具有多個(gè)階狀平臺(tái)的電極組件以及包括該電極組件的電池單體、電池組和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種包括堆疊電極本體的電極組件，其中，多個(gè)電極單元利用至少兩個(gè)矩形分離膜纏繞并堆疊，其中，該至少兩個(gè)矩形分離膜中的至少一個(gè)置放在每一個(gè)電極單元的上表面和下表面上，其中，置放在一個(gè)表面上的分離膜中的至少一個(gè)不同于置放在另一個(gè)表面上的分離膜，并且其中，該堆疊電極本體包括至少一個(gè)階狀平臺(tái)，該階狀平臺(tái)是通過以分離膜中的一個(gè)作為邊界堆疊關(guān)于相鄰的電極單元具有面積差異的電極單元而形成的。
【專利說明】具有多個(gè)階狀平臺(tái)的電極組件以及包括該電極組件的電池單體、電池組和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種電極組件，更具體地，涉及如下一種電極組件:該電極組件具有臺(tái)階，并具有至少兩種不同尺寸的電極單元。
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例還涉及一種制造包括上述電極組件的電池單體、電池組、裝置及電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著移動(dòng)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展以及對(duì)其需求的增加，對(duì)二次電池的需求也迅速增加了。特別地，在能量密度、工作電壓水平、存放、和延長(zhǎng)的壽命特性等方面具有優(yōu)異性的鋰二次電池已經(jīng)在各種電子產(chǎn)品以及各種移動(dòng)設(shè)備中廣泛用作能量源。
[0004]通常，鋰二次電池具有將電極組件和電解質(zhì)密封在電池外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)其外形，鋰二次電池主要分為柱狀電池、方形電池、袋式電池等，并且還可以分為鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鋰聚合物電池等。
[0005]根據(jù)最近的、移動(dòng)設(shè)備小型化的傾向，對(duì)厚度較薄的方形電池和袋式電池的需求增加了。特別地，對(duì)重量輕的袋式電池的興趣增大了。
[0006]根據(jù)其類型，容納在電池外殼中的電極組件可以分成凝膠卷式(卷繞式)電極組件、堆疊式(層疊式)電極組件、層疊堆疊式電極組件、或者堆疊折疊式(復(fù)合式)電極組件。
[0007]通過如下方式來制造凝膠卷式電極組件:在用作集電器板的金屬箔上涂覆電極活性材料并擠壓該電極活性材料，該金屬箔將被切割成具有所需寬度和長(zhǎng)度的帶的形式。之后，使用分離膜將陰極和陽(yáng)極分隔開，然后螺旋地卷繞，由此制造出凝膠卷式電極組件。另夕卜，通過將陰極、分離膜和陽(yáng)極沿豎直方向堆疊來形成堆疊式電極組件。此外，能夠以如下方案來制造復(fù)合式電極組件:把包括陰極/分離膜/陽(yáng)極的多個(gè)單元電池布置在片狀分離膜上，然后折疊該片狀分離膜以使所述多個(gè)單元電池相互堆疊。
[0008]一般來說，由于通過將彼此具有相同尺寸的單元電池或各個(gè)電極相互堆疊的方案來制造現(xiàn)有技術(shù)的電極組件，大大減小了形狀方面的自由度，因此，對(duì)實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)而言存在很多限制。此外，為了更改設(shè)計(jì)，將在制造各個(gè)電極、堆疊多個(gè)電極或電連接時(shí)存在許多需要采取相對(duì)復(fù)雜的困難工藝的情形。
[0009]這樣，最近的移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)被生產(chǎn)為各種類型的新產(chǎn)品，因此也要求安裝在移動(dòng)設(shè)備中的電池具有各種形式。因此，基于移動(dòng)設(shè)備的形式，需要一種具有如下設(shè)計(jì)方案的新型電極組件來滿足上述要求:此設(shè)計(jì)方案使得容易制造出能夠根據(jù)采用該電池單體的裝置的形式而改變?yōu)楦鞣N形式的電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種能夠以各種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的電極組件。[0012]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了 一種重量輕且具有優(yōu)良電氣容量特性的電極組件。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了包括根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的電極組件的電池單體、電池組和裝置。
