专利名称：制造二次电池的方法
与相关申请的对照本申请享有在2001年11月29日向韩国知识产权局申请的申请号为2001-74955的韩国申请的权益，在此将其说明书引作参考。
锂电池采用液体电解质、固体电解质或固体聚合物电解质等。特别是，采用聚合物电解质的锂二次电池不会因为电解液的泄漏而造成设备损坏。并且，由于锂二次电池的电解质用作隔板，因此电池可以制得更小。此外，可以将高能量密度锂二次电池(即可充电电池)作为非常方便的能源。由于这些优点，人们更多地注意到将锂二次电池作为便携式电子设备的电源或存储备份电源。
图1描述了常规锂二次电池的例子。参考图1，二次电池10包括电极组件11。电极组件11包括正极板和负极板，隔板设置在正负极板之间，并卷绕所得到的组合结构。电极组件在外壳12中，外壳12具有绝缘壳体12a和壳盖12b。电极组件11密封在外壳12中。这里，绝缘壳体12a包住电极组件11并具有容纳部分12c，在容纳部分12c中放置电极组件11，盖12b与绝缘壳体12a一体形成。另外，电极组件11具有从中引出的正负极端子。
一种制造具有上述结构的二次电池10的方法，包括制备正极板和负极板，通过卷绕隔板设置其间的正负极板叠层结构制备电极组件11，对电极组件11加压以将叠层结构成形为板形结构，制备包括壳体12a和盖12b的外壳12，壳体12a具有容纳部分12c，在容纳部分12c中放置电极组件11，气体腔室(未示出)连接到容纳部分12c。将电极组件11插入到外壳12的容纳部分12c，用盖12b密封所得到的组合结构。密封的组合结构是这样的容纳部分12c和气体腔室彼此连接。然后，密封在外壳中的电极组件热熔合并初充电。初充电过程中产生的气体通过连接路径排出到气体腔室。然后密封连接路径，移去气体腔室。然后使二次电池完全充电(以便达到饱和充电状态)。
但是，上述二次电池的制造方法存在几个问题。由于需要单独的气体腔室以排出并收集在初充电过程中产生的气体，因此消耗了可观的电池外壳空间以放置气体腔室。为了气体的排出所进行的额外工作导致了高成本、增加了工时，难以增加制造能力。并且，在充电过程中产生的气体保留在容纳部分12c中，这是由当气体泄漏到气体腔室时相对增加的阻力而造成的。在这种状态下进行热熔会严重影响电池的性能和寿命特性。
本发明的其它目的和优点一部分列在以下的描述中，一部分从说明书中明显看出或者通过对本发明的实践得知。
为了解决上述和其它目的，根据本发明实施方式制造二次电池的方法包括通过在正极板和负极板之间插入隔板并卷绕所得到的结构而制备卷绕型电极组件，对电极组件进行初充电以除去在充电过程中产生的气体，将初充电后的电极组件密封在电池外壳中，并且对密封后的电极组件进行完全充电。
根据本发明的一方面，该方法还包括在制备卷绕型电极组件之后热熔电极组件以减少极板间的距离。
在图2A至2F中示出了一种制造二次电池的方法，其中，胶卷型电极组件20热密封在外壳30中，电极组件20的端子50从外壳30向外伸出。参考图2A至2F，以单独的工序制备正极板21和负极板22，在正、负极板21和22之间插入隔板23以将极板21、22分开。卷绕所得到的组合结构，制成卷绕型电极组件20。然后，如图2B所示，挤压电极组件20以形成胶卷型电极组件20。根据本发明一方面，在制备电极组件20之后，再将电极端子50安装到正负极板21、22。根据所示的实施方式，电极组件20形成为板状，这样使在将该组件装入电池外壳30中之后留下的空间最小化(图2E所示)。但应理解，电极组件20可以具有其它形状。
如图2c所示，在形成了胶卷型电极组件20之后，利用电极端子50对电极组件20进行初充电。具体而言，电极组件50连接到充电设备60，该设备60对电极组件20进行充电以除去气体并使电极组件20中的活性材料活化。此时，完全地消耗了在充电过程中产生的气体。由本发明人进行的试验表明，在初充电步骤中，在3.8V或更低电压下产生气体。因此，在初充电到低于完全充电时电池容量的30％之后、当把电极组件20密封在电池外壳30中时(图2E所示)，可以防止在随后对电池完全充电过程中出现的膨胀现象，由此降低了电极组件20的厚度变化。
如图2E所示，将除气后得到的电极组件20放入壳体31中设置的容纳部分32并利用盖件33密封。此处，电极组件20的端子50突出到外壳30密封部分的外部。根据本发明的一个方面，在电极组件20安装到外壳30中并且它的一部分暴露到外壳30之外的同时，进行图2C所示的初充电。
根据本发明的实施方式，如图2D所示，为了进一步压紧并减少在卷绕型电极20的隔板23和极板21、22之间的距离以及为了排出在电极组件20中的额外气体，进行热熔合和加压。在将电极组件20压成胶卷型电极组件20(如图2D所示)的同时进行热熔合。这样进行热熔合将热的上下压板40相对于电极组件20分别向下和向上加压。
最后，将电极组件20密封在电池外壳30中并完全充电。但是，应理解，在电池被使用者或消费者得到之前，电极组件不需要完全地充电或充电。
