專利名稱：電極和電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及與導(dǎo)線相連接的電極及其制作方法，并且涉及使用電極的電池，及其制作方法。
近些年，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)開發(fā)了小尺寸便攜式的電子裝置，如與磁帶錄像機(jī)集成的照相機(jī)，和便攜式信息終端。為了符合這些便攜式電子裝置減小尺寸并增強(qiáng)其性能的趨勢(shì)，對(duì)發(fā)展小尺寸、低重量、具有高性能的電池，存在強(qiáng)烈的需求，這些電池作為這些電子裝置中使用的易攜式電源。
特別地，為了驅(qū)動(dòng)需要大脈沖電流的電子裝置，使用具有高放電負(fù)載電流特性的電池，作為電子裝置的電源是重要的。為了實(shí)現(xiàn)這樣的電池，電池的電解質(zhì)溶液、活性材料等等已經(jīng)被有效地加以研究。
電池的性能還依靠電池的組成部件，例如電極引線、集電體及其間的連接部分，而與電池反應(yīng)無關(guān)。特別地，為了提高電池的放電負(fù)載特性，減小這些組成部件的電阻變得很重要。
例如，使用凝膠狀電解質(zhì)的凝膠狀電解質(zhì)電池具有電極板，通過將負(fù)極、凝膠狀電解質(zhì)和正極彼此疊合而形成；外殼，通過將一個(gè)疊合的板折疊成兩個(gè)而形成，其中密封有電極板；負(fù)極引線，其一端伸出到外殼的外側(cè)；和正極引線，其一端伸出到外殼的外側(cè)。


圖1示出了在已有技術(shù)中，凝膠狀電解質(zhì)電池的每個(gè)負(fù)極和正極的電極結(jié)構(gòu)。所述電極包括集電體50；形成在集電體50上的活性材料層51；和引線連接部分52，其構(gòu)成集電體50暴露的延伸部分，在其上未形成活性材料層。引線53的一端連接到引線連接部分52上。圖2示出了在已有的技術(shù)中，凝膠狀電解質(zhì)電池的每個(gè)負(fù)極和正極的另一個(gè)電極結(jié)構(gòu)。電極包括疊合的多個(gè)電極板，每個(gè)電極板具有集電體50、活性材料部分51和引線連接部分52。多個(gè)引線連接部分52彼此重疊，并且引線53的一端連接到重疊的引線連接部分52上。
例如在日本專利特開平11-233096號(hào)中所揭示的，引線53可以通過超聲波焊接，接合到引線連接部分52上。對(duì)將引線53接合到引線連接部分52上，而不會(huì)由于產(chǎn)生火花而發(fā)生切斷或斷裂，這是有效的。
然而在圖1和2所示的上述方法中，如果用作集電體50的金屬箔薄的話，那么引線53與引線連接部分52之間的接觸狀態(tài)，在引線53與引線連接部分52的接合部分上是不好的，導(dǎo)致引線53與引線連接部分52之間的接合強(qiáng)度變得不佳。也就是說，由于引線53與引線連接部分52之間接合部分的機(jī)械強(qiáng)度差，可能發(fā)生這樣的問題，即引線53僅由于加在其上的輕微拉伸力被剝離。
進(jìn)一步，如果引線53與引線連接部分52之間的接觸狀態(tài)不佳，那么其間的電阻變得大，由此電池的內(nèi)電阻增加。結(jié)果，可能發(fā)生這樣的問題，即電池的放電負(fù)載特性降低。
特別地，對(duì)于所謂疊合類型的電池，其中電池元件不通過纏繞負(fù)極和正極形成，而通過將它們彼此疊合而形成。來提高電池的容量，那么認(rèn)為需要使引線連接部分52與電池反應(yīng)的關(guān)聯(lián)性盡可能小。由此，對(duì)于疊合類型的電池，與纏繞類型的電池相比，引線53與引線連接部分52之間的接觸區(qū)域變小，導(dǎo)致上述問題，即接合強(qiáng)度的減小，和放電負(fù)載特性的降低變得更加突出。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種電極和電池，即使引線與引線連接部分之間的接觸區(qū)域小，每個(gè)電極和電池也能夠增強(qiáng)引線與引線連接部分之間的接合部分的強(qiáng)度，還能減小接合部分的電阻，由此保證高的放電負(fù)載特性本發(fā)明的目的還在于提供制作電極和電池的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的電池，包括電板、引線和金屬片。電極板具有集電體；形成在集電體上的活性材料層；和構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，且其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線。引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)于引線與引線連接部分之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，由于金屬片接合到接合部分上，引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)可以做得非常滿足需要。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的電池，包括電極板組、引線和金屬片，其中電極板組包括多個(gè)電極板。每個(gè)電極板具有集電體；形成在集電體上的活性材料層；和引線連接部分，其構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，且其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。多個(gè)電極板的引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)于引線與引線連接部分之間的連接部分大約中心區(qū)域的位置，由于金屬片接合到接合部分上，引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)可以做得非常滿足需要。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面提供的電池包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)。至少負(fù)極與正極之一包括電極板、引線和金屬片。電極板具有集電體；形成在集電體上的活性材料層；和引線連接部分，其構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)于引線與引線連接部分之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，由于金屬片接合到接合部分上，引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)可以做得非常滿足需要，并且電池的放電負(fù)載特性可以提高。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面提供的電池包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)。至少負(fù)極與正極之一包括電極板組、引線和金屬片，其中電極板組包括多個(gè)電極板。每個(gè)電極板具有集電體；形成在集電體上的活性材料層；和引線連接部分，其構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。多個(gè)電極板的引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，在相應(yīng)于引線與引線連接部分之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，由于金屬片接合到接合部分上，引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)可以做得非常滿足需要，并且電池的放電負(fù)載特性可以提高。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面提供制作電極的方法，該電極包括電極板和引線。電極板具有集電體；活性材料層，形成在集電體上；和引線連接部分，其構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。