构成。
正极耳124a、124b基本上电气连接于正极集电体120,因而以与正极集电体120相同或相似的材质形成。作为一个示例,正极耳124a、124b可以为铝箔。另外,负极耳144a、144b也基本上电气连接于负极集电体140,因而可以为与负极集电体140相同或相似的材质。作为一个示例,负极耳144a、144b可以为铜箔或镍箔。
由于材质的差异,如果与正极耳124a、124b相比,在负极耳144a、144b 发生相对更多的热,那么,与正极耳124a、124b的长度相比,将负极耳144a、 144b的长度形成得更长,或者将宽度或厚度形成得更大,降低负极耳144a、 144b的阻抗,从而也可以减小在负极耳144a、144b发生的热。如果负极耳 144a、144b容易散热,那么,借助于此,控制二次电池温度上升,因而可以保持电池性能。即,根据需要,正极耳124a、124b与负极耳144a、144b可以采用不同宽度、厚度、长度等。
隔板130使得在正极板126与负极板146之间,使正极板126与负极板146 之间绝缘,另一方面,活性物质离子可以在正极板126与负极板146之间交换。作为隔板130,虽然不限定其种类,但优选可以使用由选自由乙烯单聚物、丙烯单聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物及乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物构成的组的聚烯烃类高分子制造的多孔性基材;由选自由聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚及聚乙烯萘构成的组的高分子制造的多孔性基材;或由无机物颗粒及粘合剂高分子的混合物形成的多孔性基材等。特别是由选自由所述的共聚物构成的组的聚烯烃类高分子制造的多孔性基材;由选自由聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚及聚乙烯萘构成的组的高分子制造的多孔性基材是优选使用具有无纺布形态的。
另外,正极板126、隔板130及负极板146可以是四边形态、长方形形态及矩形形态中的某一种形态,但在本发明中,不限定这种形态。
针对正极板126、负极板146及隔板130的构成或材质、制造方法等,除本说明书中说明的内容之外,本发明所属技术领域的技术人员周知的内容也可以应用于本发明,对于这种内容,本说明书中省略其详细说明。
正极板126、隔板130及负极板146可以为层叠的形态,在本发明中,层叠的构件的个数并不限定。而且,在这种层叠结构中,正极耳124a、124b及负极耳144a、144b也当然层叠。可以将层叠的正极耳124a集中接合于一个正极引线 (图中未示出)。可以将在相反方向层叠的正极耳124b集中接合于另一正极引线。即使在层叠的负极耳144a、144b,也可以接合有各个负极引线。
在本实施例中,正极耳124a、124b分别附着于正极板126中相向的相反区域,相对于正极集电体120,沿两个方向体现,负极耳144a、144b也分别附着于负极板146中相向的相反区域,相对于负极集电体140,沿两个方向体现。而且,其特征在于,正极耳124a、124b与负极耳144a、144b相互构成90度角度。
正极耳124a、124b与负极耳144a、144b如上所述构成90度角度,并沿电极组件100的4个方向凸出。因此,本发明的电极组件100使得通过正极耳 124a、124b及负极耳144a、144b的电流的输入输出路径在相向的相反方向分别形成,从而不仅抑制局部的发热集中现象,而且可以抑制因此导致的电池单元劣化。
另一方面,正极板126包括相互间平行地隔开的第1边121a和第2边 121b。另外,负极板146也包括相互间平行地隔开的第1边141a和第2边 141b。而且,实质上,正极板126的第1边121a可以为正极集电体120的第1 边,正极板126的第2边121b可以为正极集电体120的第2边。而且,实质上,负极板146的第1边141a可以为负极集电体140的第1边,负极板146的第2 边141b可以为负极集电体140的第2边。
其中,正极耳124a、124b可以称为第1正极耳124a和第2正极耳124b。更具体而言,正极耳124a、124b包括通过正极板126的第1边121a而向外侧延长预定长度的第1正极耳124a、通过所述正极板126的第2边121b而向外侧延长预定长度的第2正极耳124b。