虽然没有示出，但应理解也可以进行其它操作，包括与电解液或其它流体的注入有关的操作。另外，应理解，隔板23可以是固体电解质，或者除了固体电解质之外、采用进一步设置在极板21、22之间的隔板。
根据本发明制造二次电池的方法具有以下效果。首先，由于不必在电池外壳中单独地放置气体腔室，因此可以大大地降低电池壳所占空间。第二，由于用于除去额外气体的除气操作不再进行，因此简化了二次电池的制造工艺、提高了二次电池的制造能力。第三，防止了由于在初充电过程中产生的气体排出困难而造成的电池性能变坏，抑制了由于气体产生的膨胀现象。第四，在由上述制造方法制造电池时，减小了容量方面的偏差。
在参考本发明的实施方式对其进行特别地显示和描述的同时，本领域的普通技术人员应理解，在不背离本发明实质和范围的条件下，可以在形式和细节方面对本发明进行各种变化，这由所附的权利要求书和其相关内容来限定。
权利要求
1.一种制造二次电池的方法，包括通过在正极板和负极板之间插入隔板并卷绕所得到的组合结构，制备卷绕型电极组件；对电极组件进行初充电以除去在初充电过程中产生的气体；将初充电后的电极组件密封在电池外壳中；以及对密封在电池外壳中的电极组件再充电。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述制备卷绕型电极组件之后，热熔合电极组件以减少正负极板间的距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述初充电包括将电极组件充电以达到完全充电时容量的30％或以下。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括，在将电极组件密封在电池外壳中之后，热熔合电极组件以减少隔板和极板间的距离。
5.一种制造二次电池所述的方法，包括对电极组件进行初充电以允许由电极组件在所述初充电过程中产生的气体从电极组件排出，电极组件包括隔开正极板和负极板的隔板；以及将初充电后的电极组件密封在电池外壳中。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括通过在正极板和负极板之间设置隔板的方式来制备电极组件。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述制备电极组件进一步包括，在将隔板插入到正极板和负极板之间以制备组合结构以后，卷绕所得到的组合结构以制备卷绕型电极组件。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述初充电包括将电极组件充电到3.8V或更低。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述初充电包括将电极组件充电至电极组件总容量的30％或以下。
10.根据权利要求5所述的方法，进一步包括对密封在电池外壳中的电极组件再充电。
11.根据权利要求10所述的方法，其中对在电池外壳中密封的电极组件进行所述的再充电包括将电极组件充电至满容量。
12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括对卷绕型电极组件加压以便在卷绕型电极组件上形成平的外表面。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括对卷绕型电极组件进行加热。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述对卷绕型电极组件进行加热包括加热卷绕型电极组件以减少在隔板和正负极板之间的距离。
15.一种二次电池，包括正极组件，该组件包括隔开正极板和负极板的隔板；以及外壳，所述电极组件密封在其中，其中对所述电极组件进行初充电，以允许将初充电过程中产生的气体在电极组件被密封到所述外壳中之前从所述电极组件排出。
16.根据权利要求15所述的二次电池，其中所述电极组件在被密封到所述外壳中之前初充电到所述电极组件总容量的30％或以下。
17.根据权利要求16所述的二次电池，其中所述电极组件包括连续层，各层包括由隔板隔开的正极板和负极板。
18.根据权利要求17所述的二次电池，其中所述电极组件包括卷绕型电极组件，该卷绕型电极组件按照下述方式制成在将隔板插入到正极板和负极板之间以提供组合结构之后，卷绕所得到的组合结构以制备卷绕型电极组件。
19.根据权利要求18所述的二次电池，其中所述电极组件在初充电后被进一步加压以在所述电极组件上形成平的外表面，以便于在电极组件被密封到所述外壳中之前除去额外气体。
全文摘要
一种制造二次电池的方法,包括:通过在正极板和负极板之间插入隔板并卷绕所得到的结构而制备卷绕型电极组件,对电极组件进行初充电以除去在充电过程中产生的气体,将初充电后的电极组件密封在电池外壳中,并且对密封后的电极组件进行完全充电。
文档编号H01M2/02GK1423360SQ02154709
公开日2003年6月11日 申请日期2002年11月29日 优先权日2001年11月29日
发明者李灿熙 申请人:三星Sdi株式会社