CN1713440A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

一种二次电池，包括：壳体；位于壳体中的电极组件，包括正电极、负电极和置于正负电极间的隔板；密封壳体并电连接到电极组件的盖组件。集流板与正电极或负电极电连接，正电极或负电极包括无活性材料的非涂层区域，非涂层区域与集流板相接触，且位于电极组件外围区域的非涂层区域比位于电极组件中心区域的非涂层区域宽。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池，具体涉及电极组件的电极。

背景技术

根据用途和电池容量，二次电池分为低容量二次电池和高容量二次电池，下文中将低容量二次电池称为“小型电池”，它们使用以包的形式封装的单独电池组单元电池；将高容量的二次电池称为“大型电池”，它们用多个电池组单元电池封装成电池组以驱动电动机。

小型电池为诸如移动电话、便携式计算机和可携式摄像机等小型电子设备供电，大型电池用作驱动混合动力车等的电动机的电源。

根据外形，小型电池分为不同的类型，例如方形电池和圆柱形电池。小型电池通常包括：正电极、负电极和作为绝缘体置于正负电极之间的隔板，正电极、负电极和隔板螺旋卷绕起来形成电极组件。电极组件插入圆柱形壳体中形成电池。

二次电池的正电极和负电极各有一个可导电的引线元件，用于在二次电池工作时收集正电极和负电极所产生的电流。引线元件将正电极和负电极产生的电流引入正端子和负端子。

如果大型电池采用与小型电池相同的结构，将无法达到电池容量和功率输出的操作特性。因此，日本未审专利公开2003-7346提出了一种电极组件带有多个接线片的结构。该电池沿电极组件的一个方向上有多个接线片，这些接线片与连接着外部端子的内部端子相结合。

然而，这种多接线片结构需要大量工序。接线片由于单位面积小而在达到大型电池的输出功率特性方面受到限制。

引线元件的另一种形式是集流板。集流板与多接线片结构相比，单位面积较大。因此，通过减少引线元件占用的空间，在每单位面积上，集流板比接线片有更高的电流收集效率和更高的能量密度，从而提高了每单位体积的能量密度。

然而，集流板的缺陷在于集流板与电极组件间的固定不牢固。集流板通过焊接固定到电极组件上。在电极组件采用胶卷结构时，正电极、负电极和置于正负电极之间的隔板进行螺旋卷绕，集流板固定到电极组件上，从电极组件的内层到外层，电极组件和集流板间的接触面积减小。这导致电极组件的外层部分焊接不牢固。此外，电机组件的外层部分的焊接热量(例如激光热量)可能传导至不需要焊接的电极从而产生不需要的焊接。例如，应该被焊接到正电极上的正集流板被焊接至负电极上而引起二次电池的短路。

发明内容

本发明提供了一种二次电池，该二次电池中用于收集电流的引线元件和电极组件之间牢固固定。

本发明的一个实施例中提供了一种二次电池，其中用于收集电流的引线元件与电极组件间连接牢固，不会出现短路。

本发明的一个实施例中提供了一种二次电池，包括容纳了电极组件的壳体，该电极组件包括正电极、负电极和置于正负电极之间的隔板。盖组件密封壳体，并与电极组件电连接。集流板电连接到正电极或者负电极。电极上包括无活性材料的非涂层区域，其与集流板相接触。电极组件外围区域的非涂层区域比电极组件中心区域的非涂层区域宽。