該方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過將金屬片接合到引線與引線連接部分之間的接合部分上，可以得到這樣的電池，其中引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)顯著改善。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面提供制作電極的方法，該電極包括電極板組和引線，其中電極板組包括多個(gè)電極板。每個(gè)電極板具有集電體；活性材料層，形成在集電體上；和引線連接部分，構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。該方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過將金屬片接合到引線與引線連接部分之間的接合部分上，可以得到這樣的電池，其中引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)顯著改善。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供制作電池的方法，該電池包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)。至少負(fù)極與正極之一包括電極板和引線。電極板具有集電體；活性材料層，形成在集電體上；和引線連接部分，構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。該方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過將金屬片接合到引線與引線連接部分之間的接合部分上，可以得到這樣的電池，其中引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)顯著改善。這樣制作的電池示出了高的放電負(fù)載特性。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種制作電池的方法，該電池包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)。至少負(fù)極與正極之一包括電極板組和引線，其中電極板組包括多個(gè)電極板。每個(gè)電極板具有集電體；活性材料層，形成在集電體上；和引線連接部分，構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，其兩個(gè)表面上未形成活性材料層。該方法包括將引線連接部分、引線和金屬片被此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，通過將金屬片接合到引線與引線連接部分之間的接合部分上，可以得到這樣的電池，其中引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)顯著改善。這樣制作的電池示出了高的放電負(fù)載特性。
圖1是剖視圖，示出了引線與已有技術(shù)電極之間的接合部分；圖2是剖視圖，示出了引線與另一個(gè)已有技術(shù)電極之間的接合部分，其中電極具有疊合的多個(gè)電極板；圖3是平面圖，示出了本發(fā)明電極的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子；圖4是剖視圖，沿圖3的A-B線剖開，示出了圖3中示出的電極；圖5是平面圖，示出了本發(fā)明電極的另一個(gè)結(jié)構(gòu)例子；圖6是平面圖，示出了本發(fā)明電極的又一個(gè)的結(jié)構(gòu)例子；圖7是示意性剖視圖，示出了本發(fā)明電極的又一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的必要部分；圖8是示意性剖視圖，示出了本發(fā)明電極的又一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的必要部分；圖9是示意性剖視圖，示出了本發(fā)明電極的又一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的必要部分；圖10是本發(fā)明的不含水的電解質(zhì)電池的平面圖；圖11是剖視圖，沿圖10的C-D線剖開，示出了圖10中示出的不含水的電解質(zhì)電池；圖12是負(fù)極必要部分的示意性剖視圖，用于圖10中示出的不含水的電解質(zhì)電池中；
圖13是正極必要部分的示意性剖視圖，用于圖10中示出的不含水的電解質(zhì)電池中；圖14是剖視圖，沿圖10的C-D線剖開，示出了不含水的電解質(zhì)電池，其中電池元件包括疊合的多個(gè)電極板，每個(gè)電極板具有負(fù)極、凝膠狀電解質(zhì)層和正極；并且圖15是示意性剖視圖，沿圖10的E-F線剖開，示出了圖14中示出的不含水的電解電池的必要部分，其中負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和金屬片彼此接合。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將在下面參考附圖進(jìn)行描述。
參考圖3和4，本發(fā)明的電池包括電極板1、長(zhǎng)形引線2和金屬片3。電極板1包括基本為矩形的集電體4；活性材料層5，其形成在集電體4上；和引線連接部分6，其構(gòu)成集電體4的延伸部分，作為活性材料層5不形成其上的暴露的部分。
為了保證引線2與引線連接部分6之間的電連接，引線2的部分與引線連接部分6的部分重疊，并物理地電連接。在相應(yīng)于引線2與引線連接部分6之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，金屬片3與引線連接部分6重疊并接合在一起。以這樣的方式，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，至少引線2的部分、至少引線連接部分6的部分、與至少金屬片3的部分被此疊合并接合在一起。
由于金屬片3重疊并接合在一起到引線2與引線連接部分6之間的接合部分上，在使用金屬片3的情況下，引線2與引線連接部分6之間的接觸狀態(tài)，與不使用金屬片3的情況下，引線2與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)相比，可以做得非常滿足需要。結(jié)果，即使引線2與引線連接部分6之間的接觸區(qū)域小，引線2抵抗拉力等等的接合強(qiáng)度也可以提高，并且引線2與引線連接部分6之間接合部分的電阻可以減小。
金屬片3的尺寸和面積不特別限定。例如，如圖5所示，金屬片3可以形成帶形，并且在引線2的寬度方向上，金屬片3的部分從引線2上突起的狀態(tài)下，金屬片3連接到引線連接部分6上。而且，如圖6所示，金屬片3的一個(gè)主平面的面積，可以比引線2與引線連接部分6之間的接觸面積大，并且以覆蓋引線2與引線連接部分6之間接觸區(qū)域的方式，金屬片3接合到引線連接部分6上。
然而，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，金屬片3的一個(gè)主平面的面積，最好可以小于引線2與引線連接部分6之間的接觸面積，并且金屬片3可以接合引線連接部分6的部分上，這部分定位在與引線2的接觸部分內(nèi)。在采用疊合板的電池使用這種電極的情況下，金屬片3的這種安排可有效地防止疊合板的接觸毛刺，毛刺在金屬片3的外圍邊緣往往會(huì)出現(xiàn)。
如果金屬片3用與引線2和/或集電體4的相同材料制成。則引線2與引線連接部分6之間的接觸狀態(tài)可以做得更滿足需要，導(dǎo)致其間的接合強(qiáng)度可以提高，并且其間接觸部分的電阻可以減小。
金屬片3的厚度最好為0.03mm或更大。如果金屬片3的厚度小于0.03mm，由于金屬片3的厚度過薄，金屬片3不能充分實(shí)現(xiàn)提高接觸狀態(tài)的效果，接觸狀態(tài)是指引線2與引線連接部分6之間的接觸狀態(tài)。
在上述實(shí)施例中，在引線連接部分6夾在引線2與金屬片3之間的狀態(tài)下，金屬片3接合到引線連接部分6上；然而，本發(fā)明不限于此。只要可以通過金屬片3的安排，保證引線2與引線連接部分6之間電接觸，和其間足夠的接合強(qiáng)度，金屬片3可以安排在任何位置。例如，可以在引線2夾在引線連接部分6與金屬片3之間的狀態(tài)下，安排金屬片3。