[0014]技術(shù)方案
[0015]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種包括電極層合體的電極組件，該電極層合體具有多個(gè)電極單元，所述多個(gè)電極單元在至少兩個(gè)矩形分離膜中被卷繞而相互堆疊，該電極組件特征在于，不同的矩形分離膜布置在所述多個(gè)電極單元中的一個(gè)電極單元的至少一部分的上表面和下表面上，并且該電極層合體包括至少一個(gè)臺(tái)階，該臺(tái)階是通過把與其相鄰的電極單元具有面積差異的電極單元、在以所述矩形分離膜中的一個(gè)作為所述電極單元之間的邊界的情況下進(jìn)行堆疊而形成的。
[0016]所述電極組件可以包括一個(gè)或兩個(gè)臺(tái)階。
[0017]所述電極層合體可以是堆疊折疊式電極層合體，例如是沿著單一方向卷繞的纏繞式電極層合體，或者是以蜿蜒迂回方式卷繞的Z字折疊式電極層合體。
[0018]所述電極層合體可以包括布置在所述矩形分離膜的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上以進(jìn)行卷繞的電極單元。
[0019]通過允許具有相反極性的電極在以矩形分離膜作為它們之間的邊界的情況下彼此面對(duì)，可以形成所述臺(tái)階。在所述具有相反極性的電極中，具有較大的面積的電極可以是陰極。
[0020]各個(gè)電極單元可以是從如下的單元電池構(gòu)成的組中選出的至少一個(gè):在該單元電池中，陰極、陽(yáng)極、以及至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極可以在它們之間插入有分離膜的情況下相互交替地堆疊。在此情形中，各個(gè)單元電池可以是從如下項(xiàng)構(gòu)成的組中選出的至少一個(gè):凝膠卷式單元電池、堆疊式單元電池、層疊堆疊式單元電池、以及堆疊折疊式單元電池。所述單元電池可以包括至少一個(gè)臺(tái)階。
[0021]該電極組件還可以包括單個(gè)電極，所述單個(gè)電極被堆疊在電極層合體的上部和下部的至少一個(gè)堆疊表面上。在此情形中，該單個(gè)電極可以與電極層合體一起形成所述臺(tái)階。該單個(gè)電極可以是極性與布置在電極層合體的堆疊表面的邊緣上的電極的極性相反的電極。
[0022]該電極組件還可以包括至少一個(gè)第二電極層合體，所述至少一個(gè)第二電極層合體選自由以下項(xiàng)構(gòu)成的組:堆疊式電極層合體、層疊堆疊式電極層合體、凝膠卷式電極層合體、堆疊折疊式電極層合體、以及通過將它們中的至少兩種相組合而形成的電極層合體，以作為堆疊在所述電極層合體的上部和下部的一個(gè)堆疊表面上的電極層合體。在此情形中，所述第二電極層合體可以具有臺(tái)階。
[0023]該電極組件還可以包括堆疊在所述電極層合體和第二電極層合體中的至少一個(gè)層合體上的單個(gè)電極。
[0024]所述多個(gè)電極單元可以具有相同厚度或不同厚度。
[0025]所述分離膜可以布置在外側(cè)，布置在電極組件的沿其厚度方向的最外側(cè)部分上的電極可以是單表面涂覆的電極，所述單表面涂覆的電極的一個(gè)表面上具有未涂覆電極活性材料的非涂覆部分，該非涂覆部分可以布置成指向外部，并且所述分離膜可以暴露于外部。在此情形中，該單表面涂覆的電極可以是陽(yáng)極。[0026]分離膜可以布置在外側(cè)，并且，布置在電極組件的最外側(cè)部分上的電極可以是陰極。
[0027]所述電極層合體可以包括至少一個(gè)電極單元，所述至少一個(gè)電極單元包括至少一個(gè)具有不同形狀的角部。
[0028]所述電極層合體可以包括至少一個(gè)電極單元，所述至少一個(gè)電極單元包括至少一個(gè)具有彎曲表面形狀的角部。在此情形中，具有該至少一個(gè)具有彎曲表面形狀的角部的電極單元可以設(shè)置為至少兩個(gè)，并且該至少一個(gè)電極單元可以包括具有彎曲表面形狀的角部，該彎曲表面形狀具有與其它電極單元的曲率不同的曲率。
