阶梯式电极组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种构成二次电池的电极组件，并且更加特别地，涉及一种具有阶梯式结构的电极组件。
【背景技术】
[0002]随着信息技术(IT)的显著性的发展，各种各样的便携式信息通信装置已经被普及。结果，在21世纪，我们正在朝着其中不论时间和地点如何高质量的信息服务是可能的遍布社会前进。
[0003]锂二次电池对于实现这样的遍布社会是非常重要的。具体地，能够被充电和放电的锂二次电池已经被广泛地用作用于无线移动装置的能源。另外，锂二次电池已经被广泛地用作用于已经被提出以解决由现有使用矿物燃料的汽油车和柴油车引起的空气污染的问题的电动车辆和混合电动车辆的能源。
[0004]当如上所述可应用锂二次电池的装置被多样化时，锂二次电池也已经被多样化使得锂二次电池能够提供适合于应用锂二次电池的装置的功率和容量。另外，存在对于减少锂二次电池的尺寸和重量的强大需求。
[0005]基于其形状锂二次电池可以被分类成柱状电池单体、棱柱状电池单体以及袋状电池单体。在这些电池当中，能够以高集成堆叠的袋状电池单体具有高的每单元重量的能量密度，是便宜的，并且能够被容易地修改，已经引起相当大的注意。
[0006]图1a和图1b是典型地示出传统的代表性的袋状二次电池的一般结构的分解透视图。
[0007]参考图la，袋状二次电池10包括:堆叠式电极组件20，该堆叠式电极组件20具有从其突出的多个电极突片21和22、分别连接至电极突片21和22的两个电极引线30和31 ;以及电池壳体40，该电池壳体40在密封状态下容纳堆叠式电极组件20使得电极引线30和31的部分从电池壳体40被向外暴露。
[0008]电池壳体40包括:下壳体42，该下壳体42具有凹陷的容纳部41，堆叠式电极组件20位于该凹陷的容纳部41中；和上壳体43，该上壳体43覆盖下壳体42使得堆叠式电极组件20被密封在电池壳体40中。在其中堆叠式电极组件20被安装在电池壳体40中的状态下通过热焊接将上壳体43和下壳体42彼此连接以形成上端密封部44、侧密封部45和46以及下端密封部47。
[0009]如在图1a中所示，上壳体43和下壳体42可以被构造成单独的构件。另一方面，如在图1b中所示，上壳体43的一端可以被一体地形成在下壳体42的相对应的端处，使得上壳体43和下壳体42可以彼此被铰链地连接。
[0010]另外，如在图1a和图1b中所示，袋状电池单体被构造成具有如下结构，即其中由电极突片和被连接到电极突片的电极引线构成的电极端子被形成在堆叠式电极组件的一端处。可替选地，使用上述方法也可以制造被构造成具有如下结构的袋状电池单体，即其中电极端子被形成在电极组件的一端和另一端处。
[0011]同时，图1a和图1b示出使用堆叠式电极组件的袋状电池单体。可替选地，使用上述方法可以制造使用缠绕式或者果冻卷式电极组件的袋状电池单体。
【发明内容】
[0012]技术问题
[0013]如在图1a和图1b中所示，袋状电池单体通常被制造成具有近似矩形平行六面体的结构。然而，装置通常没有被形成为矩形平行六面体的形状。例如，智能电话的侧部可以是弯曲的以改进抓握。
[0014]然而，在其中具有矩形平形六面体结构的电池单体或者具有矩形平行六面体结构的电池组被安装在被设计成具有这样的弯曲部分的装置中的情况下，可能降低装置的空间利用。
[0015]即，装置的弯曲部分具有死区，电池单体不能够被安装在该死区中。最后，这样的死区降低装置每单位体积的容量。
[0016]因此，已经提出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是为了提供一种能够最大程度地提高装置每单位体积的容量的电极组件。
[0017]技术解决方案
[0018]根据本发明的一个方面，通过提供一种电极组件能够完成以上和其它的目的，该电极组件包括:两个或者更多个电极板，所述两个或更多个电极板中的每一个均具有电极突片；以及隔板和/或一体式隔离片，该隔板被布置在电极板之间，该一体式隔离片被布置在电极板之间以覆盖电极板的侧表面，该侧表面构成不形成电极突片区域，其中在其中电极板和/或隔离片被布置在电极板之间的状态下，基于平面、在高度方向上将电极板堆叠成使得具有相反极性的电极板彼此面对，由电极板构成的堆包括具有不同尺寸的电极板，并且在彼此面对的具有不同尺寸的电极板之间的厚度差的绝对值是O至79 μπι。
