專利名稱：：具有穩(wěn)定的引線-接頭結合的電極組件以及包含此電極組件的電化學電池的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種具有穩(wěn)定的電極引線—電極接頭結合的電極組件，更具體而言，涉及一種具有陰極/隔板/陽極結構的堆疊或堆疊/折疊型電極組件，并且涉及一種包括此電極組件的電化學電池，其中所述電極組件被構造為這樣的結構，在該結構中未涂覆活性材料的接頭(電極接頭)從構成電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊的電極接頭的單側末端以使得電極引線電連接至電極接頭，并且結合至電極接頭的電極引線具有圓化末端。
背景技術：
：隨著移動設備的日益發(fā)展以及對這種移動設備的需求不斷增加，對作為移動設備的能源的電池的需求也急劇增加。另外，已經對滿足各種需求的電池進行了大量研究。就電池的形狀而言，對薄得足以應用到諸如移動電話的各種產品中的棱形二次電池或袋形二次電池的需求非常高。另一方面，就電池的材料而言，對于具有高能量密度、高放電電壓和高輸出穩(wěn)定性的諸如鋰離子電池和鋰離子聚合物電池等的鋰二次電池的需求非常高。另外，基于具有陰極/隔板/陽極結構的電極組件的構造，可對二次電池進行分類。例如，電極組件可被構造為凝膠巻(巻繞)型結構、堆疊型結構或者堆疊/折疊型結構。在凝膠巻(巻繞)型結構中，巻繞長板型陰極和長板型陽極，同時在陰極和陽極之間分別放置有隔板；在堆疊型結構中，依次堆疊諸多具有預定尺寸的陰極和陽極，同時在陰極和陽極之間分別放置有隔板；在堆疊/折疊型結構中，依次堆疊諸多具有預定尺寸的陰極和陽極，同時在陰極和陽極之間分別放置有隔板，以形成雙電池或全電池，然后巻繞該雙電池或全電池。圖l是一個側視圖，其典型地示出了傳統(tǒng)的有代表性的堆疊型電極組件的總體結構。參照圖1，堆疊型電極組件io被構造為這樣的結構，在該結構中依次堆疊陰極20和陽極30，同時在陰極20和陽極30之間分別放置有隔板70,其中各個所述陰極具有涂覆到陰極集電器21的相對主表面上的陰極活性材料22，各個所述陽極具有涂覆到陽極集電器31的相對主表面上的陽極活性材料32。諸多未涂覆活性材料的陰極接頭40和陽極接頭50從陰極集電器21和陽極集電器31的單側末端突出，以使得陰極接頭40和陽極接頭50電連接至構成電池(未示出)的電極終端的陰極引線60和陽極引線(未示出)。陰極接頭40和陽極接頭50以聚集狀態(tài)結合，然后分別連接至陰極引線60和陽極引線。在圖2中更加清晰地示出了該結構，圖2是一放大圖，示出了電極接頭和電極引線之間的結合。參照圖2，例如通過熔焊分別將諸多陰極接頭40和諸多陽極接頭50連接至陰極引線60和陽極引線70，所述陰極接頭40從電極組件10的各個陰極集電器21延伸，所述陽極接頭50從電極組件10的各個陽極集電器31延伸。通常通過沖壓金屬板并將沖壓得到的金屬板切割為預定尺寸的工藝來制造電極引線60和70。因此，可能在陰極引線60的切割區(qū)域61和62形成尖邊或者尖角部分(圓A)j見情況而定，可能在陰極引線的切割區(qū)域形成毛口(未示出)。在電極組件由于受到施加于其的外力而發(fā)生移動的過程中，在電極引線的末端形成的尖角部分(圓A)和毛口可能會破壞具有低機械強度的電極接頭40和50。另一方面，袋狀二次電池被構造為這樣的結構，在該結構中具有上述構造的電極組件被安裝在由包括金屬層和樹脂層的薄板制成的袋狀電池殼中。在這種情況下，連接至電極組件的相應電極接頭的電極引線被熱熔焊至電池殼，同時電極引線的與在電極引線和電極接頭之間的結合相對的末端被暴露于電池殼的外部。因此，具有預定厚度的電極引線使電池殼的密封性惡化。另外，電池殼可能被在電極引線的末端形成的尖角部分和毛口所破壞。因此，非常需要一種能夠防止在電極組件的移動過程中，甚至在電極引線與電極接頭和/或電池殼形成接觸時，對電極接頭和/或電池殼造成損壞的技術。
