專利名稱：在連接部分具有相同尺寸電極頭的電極組件以及包含該電極組件的電化學電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在連接部分具有相同尺寸電極頭的電極組件，特 別地，涉及一種具有陰極/分隔板/陽極結(jié)構(gòu)的堆疊型或堆疊/折疊型電 極組件，其中所述電極組件被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，未施 有活性材料的接頭(電極頭)從組成該電極組件的電極板突出，電極 引線位于堆疊的電極頭的單側(cè)端使得電極引線與電極頭電連接，并且 電極頭的突出長度根據(jù)電極引線和電極頭之間的距離逐漸增加，從而 電極頭的長度在電極頭和電極引線之間的連接部分處相同。
背景技術(shù)：
由于移動設(shè)備越來越快地發(fā)展以及對這類移動設(shè)備的需求也越來 越多，因此對作為移動設(shè)備的一種能量來源的電池的需求也快速增長。 同時，已對滿足各種各樣需要的電池進行了大量研究。
就電池的形狀而言，對于棱形二次電池或者袋形二次電池的需求 非常高，這些電池薄得足以應(yīng)用到像移動電話這樣的產(chǎn)品。另一方面， 就電池的材料而言，對于像鋰離子電池和聚合物鋰離子電池這樣的鋰 二次電池的需求非常高，這些電池具有高能量密度、高放電電壓以及 高輸出穩(wěn)定性的特點。
此外，二次電池可以基于具有陰極/分隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件 的構(gòu)造來分類。例如，電極組件可被構(gòu)造成凝膠巻(巻繞)型結(jié)構(gòu)， 在該結(jié)構(gòu)中長片型的陰極和長片型的陽極被巻繞，同時分隔板分別置
于陰極和陽極之間；電極組件可被構(gòu)造成堆疊型結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中具 有預(yù)定尺寸的多個陰極和陽極接連地堆疊，同時分隔板分別置于陰極 和陽極之間；或者電極組件可被構(gòu)造成堆疊/折疊型結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中 具有預(yù)定尺寸的多個陰極和陽極接連地堆疊，同時分隔板分別置于陰 極和陽極之間以組成二分電池(bi-cell)或全電池(ful卜cell)， 然后該二分電池或全電池^皮巻繞。圖l是一幅側(cè)視圖，典型示出了一個常規(guī)的具有代表性的堆疊型 電極組件的總體結(jié)構(gòu)。
參見圖1，該堆疊型電極組件IO被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu) 中陰極20和陽極30依次堆疊，同時分隔板70分別置于陰極20和 陽極30之間，每個所述陰極具有陰極活性材料22，所述陰極活性材 料22施于陰極集電器21的兩主表面，每個所述陽極具有陽極活性材 料32，所述陽極活性材料32施于陽極集電器31的兩主表面。
多個陰極頭41和陽極頭51從陰極集電器21和陽極集電器31的 單側(cè)端突出，所述陰極頭和陽極頭未施有活性材料，使得陰極頭41和 陽極頭51分別與陰極引線60和陽極引線(未示出)電連接，組成電 池的電極終端(未示出)。所述陰極頭41和陽極頭51以集中的狀態(tài) 連接起來，然后分別連接到陰極引線60和陽極引線。圖2更加清楚地 示出該結(jié)構(gòu)，圖2是局部放大圖，典型示出陰極頭和陰極引線之間的 連接部分。為了便于說明，圖2只示出陰極頭和陰極引線之間的連接 部分，盡管該結(jié)構(gòu)同樣應(yīng)用于陽極頭和陽極引線之間的連接部分。
參見圖2，所述陰極頭40沿箭頭所示方向互相緊密接觸，并且連 接到陰極引線60。特別地，所述陰極電極頭40與相鄰最底下的陰極 頭42的陰極引線60緊密接觸，使得所述陰極頭40互相連接時具有最 小的彎曲長度。因此，由于陰極頭40和陰極引線60之間距離的不同， 在最底下的陰極頭42和最上面的陰極頭41之間長度差出現(xiàn)在陰極頭 40的連接部分A，所述最底下的陰極頭42離陰極引線60的距離短， 所述最上面的陰極頭41離陰極引線60的距離長。當然，這種長度差 同樣出現(xiàn)在陽極頭和陽極引線之間的連接部分。
