专利名称：用于可再充电电池的电极板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及可再充电电池的电极板及其制造方法。特别地，本发明涉及能够防止基膜(base film)损耗、并防止活性物质层不规则形成的可再充电电池的电极板及其制造方法。
背景技术：
近来，各种重量轻体积小的便携式电子设备，比如蜂窝电话、笔记本电脑以及可携式摄像机等，得到了很好的发展和制造。这样的便携式电子设备安装有电池组，这样用户没有单独电源也可以使用便携式电子设备。电池组可以包括至少一个能够输出预定电压的电池，以在预定时间内驱动该设备。
基于经济的目的，在电池组中通常提供可再充电电池。可再充电电池包括镍-镉(Ni-Cd)电池、镍-金属氢化物(Ni-MH)电池以及诸如锂电池和锂离子电池之类的锂可再充电电池。
锂可再充电电池具有3.6V或更高的驱动电压，是目前用于便携式电子设备所用电源的镍-镉电池或镍-金属氢化物电池的三倍。另外，锂可再充电电池具有相对较高的单位体积能量密度，所以其在全世界得到了广泛的应用。
锂可再充电电池使用锂基氧化物(lithium-based oxide)作为阴极活性物质，并以含碳材料作为阳极活性物质。通常，锂可再充电电池根据电解液类型分为基于液体电解液的电池和基于聚合体电解液的电池。使用液体电解液的电池称作锂离子电池，使用聚合体电解液的称作锂聚合体电池。另外，锂可再充电电池根据其外形，分为圆柱形锂可再充电电池、方形锂可再充电电池以及袋形锂可再充电电池。
通常地，锂可再充电电池包括电极组件，电极组件阴极板上涂有阴极活性材料，阳极板上涂有阳极活性材料，在阴极板和阳极板之间具有隔板以防止短路，并仅允许锂离子移动。另外，电池具有用于容纳电极组件以及注入到壳体中的电解液的壳体，电解液使得锂离子可以移动。
涂有阴极活性物质并与阴极接片连接的阴极板层堆在涂有阳极活性物质并与阳极接片连接的阳极板上。然后，隔板安装在阴极板和阳极板之间。阴极板、阳极板以及隔板被卷绕，从而形成电极组件。
将电极组件容纳在锂可再充电电池的壳体中，以防止电极组件与壳体分离，将电解液注入到壳体中。然后，壳体被密封，从而形成锂可再充电电池。
以下参照图1A和1B描述制造可再充电电池的电极板的常规方法。
如图1A所示，准备了用于阴极集电体或阳极集电体的基膜110。阴极活性物质或阳极活性物质沿长度方向涂在基膜110的一侧表面上，从而在形成活性物质层120。活性物质层120在电极板的预定长度L上具有预定宽度W1，除了在基膜110两例端所界定的预定宽度W2之外，在整个基膜110的面积上都有涂层。
如图1B所示，具有活性物质层120的基膜110沿长度方向被切割，然后沿宽度方向以可再充电电池的电极板100的长度单位被切割，从而形成可再充电电池的电极板100。
可再充电电池的电极板100包括集流体110a和形成于集流体110a上的活性物质层120。另外，电极板100上没有形成活性物质层120的两端称作无涂层部分115。
但是，在制造可再充电电池的电极板100的常规方法中，活性物质层120必须形成于除了在由基膜110的两端所界定的预定矿度W2之外的整个基膜110的面积上，所以基膜110造成了不必要的浪费。
另外，根据制造可再充电电池的电极板100的常规方法，活性物质必须沿基膜110长度方向对应于活性物质层120的长度而涂层，所以很难连续制造可再充电电池的电极板100。并且增加电极板100的制造时间。
图2为可再充电电池的常规电极板100的截面图。
如图2所示，在可再充电电池的常规电极板100的基膜110a上形成的活性物质层120具有不规则的截面形状。由于活性物质层120在电极板100的无涂层部分115之间延伸，所以活性物质层120的前端可能会显得大，而活性物质层120的后端可能减少。活性物质层120的这种现象可能会降低包含电极板100的可再充电电池的可靠性。
发明内容
本发明提供一种可再充电电池的电极板及其制造方法，能够提高电池的功率存储容量，防止基膜损耗，并防止形成不规则的活性物质层，同时提高单位时间内电极板的生产率。通过沿基膜的表面在长度方向上连续涂活性物质层并且然后切割基膜来达到此目的。