[0029]所述電極層合體可以堆疊成使得電極單元的面積在所述電極單元被堆疊的厚度方向上減小，并且所述電極層合體可以堆疊成陣列，在該陣列中，各個(gè)電極單元的一個(gè)角部相互對(duì)準(zhǔn)。
[0030]電極層合體可以堆疊成使得:彼此相鄰的電極單元中的一個(gè)被包括在與其不同的電極單元的堆疊表面中。在此情形中，所述電極層合體可以堆疊成使得電極單元的中心相互對(duì)準(zhǔn)。
[0031]所述電極單元可以包括與各個(gè)電極的極性對(duì)應(yīng)的電極接線片，并且所述電極接線片可以具有相同尺寸或不同尺寸。電極接線片可以附著到所述電極單元中的一個(gè)電極單元的端部或附接到該一個(gè)電極單元的彼此相反的端部。
[0032]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了 一種電池單體，通過包括將容納在電池外殼中的上述電極組件來提供該電池單體。該電池單體可以是鋰離子二次電池或鋰離子聚合物二次電池。電池外殼可以是袋式外殼。在此情形中，電池外殼可以在其內(nèi)部容納電極組件，并可以包括臺(tái)階或傾斜表面以對(duì)應(yīng)于電極組件的形狀。
[0033]本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種包括至少一個(gè)上述電池單體的裝置。在此情形中，所述電池單體可以在其剩余空間中容納該裝置的系統(tǒng)構(gòu)件。該裝置可以是移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、智能平板、筆記本電腦、輕型電動(dòng)車、電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、外接插電式混合動(dòng)力車輛、或電力存儲(chǔ)裝置。
[0034]有利效果
[0035]如上所述，根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例，可以通過單一過程、通過使用至少兩個(gè)矩形分離膜以堆疊折疊式方案相互堆疊電極單元而獲得具有臺(tái)階的電極組件，由此實(shí)現(xiàn)各種電池設(shè)計(jì)。
[0036]在制造具有臺(tái)階的電極組件時(shí)，陽(yáng)極和陰極可以在以分離膜作為它們之間的邊界的情況下交替地布置，從而可以在不制造單元電池的情況下使用單個(gè)電極來制造電極組件并獲得組裝的單元電池，由此簡(jiǎn)化過程。
[0037]可以在制造電池時(shí)使用根據(jù)實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極組件，由此在設(shè)計(jì)方面、可以顯著地減小由于一種元件產(chǎn)生的死空間，從而提高空間利用率并增大電池容量。
[0038]另外，提供一種電極組件，使得不同類型的電極在具有不同尺寸的單元電池之間的界面處彼此面對(duì)，因此，可以在界面部分中產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果，與具有相同尺寸的現(xiàn)有電池相比，可以實(shí)現(xiàn)較高的輸出。
[0039]雖然已結(jié)合實(shí)施例示出并描述了該創(chuàng)造性構(gòu)思，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)清楚，在不偏離由所附權(quán)利要求限定的該創(chuàng)造性構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改和變型。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1是電極單元的張開狀態(tài)的展開圖，所述電極單元排列在兩個(gè)矩形分離膜上，以組裝根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極組件；
[0041]圖2是通過以纏繞方式折疊圖1所示地展開的電極單元而組裝成的、堆疊折疊式電極組件的截面圖；
[0042]圖3是示出了電極單元的展開圖，所述電極單元排列在兩個(gè)矩形分離膜上，以組裝根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極組件；
[0043]圖4是通過以纏繞方式折疊如圖3所示地展開的電極單元而組裝成的堆疊折疊式電極組件的截面視圖；
[0044]圖5是示出了電極單元的展開圖，所述電極單元排列在兩個(gè)矩形分離膜上，以組裝根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極組件；