在根據(jù)本實(shí)施例的上述電極中，金屬片3接合到引線連接部分6的部分上，這部分上接合有引線2；然而，本發(fā)明不限于此，而可以應(yīng)用到具有疊合的多個(gè)電極板1的電極中，其中每個(gè)電極板1具有集電體4、活性材料層5和引線連接部分6。
例如，如圖7所示，這樣的電池包括多個(gè)電極板1；引線連接部分6，其從多個(gè)電極板1伸出；引線2；和金屬片3。多個(gè)引線連接部分被此重疊，并且引線2與最外面的疊合的引線連接部分6(圖中最上面的一個(gè))重疊并接合在一起。在相應(yīng)于引線2與最外面的引線連接部分6(圖中最上面的一個(gè))之間的連接部分大約中心區(qū)域的位置，金屬片3與最外面的疊合的引線連接部分6(圖中最下面的一個(gè))重疊并接合在一起，在引線2接合的相反一側(cè)疊合。以這樣的方式，在多個(gè)引線連接部分6夾在引線2與金屬片3狀態(tài)下，金屬片3接合到多個(gè)引線連接部分6的最外面的一個(gè)上。
如圖8所示，多個(gè)金屬片3可以以這樣的方式安排，即每個(gè)金屬片3，夾在彼此相鄰的兩個(gè)重疊的引線連接部分6之間。進(jìn)一步，如圖9所示，一個(gè)金屬片3可以以這樣的方式安排，而夾在彼此相鄰的任意兩個(gè)重疊的引線連接部分6之間。應(yīng)該注意，只要通過安排一個(gè)或多個(gè)金屬片3，可以保證引線2與引線連接部分6之間的電接觸及其間的足夠的接合強(qiáng)度，金屬片3的數(shù)量可以自由地選擇，且一個(gè)或多個(gè)金屬片3可以安排在任意位置。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例中的電極，由于金屬片3接合到引線2與引線連接部分6之間的接合部分上，引線2與引線連接部分6之間的接觸狀態(tài)可以做的非常滿足需要，來提高引線2與引線連接部分6之間的接合強(qiáng)度，并減小引線2與引線連接部分6之間接合部分的電阻，由此提高使用這樣電極的電池的放電負(fù)載特性上述電極可以用作電極的每個(gè)正極和負(fù)極，特別地，用作不含水的電解質(zhì)電池，包括疊合的負(fù)極和正極，負(fù)極和正極包含在防潮膜中，并使用凝膠狀電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。不含水的電解質(zhì)電池的一個(gè)例子，將參考圖示在下面描述。
圖10示出了不含水的電解質(zhì)電池，其中具有上述結(jié)構(gòu)的電極，用作每個(gè)負(fù)極和正極。不含水的電解質(zhì)電池包括電池元件7；外殼8，其中密封有電池元件7；負(fù)極引線9，其一端伸出到外殼8的外側(cè)；正極引線10，其一端伸出到外殼8的外側(cè)；和密封劑11，用于在外殼8的密封區(qū)域S1，覆蓋負(fù)極引線9和正極引線10，由此增強(qiáng)外殼8的密封特性。
如圖11所示，電池元件7由疊合的負(fù)極14、凝膠狀電解質(zhì)層15和正極18組成。其中負(fù)極14具有負(fù)極集電體12和負(fù)極活性材料層13，而正極18具有正極集電體16和正極活性材料層17。
如圖12所示，負(fù)極14具有負(fù)極集電體12；負(fù)極活材料層13，形成在負(fù)極集電體12上；和負(fù)極引線連接部分19，構(gòu)成負(fù)極集電體12的延伸部分，其上未形成負(fù)極活性材料層13。為了保證負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的電連接，負(fù)極引線9的一部分與負(fù)極引線連接部分19的一部分重疊，并物理地電連接。在相應(yīng)于負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，負(fù)極金屬片20與負(fù)極引線連接部分19重疊并接合在一起。以這樣的方式，至少負(fù)極引線9的部分、至少負(fù)極引線連接部分19的部分，和至少負(fù)極金屬片20的部分彼此疊合并接合在一起。
負(fù)極金屬片20，最好用與負(fù)極集電體12和/或負(fù)極引線9的相同材料制成。例如，負(fù)極金屬片20可以由銅、鎳或不銹鋼制成。
如圖13所示，正極18具有正極集電體16；正極活性材料層17，形成在正極集電體16上；和正極引線連接部分21，構(gòu)成正極集電體16的延伸部分，其上未形成正極活性材料層17。為了保證正極引線10與正極引線連接部分21之間的電連接，正極引線10的一部分與正極引線連接部分21的一部分重疊，并物理地電連接。在相應(yīng)于正極引線10與正極引線連接部分21之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，正極金屬片22與正極引線連接部分21重疊并接合在一起。以這樣的方式，至少正極引線10的部分、至少正極引線連接部分21的部分，和至少正極金屬片22的部分彼此疊合并接合在一起。
正極金屬片22，最好用與正極集電體16和/或正極引線10的相同材料制成。例如，正極金屬片22可以由鋁、鎳或不銹鋼制成。
在負(fù)極14中，由于負(fù)極金屬片20接合到負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接合部分上，在使用負(fù)極金屬片20的情況下，負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接觸狀態(tài)，與不使用負(fù)極金屬片20的情況下，負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接觸狀態(tài)相比，可以做得非常滿足需要。結(jié)果，即使負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接觸區(qū)域小，負(fù)極引線9抵抗拉力等等的接合強(qiáng)度也可以提高，并且負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間接合部分的電阻可以減小。
像負(fù)極14一樣，在正極18中，由于正極金屬片22接合到正極引線10與正極引線連接部分21之間的接合部分上，在使用正極金屬片22的情況下，正極引線10與正極引線連接部分21之間的接觸狀態(tài)，與不使用正極金屬片22的情況下，正極引線10與正極引線連接部分21之間的接觸狀態(tài)相比，可以做得非常滿足需要。結(jié)果，即使正極引線10與正極引線連接部分21之間的接觸區(qū)域小，正極引線10的抵抗拉力等等的接合強(qiáng)度也可以提高，并且正極引線10與正極引線連接部分21之間接合部分的電阻可以減小。結(jié)果，整個(gè)電池的放電負(fù)載特性可以提高。
在上述電極中，金屬片接合到每個(gè)負(fù)極14和正極18上；然而，金屬片可以連接到或者負(fù)極14或者正極18上。
特別地，因?yàn)樨?fù)極引線9的材料(典型地是銅)與負(fù)極引線連接部分19的材料(典型地是鎳)不同，負(fù)極金屬片20的設(shè)置可使負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接合特別有效。
負(fù)極集電體12可以由銅、鎳或不銹鋼制成，并且可以形成膜、板、穿孔金屬板或網(wǎng)的形狀。
通過在負(fù)極集電體上涂敷負(fù)極混合物，并干燥負(fù)極混合物而形成負(fù)極活性材料層13，負(fù)極混合物包含負(fù)極活性材料和粘合劑。在將本發(fā)明應(yīng)用到鋰一次電池或鋰二次電池的情況下，作為活性材料，最好使用鋰，鋰合金，如鋰鋁合金，或鋰可以摻入其中或從中釋放的材料。作為鋰可以摻入其中或從中釋放的材料，可以使用碳材料，如難于石墨化的碳基材料或石墨基材料。這些碳材料的特定例子可以包括熱解碳，如瀝青焦、針焦和石油焦的焦炭，石墨，玻璃碳纖維，燒結(jié)的有機(jī)高聚復(fù)合物，碳纖維和活性炭。燒結(jié)的有機(jī)高聚復(fù)合物是通過在適當(dāng)?shù)臏囟认聼Y(jié)酚醛樹脂或呋喃樹脂，使樹脂碳化而產(chǎn)生的。
除了上面的碳材料，如聚乙炔或聚吡咯那樣的聚合物，或SnO2那樣的氧化物，也可以用作鋰摻入其中或從中釋放的材料。
作為上述負(fù)極混合物的粘合劑，可以使用已知的粘合劑，它已經(jīng)用于普通鋰離子電池的負(fù)極混合物中。進(jìn)一步，已知的粘合劑可以加到負(fù)極混合物中。
作為負(fù)極引線9的材料，可以使用已經(jīng)用于普通負(fù)極引線中的已知的材料。