由于這種結(jié)構(gòu)，在該電極組件的電極頭和電極引線之間連接部分， 電極頭與電極引線接觸的面積是不同的，因此所用的電極引線多于其 必需尺寸是不可避免的。這是因為電極引線的尺寸是基于使電極頭具 有最大接觸面積而設(shè)定的，從而固定電極頭，電極頭的厚度遠小于電 極引線的厚度。另外，具有上述結(jié)構(gòu)的電極組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也因此 降低。
為了解決上述問題，已提出了一種連接電極頭的技術(shù)，當電極頭 在一個方向互相緊密接觸時，用刀具均勻地切割所述電極頭。然而，在使用該技術(shù)時，當電極頭被切割后，在電極頭的切割端會出現(xiàn)毛刺。 而且，必需另外執(zhí)行一個切割過程。
另一方面，可以將電極引線的末端彎曲至一個預(yù)定的角度，將距 離短的電極頭彎曲成一個大角度，將距離長的電極頭彎曲成一個小角 度，從而減小在連接部分處電極頭之間的長度差。然而，在該結(jié)構(gòu)中 電極頭與電極引線之間的連接部分因彎曲而尺寸增大，導(dǎo)致當外部沖 擊施加到電極組件時，電極組件可能移動，因此很有可能發(fā)生短路。 特別地對于中型或大型電池組電池，電極引線的厚度大約是小型電池 組電池電極引線的兩倍，因此上述結(jié)構(gòu)就更難實施了。
由此，急需一種具有改進結(jié)構(gòu)的電極組件，在該結(jié)構(gòu)中，電極頭 的長度在連接部分處相同，同時電極頭的彎曲最小。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于解決上述問題，以及其他現(xiàn)在必須解決的技 術(shù)問題。
特別地，本發(fā)明的目的是提供一種具有這樣結(jié)構(gòu)的電極組件，在 該結(jié)構(gòu)中，電極頭的長度在電極頭和電極引線之間的連接部分處相同， 同時電極頭的彎曲最小。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有這樣結(jié)構(gòu)的電極組件，在該 結(jié)構(gòu)中，電極頭和電極引線之間實現(xiàn)穩(wěn)固的連接，同時電極引線的尺 寸較小。
本發(fā)明進一步的目的是提供一個包括所述電極組件的電化學電池。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，上述以及其它目的可以通過提供一種具有 陰極/分隔板/陽極結(jié)構(gòu)的堆疊型或堆疊/折疊型電極組件而實現(xiàn)，其中 所述電極組件被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，未施有活性材料的 接頭(電極頭)從組成該電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊 的電極頭的單側(cè)端使得電極引線與電極頭電連接，并且電極頭的突出 長度根據(jù)電極引線與電極頭之間的距離逐漸增加，從而電極頭的長度 在電極頭和電極引線之間的連接部分處相同。
根據(jù)本發(fā)明，對所述電極引線不作特別地限制，只要該電極引線由可以與電極頭電連接的材料制成。優(yōu)選地，所述電極引線由金屬板 制成。該金屬板可以從下組中選擇，該組包括鋁板、銅板、鎳板、鍍
鎳銅板、以及sus板。
同樣地，對所述電極引線不作特別地限制，只要該電極引線被構(gòu) 造為其易于與電極頭連接的結(jié)構(gòu)。例如，該電極引線可以在垂直截面 上是直線型的，并且該電極引線通過焊接與電極頭連接。電極引線可 以通過各種不同的方式與電極頭連接。優(yōu)選地，電極引線通過焊接與 電極頭連接更為穩(wěn)固。焊接方法包括超聲焊、激光焊以及電阻焊。
在本發(fā)明中，堆疊的電極頭的其中各電極引線所處的單側(cè)端是指， 在電極頭堆疊的方向上位于最上面位置的電極頭(最上面的電極頭) 的上側(cè)端，或在電極頭堆疊的方向上位于最底下位置的電極頭(最底 下的電極頭)的下側(cè)端。因此，根據(jù)各電極引線位于堆疊的電極頭的 哪一側(cè)端，電極頭的突出長度增加的方向可以改變。例如，當各電極 引線位于最上面的電極頭的上側(cè)端時，優(yōu)選地從最上面的電極頭至最 底下的電極頭，電極頭的突出長度逐漸增加。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括具有上述結(jié)構(gòu)的電極組件 的電化學電池。
所述電化學電池是通過電化學反應(yīng)來提供電力的電池。例如，該 電化學電池可以是電化學二次電池或電化學電容器。特別地，該電化 學電池優(yōu)選應(yīng)用于鋰二次電池。
所述二次電池包括可充電和》文電的電極組件。優(yōu)選地，該二次電
