专利名称：：具有稳定的引线-接头结合的电极组件以及包含此电极组件的电化学电池的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种具有稳定的电极引线—电极接头结合的电极组件，更具体而言，涉及一种具有阴极/隔板/阳极结构的堆叠或堆叠/折叠型电极组件，并且涉及一种包括此电极组件的电化学电池，其中所述电极组件被构造为这样的结构，在该结构中未涂覆活性材料的接头(电极接头)从构成电极组件的电极板突出，电极引线位于堆叠的电极接头的单侧末端以使得电极引线电连接至电极接头，并且结合至电极接头的电极引线具有圆化末端。
背景技术：
：随着移动设备的日益发展以及对这种移动设备的需求不断增加，对作为移动设备的能源的电池的需求也急剧增加。另外，已经对满足各种需求的电池进行了大量研究。就电池的形状而言，对薄得足以应用到诸如移动电话的各种产品中的棱形二次电池或袋形二次电池的需求非常高。另一方面，就电池的材料而言，对于具有高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池等的锂二次电池的需求非常高。另外，基于具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件的构造，可对二次电池进行分类。例如，电极组件可被构造为凝胶巻(巻绕)型结构、堆叠型结构或者堆叠/折叠型结构。在凝胶巻(巻绕)型结构中，巻绕长板型阴极和长板型阳极，同时在阴极和阳极之间分别放置有隔板；在堆叠型结构中，依次堆叠诸多具有预定尺寸的阴极和阳极，同时在阴极和阳极之间分别放置有隔板；在堆叠/折叠型结构中，依次堆叠诸多具有预定尺寸的阴极和阳极，同时在阴极和阳极之间分别放置有隔板，以形成双电池或全电池，然后巻绕该双电池或全电池。图l是一个侧视图，其典型地示出了传统的有代表性的堆叠型电极组件的总体结构。参照图1，堆叠型电极组件io被构造为这样的结构，在该结构中依次堆叠阴极20和阳极30，同时在阴极20和阳极30之间分别放置有隔板70,其中各个所述阴极具有涂覆到阴极集电器21的相对主表面上的阴极活性材料22，各个所述阳极具有涂覆到阳极集电器31的相对主表面上的阳极活性材料32。诸多未涂覆活性材料的阴极接头40和阳极接头50从阴极集电器21和阳极集电器31的单侧末端突出，以使得阴极接头40和阳极接头50电连接至构成电池(未示出)的电极终端的阴极引线60和阳极引线(未示出)。阴极接头40和阳极接头50以聚集状态结合，然后分别连接至阴极引线60和阳极引线。在图2中更加清晰地示出了该结构，图2是一放大图，示出了电极接头和电极引线之间的结合。参照图2，例如通过熔焊分别将诸多阴极接头40和诸多阳极接头50连接至阴极引线60和阳极引线70，所述阴极接头40从电极组件10的各个阴极集电器21延伸，所述阳极接头50从电极组件10的各个阳极集电器31延伸。通常通过冲压金属板并将沖压得到的金属板切割为预定尺寸的工艺来制造电极引线60和70。因此，可能在阴极引线60的切割区域61和62形成尖边或者尖角部分(圆A)j见情况而定，可能在阴极引线的切割区域形成毛口(未示出)。在电极组件由于受到施加于其的外力而发生移动的过程中，在电极引线的末端形成的尖角部分(圆A)和毛口可能会破坏具有低机械强度的电极接头40和50。另一方面，袋状二次电池被构造为这样的结构，在该结构中具有上述构造的电极组件被安装在由包括金属层和树脂层的薄板制成的袋状电池壳中。在这种情况下，连接至电极组件的相应电极接头的电极引线被热熔焊至电池壳，同时电极引线的与在电极引线和电极接头之间的结合相对的末端被暴露于电池壳的外部。因此，具有预定厚度的电极引线使电池壳的密封性恶化。另外，电池壳可能被在电极引线的末端形成的尖角部分和毛口所破坏。因此，非常需要一种能够防止在电极组件的移动过程中，甚至在电极引线与电极接头和/或电池壳形成接触时，对电极接头和/或电池壳造成损坏的技术。