[0045]圖6是通過以Z字折疊和纏繞相組合的方式折疊如圖5所示地展開的電極單元而組裝成的堆疊折疊式電極組件的截面圖；
[0046]圖7示出了根據(jù)一實(shí)施例的、通過使用兩個(gè)矩形分離膜連續(xù)形成凝膠卷式電極層合體和纏繞式電極層合體而組裝成的電極組件；
[0047]圖8是根據(jù)一實(shí)施例的電極組件的截面圖，該電極組件內(nèi)包括相互堆疊的電極層合體和堆疊式電極層合體；
[0048]圖9示出了根據(jù)一實(shí)施例的、通過使用兩個(gè)矩形分離膜連續(xù)形成Z字折疊式電極層合體和纏繞式電極層合體而組裝成的電極組件；
[0049]圖10是根據(jù)一實(shí)施例的、通過將纏繞式堆疊折疊電極層合體、Z字折疊式堆疊折疊層合體和單個(gè)電極相互堆疊而形成的電極組件的截面圖；
[0050]圖11至圖13示意性地示出了根據(jù)一實(shí)施例的、用作單元電池的層疊堆疊式單元電池的實(shí)例；
[0051]圖14A至圖14C示意性地示出了根據(jù)一實(shí)施例的、具有單個(gè)臺(tái)階的電極組件的實(shí)例；
[0052]圖15A至圖15C是根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施例獲得的、具有臺(tái)階的電極組件的示意性截面圖；
[0053]圖16至圖22是根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的各種實(shí)施例提供的、具有臺(tái)階的電池單體的透視圖；
[0054]圖23A是根據(jù)一實(shí)施例的電極接線片(electrode tabs)的平面圖，圖23B是電極接線片的前視圖，分別圖示了這些電極接線片相互堆疊的形式；并且
[0055]圖24和25示意性地示出了包括根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施例的電極組件的袋式二次電池。
【具體實(shí)施方式】
[0056]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述各個(gè)實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例能夠以很多不同的形式體現(xiàn)，不應(yīng)理解為僅限于在此闡述的實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例僅是為了使本公開的內(nèi)容徹底而完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)該創(chuàng)造性構(gòu)思的范圍。在附圖中，為了清楚起見，元件的形狀和尺寸可能會(huì)夸大。
[0057]根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施例，可以提供一種具有臺(tái)階的電極組件。具體地，通過使用至少兩個(gè)矩形分離膜折疊具有面積差異的電極單元以允許陰極和陽(yáng)極在分離膜介于二者之間的情況下相互堆疊，可以提供一種包括具有臺(tái)階的電極層合體的電極組件。
[0058]根據(jù)本實(shí)施例，所述矩形分離膜例如可以是分別布置在陰極和陽(yáng)極的兩個(gè)表面上以使陰極與陽(yáng)極絕緣的絕緣分離膜，例如，如圖3和圖5示意性地示出的，它可以是長(zhǎng)度足以涵蓋在其上排列的至少兩個(gè)電極單元并能夠在包圍所述電極單元的同時(shí)進(jìn)行折疊的分離膜。在本創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例中使用的分離膜以及上述矩形分離膜可以包括具有如下尺寸的分離膜:能夠覆蓋單元電極的一個(gè)表面，即電極的涂覆有電極活性材料的一個(gè)表面。
[0059]可以使用如下的膜來形成所述分離膜:通過具有多微孔結(jié)構(gòu)的聚丙烯或聚乙烯或其組合而制造的多層膜，或者用于固體聚合物電解質(zhì)或凝膠式聚合物電解質(zhì)(例如聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物)的聚合物薄膜，但該分離膜不受特別限制。
