专利名称：可再充电电池的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种可再充电电池。
背景技术：
与不能充电的一次电池相比，可再充电电池能充电和放电。低容量的可再充电电 池通常用于小型便携电子器件诸如移动电话或膝上型电脑，而大容量可再充电电池通常用 作能量存储源或电源用于驱动诸如电动车、混合动力车等的电机。可再充电电池典型地包括电极组件，包括正电极和负电极，以及插置在正电极与 负电极之间的隔板；壳，容纳电极组件；以及电极端子，与电极组件电连接且从壳突出。电 极组件通常包括卷绕成果子冻卷、以Z字形方式折叠或层叠为数层的数个正电极和负电极 以及隔板。在电极组件中，正端子和负端子通过焊接等分别固定在从隔板暴露的正未涂覆区 和负未涂覆区上。取决于电极组件的配置和电流收集结构，前述可再充电电池可具有各种输出性 能、循环寿命、可靠性等。例如，当正电极和负电极以及隔板没有在电极组件中适当地对准 时，电极组件会使可再充电电池在随后的工艺诸如焊接或组装期间变得有缺陷或短路。在该背景技术部分中公开的以上信息仅是用于增强对于所述技术的背景的理解， 因此，其可包括不构成对于本领域的技术人员来说在该国已经公知的现有技术的信息。
发明内容
示例性实施方式提供一种包括电极组件的可再充电电池，在电极组件中正电极和 负电极对准，因而通过增加每个正电极和负电极的电流收集效率，该可再充电电池具有改 善的输出性能、循环寿命和可靠性。根据本发明的方面，提供一种可再充电电池，包括电极组件，具有多个第一电极、 多个第二电极和隔板，每个第一电极包括涂覆有第一活性材料的第一涂覆区以及具有第一 对准开口和第二对准开口的第一未涂覆区，每个第二电极包括涂覆有第二活性材料的第二 涂覆区以及具有第三对准开口和第四对准开口的第二未涂覆区，隔板在每个第一涂覆区与 每个第二涂覆区之间；以及壳，容纳电极组件，其中，第一对准开口基本彼此对准，第二对准 开口基本彼此对准，第三对准开口基本彼此对准，第四对准开口基本彼此对准。在一个实施方式，第一对准开口在第一未涂覆区的第一半上以及第二对准开口在 第一未涂覆区的第二半上，以及其中第三对准开口在第二未涂覆区的第一半上以及第四对 准开口在第二未涂覆区的第二半上。另外，可再充电电池还可包括第一端子和第二端子，其中第一端子在第一方向从 电极组件延伸，以及其中第二端子在与第一方向相反的第二方向从电极组件延伸。在一个 实施方式中，层叠电极组件。可再充电电池还可包括密封壳的至少一个盖板、电连接到电极组件并具有第一连接开口和第二连接开口的第一电流收集板以及电连接到电极组件并具有第三连接开口和 第四连接开口的第二电流收集板。另外，多个紧固件可穿过对准开口的相应一个和连接开 口的相应一个插入。在一个实施方式中，第一对准开口与第二对准开口之间的距离不同于第三对准开 口与第四对准开口之间的距离。根据本发明的另一方面，提供一种可再充电电池，包括电极组件，具有第一电极、 第二电极、第一隔板和第二隔板，第一电极包括涂覆有第一活性材料的第一涂覆区以及具 有多个第一对准开口和多个第二对准开口的第一未涂覆区，第二电极包括涂覆有第二活性 材料的第二涂覆区以及具有多个第三对准开口和多个第四对准开口的第二未涂覆区，第一 隔板在第一涂覆区与第二涂覆区之间，第二隔板形成电极组件的外层；以及壳，容纳电极组 件，其中，所有的第一对准开口基本彼此对准，所有的第二对准开口基本彼此对准，所有的 第三对准开口基本彼此对准，所有的第四对准开口基本彼此对准。在一个实施方式中，电极 组件折叠或卷绕。
图1是根据本发明的第一实施方式的可再充电电池的透视图；图2是在图1中示出的可再充电电池的横截面视图；图3是在图2中示出的可再充电电池的电极组件的透视图；图4是在图3中示出的电极组件的正电极和负电极的部件的透视图；图5是根据本发明的第二实施方式的可再充电电池的横截面视图；图6是示出根据本发明的第三实施方式的可再充电电池的正未涂覆区、正电流收 集板、负未涂覆区以及负电流收集板的分解透视图；图7是根据本发明的第四实施方式的可再充电电池的横截面视图；图8是根据本发明的第五实施方式的可再充电电池的电极组件的示意图；图9是根据本发明的第六实施方式的可再充电电池的电极组件的透视图；图10是根据本发明的第七实施方式的可再充电电池的电极组件的正视图。
