專利名稱：電極組件以及使用它的鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極組件以及使用它的鋰離子二次電池，更具體地，涉及一種能夠防止在電極組件的外圍部分產(chǎn)生短路的電極組件以及使用它的鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域內(nèi)公知的是，二次電池不同于早期電池，二次電池是可以充電和放電的電源。二次電池廣泛地用于先進的便攜式電子裝置的電子技術(shù)領(lǐng)域，如便攜式電話、筆記本電腦和可攜式攝像機。
特別是，鋰離子二次電池具有的工作電壓為大約3.7V，是用作便攜式電子設(shè)備電源的Ni-Cd電池或Ni-MH電池的三倍。另外，鋰離子二次電池具有較高的單位質(zhì)量能量密度，因此鋰二次電池廣泛地應(yīng)用于先進的電子技術(shù)領(lǐng)域。
通常，鋰離子二次電池以鋰-氧化物作為正極活性物質(zhì)，碳材料作為負極活性物質(zhì)。另外，鋰二次電池根據(jù)用于二次電池的電解液類型分為液體電解液電池和高聚合體電解液電池。使用液體電解液的二次電池稱作“鋰離子二次電池”，而使用高聚合體電解液的二次電池稱作“鋰聚合體二次電池”。另外，鋰離子二次電池形成為不同的形狀，如圓柱形鋰離子二次電池、罐形鋰離子二次電池和袋鋰離子二次電池。
如圖1和2所示，典型的罐形鋰離子蓄電池包括罐10，容納在罐10中的電極組件20，用于密封罐10頂部開口的蓋部件70。
罐10由具有六面體形狀的金屬制成，并作為端子。該罐10包括上口部位10a，通過其電極組件20可以裝入到罐10中。
參見圖2，電極組件20包括正極板30、負極板30以及隔板50。正極板30和負極板30以隔板50在其中間而卷繞成膠卷形。
正極板30包括由鋁材料制成的正極集電體32，和涂在正極集電體32內(nèi)外表面上包含鋰-基氧化物的正極活性物質(zhì)層34。正極集電體32具有正極無涂層區(qū)域32a，其上的正極活性物質(zhì)層34沒有涂層，對應(yīng)于正極板30的兩端。正極接片36以超聲波焊接固定在正極無涂層區(qū)域32a上，使得正極接片36的一端可以向上突出到正極集電體32的上端以外。正極接片36通常由Ni或Ni合金制成。不過正極接片36也可以使用其他金屬材料制成。
負極板30包括由薄片狀鋁箔制成的負極集電體42，和涂在負極集電體42內(nèi)外表面上包含碳材料的負極活性物質(zhì)層44。負極集電體42具有負極無涂層區(qū)域42a，其上的負極活性物質(zhì)層44沒有涂層，對應(yīng)于負極板30的兩端。負極接片46以超聲波焊接固定在負極無涂層區(qū)域42a上，使得負極接片46的一端可以向上突出到負極集電體42的上端以外。負極接片46通常由Ni或Ni合金制成。不過負極接片46也可以使用其他金屬材料制成。
隔板50置于正極板30和負極板30之間，以使正極板30和負極板30之間絕緣。隔板50由聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的混合物制成。在一個示范性實施例中，隔板50的寬度大于正極板30和負極板30的厚度，以有效地防止正極板30和負極板30之間的短路。
蓋部件70包括蓋板71、絕緣板72、端子板73和負極端子74。蓋部件70裝入到單獨的絕緣殼體79中后，與罐10的上口部位10a結(jié)合并將罐10密封。
但是參見圖2，電極組件20的正極接片36與正極板30和負極板30的正極活性物質(zhì)層34和負極活性物質(zhì)層44，在電極組件20的橫向方向上互相交迭，這樣電極組件20的厚度沿電極組件20的橫向方向不均勻。也就是能夠從圖3中看出的，在電極組件20的橫向方向上可能發(fā)生厚度變化。特別是圖的左面顯示出電極組件20的厚度相對于其它部分增加了很多。這是因為正極接片36可能在左面，與正極板30和負極板30的正極活性物質(zhì)層34和負極活性物質(zhì)層44在一邊。這種情況下，很難均勻地將電極組件20卷繞成緊湊的形狀，從而使裝入到罐10的電極組件20不具有最佳的體積。由此也不能增加二次電池的能量密度。
另外，鋰離子二次電池的能量密度增加后，在過充電/過放電或電極短路時產(chǎn)生的熱量也會增加。特別的，負極接片46和正極接片36的負極板30和正極板30的焊接部位可能會與其他金屬結(jié)合，負極板30和正極板30的焊接部位的內(nèi)阻會增加，從而該焊接部位會產(chǎn)生大量的熱量。如果熱量產(chǎn)生于電極片的附近，用于使正極板絕緣于負極板的隔板可能會熔化和收縮。特別的，圖2中接觸于正極接片的零件產(chǎn)生大量的熱，所以相鄰于正極板的隔板的一端可能會明顯地收縮。在各別情況下，沿負極板和正極板之間的隔板會消失。這樣，正極板和負極板之間的短路會進一步產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