从电极组件中心区域到电极组件外围区域，非涂层区域变宽。

在一个实施例中，正电极的非涂层区域和负电极的非涂层区域彼此在相隔层中位于相反的边缘。

在一个实施例中，非涂层区域的表面向电极组件的中心弯曲，以接触集流板的表面。

在另一个实施例中，非涂层区域朝着电极组件外围区域的方向变宽。

在另一个实施例中，定义非涂层区域的上边界的线相对于电极的下边界线倾斜，或定义上边界的线呈阶梯状。

附图说明

附图展示了本发明的示例性实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理，其中：

图1为根据本发明一个实施例的二次电池的截面图；

图2为根据本发明一个实施例的电极组件的透视图；

图3为根据本发明一个实施例的正电极的平面图；

图4为根据本发明一个实施例的负电极的平面图；

图5为根据本发明另一个实施例的电极的截面图；

图6为电极组件的截面示意图；和

图7为示出了电极组件和集流板之间的固定的放大透视图。

具体实施方式

如图1所示，将电极组件20置于部分开口的圆柱形或六边形壳体11中形成二次电池。壳体11的开口部分由盖组件30通过密封垫32密封。

壳体11由可导电的金属材料制成，如铝、铝合金或镀镍钢。本实施例中，壳体11形成为圆柱形，具有用来容纳电极组件20的空间，但本发明不限于此。

电极组件20是通过将绝缘隔板21置于正电极22和负电极23之间并卷绕它们形成的。正电极22和负电极23分别有非涂层区域22b和23b，非涂层区域22b和23b分别与正集流板50和负集流板70相连接。

图1示出了一个示例性的“胶卷”或螺旋缠绕型的电极组件20，该电极组件置于圆柱形壳体11中。然而，其它类型的电极组件也包括在本发明的范围内。

盖组件30具有盖板31和密封垫32，盖板31具有外部端子31a，密封垫32用于壳体11和盖板31之间的绝缘。盖组件30包括用于缓冲内部压力的空间，还可以进一步包括具有安全阀的通气板33，达到预定压力水平时，安全阀裂开释放气体以防止电池爆炸。安全阀并不限定形成在通气板33上，它可以是达到预定压力水平时使电极组件20和外部端子31间断路的任何形式。

密封垫32由绝缘材料制成，不仅用于密封壳体11，还用于盖组件30和壳体11之间的电绝缘。盖组件30用作正电极，壳体11用作负电极。

本发明中，盖组件30通过引线60电连接到电极组件20。

参照图2，电极组件20是通过将绝缘隔板21置于正电极22和负电极23之间并卷绕它们形成的。将相应的活性材料分别涂在集流体221和231上形成正电极22和负电极23。集流体边缘处未涂活性材料的区域分别形成非涂层区域22b和23b。

正非涂层区域22b和负非涂层区域23b分别位于电极22和23相反的边缘。电极组件形成后，这些边缘分别越过了隔板21的各自上下边界。

参照图1和图2，电极组件20的正非涂层区域22b与正集流板50相接触，负非涂层区域23b与负集流板70相接触。它们之间通过如激光焊接等方式实现电连接。

为减小非涂层区域22b、23b与集流板50、70间的接触阻抗，非涂层区域22b、23b向电极组件的20的中心弯曲，以使集流板50、70的表面接触非涂层区域22b、23b的表面。

非涂层区域22b、23b与集流板50、70间焊接时产生的热量可能会熔化隔板21，使得正电极22与负电极23接触，从而引起电极组件20短路。这是因为正非涂层区域22b与正集流板50、负非涂层区域23b与负集流板70在电极组件20外围区域的接触面积要小于在电极组件20中心区域的接触面积。

参考图3至图5，上述问题获得了解决。沿着正电极22的边缘，非涂层区域22b在电极组件20的中心区域的宽度为G1，在电极组件20外围区域的宽度为较大的G2。

沿着正电极22的轴向(X轴)在正非涂层区域22b处形成了延伸区22c。沿着电极组件20的外围，延伸区22c的区域增加。延伸区22c能够散发将正集流板50固定至正非涂层区域22b的焊接产生的热量，从而防止多余的热量传导至隔板21。

在一个实施例中，如图3和图4所示，沿着X轴方向从电极组件中心区域到外围区域，延伸区22c的区域逐渐变宽。更特别地，由于形成了延伸区22c，所以定义了非涂层区域的上边界的线相对于电极组件22的下边界是倾斜的。

如图4所示，采用与上述正电极22相同的方法，在负电极23的负非涂层区域23b处形成延伸区23c。

根据图5中显示的延伸区的另一个实施例，在正电极22′的正非涂层区域22b′、负电极23′的负非涂层区域23b′分别形成了延伸区22c′、23c′，非涂层区域22b′和23b′两端的点的连线呈阶梯状。