正極集電體16可以由鋁、鎳或不銹鋼制成，并且可以形成膜、板、穿孔的金屬板或網(wǎng)的形狀。
作為正極活性材料，可以根據(jù)使用電池的種類，使用金屬氧化物、金屬硫化物或特定的高聚合物。
例如，在將本發(fā)明應(yīng)用于鋰一次電池的情況下，TiS2、MnO2、石墨或FeS2可以用作正極活性材料。在將本發(fā)明應(yīng)用于鋰二次電池的情況下，如TiS2、MoS2那樣的金屬硫化物、NbSe2，或如V2O5那樣的金屬氧化物可以用作正極活性材料。進(jìn)一步，包含鋰的過渡金屬氧化物可以用作正極活性材料，典型地由化學(xué)式LiMxO2表達(dá)，其中M是一種或多種過渡金屬，而x是根據(jù)電池充電/放電狀態(tài)的值，并且通常設(shè)置在0.05到1.10的范圍內(nèi)。作為包含鋰的過渡金屬氧化物中包含的過渡金屬M(fèi)，最好使用Co、Ni和Mn。包含鋰的過渡金屬氧化物的特定例子，可以包括LiCoO2、LiNiO2、LiNyCo1-yO2(0＜y＜1)和LiMn2O4。這樣的包含鋰的過渡金屬氧化物，用作能夠產(chǎn)生高電壓，并保證高能量密度的正極活性材料。從保證大容量的觀點(diǎn)來看，具有尖晶石類型晶體結(jié)構(gòu)的錳氧化物或鋰錳復(fù)合氧化物，最好用作正極活性材料。上述正極活性材料可以單獨(dú)或聯(lián)合地用于正極18。
作為正極引線10的材料，可以使用已經(jīng)用于普通的正極引線中的已知材料。
凝膠狀電解質(zhì)層15包含電解質(zhì)鹽、基體聚合物(matrix polymer)和作為塑化劑的膨脹溶劑。
電解質(zhì)鹽的特定例子包括LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiBF4、LiN(CF3SO3)2、和C4F9SO3Li。這些鹽可以單獨(dú)或聯(lián)合使用。特別地，從離子傳導(dǎo)性的觀點(diǎn)來看，最好使用LiPF6。
基體聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)不特別限制，只要基體聚合物本身或使用基體聚合物的凝膠狀電解質(zhì)，在室溫下示出1mS/cm或更大的離子傳導(dǎo)性就可以?；w聚合物的具體例子包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯氧化物、聚硅氧烷基的復(fù)合物、聚磷酸酯復(fù)合物、聚丙烯氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯腈和聚醚基的復(fù)合物。上述聚合物可以與其它高聚合物共聚從化學(xué)穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo)性的觀點(diǎn)來看，最好使用通過聚偏氟乙烯與聚六氟丙烯以小于8％的共聚比通過共聚反應(yīng)得到的材料。
作為膨脹溶劑，可以使用不含水的溶劑。不含水的溶劑的特定例子包括碳酸乙酯、碳酸乙酯、γ-丁內(nèi)酯、乙腈、二乙醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、1,2-二甲氧基乙烷、二甲基亞砜、1,3-二氧戊烷、甲基磺酸酯、2-甲基四氫呋喃、四氫呋喃、噻吩烷、2,4-乙基苯酚苯甲醚和碳酸乙烯酯。這些不含水的溶劑可以單獨(dú)或聯(lián)合使用。
密封劑11的材料不特別限定，只要對(duì)正極引線10和負(fù)極引線9有粘合性即可，但最好從聚烯烴樹脂中選擇，如聚乙烯、聚丙烯、改性的聚乙烯、改性的聚丙烯，及其共聚物。在加熱密封前的狀態(tài)下，密封劑11的厚度最好在20μm到300μm的范圍內(nèi)。如果密封劑11的厚度小于20μm，則密封劑11的處理特性變差，并且如果密封劑11的厚度大于300μm，則水易于滲入密封劑11，由此難于保持電池內(nèi)部的氣密性。
通過用密封劑11覆蓋外殼8與正極10之間的接觸點(diǎn)，和外殼8與負(fù)極引線9之間的接觸點(diǎn)，能夠防止外殼8由于毛刺等等發(fā)生短路，并能夠提高外殼8與正極10之間，和外殼8與負(fù)極9之間的接觸特性。
在具有上述結(jié)構(gòu)的不含水的電解質(zhì)電池中，在相應(yīng)于負(fù)極引線9與負(fù)極引線連接部分19之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置，負(fù)極金屬片20接合到負(fù)極引線連接部分19上，而在相應(yīng)于正極引線10與正極引線連接部分21之間的接合部分大約中心區(qū)域的位置上，正極金屬片22接合到正極引線連接部分21上。由此，能夠減小每個(gè)引線與相應(yīng)引線連接部分之間接合部分的電阻，并提高引線與相應(yīng)引線連接部分之間的接合強(qiáng)度。結(jié)果，不含水的電解質(zhì)電池的內(nèi)電阻可以減小，由此增強(qiáng)電池的放電負(fù)載特性在上述不含水的電解質(zhì)電池中，一個(gè)負(fù)極14和一個(gè)正極的層疊體用作電池元件7；然而，本發(fā)明不限于此，而可以應(yīng)用于其它不含水的電解質(zhì)電池中，其中多個(gè)電極板疊合組成的電極結(jié)構(gòu)用作電池元件7。
例如，如圖14所示，這樣的電池元件7具有四個(gè)電極板23，在每個(gè)電極板中，負(fù)極14通過凝膠狀電解質(zhì)層15疊合到正極18上，其中負(fù)極14具有負(fù)極集電體12和負(fù)極活性材料層13，而正極18具有正極集電體16和正極活性材料層17。在這個(gè)電池元件7中，四個(gè)電極板23還可以翻轉(zhuǎn)，使一個(gè)電極扳23的負(fù)極14，接觸相應(yīng)翻轉(zhuǎn)的電極扳23的負(fù)極14，并且一個(gè)電極扳23的正極18，接觸相應(yīng)翻轉(zhuǎn)的電極板23的正極18時(shí)，四個(gè)電極板23疊合。如圖15所示，在這個(gè)電池元件7中，從負(fù)極14伸出的負(fù)極引線連接部分19彼此重疊，并且負(fù)極引線9接合到重疊的負(fù)極引線連接部分19最外面(圖中最上面的一個(gè))的一個(gè)上。在相應(yīng)于負(fù)極引線9，與重疊的負(fù)極引線連接部分19最外面(圖中最上面的一個(gè))的一個(gè)之間連接部分的大約中心區(qū)域的位置，負(fù)極金屬片20與重疊的負(fù)極引線連接部分19的最外面(圖中最下面的一個(gè))的一個(gè)重疊并接合在一起，最外面的這個(gè)負(fù)極引線連接部分19，定位在負(fù)極引線9接合的一側(cè)。通過該方法，以這樣的方式，即多個(gè)負(fù)極引線連接部分19夾在負(fù)極引線9與負(fù)極金屬片20之間，負(fù)極金屬片20接合到多個(gè)負(fù)極引線連接部分19最外面的一個(gè)上。
像負(fù)極14一樣，以這樣的方式，即多個(gè)正極引線連接部分21夾在正極引線10與正極金屬片22之間，正極金屬片22可以接合到多個(gè)正極引線連接部分21上。
如上所述，在相應(yīng)于引線與重疊的引線連接部分之間接合部分的位置上，由于引線連接到多個(gè)彼此重疊引線連接部分最外面的一個(gè)上，并且金屬片接合到多個(gè)引線連接部分相反的最外面一個(gè)上，引線與多個(gè)引線連接部分之間的接合可以通過金屬片增強(qiáng)，來顯著地增強(qiáng)其間的接觸狀態(tài)。結(jié)果，能夠提高引線與多個(gè)引線連接部分之間的接合強(qiáng)度，并減小引線與多個(gè)引線連接部分之間接合部分的電阻，由此提高電池的放電負(fù)載特性。
在上面的實(shí)施例中，以這樣的方式，即多個(gè)引線連接部分夾在引線與金屬片之間，金屬片接合到多個(gè)引線連接部分上；然而，本發(fā)明不限于此。如圖8所示，例如多個(gè)金屬片可以以這樣的方式安排，即每個(gè)金屬片夾在彼此相鄰的兩個(gè)重疊的引線連接部分之間。進(jìn)一步，如圖9所示，一個(gè)金屬片可以以這樣的方式安排，來夾在彼此相鄰的任意兩個(gè)重疊的引線連接部分之間。應(yīng)該注意，金屬片的數(shù)量可以自由地選擇，并且一個(gè)或多個(gè)金屬片可以安排在任何位置，只要能保證引線與引線連接部分之間的電接觸和其間的足夠的接合強(qiáng)度，就可以通過安排一個(gè)或多個(gè)金屬片。