池被構(gòu)造為這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中電極組件以密封狀態(tài)安裝在由包 括金屬層和樹脂層的薄板制成的電池殼中。具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池 可被稱作袋形二次電池。
此外，所述二次電池優(yōu)選地作為單元電池用于高輸出、大容量的
電池組。


從下文結(jié)合附圖的詳細說明，將更清楚地理解本發(fā)明的上述以及 其它目的、特征和其他優(yōu)點。
圖l是一幅典型視圖，示出常規(guī)的堆疊型電極組件的總體結(jié)構(gòu)；
6圖2是一幅放大圖，示出在以集中的狀態(tài)互相連接的陰極頭和圖 1所示電極組件的陰極引線之間的連接；
圖3是一幅典型視圖，示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案的一個堆疊 型電極組件的結(jié)構(gòu)；
圖4是一幅放大圖，示出在以集中的狀態(tài)互相連接的陰極頭和圖 3所示電極組件的陰極引線之間的連接。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。然而，應(yīng)注意， 本發(fā)明的范圍并不局限于所說明的實施方案。
圖3是一幅典型視圖，示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案的一個堆疊 型電極組件的結(jié)構(gòu)。圖3的電極組件與正通常使用的常規(guī)電極組件幾 乎相同，因此將在下文中只說明本發(fā)明的特征。為了便于說明，圖3 僅示出了陰極頭，盡管該結(jié)構(gòu)同樣應(yīng)用于陽極頭。
參見圖3，所述電極組件100包括陰極板200,所述陰極板具有突 出長度不同的陰極頭300。各陰極頭300從陰極集電器210突出，同 時各陰極電極頭300未施有陰極活性材料220。
陰極板200堆疊成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中陰極板202位于最 底下的位置，該陰極板202具有突出長度最小的陰極頭302,并且陰 極板201位于最上面的位置，該陰極板201具有突出長度最大的陰極 頭301，這樣陰極頭300的突出長度從最底下的位置到最上面的位置 逐漸增加。此時， 一個與陰極頭300連接的陰極引線400鄰近于陰極 頭302的底面，該陰極頭302從陰極板202突出并位于最底下的位置。 因此，陰極頭300沿陰極引線400所在的方向互相緊密接觸，使得陰 極頭300互相連接且具有最小的彎曲長度。圖4更清楚地說明了該結(jié) 構(gòu)，圖4是一幅典型示出陰極頭和陰極引線之間連接部分的局部放大 圖。
參見圖4，陰極頭300沿箭頭所示方向互相緊密接觸，然后與陰 極引線400連接。此時，位于最底下的陰極頭302不彎曲，彎曲角度 朝著位于最上面的陰極頭301的方向逐漸增大。因此，盡管陰極頭300 具有不同的突出長度，陰極頭300由于不同的彎曲角度在連接部分B處具有相同的連接長度L3。
所述連接長度L3等于不彎曲的最底下的陰極頭302的長度。因此， 連接長度L3小于連接長度Ll5連接長度L是基于在連接部分A具有最 大長度的最底下的陰極頭42而設(shè)定的，如圖2所示。因此，對應(yīng)于陰 極頭300的連接長度L3，陰極引線的長度L4同樣小于如圖2所示的陰 極引線的長度L2。
另一方面，陰極頭300是基于不彎曲的最底下的陰極頭302而彎 曲的，因此陰極頭300具有最小的彎曲長度L5。
下文將更詳細地說明本發(fā)明的實施例。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明的 范圍并不局限于所說明的實施例。
實施例1:
含有鋰的陰極活性材料和含有石墨的陽極活性材料分別施于鋁箔 和銅箔的兩主表面，然后切割鋁箔和銅箔使得切割出來的鋁箔和銅箔 的未施有活性材料的接頭部分具有逐漸增加的長度。接著，使用分隔 板，將切割出來的鋁箔和銅箔堆疊成圖3中所示的結(jié)構(gòu)。之后，如圖 4所示，切割出來的鋁箔和銅箔的接頭部分沿切割出來的鋁箔和銅箔 堆疊的方向互相緊密接觸，并且與相應(yīng)的電極引線連接，來制造電極 組件。
比較例1:
電極組件以與實施例l相同的方法制造，除了切割鋁箔和銅箔使 得切割出來的鋁箔和銅箔的未施有活性出來的接頭部分具有相同的長 度之外。