[0060]上文所述的“折疊”是指堆疊折疊式方案，其中，矩形分離膜被折疊，以便在包圍其上排列的電極單元的同時(shí)使這些電極單元相互堆疊。在此情形中，該矩形分離膜可以折疊成與電極單元的寬度一致，但也可以大于電極單元的寬度。另一方面，如圖2和4所示，可以使用沿著單一方向折疊分離膜的纏繞式方案來執(zhí)行所述折疊，并且，如圖6所示，也可以通過將纏繞式方案和Z字折疊式方案相組合來執(zhí)行所述折疊。另外，如圖10的層合體71中所示，可以使用沿著蜿蜓迂回方向執(zhí)行折疊的Z字折疊式方案,例如絲網(wǎng)(screen)折疊式方案。
[0061]另外，上文所述的“堆疊”是指:使一個(gè)電極單元中的電極的涂覆有電極活性材料的一個(gè)表面與另一個(gè)電極單兀中的電極的涂覆有電極活性材料的一個(gè)表面在分離膜作為二者之間的邊界的情況下彼此面對(duì)，使得該電極單元中包括多個(gè)層。在此情形中，所述”堆疊”可以是單元電極(例如陰極和陽(yáng)極)之間的堆疊，可以是在相互堆疊的單元電池和單元電池之間的堆疊(即，至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極在二者之間以分離膜為邊界的情況下相互堆疊的方案)，或者可以是單元電極和單元電池之間的堆疊。
[0062]同時(shí)，為了便于說明，電極單元堆疊或?qū)⒁询B于其上的表面被定義為堆疊表面或一個(gè)表面，并且這里，在兩個(gè)堆疊表面之間彼此面對(duì)的電極被定義為“對(duì)向電極”。此外，上文所述的“堆疊”可以定義為電極層合體。上述電極層合體本身可以用作電極組件，也可以堆疊在另一個(gè)電極層合體或電極單元上以獲得電極組件。
[0063]能夠以如下方案來形成根據(jù)一實(shí)施例的電極組件:其中，將陰極和陽(yáng)極相互交叉堆疊，使得分別涂覆有陰極電極活性材料和陽(yáng)極電極活性材料的表面在分離膜作為二者之間的邊界的情況下彼此面對(duì)。在此情形中，陰極和陽(yáng)極分別設(shè)有在其兩個(gè)表面上形成的分離膜。在下文中，當(dāng)描述根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的電極組件或電極層合體時(shí)，除非另外明確描述，否則，各個(gè)電極應(yīng)被理解為包括設(shè)置在其兩個(gè)表面上的分離膜。因此，根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例，形成電極組件的電極的所有堆疊表面都設(shè)有分離膜，因此不直接暴露于外部。
[0064]根據(jù)實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極組件可以包括電極層合體，在該電極層合體中，多個(gè)電極單元在至少兩個(gè)矩形分離膜中被卷繞而相互堆疊。各個(gè)電極單元的上表面和下表面設(shè)置有所述至少兩個(gè)矩形分離膜中的至少一個(gè)。設(shè)置在電極單元的一個(gè)表面上的矩形分離膜可以不同于布置在電極單元的另一個(gè)表面上的矩形分離膜。所述電極層合體可以包括至少一個(gè)臺(tái)階，通過以所述矩形分離膜之一作為邊界、對(duì)與其相鄰的電極單元具有面積差異的電極單元進(jìn)行堆疊來形成該臺(tái)階。
[0065]因此，雖然不受特別限制，但如圖1、3和5的展開圖所示，該至少兩個(gè)矩形分離膜41和42相互堆疊，電極單元排列在各個(gè)矩形分離膜41和42的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上，然后，在利用矩形分離膜41和42包圍各個(gè)電極單元的同時(shí)折疊各個(gè)電極單元，由此獲得了陰極20和陽(yáng)極30交替堆疊的電極層合體。
[0066]在本實(shí)施例中，所述電極單元排列在矩形分離膜上并被折疊，從而，作為形成電極層合體的各個(gè)單元，所述電極單元可以是陰極和陽(yáng)極的各個(gè)單元電極，并且可以是如下的單元電池:在該單元電池中，至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極的單元電極在以分離膜作為二者之間的邊界的情況下相互堆疊，以便產(chǎn)生電池反應(yīng)。這里，布置在矩形分離膜的一個(gè)表面上的電極單元或布置在矩形分離膜的兩個(gè)表面上的電極單元可以是相同或不同的。
[0067]雖然為了方便圖示、根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的附圖示出了通過使用并折疊兩個(gè)矩形分離膜而將電極組件制造為具有臺(tái)階的情形，但應(yīng)該理解，也可以通過將電極單元排列在三個(gè)或更多個(gè)矩形分離膜上而組裝成電極組件。