下面說明使用具有上述結(jié)構(gòu)的電極的不含水的電解質(zhì)電池的制造方法。
通過涂敷金屬膜與負(fù)極混合物，并且干燥負(fù)極混合物，在負(fù)極集電體12上形成負(fù)極活性材料層13，來制作原始的負(fù)極，其中金屬膜如銅膜作為負(fù)極集電體12，而負(fù)極混合物包含負(fù)極活性材料和粘合劑。原始的負(fù)極切割成需要的形狀，來形成負(fù)極14。作為負(fù)極混合物的粘合劑，可以使用已知的粘合劑，進(jìn)一步將已知的添加劑加入負(fù)極混合物。而且負(fù)極活性材料層13還可以通過使用熱輥層壓法(cast coating)和燒結(jié)而形成。
通過涂敷金屬膜與正極混合物，并且干燥正極混合物，在正極集電體16上形成正極活性材料層17，制作原始的正極，其中金屬膜如銅膜作為正極集電體16，而正極混合物包含正極活性材料和粘合劑。原始的正極切割成需要的形狀，來形成正極18。作為正極混合物的粘合劑，可以使用已知的粘合劑，進(jìn)一步將已知的添加劑加入正極混合物。另外，正極活性材料層17還可以通過熱輥層壓和燒結(jié)而形成。
負(fù)極14具有負(fù)極引線部分19，構(gòu)成負(fù)極集電體12的延伸部分，其上未形成活性材料層，而正極18具有正極引線連接部分21，構(gòu)成正極集電體16的延伸部分，其上未形成活性材料層。通過在集電體的延伸部分上去除形成的活性材料層，或通過在集電體及其延伸部分上形成活性材料層，并去除形成在集電體的延伸部分上的活性材料層，可以形成引線連接部分。
以下述方式，凝膠狀電解質(zhì)層15在正極18上的正極活性材料層17上形成。首先，通過將電解質(zhì)鹽溶解到不含水的溶劑中，來制備不含水的電解質(zhì)溶液。將基體聚合物加到不含水的電解質(zhì)溶液中，并通過攪拌而溶解，得到凝膠狀電解質(zhì)溶液。
向正極活性材料層17涂敷特定量的電解質(zhì)溶液，并保留在室溫下，使基體聚合物形成凝膠。以這樣的方式，凝膠狀電解質(zhì)層15形成在正極活性材料層17上。
正極18和負(fù)極14通過凝膠狀電解質(zhì)層15，以使正極引線連接部分21與負(fù)極引線連接部分19不重疊的方式被疊合和擠壓。
負(fù)極引線9連接到負(fù)極引線連接部分19上，而正極引線10連接到正極引線連接部分21上，制成電池元件7。
典型地由鎳制成的負(fù)極引線9，和典型地由鎳制成的負(fù)極金屬片20，與負(fù)極引線連接部分19重疊并接合在一起，負(fù)極引線連接部分19構(gòu)成負(fù)極集電體12的延伸部分，其上未形成負(fù)極活性材料層13。典型地由鋁制成的正極引線10，和典型地由鋁制成的正極金屬片22，與正極引線連接部分21重疊并接合在一起，正極引線連接部分21構(gòu)成正極集電體16的延伸部分，其上未形成正極活性材料層17。
特別地，最好使用超聲波焊接，將負(fù)極引線9和負(fù)極金屬片20，接合到負(fù)極引線連接部分19上，并將正極引線10和正極金屬片22，接合到正極引線連接部分21上。這對(duì)于使引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)做得非常滿足需要，而其間的接合部分不發(fā)生切斷或斷裂是有效的。
最后，將電池元件7放置在絕緣材料制成的疊合板上，并將密封劑11放置在正極引線10與疊合板重疊的部分上，并放置在負(fù)極引線9與疊合板重疊的部分上。然后，將疊合板折疊成兩個(gè)然后將疊合板的三側(cè)S1、S2和S3熱密封，以把正極引線10和負(fù)極引線9裝在疊合板的密封部分，并在疊合板組成的外殼8中密封地包含電池元件7。在電池元件7包含在外殼8中的狀態(tài)下，將電池元件7熱處理。以這樣的方式，得到不含水的電解質(zhì)電池。
在根據(jù)本實(shí)施例的上述不含水的電解質(zhì)電池中，電池元件7的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)負(fù)極14和一個(gè)正極18的疊合體；然而，本發(fā)明不限于此，而可以應(yīng)用到圖14和15中所示的不含水的電解質(zhì)電池中，其電池元件7的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)疊合的電極板，在每一個(gè)電極板中，負(fù)極14和正極18彼此疊合。
在這樣制作的不含水的電解質(zhì)電池中，由于金屬片重疊并接合在一起引線與引線連接部分之間的接合部分，引線與引線連接部分之間的接觸狀態(tài)可以做得非常滿足需要，來提高其間的接合強(qiáng)度，并減小其間的電阻。特別地，即使每個(gè)集電體，即引線連接部分和引線，由薄金屬膜形成，引線和金屬片也可以通過超聲波焊接，適當(dāng)?shù)亟雍系揭€連接部分上，而不發(fā)生切斷、斷裂和缺少膜。
在這個(gè)實(shí)施例的不含水的電解質(zhì)電池中，使用了凝膠狀的電解質(zhì)；然而，本發(fā)明不限于此。例如，可以使用電解質(zhì)溶液和固體電解質(zhì)，其中電解質(zhì)溶液通過將電解質(zhì)鹽溶解到不含水的溶劑中而得到。進(jìn)一步，可以把隔片夾在負(fù)極14與正極18之間，來防止其間的物理接觸。作為隔片，可以使用已知的材料，用作這種類型的不含水的電解質(zhì)電池的隔片。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的不含水的電解質(zhì)電池的形狀不特別限制，而可以從圓柱形、正方形、鈕扣形等等中適當(dāng)?shù)剡x擇，并且其尺寸可以從薄型、大型等等中適當(dāng)?shù)剡x擇。而且本發(fā)明可應(yīng)用于一次電池和二次電池。
借助于下面的例子，可更清楚地理解本發(fā)明；[例1]以下面的方式制作負(fù)極板。
通過混合90份重量的粉碎的作為負(fù)極活性材料的石墨粉，和10份重量的作為粘合劑的聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯)，而制備負(fù)極混合物。負(fù)極混合物分散成N-甲基-2-吡咯烷酮制成漿料。10μm厚度的帶狀銅膜作為負(fù)極集電體，其一個(gè)表面上涂有負(fù)極混合物的漿料，并將負(fù)極混合物干燥，并通過輥壓壓到負(fù)極集電體上，由此在負(fù)極集電體上形成負(fù)極活性材料層。這樣制作負(fù)極板。而且，其上未形成負(fù)極活性材料的負(fù)極集電體的延伸部分，用作負(fù)極引線連接部分。
以下面的方式制作正極板。
為了得到作為正極活性材料的LiCoO2，碳酸鋰和碳酸鈷以0.5mol∶1mol的混合比混合，并在900℃的空氣中燒結(jié)5小時(shí)。通過混合90份重量的LiCoO2，作為這樣得到的正極活性材料，6份重量的作為導(dǎo)電劑的石墨，和4份重量的作為粘合劑的聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯)，而制備正極混合物。正極混合物分散在N-甲基2-吡咯烷酮中制成漿料漿料。20μm厚的鋁膜作為正極集電體，其一個(gè)表面上涂有正極混合物的漿料，并將正極混合物干燥，并通過輥壓壓到正極集電體上，由此在正極集電體上形成正極活性材料層。這樣制作正極板。而且，其上未形成正極活性材料的正極集電體的延伸部分，用作正極引線連接部分。
以下面的方式制作凝膠狀電解質(zhì)。
在負(fù)極板和正極板上涂敷下述溶液，該溶液這樣得到，即，通過溶解并混合30份重量的增塑劑，10份重量的聚(偏氟乙烯-共-六氟丙烯)，和60份重量的碳酸乙酯，而使之飽和，并在室溫下保留8小時(shí)，來通過蒸發(fā)去除碳酸乙酯，其中增塑劑包含42.5份重量的碳酸乙酯，42.5份重量的碳酸丙酯，15份重量的LiPF6。負(fù)極板和正極板這樣涂有凝膠狀電解質(zhì)。
把負(fù)極板和正極板的這樣涂有凝膠狀電解質(zhì)的一側(cè)彼此疊合并擠壓。以這樣的方式，制作具有5cm×8cm面積和0.3mm厚度的平板型電極板。
電極和金屬片以下面的方式接合到每個(gè)引線連接部分上。
由鎳制成的負(fù)極引線，與電極板的負(fù)極連接部分重疊，并且如圖3所示，由鎳制成的金屬片以下面的方式，重疊到負(fù)極連接部分的表面上，與負(fù)極引線接合其上的表面相對(duì)，即金屬片的中心，位于相應(yīng)于負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間接合部分中心的位置上；并且重疊到負(fù)極引線連接部分上的負(fù)極引線和金屬片，通過超聲波焊接合其上。負(fù)極引線具有20mm的長(zhǎng)度，5mm的寬度和0.05mm的厚度。金屬片具有4mm的長(zhǎng)度，4mm的寬度和0.05mm的厚度。負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間的接觸區(qū)域設(shè)置為5mm×5mm。