发明内容因此，本发明致力于解决上述问题以及其他尚需解决的技术问题。具体而言，本发明的一个目标在于提供一种能够防止在电极组件由于受到施加于其的外力而发生移动的过程中，由于电极引线的末端而对电极接头和/或电池壳造成损坏的电极组件。本发明的另一目标在于提供一种能够提高在电池壳的密封区域处的密封性的电极组件。本发明的又一目标在于提供一种包括所述电极组件的电化学电池。根据本发明的一方面，可通过提供一种具有阴极/隔板/阳极结构的堆叠或堆叠/折叠型电极组件来实现上述和其他目标，其中所述电极组件被构造为这样的结构，在该结构中未涂覆活性材料的接头(电极接头)从构成电极组件的电极板突出，电极引线位于堆叠的电极接头的单側末端以使得电极引线电连接至电极接头，并且结合至电极接头的电极引线具有圆化末端。根据本发明的电极组件的电极引线的末端是圆化的。因此，可防止在电极组件由于受到施加于其的外力而发生移动的过程中，由在电极引线的末端形成的尖边、成角度部分或者毛口导致对电极接头的破坏或者对电池壳的损坏，并且因此可防止电池壳密封性的降低，或者防止由于电极组件的导电而引起绝缘阻抗的增加。因此，可大大提高包括此电极组件的二次电池的安全性，并且防止湿气或者外界物质由于电池壳的损坏而渗透到电池中或者防止由于电极接头的损坏而降低电池性能，从而确保稳定的电池性能。在一个优选实施方案中，当从上观察电极引线时，电极引线的末端在其相对侧面处是圆化的。这里，电极引线的末端指的是，当从上观察电极引线时，沿电极引线的主轴的纵向连接至电极接头的电极引线的末端。优选的是，在电极引线的末端和电极引线的相对侧面之间引线的侧面处是圆化的。通过提供圆化结构，即使当电极引线的末端与电极接头和/或电池壳形成接触时，电极引线也不会损坏电极接头和/或电池壳。因此，当电池壳由包括树脂层和金属层的薄板制成时，可防止由于电极引线的末端对树脂层的损坏而引起的在电极引线的末端和电池壳的金属层之间接触而发生内部短路或者增加绝缘阻抗，从而大大地提高电池的安全性。在上述结构中，只要电极引线的末端的相对侧面是曲面，则不具体限制电极引线的末端的相对侧面。优选地，电极引线的末端的相对侧面是圆化的，其半径大小相当于电极引线的宽度的1/20~1/3。在另一优选实施方案中，当观察电极引线的垂直截面时，电极引线的末端在其外部周围是圆化的。这里，电极引线的末端指的是，当从上观察电极引线时，沿电极引线的主轴的纵向结合到电极接头的电极引线的末端。优选地，电极引线的四个面(即，相对侧面、顶面和底面)之间的交叉部分都是圆化的，所述四个面在电极接头与电极引线相结合的电极引线的侧面处垂直于电极引线的末端。由本申请的发明人进行的试验表明，当电极引线被构造为上述圆化结构时，进一步极大程度地防止了对电极接头或电池壳的损坏。具体而言，电极引线被构造为这样的结构，在该结构中电极引线的末端的外部周围使得在电极引线和其中安装有电极组件的电池壳的密封区域之间的接触面积增大，因此提高了电池壳的密封性。另外，如上所述，即使当电极引线的末端与电极接头或电池壳形成接触时，也有效防止了对电极接头和电池壳的损坏。在上述结构中，只要电极引线的末端的外部周围是曲面，则不具体限制电极引线的末端的外部周围。优选的是，电极引线的末端的外部周围是圆化的，其半径大小相当于电极引线的宽度的1/5~1/2。可以各种方法使电极引线的末端圆化。例如，可通过诸如辊压、冲压或研磨等的机械工艺，或者诸如蚀刻等的化学工艺使电极引线的末端圆化。上述工艺在本发明所属的