具体实施例方式在以下文中，本公开将参考附图更全面地描述实施方式。如同本领域的技术人员 所能理解的，所描述的实施方式可以各种不同的方式修改，所有的修改都不脱离本公开的 精神或范围。图1是根据本发明的第一实施方式的可再充电电池的透视图，图2是在图1中示 出的可再充电电池的横截面视图。参见图1和图2，可再充电电池100包括电极组件20，包括正电极21、负电极22 和隔板23 ；壳30，具有相对的开口端并容纳电极组件20 ；盖板40，连接到壳30的任一开口 端并且封闭且密封壳30 ；以及正端子51和负端子52，安装在盖板40上并电连接到电极组 件20。图3是在图2中示出的可再充电电池的电极组件的透视图，图4是在图3中示出 的电极组件的正电极和负电极的部件的透视图。
参见图3和图4，电极组件20通过在正电极21与负电极22之间分别插入隔板23 并且然后将正电极21、负电极22以及隔板23层叠在一起而制成。正电极21通过在正集电 器的两侧涂覆正活性材料(active material)制得，而负电极22通过在负集电器的两侧上 涂覆负活性材料制得。在此，正电极21包括从隔板23延伸的正未涂覆区24，而负电极22包括从隔板23 延伸的负未涂覆区25。正未涂覆区24和负未涂覆区25是没有涂覆任何活性材料的区域。 正未涂覆区24和负未涂覆区25从电极组件20沿大体相反的方向延伸。电极组件20 —般具有矩形的棱柱形状。基于图示，χ轴表示电极组件20的长度 方向，而y轴表示电极组件20的宽度方向。正未涂覆区24和负未涂覆区25沿电极组件20 的长度方向(χ轴)在电极组件20的相反端上(图3和图4)，但是也可以是沿电极组件的 宽度方向(y轴)在电极组件的相反端上。电极组件20的‘长度方向’和‘宽度方向’是基于在图3和图4中示出的正未涂覆 区24和负未涂覆区25的位置而限定的。换句话说，当正未涂覆区24和负未涂覆区25沿 电极组件20的宽度方向(y轴)彼此面对时，在图3和图4中示出的电极组件20的‘长度 方向’理解为‘宽度方向’，而‘宽度方向’理解为‘长度方向’。层叠在一起的正未涂覆区24与正电极21 —样多。层叠的正未涂覆区24的每个均 包括彼此相对靠近的至少两个开口 241a、241b。类似地，层叠在一起的负未涂覆区25与负 电极22 —样多。层叠的负未涂覆区25的每个均包括彼此相对靠近的至少两个开口 251a、 251b。这些开口 241a、241b、251a和251b在层叠之前分别形成在正未涂覆区24和负未涂 覆区25中。在图中，正未涂覆区24和负未涂覆区25每个均包括两个圆形开口 241a、241b 和 251a、251b。因此，当数个正电极21和负电极22以及隔板23层叠为电极组件20时，沿电极组 件20的厚度方向(ζ轴)布置的开口 241a、241b和251a、251b示出正电极21和负电极22 基本对准的程度。在此，在正未涂覆区24中的两个开口 241a、241b的每一个设置在沿虚拟线(在 图3中标记为点划线)划分的一半上，其中该虚拟线平行于长度方向(χ轴)穿过电极组件 20。类似地，在负未涂覆区25上的两个开口 251a、251b的每一个设置在虚拟线的任一侧上， 该虚拟线将负未涂覆区划分为相等的两半。在正未涂覆区24和负未涂覆区25上的两个开 口 241a、241b和251a、251b可以具有相同的间距或尺寸。另外，第一开口 241a和第二开口 241b之间的距离可以与第三开口 251a和第四开口 251b之间的距离相同或不同。由于两个开口 241a、241b和251a、251b形成在相应的未涂覆区的中心线的任一 侧，所以当它们在层叠期间没有沿电极组件20的宽度方向(y轴)和长度方向(χ轴)对准 时，能被识别出。换句话说，如果仅在中心线上设置并定位一个开口或者如果在未涂覆区的 仅一侧形成两个开口，则会难以确定正电极和负电极沿电极组件20的宽度方向和长度方 向的未对准。在图3和图4中，两个开口 241a、241b和251a、251b形成在中心线的任一侧上，但
