本发明公开了一种二次电池及其制造方法,所述二次电池能够保持第一电极板和第二电极板之间的对准并能够提高电池的单体稳定性和寿命特性。二次电池包括电极组件和容纳电极组件的壳体,所述电极组件包括:第一电极板;第二电极板;第一分隔件,在第一电极板和第二电极板之间,并包括中心部分和在中心部分外围的边缘部分;第二分隔件,在第一电极板或第二电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧,第二分隔件包括中心部分和在第二分隔件的中心部分外围的边缘部分,第一分隔件的边缘部分和第二分隔件的边缘部分至少在结合部件处彼此接触。
1.一种二次电池,所述二次电池包括电极组件和容纳电极组件的壳体,所述电极组件包括:第一电极板,包括第一电极集流体和从第一电极集流体的一侧凸出的第一电极接线片;第二电极板,包括第二电极集流体和从第二电极集流体的一侧凸出的第二电极接线片;第一分隔件,在第一电极板和第二电极板之间并包括中心部分和位于中心部分外围的边缘部分;第二分隔件,位于第一电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧以及第二电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧,第二分隔件包括中心部分和位于第二分隔件的中心部分外围的边缘部分,其中,第一分隔件的边缘部分和第二分隔件的边缘部分至少在结合部件处彼此接触,其中,结合部件包括至少一个第一结合部件,所述至少一个第一结合部件位于第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的相对于所述至少一个分隔件的中心部分的第一侧的边缘部分处,其中,所述至少一个第一结合部件包括:第一对第一结合部件,分别位于沿第一电极接线片的宽度方向的相对侧处,并与第一电极接线片的侧部分和第一电极集流体的侧部接触;第二对第一结合部件,分别位于沿第二电极接线片的宽度方向的相对侧处,并与第二电极接线片的侧部分和第二电极集流体的侧部接触。
2.如权利要求1所述的二次电池,其中,结合部件将第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件与第一电极板和第二电极板中的至少一个电极板固定到一起。
3.如权利要求1所述的二次电池,其中,第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的中心部分与第一电极集流体和第二电极集流体中的至少一个接触。
4.如权利要求1所述的二次电池,其中,结合部件还包括至少一个第二结合部件,所述至少一个第二结合部件在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的边缘部分的与所述第一侧相对的第二侧处。
5.如权利要求4所述的二次电池,其中,所述至少一个第二结合部件位于所述边缘部分的所述第二侧的中心部分。
6.如权利要求4所述的二次电池,其中,所述至少一个第二结合部件包括一对第二结合部件,所述一对第二结合部件分别位于第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的所述第二侧的与相对于所述至少一个分隔件的中心部分的第三侧和第四侧交叉的边缘部分的相对的端部处,所述第三侧和所述第四侧彼此相对并连接第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的边缘部分的所述第一侧和所述第二侧。
7.如权利要求1所述的二次电池,其中,结合部件包括超声波焊接部件、热熔合部件或粘合剂。
8.如权利要求1所述的二次电池,其中,第一电极集流体和第二电极集流体为板形并具有相同的尺寸。
9.如权利要求8所述的二次电池,其中,第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件为板形,所述中心部分的尺寸与第一电极板和第二电极板的尺寸对应,所述边缘部分不与第一电极板和第二电极板叠置。
10.如权利要求1所述的二次电池,其中,壳体为袋型壳体。