由此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電極組件以及使用它的鋰離子二次電池，通過優(yōu)化排列正負極板的無涂層區(qū)域，以及電極組件內(nèi)外周緣部分的活性物質(zhì)層，使得電極組件的厚度沿電極組件的橫向方向均勻分布，從而使該組件具有防止在電極組件外周緣部分產(chǎn)生短路的功能。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電極組件，包括包含正極集電體和正極活性物質(zhì)層的正極板，在其兩側(cè)具有正極無涂層區(qū)域；包含負極集電體和負極活性物質(zhì)層的負極板，在其兩側(cè)具有負極無涂層區(qū)域；用于使正極板絕緣于負極板的隔板；安裝在正極無涂層區(qū)域的正極接片；以及安裝在負極無涂層區(qū)域的負極接片，當正極板和負極板從電極組件的內(nèi)周緣部分向外周緣部分卷繞時，從電極組件的橫向方向看，形成于電極組件外周緣部分的負極板的負極活性物質(zhì)層的端部，布置在電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，從電極組件的橫向方向看，形成于該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，沿著與形成于電極組件外周緣部分的負極板的負極活性物質(zhì)層的端部大致相同的方向?qū)R。
從電極組件的橫向方向看，形成于布置在該電極組件外周緣部分的正極板的內(nèi)外表面上的正極無涂層區(qū)域的端部，在形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極集電體外表面的負極無涂層區(qū)域的內(nèi)部對齊。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，從電極組件的橫向方向看，形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極板的外表面的負極無涂層區(qū)域的端部，沿著與形成于布置在該電極組件外周緣部分的正極板的外表面的正極活性物質(zhì)層的端部大致相同的方向?qū)R。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，從電極組件的橫向方向看，形成于布置在電極組件內(nèi)周緣部分的負極集電體的外表面的負極無涂層區(qū)域的端部，沿著與布置在該電極組件外周緣部分的正極集電體的內(nèi)表面的正極活性物質(zhì)層的端部相同的方向?qū)R。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，與形成于負極板內(nèi)外表面的負極無涂層區(qū)域的端部，在形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極板的內(nèi)外表面的負極活性物質(zhì)層的內(nèi)部，在電極組件的橫向方向上具有預(yù)定距離的間隔。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，與負極板內(nèi)外表面上形成的負極無涂層區(qū)域的端部間隔2到4mm。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，其中布置在該電極組件外周緣部分的負極板的負極無涂層區(qū)域的端部，與形成于正極板內(nèi)外表面的正極活性物質(zhì)層的端部，在形成于布置在該電極組件外周緣部分的正極板的內(nèi)外表面的正極活無涂層區(qū)域內(nèi)部，具有預(yù)定距離的間隔。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，正極板的正極活性物質(zhì)層的端部，與形成在正極板內(nèi)外表面上的正極活性物質(zhì)層的端部間隔2到4mm。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，正極接片形成于布置在電極組件外周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域上，并與形成于電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，在正極板的正極活性物質(zhì)層方向上間隔預(yù)定的距離。