[0068]如圖1和5所示，陰極20和陽(yáng)極30的單元電極分別排列在所述兩個(gè)矩形分離膜41和42的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上，并且，所述矩形分離膜包圍各個(gè)電極而進(jìn)行折疊，由此獲得如圖2和6所示的電極組件I。
[0069]在此情形中，所述陰極和陽(yáng)極不受特別限制，而是，通常所使用的任何電極都可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例。
[0070]例如，雖然不受特別限制，但可以通過以從如下項(xiàng)組成的組中選出的一種或多種陰極活性材料涂覆使用銅(Cu)、鎳(Ni)、銅合金或其組合而制造的陰極集電器的一個(gè)表面或兩個(gè)表面來形成陰極:鋰金屬、鋰合金、碳、石油焦炭、活性碳、石墨、硅化合物、錫化合物、鈦化合物、其合金及其組合。
[0071 ] 另外，可以通過以諸如鋰錳氧化物、鋰鈷氧化物、鋰錳鈷氧化物、鋰鎳氧化物、其組合、其復(fù)合氧化物等的陽(yáng)極活性材料涂覆使用鋁(Al)、鎳(Ni)、其合金或其組合而制造的陽(yáng)極集電器的一個(gè)表面或兩個(gè)表面來形成陽(yáng)極。
[0072]這里，如圖1的A和B所示，在彼此具有相同面積的電極單元中，所述電極集電器21和31可以與陰極及陽(yáng)極的集電器21和31基本具有相同的尺寸。另一方面，雖然不受特別限制，但電極活性材料22和32可以涂覆在集電器21和31的全部表面上，在此情形中，兩個(gè)電極20和30可以具有相同尺寸。
[0073]然而，在此情形中，陽(yáng)極活性材料中包含的鋰可能在電池反應(yīng)期間析出，從而可能降低電池性能。因此，在某些情形中，集電器的遠(yuǎn)端部分可以不被涂覆，在此情形中，涂覆在陰極集電器21上的陰極活性材料22的面積可以大于涂覆在陽(yáng)極集電器31上的陽(yáng)極活性材料32的面積。從而，可以防止鋰從陽(yáng)極活性材料32中析出。
[0074]在上述各個(gè)電極的情形中，涂覆在電極集電器上的電極活性材料上可以具有相同的施加量或不同的施加量。通過使電極活性材料的施加量不同，可以使電極的厚度不同。根據(jù)某些情形，在單個(gè)電極中，電極活性材料的施加量在電極的兩個(gè)表面上可以是不同的，從而非對(duì)稱地涂覆在這兩個(gè)表面上上。此外，如圖6的C所示，該電極可以是單表面涂覆的電極:其中，它的一個(gè)表面是涂覆有電極活性材料的電極保持部，它的另一個(gè)表面是未涂覆有電極活性材料的非涂覆部。雖然圖6的C示出了單表面涂覆的陽(yáng)極33，但所述陰極也可以是如上所述的、單表面涂覆的陰極。這種單表面涂覆的電極可適合用作電極組件的最外偵U電極。
[0075]另一方面，通過將單元電池排列在至少兩個(gè)矩形分離膜上并折疊所述矩形分離膜以包圍所述單元電池，可以獲得根據(jù)實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極層合體。所述單元電池可以是堆疊式單元電池、層疊堆疊式單元電池、堆疊折疊式單元電池、凝膠卷式單元電池等，但不應(yīng)認(rèn)為它僅限于此。
[0076]上述各個(gè)單元電池可以是通過將至少一個(gè)陽(yáng)極和至少一個(gè)陰極在分離膜作為二者之間邊界的情況下交替地堆疊而形成的單元電池，例如，可以是具有諸如堆疊在其內(nèi)的陽(yáng)極/分離膜/陰極結(jié)構(gòu)的層合體，或者可以是具有如下結(jié)構(gòu)的層合體:其中，布置在兩個(gè)表面上的電極具有彼此相同的極性，例如，堆疊在其內(nèi)的陽(yáng)極/分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極/分離膜/陰極的結(jié)構(gòu)，但不應(yīng)該它僅限于此。另外，上述單元電池可以是如下的層合體:其中，陰極和陽(yáng)極在分離膜作為二者之間邊界的情況下相互分離并且陽(yáng)極布置在兩個(gè)表面上，例如，陽(yáng)極/分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極或者陽(yáng)極/分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極/陰極/分離膜/陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)。此外，上述單元電池可以是如下的層合體:其中，陰極和陽(yáng)極在分離膜作為二者之間邊界的情況下相互分離并且陰極布置在兩個(gè)表面上，例如陰極/分離膜/陽(yáng)極/分離膜/陰極或者陰極/分離膜/陽(yáng)極/分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極/分離膜/陰極的結(jié)構(gòu)等。在上述單元電池中，圖3的展開圖和圖4的電極組件中示出了使用堆疊式單元電池的實(shí)例。