技术领域：
中是公知的，因而不再给出其详细描述。根据本发明，只要电极引线是由可电连接至电极接头的材料制成的，则不具体限制电极引线。优选的是，电极引线由金属板制成。金属板可选自铝板、铜板、镍板、镀镍的铜板以及SUS板。另外，可以多种方式将电极引线连接至电极接头。优选的是，通6过熔焊将电极引线更加稳定地连接至电极接头。熔焊可包括超声波焊、激光焊和电阻焊。根据本发明的另一方面，提供了一种包括具有上述构造的电极组件的电化学电池。电化学电池是一种通过电化学反应提供电能的装置。例如，电化学电池可以是一种电化学二次电池或者电化学电容器。电化学电池尤其优选应用于锂二次电池。二次电池包括可以充电和放电的电极组件。优选的是，二次电池被构造为这样的结构，在该结构中电极组件以密封状态安装在由包括金属层和树脂层的薄板制成的电池壳中。具有上述结构的二次电池可称为袋形二次电池。当电极引线的末端如在传统技术中是尖锐的或者成角度时，由薄板制成的电池壳的树脂层可被轻易损坏，使得电极引线与电池壳的金属层接触的可能性非常高。另外，因在电极引线和电池壳的金属层之间的接触而发生导电，使得绝缘阻抗可能增加。另一方面，当较弱地进行热熔焊以防止破坏树脂层时，降低了电池的密封性，因此，恶化了电池的安全性和性能。对于包括根据本发明电极引线的末端被构造为圆化结构的电极引线的二次电池，即使当电极引线与树脂层形成接触时，也防止了对电池壳的树脂层的损坏，因此从根本上解决了上述问题。由本申请的发明人所进行的试验证明了该事实，将在下面介绍这些试验。另外，二次电池可用作高输出、大容量电池组的单元电池。用于高输出、大容量电池组的单元电池(电池组电池)的尺寸大于用于小型电池组的电池组电池的尺寸。由于该原因，当向单元电池施加外力时，由于电极组件的较大重量，因电极组件的移动而造成的冲击也相对较大。因此，根据本发明的电极引线的稳定结构更优选地应用于中型或大型电池组电池。本发明的上述和其他目标、特征以及其他优点将从下面结合附图进行的详细描述中得到更加清晰的理解，在所述附图中7图l是一典型视图，示出传统的堆叠型电极组件的总体结构；图2是一放大图，示出图1中所示出的电极组件的以聚集状态彼此结合的电极接头与电极引线之间的连接；图3是一放大图，示出根据本发明的一个优选实施方案的电极组件的彼此结合的电极接头与电极引线之间的连接；图4是一平面图，示出构成图3的电极组件的电极引线中的其中一个；图5是一放大图，示出根据本发明的另一优选实施方案的电极组件的彼此结合的电极接头与电极引线之间的连接；以及图6是一垂直截面图，示出构成图5的电极组件的电极引线中的其中一个。具体实施例方式现在将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。然而，应注意，本发明的范围并不受所示出的实施方案限制。图3是一放大图，典型地示出根据本发明的一个优选实施方案的电极组件的彼此结合的电极接头与电极引线之间的连接。图3中的电极组件与广泛使用的传统的电极组件大致相似，因此，在下文中将仅描述本发明的特征。参照图3,电极组件300包括两个电极引线100,各个引线被构造为这样的结构，在该结构中电极引线100的上部末端110和相对侧面120之间的交叉部分(圆B)在电极接头200与电极引线100相结合的电极引线100的侧面处是圆化的。具体而言，当沿箭头所示的方向观察电极引线100时，电极引线100被构造为这样的结构，在该结构中，在电极引线100的上部末端110和相对侧面120之间的交叉部分是圆化的，正如在图4的平面图中所示出的。