另外,负极耳144a、144b可以称为第1负极耳144a和第2负极耳144b。更具体而言,负极耳144a、144b包括通过负极板146的第1边141a而向外侧延长预定长度的第1负极耳144a、通过负极板146的第2边141b而向外侧延长预定长度的第2负极耳144b。
正极板126的第1边121a与负极板146的第1边141a垂直相交,正极板 126的第2边121b与负极板146的第2边141b垂直相交。当然,正极板126与负极板146位于互不相同的层。即,使正极板126与负极板146构成90度角度,与隔板130一同层压而制造电极组件100。由此,正极耳124a、124b与负极耳144a、144b构成90度角度。
因此,本发明电极组件100的正极耳中的第1正极耳124a朝向第1方向延长,所述第2正极耳124b朝向作为与所述第1方向相反方向的第2方向延长。而且,负极耳中的第1负极耳144a朝向与所述第1方向垂直相交的第3方向延长,第2负极耳144b朝向作为与所述第3方向相反方向的第4方向延长。因此,并非电流的输入输出路径集中于某个区域,而是沿第1方向及作为其相反方向的第2方向以及与第1方向垂直相交的第3方向及作为其相反方向的第4 方向分散。而且,将耳置于正极集电体120与负极集电体140的分别相向的边,从而可以向正极耳124a、124b和负极耳144a、144b提供或从他们提供更均一的电荷耦合。
将正极板126和负极板146进行90度层压,从而,如果参照图3,在电极组件100中,成为正极耳124a、124b向正极集电体120的上部方向及下部方向凸出、负极耳144a、144b向负极集电体140的左侧方向及右侧方向凸出的结构。如上所述,正极耳124a、124b与负极耳144a、144b以电极组件100为基准,沿上下左右4个方向配备,因此,在电池组组装时,发生可根据电极连接方式而将阻抗降低一半的情形。如果内部阻抗减小,则可以谋求提高功率。而且,正极耳124a、124b与负极耳144a、144b以电极组件100为基准,各配备两个以上,因此,如果将他们自由地并联连接,则可以获得提高了能量密度的电池,具有可以根据需要的容量而设计任意多样的结构的优点。因此,可以提供满足对二次电池的容量增加需要且低阻抗的电极组件及包括其的二次电池。
如上所述,本发明的电极组件100与小面积及小容量电池单元相比,适合于大面积或大容量的电池单元。特别是大面积电池单元的情形,电流输入输出路径多样地存在,从而可以高效抑制局部发热现象的集中,还可以高效抑制由此导致的电池单元的劣化现象。
如上所述,就本发明的一个实施例而言,相对于正极板/负极板,分别沿两个方向体现集电体的耳,使正极板/负极板按90度角度层压,组装电池单元。如此构成后,使电流沿4个方向流动,当高电流放电时,借助于接合于耳的引线/集电体间的阻抗最小化而可以体现高功率。
图5是图示本发明另一实施例的电极组件的俯视图。
如图5所示,本发明另一实施例的电极组件110包括具有正极耳124a、 124b的正极板126、具有一个负极耳144a的负极板146及介于正极板126与负极板146之间的隔板(图中未示出)。
与第一个实施例相同,正极耳124a、124b在相向的相反区域分别附着,相对于正极集电体120,沿两个方向体现,但负极耳144a只形成一个。由此,正极耳124a、124b与负极耳144a成为构成90度角度并沿电极组件110的3个方向凸出的结构。
图6是图示本发明又一实施例的电极组件的俯视图。
如图6所示,本发明又一实施例的电极组件115包括具有一个正极耳124a 的正极板126、具有负极耳144a、144b的负极板146及介于正极板126与负极板146之间的隔板(图中未示出)。
与第一个实施例相同,负极耳144a、144b在相对的相反区域分别附着,沿负极集电体140的两个方向体现,但正极耳124a只形成一个。由此,正极耳124a与负极耳144a、144b成为构成90度角度并沿电极组件115的3个方向凸出的结构。
图5或图6所示的结构是考虑到电解液注液及排气(degas)工序的3个方向引线结构。如果将正极板/负极板中的与耳接合的引线/集电体之间阻抗较大处制造成双向,则更有利。即,在图5的情况下,正极板在引线/集电体之间阻抗较大时有利,在图6的情况下,负极板在引线/集电体之间阻抗较大时有利。
图7是包括图3的电极组件100的二次电池的俯视图。
其中,电极组件100与图3及图4所示的内容相同。因此,省略对这种电极组件100的重复说明。
如图7所示,在二次电池200中,电极组件100被袋子215完全包围。袋子215可以由发挥密封材料作用的作为热粘合层的聚烯烃类树脂层、发挥保持机械强度的基材及切断水分和氧气的作用的作为金属层的铝层(Al)、发挥基材及保护层作用的尼龙层所层叠的多层膜结构构成。