下面说明本发明的附加特征，根据描述，这些特征部分是明显的，或者可以由实现本发明而意识到。
本发明披露了一种制造可再充电电池的电极板的方法，包括沿基膜的长度方向连续涂活性物质，以在除了基膜两端预定区域的基膜上形成活性物质层；以沿基膜长度方向的垂直方向切割具有活性物质层的基膜以形成电极板。
本发明还披露了一种可再充电电池的电极板，包括集流体以及形成在该集流体表面上的活性物质层，其中该集流体包括基膜。该活性物质层由沿该基膜的长度方向连续涂活性物质而形成在该基膜上，该包括活性物质层的基膜在实质上垂直于该基膜长度的方向上被切割。
本发明还披露了一种制造可再充电电池的电极板的方法，包括沿基膜的长度方向连续涂活性物质，以在除了该基膜两末端的预定部分之外的基膜上形成活性物质层；以及在相对于该基膜的长度形成大于0°且小于90°的角度的方向上切割该具有活性物质层的基膜。
本发明还披露了一种可再充电电池的电极板，包括具有四个边缘的集流体，其中四个边缘中的一个形成大于0°且小于90°的锐角；以及活性物质层以预定宽度形成在该集流体的至少一个表面上。
可以意识到，所有前述概略说明以及下面的详细说明都是示范性和解释性的，用于对本发明提供进一步的解释。
以下附图用于提供对本发明的进一步理解，并且结合到和组成说明书的一部分，用于对实施例进行图示，并且和说明一起用于解释本发明的原则。
图1A和1B描述制造可再充电电池的电极板的常规方法；图2为说明可再充电电池的电极板的截面图；图3为具有根据本发明方法而制造的电极板的电极组件的透视图；图4A为根据本发明一个实施例的可再充电电池的电极板的制造方法的透视图；图4B为根据本发明一个实施例的可再充电电池的电极板的平面图；图4C为根据本发明一个实施例的可再充电电池的电极板的截面图；图5A为根据本发明另一个实施例的可再充电电池的电极板的制造方法的透视图；以及图5B为根据本发明又一个实施例的可再充电电池的电极板的平面图；具体实施方式
本发明描述一种制造可再充电电池的电极板的方法，其可以减少基膜损耗，并防止活性物质层不规则地形成。通过沿基膜的表面在长度方向上连续涂活性物质层并且然后切割基膜来达到此目的。
由于本发明的活性物质层也是通过连续过程而形成的，过程时间可以得到缩短，从而每单位时间的电极板的生产率得到了提高。另外，本发明的电极板具有相对长的长度，从而可以增加具有该电极板的可再充电电池的容量。
图3为具有根据本发明方法而制造的电极板的电极组件200的透视图；参见图3，电极组件200包括具有涂有阴极活性物质的阴极集流体的阴极板210，具有涂有阳极活性物质的阳极集流体的阳极板220，在阴极板210和阳极板220之间的隔板230，其防止阴极板210和阳极板220之间短路，并仅允许锂离子移动。
阴极活性物质包括氧属化物化合物。例如，包括LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)、或LiMnO2等的复合金属氧化物可以作为阴极活性物质，但是并不局限于此。另外，阳极活性物质包括碳基材料、硅、锡、锡氧化物、复合锡合金、过渡金属氧化物、锂金属氮化物或锂金属氧化物等。通常，阴极板210可以包括铝材料，阳极板220可以包括铜，隔板230可以包括聚乙烯)或聚丙烯。但是，本发明并不限制阴极板210、阳极板220和隔板230的材料。
阴极板210与阴极接片215连接，阴极接片215包括铝材料并从阴极板210的上端向上突出。另外，阳极板220与阳极接片225连接，阳极接片225包括镍材料并从阳极板220的下端向下突出。但是，本发明并不限制阴极接片215和阳极接片225的材料以及伸出长度。
图4A为根据本发明一个实施例的可再充电电池的电极板300的制造方法的透视图；图4B为根据本发明一个实施例的可再充电电池的电极板300的平面图；图4C为根据本发明一个实施例的可再充电电池的电极板300的截面图。