图5是一放大图，典型地示出根据本发明的另一优选实施方案的电极组件的彼此结合的电极接头与电极引线之间的连接。参照图5，电极组件500包括两个电极引线400,各个电极引线被构造为这样的结构，在该结构中电极引线400的上部末端410和相对侧面420之间的交叉部分在电极接头200与电极引线100相结合的电极引线400的侧面处是圆化的，与图3和图4中的方式相同。另外，各个电极引线400被构造为这样的结构，在该结构中电极引线400的相对侧面420、顶面430和底面440之间的交叉部分(圆C)都是圆化的，所述相对侧面420、顶面430和底面440与电极引线410的上部末端410垂直于电极接头200与电极引线IOO相结合的电极引线400的侧面处。具体而言，电极引线400被构造为这样的结构，在该结构中顶面430和相对侧面420之间的交叉部分以及底面440和相对侧面420之间的交叉部分都是圆化的，正如在图6中所示出的(用附图标记450表示)，图6是沿图5中的直线D所取的垂直截面图。在下文中，将更加详细地描述根据本发明的实施例。然而，应注意，本发明的范围并不受所示出的实施例限制。将铝金属板和铜金属板冲压成预定尺寸，以分别制造具有如图3中所示出的具有圆化拐角的阴极引线和阳极引线。接下来，将阴极引线和阳极引线连接至电极组件的阴极接头和阳极接头，所述电极组件被构造为如图1中所示的依次堆叠阴极、隔板和阳极的结构。将电极组件安装在一电池壳中，所述电极组件的阴极接头和阳极接头分别连接至阴极引线和阳极引线，将电解质倒进电池壳中，然后密封该电池壳从而制成一电池。除了使用如图5中所示出的具有圆化边以及圆化角的阴极引线和阳极引线外，以与实施例1相同的方法制成一电池。除了使用如图2中所示出的具有成角的拐角的阴极引线和阳极引线外，以与实施例1相同的方法制成一电池。对根据实施例1、实施例2和比较实施例1所制造的电池进行正面跌落试验。在下面的表1中示出试验结果。使用各个实施例的100个电池重复进行正面跌落试验。在正面跌落试验中，电池从l.5m的高度自由跌落，使得各个电池的电极终端与地面碰撞。观察电极接头的损坏和电池壳的破裂。<表1><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从上述表1中可以看出，相比于根据比较实施例1所制造的电池，根据实施例1所制造的电池对电极接头和电池壳的损坏大大降低。可以从这些数据推断，由于电极引线的圆化拐角的优点，即使当电极接头与电池壳形成彼此接触时，也防止了对电池的电极接头和电池壳的损坏。尤其对于根据实施例2所制造的电池(其被构造为这样的结构，在该结构中电极引线的边缘和拐角都是圆化的)，在对100个电池进行了正面跌落试验之后，所述电池既没有损坏的电极接头，也没有损坏的电池壳。可以从这些数据推断，由于电极引线的圆化边缘的优点，电极引线与电池壳的密封部分稳定结合，因此提高了电池的密封性，从而进一步降低了损坏电池的电极接头和电池壳的可能性。对根据实施例1、实施例2和比较实施例1所制造的电池进行绝缘阻抗试验。测量在电池的阳极接头和包装材料中的金属箔片之间的阻抗值，并且当测量得到的阻抗值小于参考值时，确定电池具有绝缘阻抗缺陷。因为具有绝缘阻抗缺陷的电池具有缩短的寿命周期，所以很难将缺陷电池应用到需要长期使用电池的领域。使用各个实施例的100个电池进行绝缘阻抗试验。另外，以与试验实施例1中相同的方式，对电池进行正面跌落试验，然后再次对电池进行绝缘阻抗试验。试验结果在下面的表1中示出。