专利名称：电极组件及使用其的二次电池的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种电极组件及一种使用该电极组件的二次电池。
背景技术：
近来，随着便携式电子设备小型化且变轻，已对作为驱动电源的二次电池进行了研究。具体地讲，随着包括蜂窝电话、笔记本电脑、个人数字助理等的便携式无线设备产品变得更轻且变得功能更强，用作这些产品的驱动电源的电池的重要性日益增加。由于二次电池能够通过反复地充电和放电来反复地使用，所以二次电池比一次电池更经济。另外，二次电池具有高容量且可以小型化，因此，二次电池可具有高的工作电压和高的每单位重量能量密度，二次电池被广泛地用在高科技电子设备中。然而，由于锂二次电池具有3. 7V的工作电压，是现在通常用作便携式电子装备的电源的镍-镉电池或镍-金属氢化物电池的工作电压的三倍高，并且锂二次电池具有高的每单位重量能量密度，所以锂二次电池的应用快速地增长。通常，在形状方面，对厚度薄(或小)、可以应用于诸如蜂窝电话的装置的二次电池(如罐式电池或袋式电池)的需求高；在材料方面，由于诸如锂聚合物电池在能量密度、 放电电压和稳定性(或安全性)方面的优点而对这种二次电池的需求高。这样，容纳在罐式或袋式外壳(或罩)中的电极组件包括正极板和负极板以及与正极板和负极板顺序地层叠或卷绕并设置在正负极板之间的结构(例如，分隔件)。在层叠类型电极组件中，电极接线片分别从正极板和负极板延伸出并熔合到正极板和负极板，并且分别电连接到正电极引线片和负电极引线。另外，每个电极引线的一部分在后续工艺中暴露到罐式或袋式外壳的外部，并与保护电路模块电连接。然而，由于电极接线片可分别从正极板和负极板按线延伸以与电极引线电连接， 所以电极接线片占据了外壳中的大的空间，从而减少了外壳的内部空间的利用率。
发明内容
本发明实施例的一方面涉及一种实施为层叠类型的二次电池。本发明实施例的方面涉及一种电极组件及一种使用该电极组件的二次电池，在该电极组件中，通过在外壳中叠置并弯曲和/或卷绕多个电极接线片而使多个电极接线片更为紧凑。根据本发明的实施例，一种电极组件包括多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片被卷绕在一起或被弯曲至少一次；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片。第一板、第二板及在第一板和第二板之间的分隔件可层叠在一起。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片可沿顺时针方向或逆时针方向被卷绕。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片可从第一板或第二板延伸不同的引出长度。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片的不同的引出长度可从电极组件的第一侧至电极组件的第二侧顺序地增大。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片可位于限定电极组件的厚度的端点之间。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片可被卷绕在一起并被弯曲至少一次作为卷绕部分和弯曲部分。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片可被弯曲为弯曲部分，然后可沿顺时针方向或逆时针方向被卷绕为卷绕部分。所述卷绕部分距离第一板或第二板可比所述弯曲部分距离第一板或第二板远。所述引线可在所述弯曲部分和所述卷绕部分之间的位置处物理地结合到所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片。所述卷绕部分和所述弯曲部分都可位于限定电极组件的厚度的端点之间。所述引线可与所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片卷绕在一起。一种二次电池可包括所述电极组件和壳体，壳体围绕第一板、第二板、第一接线片、第二接线片和分隔件且部分地围绕引线，引线仅在壳体内的区域处物理地结合到所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片。根据本发明的另一实施例，一种电极组件包括多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，沿朝向第一板或第二板的方向被弯曲在一起作为第一接线片或第二接线片的弯曲部分；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到所述弯曲部分。