是开口的数量不限于此。根据本发明的第一实施方式，因为可再充电电池100包括包含基本彼此对准的数 个正电极21和负电极22的电极组件20，所以电极组件可在层叠之后的随后工艺中具有较小的变形。因此，可再充电电池100可具有更长的循环寿命特性和更大的可靠性。层叠的正未涂覆区24紧密地彼此贴附并通过焊接等结合在一起。层叠的负未涂 覆区25也紧密地彼此贴附并通过焊接等结合在一起。在此，正未涂覆区24和负未涂覆区25可具有比正电极21和负电极22小的宽度。 在图4中，正未涂覆区24和负未涂覆区25的宽度标注为W1，而正电极21和负电极22的宽 度标注为W2。这样，当正未涂覆区24和负未涂覆区25被紧密地贴附并结合在一起时，能防 止或显著地减小电极组件20的变形。再参见图1和图2，电极组件20设置在壳30中，正未涂覆区24朝向壳30的一端 且负未涂覆区25朝向壳30的另一端。然后，包括正端子51的盖板40与壳30的一端结合， 而包括负端子52的另一盖板40与壳30的另一端结合。正端子51和负端子52安装在盖板40上，绝缘垫圈53在正端子51和负端子52 与盖板40之间。连接到正端子51的正电流收集板54和连接到负端子52的负电流收集板 55朝向电极组件20安装在盖板40内。正未涂覆区24通过焊接等固定到正电流收集板54，而负未涂覆区25类似地固定 到负电流收集板55。因此，正端子51电连接到正电极21，而负端子52电连接到负电极22。虽然附图示出了正端子51和负端子52沿大体相反的方向延伸，但是将理解正端 子和负端子能彼此平行地设置且电连接到单一的盖板。图5是根据本发明的第二实施方式的可再充电电池的横截面视图。参见图5，根据第二实施方式的可再充电电池200包括具有一个开口端的壳31以 及包括正端子51和负端子52并连接到开口端的盖板41。弯曲的正电流收集板56设置在 正端子51与正未涂覆区24之间并电连接正端子51和正未涂覆区24，弯曲的负电流收集板 57设置在负端子52与负未涂覆区25之间并电连接负端子52和负未涂覆区25。正未涂覆区24通过焊接等固定到正电流收集板56，而负未涂覆区25类似地固定 到负电流收集板57。绝缘构件58设置在盖板41与正电流收集板56之间，并且还设置在盖 板41与负电流收集板57之间。电极组件20具有与本发明的第一实施方式的电极组件基 本相同的组成。图6是示出根据本发明的第三实施方式的可再充电电池的正未涂覆区、正电流收 集板、负未涂覆区以及负电流收集板的分解透视图。参见图6，根据本发明的第三实施方式的可再充电电池300包括分别在正未涂覆 区24中的开口 241a、241b和负未涂覆区25中的开口和251a、251b，其用作与正电流收集板 56和负电流收集板57机械结合的紧固孔。换句话说，根据第三实施方式，可使用紧固构件 诸如螺钉_螺母组件或铆钉而不是焊接，来连接正未涂覆区24与正电流收集板56以及负 未涂覆区25与负电流收集板57。因此，在相应的正电流收集板56和负电流收集板57上的开口 561a、561b和571a、 571b形成为相应于在正未涂覆区24和负未涂覆区25上的开口 241a、241b和251a、251b。 在螺钉_螺母组件的情形下，螺钉61穿过正电流收集板56和正未涂覆区24，然后上紧并固 定螺母62。铆钉可被加热并穿过正电流收集板和正未涂覆区。另外，铆钉的端部可被即将 被固定的外部源改变并防止其分离。图6示出了螺钉61和螺母62的组件作为紧固构件的 实例。
在根据第三实施方式的可再充电电池300中，开口 241a、241b和251a、251b能用 于确定电极组件20对准的程度以及还用于促进正未涂覆区24与正电流收集板56的机械 结合，以及还用于促进负未涂覆区25与负电流收集板57的机械结合。根据本发明的第一至第三实施方式，壳30和31由铝、铝合金或镀有镍的导电金属 制成，具有相应于电极组件20的形状。图7是根据本发明的第四实施方式的可再充电电池的横截面视图。参见图7，可再充电电池400包括由叠片制成的壳32以及直接与正未涂覆区24和 负未涂覆区25固定并从壳32延伸的正端子511和负端子521。壳32包括上壳33和下壳 34。根据本发明的第四实施方式，可再充电电池400不包括盖板，与上述示例性实施方式不 同。叠片包括通过粘接层结合的金属层和树脂层。上壳33和下壳34容纳浸渍在电解 液中的电极组件20，它们通过热接合而沿其边缘密封。正端子511和负端子521成形为具有预定厚度的板，且可包括通过绝缘聚合物在 上壳33和下壳34重叠的区域上形成的密封区。密封区使正端子511和负端子521与壳32 绝缘，并在热接合处理期间保护正端子511和负端子521。