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，正極接片形成于正極無涂層區(qū)域的內(nèi)表面或外表面上。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，其中正極接片在電極組件的橫向方向上，與布置在電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域相對。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，布置在電極組件外周緣部分的負極板的負極無涂層區(qū)域，從負極板的負極活性物質(zhì)層的端部延伸預(yù)定的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，負極無涂層區(qū)域的端部形成于預(yù)定的區(qū)域，在該區(qū)域中電極組件的外周緣部分以直線地形成。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，負極板的負極無涂層區(qū)域?qū)挾葹?mm到4mm。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種鋰離子二次電池，包括電極組件，包括負極板、正極板和使負極板絕緣于正極板的隔板；容納該電極組件的罐體；以及包括密封罐體上口部位的蓋板的蓋部件，以及插入到形成于蓋板上的端子孔中并保持絕緣的電極端子，其中該電極組件包括包含正極集電體的正極板，該正極板具有第一表面、第二表面以及形成于該第一表面和第二表面上的正極活性物質(zhì)層與沒有該正極活性物質(zhì)的正極無涂層區(qū)域；包含負極集電體的負極板，該負極板具有第一表面、第二表面以及形成于該第一表面和第二表面上的負極活性物質(zhì)層與沒有該負極活性生物質(zhì)的負極無涂層區(qū)域；用于將該正極板與該負極板絕緣的隔板；固定到該正極無涂層區(qū)域的正極接片；以及固定到該負極無涂層區(qū)域的負極接片，其中，當該正極板和負極板從該電極組件的內(nèi)周緣部分向外周緣部分卷繞時，當從該電極組件的橫向方向看，形成于該電極組件外周緣部分的負極板的負極活性物質(zhì)層的端部，布置在形成于該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域中。


圖1為常規(guī)鋰離于二次電池的分解透視圖。
圖2為常規(guī)電極組件的平面圖。
圖3為圖2中沿電極組件橫向方向的厚度變化圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電極組件的平面圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電極組件的平面圖。
圖6為圖4中沿電極組件橫向方向的厚度變化圖。
具體實施例方式
參見圖1和4，根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池包括罐10、在罐10中的電極組件100(代替現(xiàn)有計數(shù)中的電極組件20)，用于密封罐10上口部位的蓋部件70。以下，相同參照數(shù)表示常規(guī)二次電池中相同或類似的組件。
參見圖1，罐10由具有六面體形狀的金屬制成，以作為端子。該罐10包括上口部位10a，通過其電極組件100可以裝入到罐10中。
蓋部件70包括蓋板71、絕緣板72、端子板23和負極端子74。負極端子74固定地插入到蓋板71上形成的端子孔中并保持絕緣。蓋部件70裝入到單獨的絕緣殼體79中后，與罐10的上口部位10a結(jié)合并將罐10密封。
參見圖4，電極組件100包括正極板130、負極板140以及隔板150。正極板130和負極板140與插入其中的隔板150卷繞成膠卷配置。
在以下的說明中，當電極組件已經(jīng)被卷繞時，電極組件的中心部位稱作“內(nèi)周緣部分”，電極組件的外部分稱作“外周緣部分”。所以，內(nèi)周緣部分與外周緣部分是相對的。
在電極組件100的內(nèi)周緣部分具有負極接片146，其焊接在負極板140的負極無涂層區(qū)域，并向上伸出到電極組件100的上部以外。另外，在電極組件100的外周緣部分具有正極接片136，其焊接在正極板130的正極無涂層區(qū)域，并向上伸出到電極組件100的上部以外。正極接片136的位置可以與負極接片146的位置相替換。
正極板130包括正極集電體132，正極活性物質(zhì)層134以及正極接片136。