一种二次电池可包括所述电极组件和壳体，壳体围绕第一板、第二板、第一接线片、第二接线片和分隔件且部分地围绕引线，引线仅在壳体内的区域处物理地结合到所述弯曲部分。根据本发明的另一实施例，一种电极组件多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，作为第一接线片或第二接线片的弯曲部分；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到所述弯曲部分。所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片可分别从第一板和第二板沿与所述多个第一接线片或所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片的引出方向相反的方向弯曲，并可沿所述第一接线片或所述第二接线片的引出方向再次弯曲。所述弯曲部分的第一个弯曲可使所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片朝向第一板或第二板弯曲，且所述弯曲部分的第二个弯曲可使所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片远离第一板或第二板弯
曲ο一种二次电池可包括所述电极组件和壳体，壳体围绕第一板、第二板、第一接线片、第二接线片和分隔件且部分地围绕引线，引线仅在壳体内的区域处物理地结合到所述弯曲部分。
附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。图1是根据本发明第一实施例的二次电池的分解透视图。图2是根据本发明第一实施例的二次电池的透视图。图3是沿图2中的A-A，线截取的剖视图。图4是根据本发明第二实施例的电极组件的分解剖视图。图5是示出根据本发明第三实施例的彼此结合的引线和卷绕的电极接线片的剖视图。图6是示出根据本发明第四实施例的彼此结合的引线和弯曲的电极接线片的剖视图。图7是示出根据本发明第五实施例的彼此结合的引线和弯曲的电极接线片的剖视图。图8是示出根据本发明第六实施例的彼此结合的引线和弯曲且卷绕的电极接线片的剖视图。图9是示出根据本发明第七实施例的彼此结合的引线和弯曲且卷绕的电极接线片的剖视图。图IOA是示出根据本发明第八实施例的卷绕在一起的电极接线片和引线的剖视图。图IOB是示出根据本发明第八实施例的沿与电极组件相反的方向弯曲的引线的剖视图。
具体实施例方式在下面的详细描述中，仅通过图示的方式示出和描述了本发明特定的示例性实施例。如本领域的技术人员所将意识到的，描述的实施例可以以许多不同的形式实施，且不应解释为局限于这里提出的实施例。因此，附图和描述将被认为是本质上的示出性而非限制性。另外，当元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或可在它们之间设置一个或多个中间元件而间接地在该另一元件上。另外，当元件被称作“连接到” 另一元件时，该元件可直接连接到该另一元件，或可在它们之间设置一个或多个中间元件而间接地连接到该另一元件。在整个说明书中，相同的标号代表相同的元件。
在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明实施例的电极组件和使用该电极组件的二次电池，附图示出了本发明的实施例。在描述附图之前将首先定义在本发明的实施例中使用的术语。在本申请的上下文中，弯曲指电极接线片被弯曲的状态，卷绕指电极接线片被螺旋地卷绕的状态。另外，电极接线片的引出(draw-out)方向指设置引线的方向(S卩，背离电极组件的方向)，与电极接线片的引出方向相反的方向指设置电极组件的方向(即，朝向电极组件的方向)。图1是根据本发明第一实施例的二次电池的分解透视图。参照图1，在电极组件10中，涂覆有活性材料的正极板11和负极板13交替地设置且层叠有设置在它们之间的分隔件12。从一侧延伸的正极接线片Ila形成在正极板11 上，与正极接线片Ila沿同一方向从另一侧延伸的负极接线片13a形成在负极板13上。虽然在本发明的第一实施例中示出了层叠式电极组件，但也可形成具有多个电极片彼此叠置的结构的另一电极组件。虽然根据二次电池的类型，它们可以以其他方式形成，但通常通过将活性材料涂覆并固定到金属材料和/或涂覆并固定到金属材料中、干燥、滚压(roll-pressing)和切割材料来形成正极板11和负极板13。