由鋁制成的正極引線，與電極板的正極連接部分重疊，并且如圖3所示，由鋁制成的金屬片以下面的方式，重疊到正極連部分的表面上，與正極引線接合其上的表面相對(duì)，即金屬片的中心，位于相應(yīng)于正極引線與正極引線連接部分之間接合部分中心的位置上；并且重疊到正極引線連接部分上的正極引線和金屬片，通過超聲波焊接連接其上。正極引線具有20mm的長(zhǎng)度，5mm的寬度和0.05mm的厚度，金屬片具有4mm的長(zhǎng)度，4mm的寬度和0.05mm的厚度，正極引線與正極引線連接部分之間的接觸區(qū)域設(shè)置為5mm×5mm。
最后，把一個(gè)疊合板折疊成兩個(gè)，并且通過熱密封折疊的疊合板三側(cè)，把電池元件密封在外殼中，并且負(fù)極引線和正極引線伸出到外殼的外側(cè)，在電池元件中，引線接合到引線連接部分上。這樣制作電池。[例2]以與例1描述的相同過程來制作電池，不同之處在于例2中每個(gè)負(fù)極金屬片和正極金屬片的形狀與例1中的不同。
由鎳制成的負(fù)極引線和負(fù)極金屬片，以這樣的方式重疊到負(fù)極引線連接部分上，即如圖5所示，金屬片的部分，從負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間的接合部分上突起，然后負(fù)極引線和負(fù)極金屬片通過超聲波焊接接合其上。相似地，由鋁制成的正極引線和正極金屬片，以這樣的方式重疊到正極引線連接部分上，即如圖5所示，金屬片的部分，從正極引線與正極引線連接部分之間的接合部分上突起，然后正極引線和正極金屬片通過超聲波焊接接合其上。
每個(gè)負(fù)極金屬片和正極金屬片具有2mm的長(zhǎng)度，8mm的寬度和0.05mm的厚度。
過程中的其它步驟與例1中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例3]以與例1中描述的相同過程來制作電池，不同之處在于例3中每個(gè)負(fù)極金屬片和正極金屬片的形狀與例1中的不同。
由鎳制成的負(fù)極引線和負(fù)極金屬片，以這樣的方式重疊到負(fù)極引線連接部分上，即如圖6所示，金屬片覆蓋負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間的接合部分，然后負(fù)極引線和負(fù)極金屬片通過超聲波焊接接合其上。相似地，由鋁制成的正極引線和正極金屬片，以這樣的方式重疊到正極引線連接部分上，即如圖6所示，金屬片覆蓋正極引線與正極引線連接部分之間的接合部分，然后正極引線和正極金屬片通過超聲波焊接接合其上。
每個(gè)負(fù)極金屬片和正極金屬片具有6mm的長(zhǎng)度、6mm的寬度和0.05mm的厚度。
過程中的其它步驟與例1中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例4]以與例1中描述的相同方式制備電極板，在每個(gè)電極板中，疊合有負(fù)極板、凝膠狀電解質(zhì)和正極板。
當(dāng)電極板可選地翻轉(zhuǎn)，使一個(gè)電極板的負(fù)極接觸相應(yīng)翻轉(zhuǎn)的電極板的負(fù)極，并且一個(gè)電極板的正極接觸相應(yīng)翻轉(zhuǎn)的電極板的正極時(shí)，這些電極板的四片疊合。
通過以下面的方式，將引線接合到疊合的電極板的引線連接部分上，來制作電池元件。
從負(fù)極板上伸出的負(fù)極引線連接部分彼此重疊。由鎳制成的負(fù)極引線，重疊到最外面的一個(gè)負(fù)極引線連接部分上。然后，如圖7所示，在相應(yīng)于負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間的重疊部分大約中心區(qū)域的位置上，負(fù)極金屬片重疊到重疊的負(fù)極引線連接部分最外面的一個(gè)上，與負(fù)極引線重疊的一側(cè)相對(duì)。重疊的負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和負(fù)極金屬片，通過超聲波焊接而彼此接合。負(fù)極引線具有20mm的長(zhǎng)度，5mm的寬度和0.05mm的厚度，金屬片具有4mm的長(zhǎng)度，4mm的寬度和0.05mm的厚度。負(fù)極引線連接部分與負(fù)極引線之間的接觸區(qū)域設(shè)置為5mm×5mm。
從正極板上伸出的正極引線連接部分彼此重疊。由鋁制成的正極引線，重疊到最外面的一個(gè)正極引線連接部分上。然后，如圖7所示，在相應(yīng)于正極引線與正極引線連接部分之間的重疊部分大約中心區(qū)域的位置上，正極金屬片重疊到重疊的正極引線連接部分最外面的一個(gè)上，與正極引線重疊的一側(cè)相對(duì)。重疊的正極引線連接部分、正極引線和正極金屬片，通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線具有20mm的長(zhǎng)度，5mm的寬度和0.05mm的厚度。金屬片具有4mm的長(zhǎng)度，4mm的寬度和0.05mm的厚度。正極引線連接部分與正極引線之間的接觸區(qū)域設(shè)置為5mm×5mm。
最后，將一個(gè)疊合板折疊成兩個(gè)通過熱密封疊合板的三側(cè)把電池元件密封在外殼中，并且負(fù)極引線和正極引線伸出到外殼的外側(cè)，在電池元件中，引線接合到引線連接部分上。這樣制作電池。[例5]以與例4中描述的相同過程來制作電池，除了使用多個(gè)負(fù)極金屬片和多個(gè)正極金屬片。
疊合的四個(gè)電極板以與例4中描述的相同方式制備。
通過以下面的方式，將引線接合到疊合的電極板的引線連接部分上，來制作電池元件。
從負(fù)極板伸出的負(fù)極引線連接部分被此重疊。由鎳制成的負(fù)極引線，重疊到最外面的一個(gè)重疊的負(fù)極引線連接部分上。然后，如圖8所示，在相應(yīng)于負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間的重疊部分大約中心區(qū)域的位置上，四個(gè)負(fù)極金屬片的每個(gè)，夾在彼此相鄰的兩個(gè)負(fù)極引線連接部分之間。重疊的負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和負(fù)極金屬片，通過超聲波焊接而彼此接合。
從正極板伸出的正極引線連接部分彼此重疊。由鋁制成的正板引線，重疊到最外面的一個(gè)重疊的正極引線連接部分上。然后，如圖8所示，在相應(yīng)于正極引線與正極引線連接部分之間的重疊部分大約中心區(qū)域的位置上，四個(gè)正極金屬片的每個(gè)，夾在彼比相鄰的兩個(gè)正極引線連接部分之間。重疊的正極引線連接部分、正極引線和正極金屬片，通過超聲波焊接而彼此接合。
過程中的其它步驟與例4中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例6]以與例4中描述的相同過程來制作電池，除了每個(gè)負(fù)極金屬片與正極金屬片，在不同于例4中描述的位置接合。
疊合的四個(gè)電極板以與例4中描述的相同方式制備。
通過以下面的方式，將引線接合到疊合的電極板的引線連接部分上，來制作電池元件。
從負(fù)極板伸出的負(fù)極引線連接部分彼此重疊。由鎳制成的負(fù)極引線，重疊到最外面的一個(gè)重疊的負(fù)極引線連接部分上。如圖9所示，在相應(yīng)于負(fù)極引線與負(fù)極引線連接部分之間的重疊部分大約中心區(qū)域的位置上，負(fù)極金屬片夾在彼此相鄰的任意兩個(gè)負(fù)極引線連接部分之間。重疊的負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和負(fù)極金屬片，通過超聲波焊接而彼此接合。
從正極板伸出的正極引線連接部分彼此重疊。由鋁制成的正極引線，重疊到最外面的一個(gè)重疊的正極引線連接部分上。如圖9所示，在相應(yīng)于正極引線與正極引線連接部分之間的重疊部分大約中心區(qū)域的位置上，正極金屬片夾在彼比相鄰的任意兩個(gè)正極引線連接部分之間。重疊的正極引線連接部分、正極引線和正極金屬片，通過超聲波焊接而彼此接合。