正極集電體132由厚度范圍在10到30μm之間的薄片狀鋁箔制成。正極集電體132的內(nèi)外表面上形成正極活性物質(zhì)層134，其主要由鋰-基氧化物構(gòu)成。另外，沒有涂正極活性物質(zhì)層134的正極無涂層區(qū)域133a和正極無涂層區(qū)域133b，形成于正極集電體132的內(nèi)外表面上。但是，在電極組件100的預(yù)定外側(cè)區(qū)域，只有正極集電體132的一側(cè)表面具有正極活性物質(zhì)層134，在正極集電體132的另一表面具有正極無涂層區(qū)域133b。在正極集電體132的內(nèi)外表面上所涂正極活性物質(zhì)層134的厚度范圍在60到100μm。
正極接片136通過激光焊接或電阻焊接固定在形成于正極板130一端的正極無涂層區(qū)域上。正極接片136由Ni制成，正極接片136的上端向上伸出到正極集電體132的上端以外。正極接片136的厚度最好為80到120μm。
負極板140包括負極收集器142、負極活性物質(zhì)層144、負極接片146以及負極絕緣片148。
負極集電體142由厚度范圍在10到30μm的薄片狀鋁箔制成。負極集電體142的內(nèi)外表面上形成負極活性物質(zhì)層144，其主要由碳物質(zhì)構(gòu)成。另外，沒有負極活性物質(zhì)層144的負極無涂層區(qū)域143a和負極無涂層區(qū)域143b，形成于負極集電體142的內(nèi)外表面上。但是，在電極組件100的預(yù)定內(nèi)側(cè)區(qū)域，只有負極集電體142的一側(cè)表面具有負極活性物質(zhì)層144，在負極集電體142的另一表面具有負極無涂層區(qū)域143a。在負極集電體142的內(nèi)外表面上所涂負極活性物質(zhì)層144的厚度范圍在80到100μm之間。
負極接片146由Ni制成，通過激光焊接或電阻焊接固定在布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140上。負極接片146的上端向上伸出到負極集電體142的上端以外。在一個示范性實施例中，負極接片146的厚度為80到120μm。
參見圖4，隔板150布置在正極板130和負極板140之間，從而在卷繞以形成電極組件100時，將正極板130絕緣于負極板140。
以下將分別更加詳細地說明正極活性物質(zhì)層134和負極活性物質(zhì)層144在電極組件100的正極板130和負極板140中的位置。需要指出的是電極組件100是從內(nèi)周緣部分向外周緣部分卷繞的。
預(yù)定基準線“a”和“b”垂直于電極組件100的橫向方向?；鶞示€“a”和“b”用來準確地解釋無涂層區(qū)域和活性物質(zhì)層的關(guān)系，形成電極組件100后，其分別形成于電極組件100的內(nèi)周緣部分和外周緣部分。
另外，對著電極組件100的中心部位的正極板130和負極板140的表面參照為“內(nèi)表面”，對著正極板130和負極板140內(nèi)表面的表面參照為“外表面”。
首先介紹形成于布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的正極板130的正極無涂層區(qū)域133a，與形成于電極組件100外周緣部分的負極板140的負極活性物質(zhì)層144的端部的位置。
布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的正極板130包括正極無涂層區(qū)域133a，其形成于正極板130和負極板140之間，以預(yù)定寬度形成于正極集電體132的內(nèi)外表面上。在一個示范性實施例中，正極板130的正極無涂層區(qū)域133a的寬度至少為2mm。正極無涂層區(qū)域133a的寬度小于2mm，在形成正極板130的正極集電體132上的正極活性物質(zhì)層134時，正極活性物質(zhì)層134有可能超出正極集電體132之外，從而造成活性物質(zhì)的浪費。
在正極板130和負極板140從電極組件100的內(nèi)周緣部分向外周緣部分卷繞時，形成于電極組件100外周緣部分的負極板140的負極活性物質(zhì)層144的端部，形成于布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的正極板130的正極無涂層區(qū)域133a內(nèi)。具體講，負極板140的負極活性物質(zhì)層144的端部布置在電極組件100的內(nèi)周緣部分的正極板130的正極無涂層區(qū)域133a的端部(基準線“a”)，和正極板130的端部之間。在一個示范性實施例中，負極板140的負極活性物質(zhì)層144的端部和正極板130的正極無涂層區(qū)域133a的端部最好以基準線“a”共線。這樣，電極組件100的厚度變化可以變得最小，同時正極活性物質(zhì)層134和負極活性物質(zhì)層144的面積最大。