發(fā)明內容因此，本發(fā)明致力于解決上述問題以及其他尚需解決的技術問題。具體而言，本發(fā)明的一個目標在于提供一種能夠防止在電極組件由于受到施加于其的外力而發(fā)生移動的過程中，由于電極引線的末端而對電極接頭和/或電池殼造成損壞的電極組件。本發(fā)明的另一目標在于提供一種能夠提高在電池殼的密封區(qū)域處的密封性的電極組件。本發(fā)明的又一目標在于提供一種包括所述電極組件的電化學電池。根據本發(fā)明的一方面，可通過提供一種具有陰極/隔板/陽極結構的堆疊或堆疊/折疊型電極組件來實現上述和其他目標，其中所述電極組件被構造為這樣的結構，在該結構中未涂覆活性材料的接頭(電極接頭)從構成電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊的電極接頭的單側末端以使得電極引線電連接至電極接頭，并且結合至電極接頭的電極引線具有圓化末端。根據本發(fā)明的電極組件的電極引線的末端是圓化的。因此，可防止在電極組件由于受到施加于其的外力而發(fā)生移動的過程中，由在電極引線的末端形成的尖邊、成角度部分或者毛口導致對電極接頭的破壞或者對電池殼的損壞，并且因此可防止電池殼密封性的降低，或者防止由于電極組件的導電而引起絕緣阻抗的增加。因此，可大大提高包括此電極組件的二次電池的安全性，并且防止?jié)駳饣蛘咄饨缥镔|由于電池殼的損壞而滲透到電池中或者防止由于電極接頭的損壞而降低電池性能，從而確保穩(wěn)定的電池性能。在一個優(yōu)選實施方案中，當從上觀察電極引線時，電極引線的末端在其相對側面處是圓化的。這里，電極引線的末端指的是，當從上觀察電極引線時，沿電極引線的主軸的縱向連接至電極接頭的電極引線的末端。優(yōu)選的是，在電極引線的末端和電極引線的相對側面之間引線的側面處是圓化的。通過提供圓化結構，即使當電極引線的末端與電極接頭和/或電池殼形成接觸時，電極引線也不會損壞電極接頭和/或電池殼。因此，當電池殼由包括樹脂層和金屬層的薄板制成時，可防止由于電極引線的末端對樹脂層的損壞而引起的在電極引線的末端和電池殼的金屬層之間接觸而發(fā)生內部短路或者增加絕緣阻抗，從而大大地提高電池的安全性。在上述結構中，只要電極引線的末端的相對側面是曲面，則不具體限制電極引線的末端的相對側面。優(yōu)選地，電極引線的末端的相對側面是圓化的，其半徑大小相當于電極引線的寬度的1/20~1/3。在另一優(yōu)選實施方案中，當觀察電極引線的垂直截面時，電極引線的末端在其外部周圍是圓化的。這里，電極引線的末端指的是，當從上觀察電極引線時，沿電極引線的主軸的縱向結合到電極接頭的電極引線的末端。優(yōu)選地，電極引線的四個面(即，相對側面、頂面和底面)之間的交叉部分都是圓化的，所述四個面在電極接頭與電極引線相結合的電極引線的側面處垂直于電極引線的末端。由本申請的發(fā)明人進行的試驗表明，當電極引線被構造為上述圓化結構時，進一步極大程度地防止了對電極接頭或電池殼的損壞。具體而言，電極引線被構造為這樣的結構，在該結構中電極引線的末端的外部周圍使得在電極引線和其中安裝有電極組件的電池殼的密封區(qū)域之間的接觸面積增大，因此提高了電池殼的密封性。另外，如上所述，即使當電極引線的末端與電極接頭或電池殼形成接觸時，也有效防止了對電極接頭和電池殼的損壞。在上述結構中，只要電極引線的末端的外部周圍是曲面，則不具體限制電極引線的末端的外部周圍。優(yōu)選的是，電極引線的末端的外部周圍是圓化的，其半徑大小相當于電極引線的寬度的1/5~1/2?？梢愿鞣N方法使電極引線的末端圓化。例如，可通過諸如輥壓、沖壓或研磨等的機械工藝，或者諸如蝕刻等的化學工藝使電極引線的末端圓化。上述工藝在本發(fā)明所屬的
技術領域：