[0077]另外，在該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例中，“堆疊式單元電池”應(yīng)理解為包括以上述典型方案制造的電極層合體以及以如下方案制造的電極層合體:其中，將至少一個(gè)陽(yáng)極、至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)分離膜相互層疊以形成具有基本結(jié)構(gòu)的單元電池，之后，把具有這種基本結(jié)構(gòu)的單元電池相互堆疊(在下文中，將稱作“層疊堆疊式方案”)。
[0078]當(dāng)以層疊堆疊式方案制造電極層合體時(shí)，可以使用具有上述基本結(jié)構(gòu)的、包括至少一個(gè)陽(yáng)極、至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)分離膜的任何單元電池，但其構(gòu)造不受特別限制。
[0079]然而，當(dāng)以層疊堆疊式方案制造電極層合體時(shí)，從工藝簡(jiǎn)便性和經(jīng)濟(jì)可行性方面考慮，所述單元電池可以具有由陰極/分離膜/陽(yáng)極/分離膜或者分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極構(gòu)成的基本結(jié)構(gòu)。這里，所述層疊堆疊式單元電池可以具有一個(gè)或多個(gè)基本結(jié)構(gòu)。
[0080]同時(shí)，以層疊堆疊式方案制造的電極層合體可以僅由包括上述基本結(jié)構(gòu)的電極單元構(gòu)成，并且也可以通過將具有這種基本結(jié)構(gòu)的電極單元與具有另一不同結(jié)構(gòu)的電極單元相組合而構(gòu)成。
[0081]圖11到13示出了使用層疊堆疊式方案制造的電極層合體的各種實(shí)例。
[0082]圖11示出了由具有分離膜45/陰極20/分離膜45/陽(yáng)極30的基本結(jié)構(gòu)的電極單元65構(gòu)成的、以層疊堆疊式方案制造的電極層合體。在圖11中，雖然示出了具有分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極的基本結(jié)構(gòu)，但也可以使用通過改變陽(yáng)極和陰極的定位位置而提供的、分離膜/陽(yáng)極/分離膜/陰極的基本結(jié)構(gòu)。同時(shí)，如圖11所示，當(dāng)電極單元的基本結(jié)構(gòu)是包括分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)時(shí)，在電極層合體的、沿著電極組件的厚度方向的最外側(cè)部分上無分離膜的情況下，陽(yáng)極被暴露。在使用這種基本結(jié)構(gòu)的情形中，暴露于沿厚度方向的最外側(cè)部分的陽(yáng)極可以是單表面涂覆的陽(yáng)極，在考慮到容量等而設(shè)計(jì)電極時(shí)使用的、所述單表面涂覆的陽(yáng)極的暴露表面未涂覆有活性材料。另一方面，雖然圖11示出了電極單元具有單個(gè)基本結(jié)構(gòu)的情形，但該創(chuàng)造性構(gòu)思不應(yīng)認(rèn)為僅限于此。例如，也可以使用兩個(gè)或更多基本結(jié)構(gòu)被反復(fù)相互堆疊的結(jié)構(gòu)作為單個(gè)電極單元。
[0083]圖12示出了層疊堆疊式電極層合體，其中，具有分離膜45/陰極20/分離膜45/陽(yáng)極30基本結(jié)構(gòu)的電極單元65以及具有分離膜45/陰極20/分離膜45結(jié)構(gòu)的電極單元66相互堆疊。如圖12所示，當(dāng)具有分離膜45/陰極20/分離膜45結(jié)構(gòu)的電極單元被堆疊在電極組件的沿厚度方向的最外側(cè)表面上時(shí)，可以在防止陽(yáng)極30暴露于外部的同時(shí)增加電氣容量。以與上文的描述類似的方式，在其中陰極位于電極本體的沿著電極組件的厚度方向的最外側(cè)部分上的陣列情形中，具有分離膜/陽(yáng)極/分離膜結(jié)構(gòu)的電極單元可以堆疊在其上部上。這種情形可以具有能夠大大利用陰極容量的優(yōu)點(diǎn)。