根据本发明示范性实施例的电极板300包括在集流体310a上形成的活性物质层320，活性物质层320沿其中心对称，在活性物质层320上没有不规则部位产生。
另外，根据本发明示范性实施例的制造电极板300的方法在基膜310的一侧表面沿基膜310的长度方向连续涂活性物质层320。这样，可以制造可再充电电池的电极板300，并且防止不规则地形成活性物质层320。
参见图4A，在基膜310的一侧表面上、除基膜310两端的预定部分之外连续涂活性物质。活性物质沿基膜310的长度方向涂在基膜310的表面上，从而形成活性物质层320。
带有活性物质层320的基膜310，沿活性物质层320的涂覆方向的垂直方向被切割，也就是说，用转刀500沿垂直于基膜310长度的方向被切割。基膜310被切割成与可再充电电池的电极板300的电极板相同的大小。因此，形成的电极板300包括集流体310a，形成于集流体310a上的活性物质层320，以及在集流体310a两端没有活性物质层320的无涂层部分315。
另外，由于在无涂层部分315和活性物质层320之间形成的边界线大致平行于活性材料的涂覆方向，活性物质层320可以均匀地形成，而并不产生巨大和减小的部分，而通过常规方法形成活性物质层时，在活性物质层中存在这些部位。因而这种方法提高了锂可再充电电池的稳定性。
接着，使用传送网丝410和刷子420，可以去除在转刀500将基膜310切割成可再充电电池的电极板300时所产生的毛刺。在传送网丝410下产生真空，以去除毛刺和杂质，并且刷子420旋转以去除毛刺。
然后电极接片330与在可再充电电池的电极板两端上形成的无涂层部分315的之一相连接。通常，电极接片330通过超声波焊接与无涂层部分315连接，当电极板300为阴极板时使用铝，当电极板300为阳极板时使用镍。但是，本发明并不限制电极接片330的附加方法以及附加方法所采用的材料。
然后，将装配有电极接片330的电极板300装入到430中。当通过沿基膜310长度方向连续涂活性物质，并实质上在垂直于基膜310长度的方向上切割基膜310而制造电极板300时，活性物质层320可以如图4C所示关于基膜310的中心对称形成。
图5A为根据本发明另一个实施例的可再充电电池的电极板的制造方法的透视图，图5B为根据本发明又一个实施例的可再充电电池的电极板的平面图。
图5A和5B中所示的可再充电电池的电极板的制造方法大致上与图4A、图4B和4C中所示的可再充电电池的电极板的制造方法相同。但是，在这个实施例，转刀800相对于涂有活性物质层620的基膜610以预定的角度对齐。
参见图5A，在基膜610的至少一侧表面上在基膜610的除预定部位的两侧端之外，以箔的形式连续涂活性物质。活性物质沿基膜610的长度方向涂层在基膜610的表面上，从而在基膜610上形成活性物质层620。
接着，包括活性物质层620的基膜610用转刀800切割成实质上与可再充电电池的电极板600相同的大小，转刀800倾斜于基膜610。特别是，转刀800相对于活性物质的涂覆方向以大于0°且小于90°的预定角(θ)倾斜。电极板600包括由基膜610制成的集流体610a、形成于集流体610a上的活性物质层620、以及在集流体610a两端没有活性物质层620的无涂层部分615。
接着，使用传送网丝710和刷子720，去除用转刀800将基膜610切割成可再充电电池的电极板600时所产生的毛刺。在传送网丝710下产生真空，以去除毛刺和杂质，并且刷子720旋转以去除毛刺。
然后，630与在可再充电电池的电极板两端上形成的无涂层部分615的之一相连接。
参见图5B，如图5A所示的可再充电电池的电极板600可以通过以下步骤得到，即用转刀800切割基膜610，转刀800倾斜于基膜610，即相对于活性物质的涂覆方向具有预定的角度(θ)，基膜610切割线与基膜610长度方向之间的夹角与基膜610和转刀800之间的预定角度(θ)相同。另外，活性物质层620的方向大致平行于基膜610的长度方向。