11.如权利要求1所述的二次电池,所述二次电池还包括包围第一电极接线片和第二电极接线片的绝缘膜。
12.一种制造二次电池的方法,所述方法包括以下步骤:准备第一电极板,所述第一电极板包括第一电极集流体和从第一电极集流体的一侧凸出的第一电极接线片;准备第二电极板,所述第二电极板包括第二电极集流体和从第二电极集流体的一侧凸出的第二电极接线片;准备第一分隔件,所述第一分隔件包括中心部分和在中心部分的外围的边缘部分;准备第二分隔件,所述第二分隔件包括中心部分和在第二分隔件的中心部分的外围的边缘部分;堆叠第一电极板、第一分隔件、第二电极板和第二分隔件,第一分隔件在第一电极板和第二电极板之间,第二分隔件在第一电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧以及第二电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧;准备结合部件,第一分隔件的边缘部分和第二分隔件的边缘部分在结合部件处彼此接触,其中,结合部件包括多个结合部件,准备结合部件的步骤包括在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的相对于所述至少一个分隔件的中心部分的第一侧的边缘部分准备所述多个结合部件中的至少一个第一结合部件,其中,所述至少一个第一结合部件包括:第一对第一结合部件,分别位于沿第一电极接线片的宽度方向的相对侧处,并与第一电极接线片的侧部分和第一电极集流体的侧部接触;第二对第一结合部件,分别位于沿第二电极接线片的宽度方向的相对侧处,并与第二电极接线片的侧部分和第二电极集流体的侧部接触。
13.如权利要求12所述的方法,其中,准备结合部件的步骤包括超声波焊接、热熔合或施加粘合剂。
14.如权利要求12所述的方法,其中,准备结合部件的步骤还包括在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的边缘部分的与所述第一侧相对的第二侧准备所述多个结合部件中的至少一个第二结合部件。本申请要求于2010年9月13日提交到美国专利商标局的第61/382,392号美国临时专利申请的优先权和权益,该申请的全部内容通过引用包含于此。技术领域
本发明的实施例的多个方面涉及一种二次电池及其制造方法。
背景技术
可通过螺旋地卷绕涂覆有正极活性材料的正极板、分隔件和涂覆有负极活性材料的负极板来制造二次电池,或者可通过容纳电极组件来制造二次电池,所述电极组件通过顺序地堆叠涂覆有正极活性材料的正极板、分隔件和涂覆有负极活性材料的负极板形成。另外,根据容纳电极组件的壳体的外部形状,二次电池可被分为圆柱型、棱柱型或袋型。在典型的通过堆叠正极板、分隔件和负极板形成的堆叠型电极组件中,堆叠的正极板和负极板会由于外部撞击或震动而移动或变形,导致错位(misalignment)。
发明内容
根据本发明实施例的多个方面,即使在外部撞击或震动施加到电极组件时,二次电池及其制造方法也能够使正极板和负极板保持为准确的对准。根据本发明的实施例,二次电池包括电极组件和容纳电极组件的壳体,所述电极组件包括:第一电极板,包括第一电极集流体和从第一电极集流体的一侧凸出的第一电极接线片;第二电极板,包括第二电极集流体和从第二电极集流体的一侧凸出的第二电极接线片;第一分隔件,在第一电极板和第二电极板之间并包括中心部分和在中心部分外围的边缘部分;第二分隔件,在第一电极板或第二电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧,第二分隔件包括中心部分和在第二分隔件的中心部分外围的边缘部分,第一分隔件的边缘部分和第二分隔件的边缘部分至少在结合部件处彼此接触。结合部件可与第一电极板和第二电极板中的至少一个电极板接触。在一个实施例中,结合部件将第一分隔件和第二分隔件的至少一个分隔件与第一电极板和第二电极板中的至少一个电极板固定到一起。第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的中心部分可与第一电极集流体和第二电极集流体中的至少一个接触。