中是公知的，因而不再給出其詳細描述。根據本發(fā)明，只要電極引線是由可電連接至電極接頭的材料制成的，則不具體限制電極引線。優(yōu)選的是，電極引線由金屬板制成。金屬板可選自鋁板、銅板、鎳板、鍍鎳的銅板以及SUS板。另外，可以多種方式將電極引線連接至電極接頭。優(yōu)選的是，通6過熔焊將電極引線更加穩(wěn)定地連接至電極接頭。熔焊可包括超聲波焊、激光焊和電阻焊。根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括具有上述構造的電極組件的電化學電池。電化學電池是一種通過電化學反應提供電能的裝置。例如，電化學電池可以是一種電化學二次電池或者電化學電容器。電化學電池尤其優(yōu)選應用于鋰二次電池。二次電池包括可以充電和放電的電極組件。優(yōu)選的是，二次電池被構造為這樣的結構，在該結構中電極組件以密封狀態(tài)安裝在由包括金屬層和樹脂層的薄板制成的電池殼中。具有上述結構的二次電池可稱為袋形二次電池。當電極引線的末端如在傳統(tǒng)技術中是尖銳的或者成角度時，由薄板制成的電池殼的樹脂層可被輕易損壞，使得電極引線與電池殼的金屬層接觸的可能性非常高。另外，因在電極引線和電池殼的金屬層之間的接觸而發(fā)生導電，使得絕緣阻抗可能增加。另一方面，當較弱地進行熱熔焊以防止破壞樹脂層時，降低了電池的密封性，因此，惡化了電池的安全性和性能。對于包括根據本發(fā)明電極引線的末端被構造為圓化結構的電極引線的二次電池，即使當電極引線與樹脂層形成接觸時，也防止了對電池殼的樹脂層的損壞，因此從根本上解決了上述問題。由本申請的發(fā)明人所進行的試驗證明了該事實，將在下面介紹這些試驗。另外，二次電池可用作高輸出、大容量電池組的單元電池。用于高輸出、大容量電池組的單元電池(電池組電池)的尺寸大于用于小型電池組的電池組電池的尺寸。由于該原因，當向單元電池施加外力時，由于電極組件的較大重量，因電極組件的移動而造成的沖擊也相對較大。因此，根據本發(fā)明的電極引線的穩(wěn)定結構更優(yōu)選地應用于中型或大型電池組電池。本發(fā)明的上述和其他目標、特征以及其他優(yōu)點將從下面結合附圖進行的詳細描述中得到更加清晰的理解，在所述附圖中7圖l是一典型視圖，示出傳統(tǒng)的堆疊型電極組件的總體結構；圖2是一放大圖，示出圖1中所示出的電極組件的以聚集狀態(tài)彼此結合的電極接頭與電極引線之間的連接；圖3是一放大圖，示出根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的電極組件的彼此結合的電極接頭與電極引線之間的連接；圖4是一平面圖，示出構成圖3的電極組件的電極引線中的其中一個；圖5是一放大圖，示出根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案的電極組件的彼此結合的電極接頭與電極引線之間的連接；以及圖6是一垂直截面圖，示出構成圖5的電極組件的電極引線中的其中一個。具體實施例方式現在將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。然而，應注意，本發(fā)明的范圍并不受所示出的實施方案限制。圖3是一放大圖，典型地示出根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的電極組件的彼此結合的電極接頭與電極引線之間的連接。圖3中的電極組件與廣泛使用的傳統(tǒng)的電極組件大致相似，因此，在下文中將僅描述本發(fā)明的特征。參照圖3,電極組件300包括兩個電極引線100,各個引線被構造為這樣的結構，在該結構中電極引線100的上部末端110和相對側面120之間的交叉部分(圓B)在電極接頭200與電極引線100相結合的電極引線100的側面處是圓化的。具體而言，當沿箭頭所示的方向觀察電極引線100時，電極引線100被構造為這樣的結構，在該結構中，在電極引線100的上部末端110和相對側面120之間的交叉部分是圓化的，正如在圖4的平面圖中所示出的。