在一个实施例中，通过利用浆料涂覆铝金属箔并干燥来制造正极板11，通过利用浆料涂覆铜金属箔并干燥来制造负极板13。浆料包括正极板11 的活性材料和负极板13的活性材料以及允许活性材料粘附到金属箔的固定剂。在锂二次电池的情况下，可主要将含锂的复合氧化物用作正极活性材料，并可主要将硬碳、软碳、石墨等任何一种碳物质用作负极活性材料，但本发明不限于锂二次电池。分隔件12设置在正极板11和负极板13之间。使用的是具有高离子渗透性和高机械强度的绝缘薄膜。分隔件12的孔径通常在0.01 μπι至10 μπι的范围内，分隔件12的厚度通常在5 μ m至300 μ m的范围内。由诸如聚乙烯或耐化学的且疏水的聚丙烯之类的烯烃聚合物或者玻璃纤维制成薄片或无纺布可用作分隔件12。在诸如聚合物等固体电解质用作电解质的情况下，固体电解质也可用作分隔件12。另外，袋状壳体20具有能够容纳电极组件10的容纳空间。袋状壳体20通常形成在铝薄膜的顶部和底部上以具有层叠结构。袋状壳体20的内表面由热粘合树脂制成。图2是根据本发明第一实施例的二次电池的透视图，图3是沿图2中的A-A’线截取的剖视图。参照图2和图3，当电极组件10容纳在袋状壳体20的容纳空间中时，结合到正极接线片Ila的正极引线lib的一部分和结合到负极接线片13a的负极引线13b的一部分暴露到袋状壳体20的外部。在增加与袋状壳体20的密封性的同时用于确保与袋状壳体20 电绝缘的绝缘带30附着到正极引线lib和负极引线1 的与袋状壳体20接触的部分。在电极组件10中，具有延伸的正极接线片Ila的正极板11和具有延伸的负极接线片13a的负极板13交替地设置，且分隔件12设置在正极板11和负极板13之间。正极接线片Ila和负极接线片13a分别连接到正极引线lib和负极引线13b，正极接线片和负极接线片各自(例如，沿顺时针方向)卷绕在一起。在卷绕正极接线片Ila和负极接线片13a 之后，可将卷绕部分14设置在宽度B的内部或设置在限定电极组件10的厚度的端点之间。因此，在袋状壳体20的密封部分21的内部空间中减小了由正极接线片Ila和负极接线片13占据的空间，从而提高了空间的利用。也就是说，通过在密封部分21的剩余空间(或否则会被正极接线片和负极接线片占据的空间)中增加正极板11和负极板13的尺寸可提高电池容量，并可通过将袋状壳体20形成得更小来减小最终产品的尺寸。如上所述，袋状壳体20通常形成在铝薄膜的顶部和底部上，以具有覆盖有尼龙、 诸如聚丙烯或聚乙烯的合成树脂等的层叠结构。袋状壳体20的内表面由用于密封的热粘合树脂制成。结果，通过加热和按压使涂覆在袋状壳体20的内表面上的热粘合树脂与袋状壳体20熔合，以使袋状壳体20密封。图4是示出根据本发明第二实施例的电极组件的分解剖视图。参照图4，正极接线片Ila的引出长度彼此不同。这里，当正极接线片Ila被卷绕或弯曲时，为了工艺(例如，制造工艺)的方便，位于最内侧的正极接线片lla-5具有最短的长度，位于最外侧的正极接线片Ila-I具有最长的长度。也就是说，位于最内侧的正极接线片lla-5和位于最外侧的正极接线片Ila-I与顺序地位于它们之间的正极接线片lla_4、 lla-3和lla-2具有如下的长度正极接线片lla_l的长度比正极接线片lla_2的长度长， 正极接线片lla-2的长度比正极接线片lla-3的长度长，正极接线片lla_3的长度比正极接线片lla-4的长度长，正极接线片lla-4的长度比正极接线片lla_5的长度长。虽然在此示出了五个正极接线片，但本发明不限于此。在本发明的其他实施例中，可以根据实际需要设置多个正极接线片。虽然未示出从负极板13中引出的负极接线片13a，但负极接线片13a的引出长度可以以与正极接线片Ila的方式相同或基本相同的方式而彼此不同。在下文中，描述的电极接线片和引线的构造不仅可以适用于正极接线片和正极引线，也可以适用于负极接线片和负极引线。图5是示出根据本发明第三实施例的彼此结合的引线和卷绕的电极接线片的剖视图。参照图5，从电极板引出的电极接线片1 沿逆时针方向被卷绕，然后，引线1 电连接到卷绕部分14的底部。引线1 在卷绕部分14的底部上与卷绕部分14连接。卷绕部分14和引线1 可通过焊接彼此连接，且电极接线片1 位于电极组件的宽度的内部或位于限定电极组件的厚度的端点之间。图6是示出根据本发明第四实施例的结合在一起的引线和弯曲的电极接线片的剖视图。参照图6，在本发明的第四实施例中，从电极板(未示出)延伸的电极接线片21a 被弯曲一次并与引线21b连接。这里，电极接线片21a沿与电极接线片21a的引出方向相反的方向向下弯曲，也就是说，沿设置电极组件的方向(或朝向电极组件)向下弯曲，以形成弯曲部分22。另外，引线21b焊接到弯曲的电极接线片21a的顶部上。