在一个实施例中,结合部件包括至少一个第一结合部件和至少一个第二结合部件,所述至少一个第一结合部件在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的相对于所述至少一个分隔件的中心部分的第一侧的边缘部分处,所述至少一个第二结合部件在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个的边缘部分的与所述第一侧相对的第二侧处。所述第一侧可与第一电极集流体电极接线片和第二电极集流体电极接线片中的一个或两个相邻。所述至少一个第一结合部件可包括位于沿第一电极接线片和第二电极接线片的电极接线片的宽度方向的相对侧处的一对第一结合部件。在一个实施例中,所述至少一个第一结合部件包括:第一对第一结合部件,分别在沿第一电极接线片的宽度方向的相对侧处,并与第一电极接线片的侧部和第一电极集流体的侧部接触;第二对第一结合部件,分别在沿第二电极接线片的宽度方向的相对侧处,并与第二电极接线片的侧部和第二电极集流体的侧部接触。所述至少一个第二结合部件可以在所述边缘部分的所述第二侧的中心部分处。在一个实施例中,所述至少一个第二结合部件包括一对第二结合部件,所述一对第二结合部件分别在第一分隔件和第二分隔件的至少一个分隔件的所述第二侧的与相对于所述至少一个分隔件的中心部分的第三侧和第四侧相交的边缘部分的相对端部处,所述第三侧和所述第四侧彼此相对并连接第一分隔件和第二分隔件中的至少一个的边缘部分的所述第一侧和所述第二侧。结合部件可包括超声波焊接部分、热熔合部分或粘合剂。第一电极集流体和第二电极集流体可以基本为板形并具有基本相同的尺寸。在一个实施例中,第一分隔件和第二分隔件中的至少一个基本为板形,所述中心部分的尺寸与第一电极集流体和第二电极集流体的尺寸对应,所述边缘部分不与第一电极集流体和第二电极集流体叠置。壳体可为袋型壳体。在一个实施例中,二次电池还包括在壳体和第一电极接线片和第二电极接线片中的至少一个之间的绝缘膜。根据本发明的另一实施例,一种制造二次电池的方法包括以下步骤:准备第一电极板,所述第一电极板包括第一电极集流体和从第一电极集流体的一侧凸出的第一电极接线片;准备第二电极板,所述第二电极板包括第二电极集流体和从第二电极集流体的一侧凸出的第二电极接线片;准备第一分隔件,所述第一分隔件包括中心部分和在中心部分的外围的边缘部分;准备第二分隔件,所述第二分隔件包括中心部分和在第二分隔件的中心部分的外围的边缘部分;堆叠第一电极板、第一分隔件、第二电极板和第二分隔件,第一分隔件在第一电极板和第二电极板之间,第二分隔件在第一电极板或第二电极板的与面向第一分隔件的一侧相对的一侧;准备结合部件,第一分隔件的边缘部分和第二分隔件的边缘部分在结合部件处彼此接触。准备结合部件的步骤可包括超声波焊接、热熔合或施加粘合剂。准备结合部件的步骤可包括使结合部件与第一电极板和第二电极板中的至少一个接触。在一个实施例中,结合部件包括多个结合部件,准备结合部件的步骤包括:在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个分隔件的相对于所述至少一个分隔件的中心部分的第一侧的边缘部分准备所述多个结合部件中的至少一个第一结合部件,在第一分隔件和第二分隔件中的至少一个的边缘部分的与所述第一侧相对的第二侧准备所述多个结合部件中的至少一个第二结合部件。根据本发明的另一实施例,一种二次电池包括:电极组件,所述电极组件包括具有正极接线片的正极板、具有负极接线片的负极板和置于正极板和负极板之间的分隔件,所述分隔件具有接触正极板和/或负极板的中心部分以及从中心部分向外延伸的边缘部分;壳体,容纳电极组件;上结合部件,形成在正极接线片和负极接线片所位于的上边缘部分上;下结合部件,形成在与上边缘部分相对的下边缘部分上。至少四个上结合部件可被形成为与正极接线片和负极接线片的每个的侧部接触。上结合部件可被形成为接触正极板和负极板的上侧。下结合部件可被形成在下边缘部分的中心处。下结合部件可被形成为分别接触正极板或负极板的下部的角。上结合部件和下结合部件可进行超声波焊接。壳体可以是袋型壳体。