圖5是一放大圖，典型地示出根據本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案的電極組件的彼此結合的電極接頭與電極引線之間的連接。參照圖5，電極組件500包括兩個電極引線400,各個電極引線被構造為這樣的結構，在該結構中電極引線400的上部末端410和相對側面420之間的交叉部分在電極接頭200與電極引線100相結合的電極引線400的側面處是圓化的，與圖3和圖4中的方式相同。另外，各個電極引線400被構造為這樣的結構，在該結構中電極引線400的相對側面420、頂面430和底面440之間的交叉部分(圓C)都是圓化的，所述相對側面420、頂面430和底面440與電極引線410的上部末端410垂直于電極接頭200與電極引線IOO相結合的電極引線400的側面處。具體而言，電極引線400被構造為這樣的結構，在該結構中頂面430和相對側面420之間的交叉部分以及底面440和相對側面420之間的交叉部分都是圓化的，正如在圖6中所示出的(用附圖標記450表示)，圖6是沿圖5中的直線D所取的垂直截面圖。在下文中，將更加詳細地描述根據本發(fā)明的實施例。然而，應注意，本發(fā)明的范圍并不受所示出的實施例限制。將鋁金屬板和銅金屬板沖壓成預定尺寸，以分別制造具有如圖3中所示出的具有圓化拐角的陰極引線和陽極引線。接下來，將陰極引線和陽極引線連接至電極組件的陰極接頭和陽極接頭，所述電極組件被構造為如圖1中所示的依次堆疊陰極、隔板和陽極的結構。將電極組件安裝在一電池殼中，所述電極組件的陰極接頭和陽極接頭分別連接至陰極引線和陽極引線，將電解質倒進電池殼中，然后密封該電池殼從而制成一電池。除了使用如圖5中所示出的具有圓化邊以及圓化角的陰極引線和陽極引線外，以與實施例1相同的方法制成一電池。除了使用如圖2中所示出的具有成角的拐角的陰極引線和陽極引線外，以與實施例1相同的方法制成一電池。對根據實施例1、實施例2和比較實施例1所制造的電池進行正面跌落試驗。在下面的表1中示出試驗結果。使用各個實施例的100個電池重復進行正面跌落試驗。在正面跌落試驗中，電池從l.5m的高度自由跌落，使得各個電池的電極終端與地面碰撞。觀察電極接頭的損壞和電池殼的破裂。<表1><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從上述表1中可以看出，相比于根據比較實施例1所制造的電池，根據實施例1所制造的電池對電極接頭和電池殼的損壞大大降低。可以從這些數據推斷，由于電極引線的圓化拐角的優(yōu)點，即使當電極接頭與電池殼形成彼此接觸時，也防止了對電池的電極接頭和電池殼的損壞。尤其對于根據實施例2所制造的電池(其被構造為這樣的結構，在該結構中電極引線的邊緣和拐角都是圓化的)，在對100個電池進行了正面跌落試驗之后，所述電池既沒有損壞的電極接頭，也沒有損壞的電池殼。可以從這些數據推斷，由于電極引線的圓化邊緣的優(yōu)點，電極引線與電池殼的密封部分穩(wěn)定結合，因此提高了電池的密封性，從而進一步降低了損壞電池的電極接頭和電池殼的可能性。對根據實施例1、實施例2和比較實施例1所制造的電池進行絕緣阻抗試驗。測量在電池的陽極接頭和包裝材料中的金屬箔片之間的阻抗值，并且當測量得到的阻抗值小于參考值時，確定電池具有絕緣阻抗缺陷。因為具有絕緣阻抗缺陷的電池具有縮短的壽命周期，所以很難將缺陷電池應用到需要長期使用電池的領域。使用各個實施例的100個電池進行絕緣阻抗試驗。另外，以與試驗實施例1中相同的方式，對電池進行正面跌落試驗，然后再次對電池進行絕緣阻抗試驗。試驗結果在下面的表1中示出。<表2><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>正如可以從上表2中所看到的，對根據實施例1所制造的電池和根據比較實施例1所制造的電池進行比較表明在正面跌落之前，根據實施例1所制造的電池中的缺陷電池數目是根據比較實施例1所制造的電池中的缺陷電池數目的1/2;在正面跌落之后，根據實施例1所制造的電池中的缺陷電池數目是根據比較實施例1所制造的電池中的缺陷電池數目的1/3。