<表2><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>正如可以从上表2中所看到的，对根据实施例1所制造的电池和根据比较实施例1所制造的电池进行比较表明在正面跌落之前，根据实施例1所制造的电池中的缺陷电池数目是根据比较实施例1所制造的电池中的缺陷电池数目的1/2;在正面跌落之后，根据实施例1所制造的电池中的缺陷电池数目是根据比较实施例1所制造的电池中的缺陷电池数目的1/3。因此，比较表明，根据本发明大大地降低了绝缘阻抗缺陷比值。该效果在根据实施例2所制造的电池上^皮更加明显地表现出来，所述根据实施例2所制造的电池被构造为这样的结构，在该结构中电极引线的边缘和拐角都是圆化的。具体而言，在正面跌落之前，根据实施例2所制造的电池没有绝缘阻抗缺陷，并且在正面跌落之后，100个电池中仅有2个电池具有绝缘阻抗缺陷。因此，可以看出，当根据本发明使电极引线的拐角圆化时，对电极接头和电池壳的损坏最小化，因此大大降低了绝缘阻抗缺陷比值。另外，可以看到，当使用根据实施例2的结构时，大大提高了在电极引线和电池壳之间的密封性，因此电池不具有绝缘阻抗缺陷。工业使用性从上面描述显而易见的是，根据本发明的电极组件具有防止由于电极引线的末端对电极接头和/或电池壳造成损坏的效果。另外，根据本发明的电极组件具有进一步提高在电池壳的密封区域的密封性的效果。尽管本发明的优选实施方案已经出于示例性目的而公开，但本领域普通技术人员应理解，可以进行各种不同的改造、添加和替换，而不偏离所附权利要求书中所公开的本发明的范围和精神。权利要求1.一种具有阴极/隔板/阳极结构的堆叠或堆叠/折叠型电极组件，其中所述电极组件被构造为这样的结构，在该结构中未涂覆活性材料的接头(电极接头)从构成电极组件的电极板突出，电极引线位于堆叠的电极接头的单侧末端以使得电极引线电连接至电极接头，并且结合至电极接头的电极引线具有圆化末端。2.根据权利要求1所述的电极组件，其中当从上观察电极引线时，电极引线的末端在其相对侧面处是圆化的。3.根据权利要求1所述的电极组件，其中当观察电极引线的垂直截面时，电极引线的末端在其外部周围是圆化的。4.根据权利要求2所述的电极组件，其中电极引线的末端的相对侧面是圆化的，其半径大小相当于电极引线的宽度的1/20~1/3。5.根据权利要求3所述的电极组件，其中电极引线的末端的外部周围是圆化的，其半径大小相当于电极引线的宽度的1/5~1/2。6.根据权利要求1所述的电极组件，其中通过机械和/或化学工艺使电极引线的末端圆化。7.根据权利要求1所述的电极组件，其中电极引线由金属板制成。8.根据权利要求7所述的电极组件，其中金属板选自铝板、铜板、镍板、镀镍的铜板以及SUS板中的一种或多种。9.一种包括权利要求1到8中任一项权利要求所述的电极组件的电化学电池。10.根据权利要求9所述的电化学电池，其中所述电化学电池是二次电池或者电容器。11.根据权利要求10所述的电化学电池，其中所述二次电池被构造为这样的结构，在该结构中电极组件以密封状态安装在由包括金属层和树脂层的薄板制成的电池壳中。12.根据权利要求11所述的电化学电池，其中所述二次电池是用于高输出、大容量电池组的单元电池。全文摘要本发明公开了一种具有阴极/隔板/阳极结构的堆叠或堆叠/折叠型电极组件，其中所述电极组件被构造为这样的结构，在该结构中未涂覆活性材料的接头(电极接头)从构成电极组件的电极板突出，电极引线位于堆叠的电极接头的单侧末端以使得电极引线电连接至电极接头，并且结合至电极接头的电极引线具有圆化末端。还公开了一种包括此电极组件的电化学电池。文档编号H01M10/04GK101517806SQ200780034465公开日2009年8月26日申请日期2007年7月14日优先权日2006年7月18日发明者刘光虎,崔亭熙,柳志宪,申荣埈申请人:株式会社Lg化学