正端子511和负端子521还可具有开口，且能通过紧固构件诸如螺钉-螺母组件 或铆钉附接到正未涂覆区24和负未涂覆区25。图7示出了螺钉61和螺母62的紧固构件 组件实例。另一方面，正未涂覆区24能与正端子511焊接而不用紧固构件，而负未涂覆区 25能与负端子521焊接。图8是根据本发明的第五实施方式的可再充电电池的电极组件的示意图。参见图8，根据第五实施方式的可再充电电池500可包括与根据第一至第四实施 方式之一的可再充电电池基本相同的部件，除了电极组件201以Z字方式折叠并层叠之外。电极组件201可包括一片正电极21、一片负电极22、设置在正电极21与负电极22 之间的一片隔板23，以及设置在正电极21和负电极22任一个外侧的另一片隔板23以大体 地形成电极组件的外部。正电极21和负电极22以及隔板23沿长度方向折叠数次，形成电 极组件201。从隔板23延伸的正未涂覆区24和负未涂覆区25可具有多个开口 241c、241d和 251c、251d。这些开口 241c、241d和251c、251d形成在正未涂覆区24和负未涂覆区25中， 且当电极组件折叠并层叠时有助于电极组件201沿厚度方向(ζ轴)的对准。更具体地，开 口 241c、241d和251c、25Id可彼此对准以允许折叠的电极组件201的对准。层叠的正未涂覆区24和负未涂覆区25可以在其两个边缘处切割以具有更短的宽 度，然后通过焊接等结合在一起。图9是根据本发明的第六实施方式的可再充电电池的电极组件的透视图。参见图9，根据第六实施方式的可再充电电池600可包括与根据第一至第四实施 方式的可再充电电池基板相同的部件，除了电极组件202卷绕为果子冻卷之外。电极组件202包括一片正电极21、一片负电极22、设置在正电极21与负电极22 之间的一片隔板23，以及设置在正电极21和负电极22任一个外侧的另一片隔板23以形 成电极组件的外部。正电极21和负电极22以及隔板23卷绕数次并被挤压，形成电极组件 202。
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正未涂覆区24和负未涂覆区25从隔板23延伸，并具有多个开口 241c、241d和 251c、251d。这些开口 241c、241d和251c、251d形成在正未涂覆区24和负未涂覆区25上， 且适于当电极组件202卷绕时沿厚度方向(ζ轴)对准，因而有助于电极组件202的对准。然而，由于例如正电极21和负电极22以及隔板23的厚度、当它们卷绕时正电极 21和负电极22以及隔板23的曲率以及可能在卷绕期间发生的其它各种工艺偏差，在螺旋 卷绕的电极组件202中，开口 241c、241d和251c、251d可能没有沿厚度方向对准。在该情形下，在关于开口 241c、241d和251c、251d的位置偏差沿厚度方向(ζ轴) 设定容差(allowance)后，通过使用光学器件或其它类似的器件测量开口 241c、241d和 251c、25Id的位置偏差，能基于容差评估电极组件202。图10是根据本发明的第七实施方式的可再充电电池的电极组件的正视图。参见图10，根据第七实施方式的可再充电电池700可包括与根据第一至第六实施 方式的可再充电电池基本相同的部件，除了电极组件203的正未涂覆区24和负未涂覆区25 具有第一圆形开口 241e、251e和第二非圆形开口 242和252之外。第二开口 242和252形成为具有大体的卵形以在虚拟的圆形开口(标注为虚线) 的任一侧上提供额外的空间。然后，当紧固构件插入第一开口 241e和251e以及第二开口 242和252时，可以易 于与正未涂覆区24和负未涂覆区25固定，而不管用于第一开口 241e和251e的紧固构件 与用于第二开口 242和252的另一紧固构件之间的工艺误差。虽然本公开已经结合目前考虑为实际的示例性实施方式进行了描述，但是将理解 本发明不限于所公开的实施方式，而是，相反地，本公开意欲覆盖包括于附属的权利要求书 的精神和范围内的各种修改和等效的配置。
权利要求