使用顯微鏡觀察根據(jù)實施例1和比較例1制造的電極組件的接頭 端部，來檢查所述接頭端部的表面狀況。觀察結(jié)果顯示，毛刺出現(xiàn)在 根據(jù)比較例1的電極組件的切割端部，該電極組件的電極頭切割得具 有相同長度。如前所述，在裝配和使用電池期間，這些毛刺會損壞電 池殼的相應(yīng)區(qū)域，因此電池中可能發(fā)生短路，或者可能從電池泄漏電 解液。
工業(yè)實用性
正如從上述說明顯而易見的，根據(jù)本發(fā)明的電極組件具有以下效果。該電極組件被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中電極頭的長度在電 極頭和電極引線之間的連接部分處相同，同時所述電極頭的彎曲最小。 此外，該電極組件被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中電極頭和電極引 線之間實現(xiàn)穩(wěn)固連接，同時所述電極引線的尺寸較小。
盡管為了示例性目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但本技 術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)意識到，在不偏離附屬的權(quán)利要求書中所公 開的本發(fā)明的范圍和精神下，可做出各種各樣的修改、增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種具有陰極/分隔板/陽極結(jié)構(gòu)的堆疊型或堆疊/折疊型電極組件，其中該電極組件被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，未施有活性材料的接頭(電極頭)從組成該電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊的電極頭的單側(cè)端使得電極引線與電極頭電連接，并且電極頭的突出長度根據(jù)電極引線和電極頭之間的距離逐漸增加，從而電極頭的長度在電極頭和電極引線之間的連接部分處相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中所述電極引線由金屬板 制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極組件，其中所述金屬板從下組材料 中選擇，該組包括鋁板、銅板、鎳板、鍍鎳銅板、以及SUS板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中所述電極引線在垂直截 面上構(gòu)成為直線形狀，并且所述電極引線通過焊接與所述電極頭連接。
5. —種電化學電池，其包括根據(jù)上述權(quán)利要求之一的電極組件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學電池，其中該電化學電池是二次 電池或者電容器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學電池，其中該二次電池被構(gòu)造為 這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，電極組件以密封狀態(tài)安裝在由包括金屬層 和樹脂層的薄板制成的電池殼中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學電池，其中該二次電池作為單元 電池用于高輸出、大容量的電池組。
全文摘要
本說明書公開了一種具有陰極/分隔板/陽極結(jié)構(gòu)的堆疊型或堆疊/折疊型電極組件，其中該電極組件被構(gòu)造成這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，未施有活性材料的接頭(電極頭)從組成該電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊的電極頭的單側(cè)端使得電極引線與電極頭電連接，并且電極頭的突出長度根據(jù)電極引線和電極頭之間的距離逐漸增加，從而電極頭的長度在電極頭和電極引線之間的連接部分處相同。還公開了一種包括所述電極組件的電化學電池。
文檔編號H01M10/04GK101517807SQ200780034506
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月24日
發(fā)明者崔亭熙, 李恩周, 柳志憲, 申榮埈 申請人:株式會社Lg化學