例如,袋子215可以以铝箔介于聚合物材质的绝缘层与粘合层之间的铝袋形态构成。聚合物材质的绝缘层可以发挥基材及保护层的作用,可以发挥第一次保护内部容纳的电极组件100不受外部冲击等影响的作用。聚合物材质的绝缘层可以以尼龙或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate、PET) 的树脂材料形成,但并非限定于这种物质。铝箔可以发挥保持机械强度的基材及防止水分和氧气侵入的屏障层的作用。除了防止气体、潮气等异物流入及泄漏的功能之外,为了能够防止提高电池外壳强度的功能,可以使用铝或铝合金,作为铝合金,例如可以为8079、1N30、8021、3003、3004、3005、3104、 3105号合金等,他们可以单独或两个以上组合使用。其中,8079、1N30、8021 及3004可以特别优选地用作屏障层。粘合层还称为热熔接层,具有热熔接性,可以发挥密封剂作用。粘合层可以以聚烯烃(Polyolepin)系列的树脂物质形成。经常用作聚烯烃类树脂层的有CPP(Casted Polypropylene,流延聚丙烯)。另外,粘合层可以以选自由聚烯烃类树脂的氯化聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯与丙烯酸共聚物以及聚丙烯与丙烯酸共聚物构成的组的物质形成,但并非限定于这种物质。袋子215的整体厚度通常为40~120μm,优选所述绝缘层和粘合层为10~40μm,铝箔为20~100μm,但并非限定于此。在所述厚度过薄的情况下,袋子215外部及内部之间的隔断性下降,强度降低,因而不推荐,相反,如果所述厚度过厚,那么,不仅加工性下降,而且存在袋子215的厚度及重量增加的缺点。
另外,袋子215包括下部袋子和上部袋子。在下部袋子与上部袋子中的某一者上,或在下部袋子与上部袋子全部,可以通过拉拔工序而形成有可收纳电极组件100的袋杯。将电极组件100收纳于下部袋子与上部袋子之间后,如果将下部袋子和上部袋子叠放,针对与电极组件100外侧对应的区域施加热和加压,则作为热粘合层的聚烯烃类树脂层之间粘合,借助于热熔接形成密封部 235而实现密封。
此时,正极引线225接合于正极耳124a、124b,正极引线225可以从袋子 215的内侧向外侧延长。而且,负极引线230接合于负极耳144a、144b,可以从袋子215的内侧向外侧延长。正极引线225和负极引线230作为薄板状的金属,一端附着于各正极耳124a、124b或负极耳144a、144b,另一端,即,相反端部露出于袋子215外部。此时,使用铝作为正极引线225,使用铜或涂覆了镍的铜作为负极引线230,效果更佳。正极耳124a、124b与正极引线225之间、负极耳144a、144b与负极引线230之间的接合可以利用超声波焊接等。
正极引线225可以附着于正极耳124a、124b的上部或下部。正极耳124a、 124b与正极引线225附着的接合部的位置可以是位于密封部235或比其更内侧的靠近电极组件100的位置。相同地,负极引线230可以附着于负极耳144a、 144b的上部或下部。负极耳144a、144b和负极引线230附着的接合部的位置可以是位于密封部235或比其更内侧的靠近电极组件100的位置。
另外,在正极引线225及负极引线230与袋子215之间,可以还有密封带 (图中未示出)。金属材质的正极引线225及负极引线230在热熔接于聚合物材质的袋子215时,接触阻抗稍大,表面贴紧力会低下。但是,如果在正极引线225及负极引线230与袋子215之间具备密封带,则可以防止这种贴紧力低下现象。另外,优选密封带为绝缘性材质,能够切断电流从正极引线225及负极引线230接入袋子215。最优选密封带由具有绝缘性及热熔接性的薄膜构成。密封带例如可以由选自酰亚胺(PI:polyimide)聚丙烯(PP:polyprophylene)、聚乙烯(PE:polyethylene)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET:polyethylene terephthalate)等的某一种以上的物质层(单一膜或多重膜)构成。
如上所述,二次电池200具有4个方向引线结构,相向的引线之间具有相同极性。