这里，虽然未在附图中示出，但引线21b可焊接到弯曲部分22的底部上。这里，在一个实施例中，电极接线片21a可沿与电极接线片21a的引出方向相反的方向向上弯曲，引线21b可焊接到电极接线片21a的顶部或底部上。另外，电极接线片21a 的引出长度可形成为从弯曲部分的内侧向外侧增大，从而电极接线片21a容易被弯曲，并且电极接线片21a可形成为位于电极组件的宽度的内部或位于由电极组件的厚度限定的端点之间。图7是示出根据本发明第五实施例的彼此结合的引线和弯曲的电极接线片的剖视图。参照图7，在本发明的第五实施例中，从电极板延伸的电极接线片31a被弯曲两次，并与引线31b连接。这里，电极接线片31a沿与电极接线片31a的引出方向相反的方向弯曲以形成第一弯曲部分32，另外，它们沿电极接线片31a的引出方向(或远离电极组件) 被弯曲以形成第二弯曲部分33。也就是说，电极接线片31a沿设置电极组件的方向弯曲(或向上弯曲)以形成第一弯曲部分32，另外，它们沿设置引线31b的方向弯曲(或向上弯曲)以形成第二弯曲部分 33。另外，引线31b焊接到被弯曲两次的电极接线片31a的顶部上。这里，虽然未在附图中示出，但引线31b可焊接到被弯曲两次的电极接线片31a的底部上。图8是示出根据本发明第六实施例的彼此结合的引线和弯曲且卷绕的电极接线片的剖视图。参照图8，在本发明的第六实施例中，从电极板延伸的电极接线片41a沿与电极接线片41a的引出方向相反的方向弯曲一次，然后被卷绕(例如，沿顺时针方向)并与引线 41b连接。这里，电极接线片41a沿设置电极组件的方向向上弯曲以形成弯曲部分42，并沿顺时针方向卷绕以形成卷绕部分43。另外，引线41b焊接在弯曲部分42与卷绕部分43之间。另外，引线41b可以可选择地焊接到卷绕部分43的顶部上。另外，在一个实施例中，电极接线片41a的引出长度可形成为从弯曲部分和卷绕部分的内侧向外侧增大，从而电极接线片41a容易被弯曲和卷绕，并且电极接线片41a可形成为位于电极组件的宽度的内部或位于由电极组件的厚度限定的端点之间。图9是示出根据本发明的第七实施例的彼此结合的引线和弯曲且卷绕的电极接线片的剖视图。参照图9，在本发明的第七实施例中，从电极板延伸的电极接线片51a沿与电极接线片51a的引出方向相反的方向被弯曲一次，然后它们被卷绕(例如，沿逆时针方向)并与引线51b连接。电极接线片51a沿设置电极组件的方向弯曲(或向下弯曲)以形成弯曲部分52，并沿逆时针方向卷绕以形成卷绕部分53。另外，引线51b焊接在弯曲部分52和卷绕部分53之间。另外，引线51b可以可选择地焊接到卷绕部分53的底部上。图IOA是示出根据本发明第八实施例的卷绕在一起的电极接线片和引线的剖视图，图IOB是示出根据本发明的第八实施例的沿与电极组件相反(或远离电极组件)的方向弯曲的引线的剖视图。参照图IOA和图10B，在将引线61B设置在从电极板弓丨出的电极接线片61a的顶部上之后，将引线61b和电极接线片61a —起沿逆时针方向卷绕以形成卷绕部分62，从而引线61b位于最内侧。另外，沿与电极组件相反(或远离电极组件)的方向(方向C)拉引线 61b的未被卷绕部分的端部(位于电极组件侧的引线的端部)，以形成未卷绕引线61b的端部沿与电极组件相反的方向弯曲的弯曲部分63。然后，通过将电极接线片61a和引线61b 彼此焊接来加强结合强度。根据本发明的第八实施例，能够通过将电极接线片61a和引线61b卷绕在一起来提高外壳的内部空间的利用，并能够通过将电极接线片61a和引线61b巷绕在一起来减少工艺的数量(或简化制造)。虽然已结合特定的示例性实施例描述了本发明，但将理解的是，本发明不限于公开的实施例，而是相反，意图覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。
权利要求
1.一种电极组件，所述电极组件包括多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片被卷绕在一起或被弯曲至少一次；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片。
2.如权利要求1所述的电极组件，其中，第一板、第二板及在第一板和第二板之间的分隔件层叠在一起。
3.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片沿顺时针方向或逆时针方向被卷绕。
4.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片从第一板或第二板延伸不同的引出长度。