下面介紹形成于布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140的負極無涂層區(qū)域143a的端部，與形成于電極組件100外周緣部分的正極板130的正極活性物質(zhì)層134的端部的位置。
布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140從電極組件100的內(nèi)周緣部分伸出預(yù)定距離，負極無涂層區(qū)域143a形成于負極板140的負極集電體142的內(nèi)外表面上。因為負極接片146安裝在負極無涂層區(qū)域143a上，所以負極無涂層區(qū)域143a必須具有足夠的寬度以在其上安裝負極接片146。負極無涂層區(qū)域143a從負極板140的端部伸出預(yù)定距離。參見圖4，負極無涂層區(qū)域143a形成于負極集電體142的內(nèi)外表面上，在負極集電體142的端部和基準線“b”之間的區(qū)域中。在基準線“b”上，負極活性物質(zhì)層144形成于負極集電體142的外表面上，負極無涂層區(qū)域143a形成于負極集電體142的內(nèi)表面上。當負極板140一次卷繞時，在負極集電體142的內(nèi)表面上沒有負極無涂層區(qū)域143a，負極活性物質(zhì)層144從基準線b形成于負極集電體142的內(nèi)外表面上。所以，當從電極組件100的橫向方向上看時，形成于負極板140的內(nèi)表面上的負極無涂層區(qū)域143a的端部，和形成于負極板140的外表面上的負極無涂層區(qū)域143a的端部同時結(jié)束于基準線b。
在正極板130布置在電極組件100外周緣部分的情況下，當從電極組件100的橫向方向看時，在布置在電極組件100最外端部位前面的正極集電體132的外表面上，正極活性物質(zhì)層134的端部布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140的外表面上形成的負極無涂層區(qū)域143a內(nèi)。另外，當從電極組件100的橫向方向看時，在電極組件100最外端部位的正極集電體132的內(nèi)表面上，正極活性物質(zhì)層134的端部布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140的外表面上形成的負極無涂層區(qū)域143a內(nèi)。
所以，形成于布置在電極組件100外周緣部分的正極板130的內(nèi)外表面上的正極無涂層區(qū)域133b的開始部位，即正極板130的正極活性物質(zhì)層134的端部形成于布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140外表面的負極無涂層區(qū)域143a中。當從電極組件100的橫向方向看時，形成于布置在電極組件100外周緣部分的正極集電體132外表面上的正極活性物質(zhì)層134的端部，和形成于正極集電體132內(nèi)表面的正極活性物質(zhì)層134的端部，最好在相同的位置上，即布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140外表面上形成的負極無涂層區(qū)域143a的端部。也就是說，正極集電體132外表面上的正極活性物質(zhì)層134的端部，正極集電體132內(nèi)表面的正極活性物質(zhì)層134的端部，以及電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140外表面上形成的負極無涂層區(qū)域143a的端部都布置在基準線“b”內(nèi)。這樣，電極組件100的厚度變化可以變得最小，同時正極活性物質(zhì)層134和負極活性物質(zhì)層144的面積最大。
另外，基準線“b”與基準線“a”相隔預(yù)定距離。所以，布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的正極板130的正極無涂層區(qū)域133a的端部，與布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極集電體142的內(nèi)外表面的負極無涂層區(qū)域的端部相隔。在一個示范性實施例中，正極無涂層區(qū)域133a的端部與負極無涂層區(qū)域143a的端部間隔預(yù)定的2到4mm。如果正極無涂層區(qū)域133a端部與負極無涂層區(qū)域143a端部的距離小于2mm，當正極板130和負極板140一起卷繞時，正極活性物質(zhì)層134可能直接接觸于負極板140的負極無涂層區(qū)域143a。另外，如果正極無涂層區(qū)域133a的端部與負極無涂層區(qū)域143a的端部之間的距離大于4mm，正極活性物質(zhì)層134的尺寸將變小，從而降低二次電池的容量。