根据本发明的另一实施例,二次电池的制造方法包括以下步骤:电极板准备步骤,准备具有正极接线片的正极板和具有负极接线片的负极板;分隔件准备步骤,准备具有与正极板和/或负极板接触的中心部分以及从中心部分向外延伸的边缘部分的分隔件,分隔件包括形成在正极接线片和负极接线片所位于的上边缘部分上的结合部分以及形成在与上边缘部分相对的下边缘部分上的下结合部件;堆叠步骤,堆叠正极板、分隔件和负极板;焊接步骤,分别焊接上结合部件和下结合部件;容纳步骤,用于容纳在焊接步骤之后获得的完成的电极组件。根据本发明的电极组件、包括该电极组件的二次电池及制造方法的实施例的一方面,由于在分隔件中设置结合部件,所以即使在外部撞击或震动期间,电极组件也能够保持第一电极板和第二电极板之间的对准,结果,能够改善电池的单体稳定性,同时提高电池的寿命特性。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的一些示例性实施例,上述和其它特征和优点对本领域普通技术人员将变得更加明显。另外,本发明的实施例的附加方面和/或优点在下面的描述和附图中阐述,或者在本领域技术人员看来可以是显然的。图1是根据本发明实施例的二次电池的分解透视图;图2是根据本发明实施例的图1中的二次电池的电极组件的主视图;图3是图2中的电极组件的分解透视图;图4是根据本发明另一实施例的二次电池的电极组件的主视图;图5是示出根据本发明实施例的制造二次电池的方法的流程图。对附图中表示一些元件的标号的描述100:二次电池xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0110:电极组件120:第一电极板xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0130:第二电极板140:分隔件xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0150:结合部件
具体实施方式
现在将参照附图描述二次电池及其制造方法的一些示例性实施例;然而,本发明的实施例可以以不同的形式实施,而不应解释为局限于在此示出和阐述的示例性实施例。相反,以示例的方式提供这些示例性实施例,以理解本发明并将本发明的范围传达给本领域的技术人员。如本领域技术人员会认识到的,在全部不脱离本发明的精神或范围的情况下,描述的实施例可以以各种不同的方式实施。相同的标号在整个说明书和附图中指示相同的元件。首先将描述根据本发明实施例的电极组件和包括该电极组件的二次电池。图1是根据本发明实施例的二次电池的分解透视图,图2是根据本发明实施例的在图1中示出的二次电池的电极组件的主视图,图3是图2中示出的电极组件的分解透视图。参照图1至图3,二次电池100包括电极组件110和壳体170。电极组件110包括第一电极板120(例如,正极板)、第二电极板130(例如,负极板)、分隔件140和结合部件150。在一个实施例中,电极组件110还包括绝缘膜160。在一个实施例中,通过在基本为板形的第一电极集流体121(例如,正极电极集流体)的两个表面上涂覆第一电极活性材料层122(例如,正极活性材料层)来形成第一电极板120。第一电极集流体121可由具有优良的导电性的铝箔制成。在一个实施例中,第一电极板120包括在第一电极集流体121的侧部上凸起的形式的第一电极接线片123(例如,正极接线片),并且第一电极活性材料层122涂覆在第一电极集流体121的除了第一电极接线片123和第一电极接线片123下方的预定部分之外的部分上。第一电极活性材料层122可由包含锂、用于提高粘合力的粘合剂和用于提高导电性的导电材料的层叠复合物制成。在一个实施例中,通过在基本为板形以对应于第一电极集流体121的第二电极集流体131(例如,负极电极集流体)的两个表面上涂覆第二电极活性材料层132(例如,负极活性材料层)来形成第二电极板130。第二电极集流体131可由具有优良的导电性的铜(Cu)箔制成。在一个实施例中,第二电极板130包括在第二电极集流体131的侧部上凸起的形式的第二电极接线片133(例如,负极接线片),第二电极活性材料层132涂覆在第二电极集流体131的除了第二电极接线片133和第二电极接线片133下方的预定部分之外的部分上。第二活性材料层132可由包含碳或石墨的硬碳材料及用于提高粘合力的粘合剂制成。