5.如权利要求4所述的电极组件，其中，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片的不同的引出长度从电极组件的第一侧至电极组件的第二侧顺序地增大。
6.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片位于限定电极组件的厚度的端点之间。
7.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片被卷绕在一起并被弯曲至少一次作为卷绕部分和弯曲部分。
8.如权利要求7所述的电极组件，其中，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片被弯曲为弯曲部分，然后沿顺时针方向或逆时针方向被卷绕为卷绕部分。
9.如权利要求7所述的电极组件，其中，所述卷绕部分距离第一板或第二板比所述弯曲部分距离第一板或第二板远。
10.如权利要求7所述的电极组件，其中，所述引线在所述弯曲部分和所述卷绕部分之间的位置处物理地结合到所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片。
11.如权利要求7所述的电极组件，其中，所述卷绕部分和所述弯曲部分都位于限定电极组件的厚度的端点之间。
12.如权利要求1所述的电极组件，其中，所述引线与所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片卷绕在一起。
13.一种二次电池，所述二次电池包括如权利要求1所述的电极组件和壳体，壳体围绕第一板、第二板、第一接线片、第二接线片和分隔件且部分地围绕引线，引线仅在壳体内的区域处物理地结合到所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片。
14.一种电极组件，所述电极组件包括多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，沿朝向第一板或第二板的方向被弯曲在一起作为第一接线片或第二接线片的弯曲部分；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到所述弯曲部分。
15.一种二次电池，所述二次电池包括如权利要求14所述的电极组件和壳体，壳体围绕第一板、第二板、第一接线片、第二接线片和分隔件且部分地围绕引线，引线仅在壳体内的区域处物理地结合到所述弯曲部分。
16.一种电极组件，所述电极组件包括多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片被一起弯曲至少两次作为第一接线片或第二接线片的弯曲部分；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到所述弯曲部分。
17.如权利要求16所述的电极组件，所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片从第一板或第二板沿与所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片的引出方向相反的方向弯曲，并沿所述第一接线片或所述第二接线片的引出方向再次弯曲。
18.如权利要求16所述的二次电池，其中，所述弯曲部分的第一个弯曲使所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片朝向第一板或第二板弯曲，且所述弯曲部分的第二个弯曲使所述多个第一接线片和所述多个第二接线片中的所述至少一种接线片远离第一板或第二板弯曲。
19.一种二次电池，所述二次电池包括如权利要求16所述的电极组件和壳体，壳体围绕第一板、第二板、第一接线片、第二接线片和分隔件且部分地围绕引线，引线仅在壳体内的区域处物理地结合到所述弯曲部分。
全文摘要
本发明提供了一种多个电极接线片在外壳的内部更为紧凑的电极组件及一种使用其的二次电池。根据本发明实施例的电极组件包括多个第一极性的第一板；多个第二极性的第二板，与第一板交替地布置；从第一板延伸的多个第一接线片和从第二板延伸的多个第二接线片中的至少一种接线片，多个第一接线片和多个第二接线片中的所述至少一种接线片被卷绕在一起或被弯曲至少一次；多个分隔件，设置在第一板和第二板之间；引线，物理地结合到多个第一接线片和多个第二接线片中的所述至少一种接线片。
文档编号H01M2/24GK102163736SQ201110041859
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月19日
发明者柳坰模 申请人:三星Sdi株式会社