另外，在電極組件100外周緣部分的負極活性物質(zhì)層144的端部，布置在在電極組件外周緣部分的正極板130的內(nèi)外表面上的正極無涂層區(qū)域133b內(nèi)，并與正極板130內(nèi)外表面上的正極活性物質(zhì)層134的端部間隔一定距離。在一個示范性實施例中，負極板140的負極活性物質(zhì)層144的端部與正極板130的正極活性物質(zhì)層134的端部間隔2到4mm。如果負極活性物質(zhì)層144的端部與正極活性物質(zhì)層134的端部的距離小于2mm，當正極板130和負極板140一起卷繞時，正極活性物質(zhì)層134可能直接接觸于負極板140的負極無涂層區(qū)域143a。另外，如果正極活性物質(zhì)層134的端部與負極活性物質(zhì)層144的端部之間的距離大于4mm，正極活性物質(zhì)層134的尺寸將變小，從而降低二次電池的容量。
可以通過進一步繞著電極組件100卷繞正極板130一半，形成正極板130的正極無涂層區(qū)域133b。
正極接片136安裝在布置在電極組件100外周緣部分的正極板130上的正極無涂層區(qū)域133b上，并與布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的正極板130的正極無涂層區(qū)域133a的端部，在正極板130的正極活性物質(zhì)層134的方向間隔預(yù)定的距離。同時，正極接片136可以在正極無涂層區(qū)域133b的外表面的內(nèi)表面上形成。從電極組件100的橫向方向看，在一個示范性實施例中，正極接片136對著布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的正極板130的正極無涂層區(qū)域133a。正極板130的正極無涂層區(qū)域133b可以將電極組件100的內(nèi)周緣部分產(chǎn)生的熱量傳遞到外部，所以正極無涂層區(qū)域133b具有足夠的長度來將熱量傳遞到外部。
負極接片146可以形成于布置在電極組件100內(nèi)周緣部分的負極板140的外表面的負極無涂層區(qū)域143b的外表面的內(nèi)表面上。
根據(jù)以上結(jié)構(gòu)的電極組件100，正極板130和負極板140的無涂層區(qū)域的開始部分，相同于正極板130和負極板140的正極活性物質(zhì)層134和負極活性物質(zhì)層144的結(jié)束部分。所以電極組件100的厚度可以均勻地形成。
盡管圖4所示的基準線“a”和“b”對準于電極組件100的中心部位，但是基準線“a”和“b”可以從電極組件100的中心部位移開預(yù)定的距離。這樣，正極板130和負極板140相對于正極板130和負極板140的正極活性物質(zhì)層134和負極活性物質(zhì)層144的位置分別沒有改變。
圖5為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電極組件的上視圖。以下在比較與圖4中電極組件不同點的基礎(chǔ)上來說明圖5中的電極組件。
參見圖5，電極組件100′包括布置在電極組件100′外周緣部分的負極板140′，和具有相對較小寬度的負極無涂層區(qū)域143b′。在一個示范性實施例中，負極板140′的負極無涂層區(qū)域143b′的寬度距負極板140′的負極活性物質(zhì)層144′的端部2到4mm。如果負極板140′的負極無涂層區(qū)域143b′的寬度小于2mm，在形成負極集電體142′上的負極活性物質(zhì)層144′時，負極活性物質(zhì)層144′可能會形成于負極集電體142′之外。另外，如果負極板140′的負極無涂層區(qū)域143b′的寬度大于4mm，則負極無涂層區(qū)域143b′不必要的延長到這樣的長度。
隔板150′可以從電極組件100′的內(nèi)周緣部分延伸到正極板130′的端部。
由此，由正極板130′所造成的電極組件100′的增加的厚度可以被減小。另外，即便隔板150′由于二次電池所產(chǎn)生的熱量而收縮，負極板140′的負極無涂層區(qū)域143b′也不會露出。
以下將根據(jù)示范性實施例說明根據(jù)本發(fā)明的電極組件的運行。
參見圖6，不同于常規(guī)電極組件(見圖3)，本發(fā)明的示范性電極組件100的厚度沒有明顯的變化。也就是說，電極組件100的厚度在電極組件100的橫向方向上均勻地形成，而沒有明顯的厚度變化。