1.一种可再充电电池，包括电极组件，包括多个第一电极，每个包括涂覆有第一活性材料的第一涂覆区以及具有第一对准开口和 第二对准开口的第一未涂覆区，多个第二电极，每个包括涂覆有第二活性材料的第二涂覆区以及具有第三对准开口和 第四对准开口的第二未涂覆区，隔板，在每个第一涂覆区与每个第二涂覆区之间；以及壳，容纳所述电极组件，其中，所述第一对准开口彼此对准，所述第二对准开口彼此对准，所述第三对准开口彼 此对准，所述第四对准开口彼此对准。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一对准开口在所述第一未涂覆区 的第一半上以及所述第二对准开口在所述第一未涂覆区的第二半上，以及其中所述第三对 准开口在所述第二未涂覆区的第一半上以及所述第四对准开口在所述第二未涂覆区的第 二半上。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括第一端子和第二端子，其中所述 第一端子在第一方向上从所述电极组件延伸，以及其中所述第二端子在与所述第一方向相 反的第二方向上从所述电极组件延伸。
4.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括密封所述壳的至少一个盖板。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电极组件被层叠。
6.根据权利要求1所述的可再充电电池，进一步包括电连接到所述电极组件并具有第 一连接开口和第二连接开口的第一电流收集板以及电连接到所述电极组件并具有第三连 接开口和第四连接开口的第二电流收集板。
7.根据权利要求6所述的可再充电电池，进一步包括多个紧固件，其中所述多个紧固 件的每一个穿过所述对准开口的相应一个和所述连接开口的相应一个插入。
8.根据权利要求7所述的可再充电电池，其中所述多个紧固件包括螺母和螺钉、铆钉 或焊接件。
9.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述壳包括第一叠片和第二叠片。
10.根据权利要求9所述的可再充电电池，进一步包括多个紧固件、第一端子和第二端 子，其中所述第一端子和所述第二端子每个都通过所述多个紧固件的相应一个连接到所述 电极组件。
11.根据权利要求10所述的可再充电电池，其中所述多个紧固件的每一个均穿过所述 对准开口的相应一个插入。
12.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一对准开口、所述第二对准开 口、所述第三对准开口和所述第四对准开口是圆形或卵形。
13.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述第一对准开口与所述第二对准开 口之间的距离不同于所述第三对准开口与所述第四对准开口之间的距离。
14.一种可再充电电池，包括电极组件，包括第一电极，包括涂覆有第一活性材料的第一涂覆区以及具有多个第一对准开口和多个第二对准开口的第一未涂覆区；第二电极，包括涂覆有第二活性材料的第二涂覆区以及具有多个第三对准开口和多个 第四对准开口的第二未涂覆区；第一隔板，在所述第一涂覆区与所述第二涂覆区之间； 第二隔板，形成所述电极组件的外层；以及 壳，容纳所述电极组件，其中，所有的所述第一对准开口彼此对准，所有的所述第二对准开口彼此对准，所有的 所述第三对准开口彼此对准，所有的所述第四对准开口彼此对准。
15.根据权利要求14所述的可再充电电池，其中所述电极组件折叠或卷绕。
16.根据权利要求14所述的可再充电电池，其中所述第一对准开口、所述第二对准开 口、所述第三对准开口和所述第四对准开口是圆形或卵形。
全文摘要
本发明提供一种可再充电电池，该可再充电电池包括电极组件，具有多个第一电极，每个第一电极包括涂覆有第一活性材料的第一涂覆区以及具有第一对准开口和第二对准开口的第一未涂覆区，多个第二电极，每个第二电极包括涂覆有第二活性材料的第二涂覆区以及具有第三对准开口和第四对准开口的第二未涂覆区，隔板，在每个第一涂覆区与每个第二涂覆区之间；以及壳，容纳电极组件，其中，第一对准开口基本彼此对准，第二对准开口基本彼此对准，第三对准开口基本彼此对准，第四对准开口基本彼此对准。
文档编号H01M4/02GK102074727SQ201010527899
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年11月25日
发明者姜有名, 安载都, 宋炳烈, 李廷宪, 李承宰, 梁在敏, 金性洙, 鲁世源, 黄保中, 黄在贤 申请人:三星Sdi株式会社