過程中的其它步驟與例4中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例7]以與例1中描述的相同過程來制作電池，除了負(fù)極金屬片由銅制成。
負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和由銅制成的負(fù)極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線連接部分、正極引線和由鋁制成的正極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。
過程中的其它步驟與例1中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例8]以與例1中描述的相同過程來制作電池，除了不使用例1中的正極金屬片。負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和由鎳制成的負(fù)極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線連接部分、正極引線和正極金屬片，如圖15所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。
過程中的其它步驟與例1中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例9]以與例1中描述的相同過程來制作電池，除了每個(gè)負(fù)極金屬片與正極金屬片的厚度與例1中的不同。
負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和由鎳制成的負(fù)極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線連接部分、正極引線和由鋁制成的正極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。
每個(gè)負(fù)極金屬片與正極金屬片具有4mm的長(zhǎng)度，4mm的寬度和0.03mm的厚度。
過程中的其它步驟與例1中的那些相同，因此，重復(fù)的描述被省略。[例10]以與例1中描述的相同過程來制作電池，除了每個(gè)負(fù)極金屬片與正極金屬片的厚度與例1中的不同。
負(fù)極引線連接部分、負(fù)極引線和由鎳制成的負(fù)極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線連接部分、正極引線和由鋁制成的正極金屬片，如圖3所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。
每個(gè)負(fù)極金屬片與正極金屬片具有4mm的長(zhǎng)度，4mm的寬度和0.015mm的厚度。
過程中的其它步驟與例1中的那些相同，由此，其重復(fù)的描述被省略。[比較例子1]以與例1中描述的相同過程來制作電池，除了不使用例1中的負(fù)極金屬片與正極金屬片。
負(fù)極引線連接部分和負(fù)極引線，如圖1所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線連接部分和正極引線，如圖1所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合過程中的其它步驟與例1中的那些相同，由此，其重復(fù)的描述被省略。[比較例子2]以與例4中描述的相同過程來制作電池，除了不使用例4中的負(fù)極金屬片與正極金屬片。
負(fù)極引線和多個(gè)負(fù)極引線連接部分，如圖2所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。正極引線和多個(gè)正極引線連接部分，如圖2所示彼此重疊，并通過超聲波焊接而彼此接合。
過程中的其它步驟與例4中的那些相同，由此，其重復(fù)的描述被省略。
對(duì)在例1到10和比較例子1與2中制作的電池，測(cè)量引線與負(fù)極引線連接部分之間的接合部分的直流電阻和接合強(qiáng)度，引線與正極引線連接部分之間接合部分的直流電阻和接合強(qiáng)度，和電池負(fù)載特性。
(1)直流電阻在單電極的情況下，引線與引線連接部分之間接合部分的直流電阻，通過將不包括引線連接部分的電極的電阻與引線的電阻相減而得到，其中引線的電阻通過測(cè)量從電極的從引線末端，到與該引線相對(duì)的端子之間的部分的直流電阻測(cè)量值得到。在多電極的情況下，選擇與引線離得最遠(yuǎn)的電極，并且引線與引線連接部分之間接合部分的直流電阻，通過將不包括引線連接部分的電極的電阻，與引線的電阻相減而得到，其中引線的電阻通過測(cè)量從電極的從引線末端，到與該引線相對(duì)的端子之間的部分的直流電阻測(cè)量值中得到。以將比較例子1中引線連接部分的直流電阻的相對(duì)比的形式來表達(dá)結(jié)果，比較例子1中引線連接部分的直流電阻作為1。
(2)接合強(qiáng)度引線與引線連接部分之間的接合部分的接合強(qiáng)度，通過在相反的方向上拉所述引線與電極來測(cè)量。以將比較例子1中接合強(qiáng)度的相對(duì)比的形式來表達(dá)結(jié)果，比較例子1中的接合強(qiáng)度作為1。
(3)電池負(fù)載特性在23℃下，以10小時(shí)理論容量到達(dá)4.2V上限的速度下，對(duì)每個(gè)電池以恒定電流和恒定電壓充電30小時(shí)，并且在每個(gè)10小時(shí)速度(1/10C)與1/3小時(shí)速度(3C)下，以恒定電流放電到3V的終止電壓。這樣確定電池的放電容量，并且在每小時(shí)速度下的放電時(shí)間的輸出，根據(jù)電池放電容量計(jì)算的平均電壓來確定。以關(guān)于在3C小時(shí)速度下的放電時(shí)間的輸出，與在1/10C放電速度下的放電時(shí)間的輸出的比來表達(dá)結(jié)果，在1/10C放電速度下的放電時(shí)間的輸出作為100。
在例1到10和比較例子1與2中，每個(gè)電池的金屬片尺寸、厚度和材料，電極板的數(shù)量，和參考圖在表1中示出。表1
在例1到10和比較例子1與2中，評(píng)價(jià)每個(gè)電池的直流電阻、接合強(qiáng)度和電池負(fù)載特性，結(jié)果在表2中示出。表2
從表2中示出的結(jié)果很明顯地看出，與比較例子1中的電池相比，其中金屬片不接合到引線與引線連接部分之間的接合部分上，在接合強(qiáng)度、直流電阻和電池負(fù)載特性上，例1到3的每個(gè)電池是占優(yōu)勢(shì)的，其中金屬片接合到引線與引線連接部分之間的接合部分上。
在例1到3的每個(gè)電池與比較例子1中的電池的比較中，金屬片的使用有效地提高了接合強(qiáng)度和電池負(fù)載特性，并且有效地減小了直流電阻，而與金屬片的形狀無關(guān)，這變得明顯。
在例7的電池中，其中負(fù)極金屬片由銅制成，負(fù)極一側(cè)的接合強(qiáng)度和電池負(fù)載特性進(jìn)一步提高，并且直流電阻進(jìn)一步減小。結(jié)果，使用與集電體相同的材料制成的金屬片，進(jìn)一步有效地增強(qiáng)特性，這變得明顯。
在例8的電池中，其中不使用正極金屬片，電池負(fù)載特性沒有降低。結(jié)果，使用金屬片連接負(fù)引線與負(fù)極引線部分，特別有效地提高了電池的性能，這變得明顯。
與例9中的電池相比，其中金屬片的厚度為0.03mm，在例10的電池中，其中金屬片的厚度為0.015mm，接合強(qiáng)度和電池負(fù)載特性降低。并且直流電阻增加。結(jié)果，很明顯，金屬片的厚度需要在0.03mm或更大的范圍。
在例4到6的每個(gè)電池與比較例子2中的電池的比較中，很明顯，在多個(gè)電極板彼此疊合的情況下，使用金屬片有效地提高了接合強(qiáng)度和電池負(fù)載特性，并且減小了直流電阻，而與金屬片的數(shù)量和金屬片的接合位置無關(guān)。
盡管使用特定方式描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這樣的描述只用于說明的目的，并且應(yīng)該明白，在不脫離下面權(quán)利要求書的思想和范圍的前提下，可以進(jìn)行變化和改變。
權(quán)利要求