再参考图1至图4，将隔板置于具有延伸区22c、23c的正负电极22、23间并螺旋卷绕成胶卷结构，从而形成电极组件20。参照电极组件20的截面图，正和负非涂层区域22b、23b被压向电极组件20的中心(见图1和图7)。

集流板50、70因此分别与作为电极组件20的两端的正和负非涂层区域22b、23b接触，并固定在其上。非涂层区域22b、23b向电极组件20的中心弯曲。集流板50、70被置于向电极组件20中心弯曲的非涂层区域22b、23b之上，非涂层区域22b、23b的表面接触集流板50、70的表面。当非涂层区域22b、23b面对面接触集流板50、70时，通过激光焊接将集流板50、70固定到非涂层区域22b、23b上，从而形成电极组件20(见图7)。面对面接触集流板50、70的延伸区22c、23c能够补偿在电极组件20外围区域非涂层区域与集流板间接触面积的不足，从而散发了焊接中产生的热量，以防止隔板熔化。

将根据上述方式制造的电极组件20和集流板置于壳体11中，正集流板50朝上放置。因此，与负电极23相连的负集流板70与壳体11的底面相接触并通过电阻焊接固定到壳体11的底面。这样，壳体11作为电池的阳极。

可选地，可以不使用负集流板70而直接让负非涂层区域23b与壳体11相接触。

电解液通过正集流板50上的入口(图中未示出)注入壳体11并充满电极组件20。正集流板50通过引线60与盖组件30电连接，而盖组件30与壳体11的开口部相结合。这样，盖组件30用作电池的阴极，从而完成本实施例的二次电池。

如上所述，集流板和电极组件之间的接触面积被加宽，从而减小了接触阻抗，它们之间的固定变得紧固，从而提高了集电效率。

所述二次电池可用作，如有高能量要求的电器设备电动机的驱动能源，有高能量要求的电器设备如电动车辆、混合动力车、无线真空吸尘器、摩托车及小型摩托车。

尽管本发明采用结合实施例的方式进行描述，但应理解为本发明并不限于所公开的实施例，相反，本发明还包括符合本发明所附权利要求的精神和范围的各种修改和等同替换。

Claims (12)

1、一种二次电池，包括：

壳体；

位于壳体中的电极组件，包括正电极、负电极和置于正、负电极之间的隔板；

密封壳体并电连接到电极组件的盖组件；和

集流板，

其中，正电极或负电极中的一个电连接到该集流板，并具有不包括活性材料的非涂层区域，该非涂层区域接触该集流板，位于电极组件外围区域的非涂层区域比位于电极组件中心区域的非涂层区域宽。

2、根据权利要求1所述的二次电池，进一步包括第二集流板，其中正电极或负电极中的另一个具有非涂层区域，该非涂层区域接触该第二集流板，位于电极组件外围区域的该非涂层区域比位于电极组件中心区域的该非涂层区域宽。

3、根据权利要求2所述的二次电池，其中正电极的非涂层区域和负电极的非涂层区域彼此在相隔层中位于相反的边缘。

4、根据权利要求1所述的二次电池，其中非涂层区域从电极组件中心区域到外围区域逐渐变宽。

5、根据权利要求1所述的二次电池，其中非涂层区域的表面向电极组件的中心弯曲，以接触集流板的表面。

6、根据权利要求4所述的二次电池，其中非涂层区域朝着电极组件外围区域变宽。

7、根据权利要求6所述的二次电池，其中定义了非涂层区域的上边界的线相对于正电极或负电极中的一个的下边界倾斜。

8、根据权利要求6所述的二次电池，其中定义了非涂层区域的上边界的线是阶梯状。

9、根据权利要求1所述的二次电池，其中非涂层区域与集流板通过焊接连接。

10、根据权利要求1所述的二次电池，其中电极组件具有胶卷结构。

11、根据权利要求1所述的二次电池，其中二次电池是圆柱形电池。

12、根据权利要求1所述的二次电池，其中二次电池是电动机驱动电池。

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