另外，因為使用該電極組件100的鋰離子二次電池的厚度可以在厚度方向均勻地形成，所以鋰離子二次電池外形，特別是鋰離子二次電池的厚度可以很容易地控制。
盡管本發(fā)明是以膠卷類型的電極組件的罐狀電極組件來說明的，但本發(fā)明也適用于使用膠卷類型的電極組件的方形二次電池，以及袋狀二次電池。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，對用于二次電池中的電極組件的內(nèi)外周緣部分的無涂層區(qū)域和活性物質(zhì)層最優(yōu)的排列，使得電極組件的厚度可以在橫向方向上均勻地形成。
另外根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，電極組件外周緣部分上形成的負極板的負極無涂層區(qū)域的長度可以減小，所以即便隔板由于正極接片附近所產(chǎn)生的熱量而收縮，也可以避免負極板和正極板之間發(fā)生短路，從而提高了二次電池的穩(wěn)定性。
盡管以上對示范性實施例以說明為目的進行了描述，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不背離本發(fā)明權(quán)利要求所提出的范圍和思路的情況下，本發(fā)明可以有各種改變、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種電極組件，包括包含正極集電體的正極板，該正極板具有第一表面、第二表面以及形成于該第一表面和第二表面上的正極活性物質(zhì)層與沒有該正極活性物質(zhì)的正極無涂層區(qū)域；包含負極集電體的負極板，該負極板具有第一表面、第二表面以及形成于該第一表面和第二表面上的負極活性物質(zhì)層與沒有該負極活性物質(zhì)的負極無涂層區(qū)域；用于將該正極板與該負極板絕緣的隔板；固定到該正極無涂層區(qū)域的正極接片；以及固定到該負極無涂層區(qū)域的負極接片，其中，當該正極板和負極板從該電極組件的內(nèi)周緣部分向外周緣部分卷繞時，當從該電極組件的橫向方向看，形成于該電極組件外周緣部分的負極板的負極活性物質(zhì)層的端部，布置在形成于該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中從該電極組件的橫向方向看，形成于該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，沿著與形成于該電極組件外周緣部分的負極板的負極活性物質(zhì)層的端部大致相同的方向?qū)R。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中從該電極組件的橫向方向看，形成于布置在該電極組件外周緣部分的正極板的內(nèi)外表面上的正極無涂層區(qū)域的端部，在形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極集電體外表面的負極無涂層區(qū)域的內(nèi)部對齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電極組件，其中從該電極組件的橫向方向看，形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極板的外表面的負極無涂層區(qū)域的端部，沿著與形成于布置在該電極組件外周緣部分的正極板的外表面的正極活性物質(zhì)層的端部大致相同的方向?qū)R。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電極組件，其中從該電極組件的橫向方向看，形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極集電體的外表面的負極無涂層區(qū)域的端部，沿著與布置在該電極組件外周緣部分的正極集電體的內(nèi)表面的正極活性物質(zhì)層的端部相同的方向?qū)R。