另外,第二电极接线片133与第一电极接线片123分隔开。分隔件140基本为板形以对应于第一电极板120和/或第二电极板130,并且分隔件140在尺寸上通常略大于第一电极板120和/或第二电极板130。分隔件140可以是由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或它们的复合膜制成的多孔膜。置于第一电极板120和第二电极板130之间的分隔件140使第一电极板120与第二电极板130电绝缘并使第一电极板120和第二电极板130的电荷穿过。分隔件140位于第一电极板120和第二电极板130之间并包括中心部分142和边缘部分144,中心部分142与第一电极板120和/或第二电极板130接触,边缘部分144从中心部分142向外延伸而不与第一电极板120或第二电极板130叠置。此外,分隔件140(例如,第一分隔件)可与布置在第一电极板120或第二电极板130的与面向所述分隔件140(即,第一分隔件)的一侧相对的一侧的另一分隔件140(例如,第二分隔件)相邻。在一个实施例中,边缘部分144包括形成在中心部分142的上侧的上边缘部分144a、形成在中心部分142的下侧的下边缘部分144b、形成在中心部分142的左侧的左边缘部分144c和形成在中心部分142的右侧的右边缘部分144d。在一个实施例中,结合部件150包括至少一个上结合部件152和至少一个下结合部件154。在一个实施例中,上结合部件152形成在布置有第一电极接线片123和第二电极接线片133的上边缘部分144a上。在一个实施例中,上结合部件152形成在与第一电极接线片123的侧部(例如,相对的侧部)和第二电极接线片133的侧部(例如,相对的侧部)对应的位置处,从而形成至少四个上结合部件。另外,在一个实施例中,上结合部件152被形成为接触第一电极板120和/或第二电极板130的上侧,同时与第一电极接线片123和第二电极接线片133的每个的侧部(例如,相对的侧部)接触。在一个实施例中,下结合部件154与上结合部件152相对地形成在下边缘部分144b的中心处或下边缘部分144b的中心附近。另外,在一个实施例中,下结合部件154被形成为接触第一电极板120和/或第二电极板130的下侧。在一个实施例中,分别对上结合部件152和下结合部件154进行超声波焊接,从而牢固地固定第一电极板120、分隔件140和第二电极板130的堆叠结构。然而,上结合部件152和下结合部件154不限于本发明的实施例中的超声波焊接部件,而是可以由任何其它合适的焊接部件、热熔合部件或粘合剂形成。此外,在一个实施例中,分隔件140(即,第一分隔件)和相邻的分隔件140(即,第二分隔件)至少在结合部件150处彼此接触,从而结合部件150使第一电极板120、第二电极板130和相邻的分隔件140的堆叠结构固定。因此,由于第一电极接线片123和第二电极接线片133的每个的相对侧通过上结合部件152固定,所以可防止或基本防止第一电极板120和/或第二电极板130例如由于外部撞击或震动而移动至侧部(例如,左侧和右侧)。另外,由于第一电极板120和/或第二电极板130的上侧通过上结合部件152固定,所以可防止或基本防止第一电极板120和/或第二电极板130向上移动。此外,由于第一电极板120和/或第二电极板130的下侧通过下结合部件154固定,所以可防止或基本防止第一电极板120和/或第二电极板130例如由于外部撞击或震动而向下移动。下结合部件154可位于下边缘部分144b的任何合适的位置处,只要下结合部件154位于左边缘部分144c和右边缘部分144d之间的区域内。在一个实施例中,为了以稳定的方式固定第一电极板120和/或第二电极板130,下结合部件154基本位于左边缘部分144c和右边缘部分144d之间的区域的中心处。绝缘膜160被构造为使在下面进一步描述的壳体170(例如,袋型壳体)绝缘,并包围堆叠的第一电极接线片123和第二电极接线片133,以电绝缘。将对于根据本发明的一个示例实施例的袋型壳体来描述壳体170。然而,本发明的实施例不限于袋型壳体,并且壳体170可由圆柱形罐(或壳体)或棱柱形罐(或壳体)形成。