因此，电极板600的集流体610a或活性物质层620的四个边缘之一具有实质上相同于基膜610和转刀800之间的预定角度(θ)的锐角。也就是说，优选电极板600的集流体610a的四个边缘之一具有大于0°且小于90°的锐角，而且电极板600的620a的四个边缘之一优选具有大于0°且小于90°的锐角。
另外，如等式1，可再充电电池的电极板600的长度L是根据基膜610和转刀800之间的预定角度(θ)确定的。
等式1L＝W/sinθ如等式1所示，可再充电电池的电极板600的长度L与基膜的宽度W成正比例，与基膜610和转刀800之间的预定角度(θ)的正弦值成反比例。
所以，当基膜610和转刀800之间的预定角度(θ)减小时，可再充电电池的电极板600的长度L会增加。因此，活性物质层620的长度L′同样增加，从而提高了可再充电电池的功率存储容量。
本领域技术人员显然意识到，可以不脱离本发明的范围或者精神而对本发明进行各种修改和变化。因此，只要这些修改和变化在附录的权利要求书及其对等的范围之内，那么本发明就包括这些修改和变化。
权利要求
1.一种制造电极板的方法，包括沿基膜的长度方向连续涂活性物质，以在该基膜上形成活性物质层；以及在实质上垂直于该基膜长度的方向上切割包括该活性物质层的该基膜。
2.根据权利要求1的方法，其中利用转刀切割该基膜。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括从该切割的基膜中去除毛刺。
4.根据权利要求3的方法，其中去除毛刺包括通过传送网丝施加真空到所述毛刺且使用刷子实质上去除所述毛刺。
5.根据权利要求1的方法，进一步包括将电极接片与该电极接片的末端连接。
6.根据权利要求5的方法，其中该电极接片由超声波焊接连接。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括在壳体中容纳该电极板。
8.一种电极板，包括集流体；以及形成在该集流体表面上的活性物质层，其中该集流体包括基膜，其中该活性物质层由沿该基膜的长度方向连续涂活性物质而形成在该基膜上，以及其中该包括活性物质层的基膜在实质上垂直于该基膜长度的方向上被切割。
9.根据权利要求8的电极板，其中该活性物质层实质上关于该电极板的中心而对称形成。
10.一种制造电极板的方法，包括沿基膜的长度方向连续涂活性物质，以在除了该基膜两末端的预定部分之外的基膜上形成活性物质层；以及在相对于该基膜的长度而形成大于0°且小于90°的角度的方向上切割该包括该活性物质层的该基膜。
11.根据权利要求10的方法，其中利用转刀切割该基膜。
12.根据权利要求10的方法，进一步包括从该切割的基膜去除毛刺。
13.根据权利要求12的方法，其中去除毛刺包括通过传送网丝施加真空到所述毛刺且使用刷子实质上去除所述毛刺。
14.根据权利要求10的方法，进一步包括其中电极接片由超声波焊接与该电极板的末端连接。
15.根据权利要求10的方法，进一步包括在壳体中容纳该电极板。
16.一种电极板，包括具有四个边缘的集流体，其中四个边缘中的一个形成大于0°且小于90°的角度；以及形成在该集流体表面上的活性物质层。
17.根据权利要求16的电极板，其中该活性物质层具有四个边缘，其中边缘形成大于0°且小于90°的角度。
18.根据权利要求16的电极板，其中该电极板的长度，与该集流体的基膜的宽度成正比例、并且与该集流体的边缘的角度的正弦值成反比例。
全文摘要
公开了一种可再充电电池的电极板及其制造方法，该电极板能够防止基膜损耗，并防止形成不规则的活性物质层。通过在沿基膜的表面长度方向连续涂活性物质层，并沿基膜长度方向的垂直方向或相对于基膜长度方向的预定角度切割基膜而生产该电极板。该方法包括沿基膜的长度方向连续涂活性物质，在除了基膜两端预定区域的基膜上形成活性物质层，然后用工具沿实质上垂直于基膜长度的方向切割形成有活性物质层的基膜，以形成电极板。
文档编号H01M4/02GK1728422SQ20051008570
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月28日 优先权日2004年7月28日
发明者金钟九, 斎藤晶彦 申请人:三星Sdi株式会社