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中的電極組件，其中布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，與形成于負極板內(nèi)外表面的負極無涂層區(qū)域的端部，在形成于布置在該電極組件內(nèi)周緣部分的負極板的內(nèi)外表面的負極活性物質(zhì)層的內(nèi)部，在電極組件的橫向方向上具有預(yù)定距離的間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電極組件，其中該正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，與形成在該負極板內(nèi)外表面上的負極無涂層區(qū)域的端部間隔2到4mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的電極組件，其中布置在該電極組件外周緣部分的負極板的負極無涂層區(qū)域的端部，與形成于正極板內(nèi)外表面的正極活性物質(zhì)層的端部，在形成于布置在該電極組件外周緣部分的正極板的內(nèi)外表面的正極活無涂層區(qū)域內(nèi)部，具有預(yù)定距離的間隔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電極組件，其中該正極板的正極活性物質(zhì)層的端部，與形成在正極板內(nèi)外表面上的正極活性物質(zhì)層的端部間隔2到4mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電極組件，其中該正極接片形成于布置在電極組件外周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域上，并與形成于電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域的端部，在正極板的正極活性物質(zhì)層方向上間隔預(yù)定的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電極組件，其中該正極接片形成于正極無涂層區(qū)域的內(nèi)表面或外表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電極組件，其中該正極接片在電極組件的橫向方向上，與布置在電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域相對。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的電極組件，其中該負極接片形成于負極無涂層區(qū)域的內(nèi)表面或外表面上，該區(qū)域形成在布置在電極組件內(nèi)周緣部分的負極板的外表面上形成的負極無涂層區(qū)域的端部內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求3的電極組件，其中布置在電極組件外周緣部分的負極板的負極無涂層區(qū)域，從負極板的負極活性物質(zhì)層的端部延伸預(yù)定的寬度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電極組件，其中負極無涂層區(qū)域的端部形成于預(yù)定的區(qū)域，在該區(qū)域中電極組件的外周緣部分直線地形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電極組件，其中負極板的負極無涂層區(qū)域的寬度為2mm到4mm。
17.一種鋰離子二次電池，包括電極組件，包括負極板、正極板和使負極板絕緣于正極板的隔板；容納該電極組件的罐體；以及包括密封罐體上口部位的蓋板的蓋部件，以及插入到形成于蓋板上的端子孔中并保持絕緣的電極端子，其中該電極組件包括包含正極集電體的正極板，該正極板具有第一表面、第二表面以及形成于該第一表面和第二表面上的正極活性物質(zhì)層與沒有該正極活性物質(zhì)的正極無涂層區(qū)域；包含負極集電體的負極板，該負極板具有第一表面、第二表面以及形成于該第一表面和第二表面上的負極活性物質(zhì)層與沒有該負極活性物質(zhì)的負極無涂層區(qū)域；用于將該正極板與該負極板絕緣的隔板；固定到該正極無涂層區(qū)域的正極接片；以及固定到該負極無涂層區(qū)域的負極接片，其中，當該正極板和負極板從該電極組件的內(nèi)周緣部分向外周緣部分卷繞時，當從該電極組件的橫向方向看，形成于該電極組件外周緣部分的負極板的負極活性物質(zhì)層的端部，布置在形成于該電極組件內(nèi)周緣部分的正極板的正極無涂層區(qū)域中。
全文摘要
一種電極組件以及使用它的鋰離子二次電池，能夠防止在電極組件外周緣部分產(chǎn)生短路。正負極板的無涂層區(qū)域和在電極組件內(nèi)外周緣部分中的活性物質(zhì)層被優(yōu)化排列，從而使得電極組件的厚度沿電極組件的橫向方向均勻形成。
文檔編號H01M10/40GK1722495SQ20051007979
公開日2006年1月18日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者金光天, 樸正萬 申請人:三星Sdi株式會社