参照图1,在一个实施例中,壳体170包括主体172和盖174,主体172具有内部空间,在内部空间中放置有电极组件110,内部空间具有填充在其中的电解质,盖174从主体172的一端一体地延伸。在一个实施例中,在主体172的边缘处形成凸缘176,并且凸缘176与盖174结合以严密地密封主体172。如上所述,在根据本发明实施例的电极组件110和包括该电极组件的二次电池100中,由于分隔件140中的结合部件150,当外部撞击或震动被施加到电极组件110时,可保持第一电极板120和第二电极板130之间的对准,并且可改善电池单体的稳定性同时提高电池的寿命特性。下面,将描述根据本发明的另一实施例的电极组件和包括该电极组件的二次电池。由于除了下结合部件之外,示出的实施例的功能性组件与根据前述实施例的电极组件110的功能性组件基本相同,所以将省略对相同组件的描述。图4是根据本发明另一实施例的二次电池的电极组件的主视图。参照图4,在一个实施例中,下结合部件254分别形成在下边缘部分144b和左边缘部分144c的交叉处以及下边缘部分144b和右边缘部分144d的交叉处。也就是说,下结合部件254被形成为在第一电极板(图3中的120)和/或第二电极板(图3中的130)的两侧的下部的角附近。在示例性实施例中,下结合部件254被形成为接触第一电极板120和/或第二电极板130的两侧的下部的角。当堆叠第一电极板120、分隔件140和第二电极板130,并且对上结合部件152和下结合部件254执行结合时,通过下结合部件254可防止或基本防止第一电极板120和/或第二电极板130的向左、向右和向下的移动。现在将描述根据本发明实施例的二次电池的制造方法。图5是示出根据本发明实施例的二次电池的制造方法的流程图。参照图1至图5,防止或基本防止电极移动的组件可包括第一(例如,正)电极板和第二(例如,负)电极板的准备步骤(S1)、分隔件准备步骤(S2)、堆叠步骤(S3)、结合步骤(S4)和容纳步骤(S5)。当然,根据本发明的二次电池的制造方法的上述步骤不限于按照上面列出的顺序或如图5中示出的顺序执行上述步骤或任务。例如,可在分隔件准备步骤(S2)之后执行第一(例如,正)电极板和第二(例如,负)电极板的准备步骤(S1)。在第一电极板和第二电极板的准备步骤(S1)中,如以上相对于第一电极板120和第二电极板130所描述的,准备了第一电极板120和第二电极板130,其中,第一电极板120具有第一电极集流体121、第一电极活性材料层122和第一电极接线片123,第二电极板130具有第二电极集流体131、第二电极活性材料层132和第二电极接线片133。在分隔件准备步骤(S2)中,准备了包括为与第一电极板120和/或第二电极板130的叠置的区域的中心部分142以及从中心部分142向外延伸的边缘部分144的分隔件140。在堆叠步骤(S3)中,堆叠通过第一电极板和第二电极板的准备步骤(S1)和分隔件准备步骤(S2)提供的第一电极120、分隔件140和第二电极130。也就是说,分隔件140置于第一电极板120和第二电极板130之间并相对于各个电极板对准(例如,对准在各个电极板的中心),以用于堆叠。在结合步骤(S4)中,例如通过焊接(例如,超声波焊接)、热熔合或施加粘合剂来使上结合部件152和下结合部件154分别结合。即,分隔件140具有上结合部件152和下结合部件154,上结合部件152形成在边缘部分144的上边缘部分144a上,第一电极接线片123和第二电极接线片133位于上边缘部分144a,下结合部件154形成在与上边缘部分144a相对的下边缘部分144b上。换言之,在该步骤中形成结合部件150。结合可以是超声波焊接,然而结合的类型不限于超声波焊接。在容纳步骤(S5)中,根据一个实施例,在结合步骤(S4)之后获得的完成的电极组件110被容纳在壳体170中,并且将电解质注入到壳体170中,然后进行严密地密封。已经在此公开了一些示例性实施例,虽然使用了特定的术语,但是仅应当以一般性和描述性的意义来使用和解释这些术语,而不是出于限制的目的。因此,本领域普通技术人员应该理解,在不脱离如权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下,可以进行形式和细节上的各种改变。