[0019]在上面的描述中，平面可以是地面或者与地面垂直的平面。例如，上面描述中的表达“基于平面在高度方向上将电极板堆叠”可以意指，可以在重力的方向上和/或在重力的相反方向上从地面堆叠电极板。因此，电极板的堆叠方向可以是重力的方向和/或重力的相反方向。
[0020]考虑到多孔性有必要决定电极板中的每一个的厚度，通过该多孔性电极板被浸渍有电解质。在传统的电极组件中，电解质浸渍速度可以是均匀的。另一方面，在根据本发明的具有由具有不同尺寸的电极板形成的阶梯的电极组件中，电解质浸渍速度可能是非均匀的。为了补偿这样的非均匀的电解质浸渍速度，在具有不同尺寸的电极板之间的厚度差的绝对值被设置为O至79 μ m。具有不同尺寸的电极板可以以在上述范围内的均匀的电解质浸渍速度被浸渍有电解质。
[0021 ] 具有不同极性的电极板可以是阴极板和阳极板。具有不同尺寸的阴极和阳极板的N/P比可以是1.0至1.1。在N/P比的上述范围内可以改变具有不同尺寸的阴极板和阳极板的厚度。在本发明的不受限制的实施例中，阳极板的厚度与具有与阳极板的尺寸不同的尺寸的阴极板的厚度之比可以是0.5至2.0o
[0022]如果阳极板的厚度与阴极板的厚度之比小于0.5，则阳极板可能不完全地接收从阴极板放电的锂离子，因此锂离子可能被分离并且从而性能可能被降低并且实际容量可能比设计容量小。另一方面，如果阳极板的厚度与阴极板的厚度之比大于2.0，则在电极组件的初始充电期间阳极板可能不足够地接收从阴极板放电的锂离子，因此不可逆容量可能增大，实际容量可能比设计容量小，并且作为电池的容量与密度之比的能量密度可能由于使用过多数量的阳极板而被降低。
[0023]另外，在其中电极板被堆叠的方向上可以逐渐地增大或减小具有不同尺寸的阳极板和阴极板的厚度比。优选地，在其中电极板被堆叠的方向上逐渐地增大具有不同尺寸的阳极板和阴极板的厚度比。
[0024]在传统的电极组件中，阴极板和阳极板的N/P比通常是1.1或者更大。然而，提供上述N/P比以平衡在具有大体上相同尺寸的阴极板和阳极板之间的反应。因此，在其中如在根据本发明的电极组件中由于在具有不同尺寸的电极板之间的厚度差形成阶梯的情况下，均匀的施加是不可能的。
[0025]在上面的描述中，不同于根据本发明的电极组件，具有大体上相同的尺寸的阴极板和阳极板是构成不具有阶梯的传统的电极组件的阴极板和阳极板。因此，与传统技术一样在本发明属于的本领域中的普通技术人员已知的阴极板和阳极板之间的尺寸差可以属于实质相等的概念。
[0026]如果上述一般的N/P比被简单地应用于根据本发明的电极组件，则在电极组件的充电期间可以分离过多数量的锂离子，因此电极组件的安全性可能被突然降低。为了解决此问题，本发明特征在于，具有不同尺寸的阴极板和阳极板的N/P比是1.0至1.1o
[0027]具体地，阴极板中的每一个均可以被配置成具有其中阴极浆料层被形成在阴极集电器上的结构。阴极板可以包括:单面阴极板，该单面阴极板中的每一个均具有仅被形成在阴极集电器的一个主表面上的阴极浆料层；和双面阴极板，该双面阴极板中的每一个均具有被形成在阴极集电器的相反主表面上的阴极浆料层。
[0028]单面阴极板中的每一个的阴极集电器可以具有与双面阴极板中的每一个相同的厚度。可替选地，单面阴极板中的每一个的阴极集电器可以具有比双面阴极板中的每一个大的厚度。
[0029]在本发明的具体实施例中，单面阴极板中的每一个的阴极集电器的厚度与双面阴极板中的每一个的阴极集电器的厚度之比可以是2.5:1至1.5:1，优选地2:1。
[0030]在本发明的优选实施例中，单面阴极板中的每一个的阴极集电器的厚度可以大于双面阴极板中的每一个的阴极集电器的厚度。在这样的情况下，当阴极板被辊轧压制时防止单面阴极板被弯曲，该阴极板中的每一个均具有被形成在阴极集电器上的阴极浆料层。[0031 ] 在本发明的具体实施例中，单面阴极板中的每一个均可以具有87至92 μ m的最大厚度，单面阴极板中的每一个均可以具有70至74 μπι的最小厚度，双面阴极板中的每一个均可以具有128至133 μ m的最大厚度，并且双面阴极板中的每一个均可以具有91至99 μ m的最小厚度。
[0032]在单面阴极板中的每一个中，阴极楽料的载量水平(loading level)可以是16mg/cm2至22mg/cm2。另一方面，在双面阴极板中的每一个中，阴极楽料的载量水平可以是32mg/cm2至 44mg/cm2。
[0033]阳极板中的每一个均可以被构造成具有如下结构，即其中阳极浆料层被形成在阳极集电器上。阳极板可