1．一種電極，包括電極板，其具有集電體、形成在所述集電體上的活性材料層、和構(gòu)成所述集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分；引線；和金屬片；其中所述引線連接部分、所述引線、和所述金屬片彼此重疊并接合在一起。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的電極，其中所述金屬片，用與所述引線和/或所述集電體相同種類的材料制成。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的電極，其中所述金屬片的厚度為0.03或更大。
4．一種電極，包括包括多個(gè)電極板的電極板組，每個(gè)所述電極板具有集電體、形成在所述集電體上的活性材料層、和構(gòu)成所述集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分；引線；和金屬片；其中所述多個(gè)電極板的所述引線連接部分、所述引線、和所述金屬片彼此重疊并接合在一起。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的電極，其中所述金屬片，用與所述引線和/或所述集電體相同種類的材料制成。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的電極，其中所述金屬片的厚度為0.03或更大。
7．根據(jù)權(quán)利要求4的電極，其中所述金屬片被多個(gè)金屬片取代
8．一種電池，包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)，所述負(fù)極與所述正極的至少一個(gè)包括電極板，其具有集電體、形成在所述集電體上的活性材料層、和構(gòu)成所述集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分；引線；和金屬片；其中所述引線連接部分、所述引線、和所述金屬片彼此重疊并接合在一起。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的電池，其中所述金屬片，用與所述引線和/或所述集電體相同種類的材料制成。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的電池，其中所述金屬片的厚度在0.03或更大。
11．根據(jù)權(quán)利要求8的電池，其中所述負(fù)極包含鋰可以摻入其中或從中釋放的材料。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的電池，其中所述鋰可以摻入其中或從中釋放的材料是碳材料。
13．根據(jù)權(quán)利要求8的電池，其中所述正極包含鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物。
14．根據(jù)權(quán)利要求8的電池，其中所述電解質(zhì)溶解到不含水的溶劑中。
15．根據(jù)權(quán)利要求8的電池，其中所述電解質(zhì)含有填充高聚合物。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的電池，其中所述填充高聚合物通過增塑劑凝膠化。
17．一種電池，包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)，所述負(fù)極與所述正極的至少一個(gè)包括包括多個(gè)電極板的電極板組，每個(gè)所述電極板具有集電體、形成在所述集電體上的活性材料層、和構(gòu)成所述集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分；引線；和金屬片；其中所述多個(gè)電極板的所述引線連接部分、所述引線、和所述金屬片彼此重疊并接合在一起。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的電池，其中所述金屬片，用與所述引線和/或所述集電體相同種類的材料制成。
19．根據(jù)權(quán)利要求17的電池，其中所述金屬片的厚度為0.03或更大。
20．根據(jù)權(quán)利要求17的電池，其中所述負(fù)極包含鋰可以摻入其中或從中釋放的材料。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的電池，其中所述鋰可以摻入其中或從中釋放的材料是碳材料。
22．根據(jù)權(quán)利要求17的電池，其中所述正極包含鋰和過渡金屬的復(fù)合氧化物。
23．根據(jù)權(quán)利要求17的電池，其中所述電解質(zhì)溶解到不含水的溶劑中。
24．根據(jù)權(quán)利要求17的電池，其中所述電解質(zhì)含有填充高聚合物。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的電池，其中所述填充高聚合物通過增塑劑凝膠化。
26．一種制作電極的方法，所述電極包括電極板和引線，該電極板具有集電體、形成在集電體上的活性材料層、和構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分，所述方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
27．根據(jù)權(quán)利要求26的制作電極的方法，其中所述金屬片接合步驟用超聲波焊接執(zhí)行。
28．一種制作電極的方法，所述電極包括電極板組和引線，該電極板組包括多個(gè)電極板，每個(gè)所述電極板具有集電體、形成在所述集電體上的活性材料層和構(gòu)成所述集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活材料層的引線連接部分，所述方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
29．根據(jù)權(quán)利要求28的制作電極的方法，其中所述金屬片接合步驟用超聲波焊接執(zhí)行。
30．一種制作電池的方法，所述電池包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)，負(fù)極與正極的至少一個(gè)包括電極板和引線，該電極板具有集電體、形成在集電體上的活性材料層、和構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分，所述方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片接合步驟。
31．根據(jù)權(quán)利要求30的制作電池的方法，其中所述金屬片接合步驟用超聲波焊接執(zhí)行。
32．一種制作電池的方法，所述電池包括負(fù)極、正極和電解質(zhì)，負(fù)極與正極的至少一個(gè)包括電極板組和引線，該電極板組包括多個(gè)電極板，每個(gè)電極板具有集電體、形成在集電體上的活性材料層、和構(gòu)成集電體暴露的延伸部分，且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分，所述方法包括將引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起的金屬片連接步驟。
33．根據(jù)權(quán)利要求32的制作電池的方法，其中所述金屬片接合步驟用超聲波焊接執(zhí)行。
全文摘要
一種用于電池的電極,包括電極板、引線和金屬片。該電極板具有集電體;形成在集電體上的活性材料層;和構(gòu)成集電體暴露的延伸部分,且在其兩個(gè)表面上未形成活性材料層的引線連接部分。引線連接部分、引線和金屬片彼此重疊并接合在一起。通過這樣的結(jié)構(gòu),即使引線連接部分與引線之間的接觸區(qū)域小,引線連接部分與引線之間接合部分的電阻也變小,從而能夠增加接合部分的強(qiáng)度,并提高電池的放電負(fù)載特性。
文檔編號(hào)H01M4/04GK1313643SQ0111734
公開日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2001年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月23日
發(fā)明者毛塚浩一郎, 遠(yuǎn)藤貴弘 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社