而且,在此虽然未在图中图示,但在袋子215的内侧容纳有在液体电解液、聚合物电解液及其等价物中选择的某一种,这是不言而喻的。作为电解液,使用相应领域使用的即可,不特别限定其成分。具体而言,电解液可以由非水电解液和锂盐构成。作为非水电解液,例如可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四羟基呋喃(franc)、2-甲基四氢呋喃、二甲基亚砜、 1,3-二恶戊烷、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二恶戊烷、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、醋酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、乙醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等非质子性有机溶剂。
锂盐作为易溶于所述非水类电解液的物质,例如可以使用LiCl、LiBr、 LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、 LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼酸锂、低级脂肪族碳酸锂、四苯基硼酸锂、酰亚胺等。另外,出于改善充放电特性、难燃性等目的,也可以在非水类电解液中,添加例如吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、n-乙二醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代的恶唑烷酮、N,N-取代咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等。根据情况,为了赋予不燃性,可以还包含四氯化碳、三氟乙烯等含卤素溶剂,为了提高高温保存特性,可以还包含二氧化碳气体。
图8~图10是用于说明包括图5的电极组件的二次电池及其制造方法的图。
首先,如果参照图8,准备图5的电极组件110。在正极耳124a、124b接合正极引线225,在负极耳144a接合负极引线230。以正极引线225和负极引线230向袋子215外侧延长的方式,将电极组件110内置于袋子215内。对正极引线225和负极引线230所在侧的袋子215的3个方向外周面进行热熔接,形成密封部235a。在未热熔接一侧的排气面形成气囊A。即,使袋子215外周面部位中除一侧排气面之外部分热熔接,进行密封,从而在排气面配备气囊 A。
然后,进行向袋子215内侧注入电解液工序,如果需要,还执行旨在确保袋子215刚性的烘烤(baking)等。特别是由于利用了3个方向引线结构的电极组件110,通过未热熔接一侧的排气面,可以注入电解液,因而很便利。还可以进行二次电池的陈化(aging)、充放电、编队(formation)等必要步骤。
然后参照图9,实施排气步骤。
如果参照图9,在排气步骤中,在气囊A上钻孔B,使前面步骤中发生的袋子215内部的气体排出。
然后,如图10所示,还使排气面热熔接,形成密封部235b。然后,实施使开口部分截断的修剪,完成二次电池210的制造。
如上所述,二次电池210具有3个方向引线结构,相向的引线之间具有相同的极性。由于利用3个方向引线结构的电极组件110,从而可以便利地进行电解液注液及排气工序,制造二次电池210。
以上对本发明优选实施例进行了图示和说明,但本发明不限定于所述特定的优选实施例,在不超出权利要求书请求的本发明要旨的情况下,相应发明所属技术领域的技术人员均可进行多样的变形实施,而且,这种变更也在权利要求书记载的范围内。另外,在本说明书中,使用了诸如上、下、左、右等代表方向的术语,但这种术语只是为了说明的便利而代表相对的位置,可以根据观测者观察的位置或各构成要素的配置形态而不同,这是本发明的从业人员不言而喻的。
电极组件、包括其的二次电池专利购买费用说明
Q:办理专利转让的流程及所需资料
A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。
1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2:按规定缴纳著录项目变更手续费。
3:同时提交相关证明文件原件。
4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q:专利转让变更,多久能出结果
A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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