因此，比較表明，根據本發(fā)明大大地降低了絕緣阻抗缺陷比值。該效果在根據實施例2所制造的電池上^皮更加明顯地表現出來，所述根據實施例2所制造的電池被構造為這樣的結構，在該結構中電極引線的邊緣和拐角都是圓化的。具體而言，在正面跌落之前，根據實施例2所制造的電池沒有絕緣阻抗缺陷，并且在正面跌落之后，100個電池中僅有2個電池具有絕緣阻抗缺陷。因此，可以看出，當根據本發(fā)明使電極引線的拐角圓化時，對電極接頭和電池殼的損壞最小化，因此大大降低了絕緣阻抗缺陷比值。另外，可以看到，當使用根據實施例2的結構時，大大提高了在電極引線和電池殼之間的密封性，因此電池不具有絕緣阻抗缺陷。工業(yè)使用性從上面描述顯而易見的是，根據本發(fā)明的電極組件具有防止由于電極引線的末端對電極接頭和/或電池殼造成損壞的效果。另外，根據本發(fā)明的電極組件具有進一步提高在電池殼的密封區(qū)域的密封性的效果。盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施方案已經出于示例性目的而公開，但本領域普通技術人員應理解，可以進行各種不同的改造、添加和替換，而不偏離所附權利要求書中所公開的本發(fā)明的范圍和精神。權利要求1.一種具有陰極/隔板/陽極結構的堆疊或堆疊/折疊型電極組件，其中所述電極組件被構造為這樣的結構，在該結構中未涂覆活性材料的接頭(電極接頭)從構成電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊的電極接頭的單側末端以使得電極引線電連接至電極接頭，并且結合至電極接頭的電極引線具有圓化末端。2.根據權利要求1所述的電極組件，其中當從上觀察電極引線時，電極引線的末端在其相對側面處是圓化的。3.根據權利要求1所述的電極組件，其中當觀察電極引線的垂直截面時，電極引線的末端在其外部周圍是圓化的。4.根據權利要求2所述的電極組件，其中電極引線的末端的相對側面是圓化的，其半徑大小相當于電極引線的寬度的1/20~1/3。5.根據權利要求3所述的電極組件，其中電極引線的末端的外部周圍是圓化的，其半徑大小相當于電極引線的寬度的1/5~1/2。6.根據權利要求1所述的電極組件，其中通過機械和/或化學工藝使電極引線的末端圓化。7.根據權利要求1所述的電極組件，其中電極引線由金屬板制成。8.根據權利要求7所述的電極組件，其中金屬板選自鋁板、銅板、鎳板、鍍鎳的銅板以及SUS板中的一種或多種。9.一種包括權利要求1到8中任一項權利要求所述的電極組件的電化學電池。10.根據權利要求9所述的電化學電池，其中所述電化學電池是二次電池或者電容器。11.根據權利要求10所述的電化學電池，其中所述二次電池被構造為這樣的結構，在該結構中電極組件以密封狀態(tài)安裝在由包括金屬層和樹脂層的薄板制成的電池殼中。12.根據權利要求11所述的電化學電池，其中所述二次電池是用于高輸出、大容量電池組的單元電池。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有陰極/隔板/陽極結構的堆疊或堆疊/折疊型電極組件，其中所述電極組件被構造為這樣的結構，在該結構中未涂覆活性材料的接頭(電極接頭)從構成電極組件的電極板突出，電極引線位于堆疊的電極接頭的單側末端以使得電極引線電連接至電極接頭，并且結合至電極接頭的電極引線具有圓化末端。還公開了一種包括此電極組件的電化學電池。文檔編號H01M10/04GK101517806SQ200780034465公開日2009年8月26日申請日期2007年7月14日優(yōu)先權日2006年7月18日發(fā)明者劉光虎,崔亭熙,柳志憲,申榮埈申請人:株式會社Lg化學