[0084]圖13示出了一種電極層合體，其中，具有陰極20/分離膜45/陽(yáng)極30/分離膜45基本結(jié)構(gòu)的電極單元68以及具有陰極20/分離膜45/陽(yáng)極30/分離膜45/陰極20結(jié)構(gòu)的電極單元67相互堆疊。如圖13所示，當(dāng)具有陰極20/分離膜45/陽(yáng)極30/分離膜45/陰極20結(jié)構(gòu)的電極單元67被堆疊在電極層合體的沿著電極組件的厚度方向的最外側(cè)部分上時(shí)，可以在防止陽(yáng)極暴露于外部的同時(shí)增加電氣容量。
[0085]如圖12和13所示，通過將單個(gè)電極、分離膜或與上述電極單元具有不同陣列及構(gòu)造的單元電池與具有上述基本結(jié)構(gòu)的電極單元相組合，可以形成使用層疊堆疊式方案制造的電極層合體。具體地，當(dāng)具有基本結(jié)構(gòu)的電極單元相互堆疊時(shí)，從防止陽(yáng)極暴露于外部和/或增加電池容量的角度來看，單個(gè)電極、單表面涂覆的電極、分離膜或與上述電極單元具有不同陣列及構(gòu)造的單元電池可以布置在電極層合體的沿其厚度方向的一個(gè)最外側(cè)表面和/或兩個(gè)最外側(cè)表面上。另一方面，圖12和13不出了具有不同結(jié)構(gòu)的電極單兀被堆疊在所述電極層合體上，但不應(yīng)認(rèn)為其僅限于此。例如，根據(jù)需要，該具有不同結(jié)構(gòu)的電極單元也可以堆疊在所述電極層合體下方，并且，該具有不同結(jié)構(gòu)的電極單元還可以堆疊在所述電極層合體的上部和下部上。
[0086]同時(shí)，根據(jù)本創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的堆疊折疊式單元電池可以是通過把排列在至少一個(gè)或兩個(gè)矩形分離膜上的至少兩個(gè)電極單元以堆疊折疊方式(例如纏繞式方案、Z字折疊式方案等)進(jìn)行折疊而獲得的單元電池。雖然圖中沒示出，但排列在該矩形分離膜上的電極單元可以是堆疊式電極層合體、層疊堆疊式電極層合體、凝膠卷式電極層合體、或堆疊折疊式電極層合體，也可以是它們的組合。
[0087]所述單元電池可以是其中具有相同面積的電極單元被相互堆疊的單元電池，也可以是其中具有面積差異的電極單元被相互堆疊而具有臺(tái)階的單元電池。當(dāng)使用其中具有相同面積的電極單元被相互堆疊的單元電池時(shí)，所述具有相同面積的電極單元可以相互堆疊，同時(shí)，面積和與其相鄰的單元電池的面積不同的單元電池可以被堆疊，由此形成臺(tái)階，并且，可以通過與所述具有臺(tái)階的單元電池相組合來堆疊單元電池，由此使該單元電池上具有臺(tái)階。
[0088]在本實(shí)施例中，堆疊式單元電池、層疊堆疊式單元電池、堆疊折疊式單元電池和凝膠卷式單元電池可以單獨(dú)排列或排列成在矩形分離膜上相組合，使得可以組裝出根據(jù)本實(shí)施例的電極層合體。另外，可以通過將單一單元與上述單元電池一起排列在矩形分離膜上而組裝該電極組件。
[0089]電極單元在矩形分離膜上排列的順序不受特別限制，但這些電極單元可以排列成使得:陰極和陽(yáng)極在通過折疊矩形分離膜而獲得的電極層合體中交替地相互堆疊。通過交替地堆疊所述陰極和陽(yáng)極，可以在陰極和陽(yáng)極以分離膜作為二者之間邊界的情況下彼此面對(duì)的堆疊表面上發(fā)生電池反應(yīng)。
[0090]在此情形中，電極層合體的各個(gè)電極單元的上表面和下表面可以通過該矩形分離膜而與其相鄰的電極單元的上表面和下表面分離。例如，當(dāng)如圖1、3和5所示地使用兩個(gè)矩形分離膜形成電極層合體時(shí)，如圖2、4和6所示，一個(gè)第一分離膜可以沿著電極組件I (或電極層合體71和72)的堆疊方向位于一個(gè)電極單兀的上堆疊表面上,另一個(gè)第二分離膜可以位于下堆疊表面上，以便與鄰接地堆疊的電極單元分離。根據(jù)電極單元在矩形分離膜上排列的形式，同一個(gè)分離膜可以位于一個(gè)電極單元的兩個(gè)表面上。在此情形中，至少不同的矩形分離膜可以同時(shí)定位成使得不同的矩形分離膜存在于一個(gè)電極單元的上表面和下表面上。
[0091]另外，如圖1、3和5所示，所述多個(gè)矩形分離膜可以具有相同長(zhǎng)度，以在折疊時(shí)允許它們被同時(shí)折疊，并且，雖然圖中未示出，但其長(zhǎng)度也可以是不同的，以便允許其折疊。
[0092]同時(shí)，根據(jù)電極單元在所述矩形分離膜上排列的方式，例如，在最初折疊時(shí)，電極單元可以在未被矩形分離膜包圍的情況下堆疊。在此情形中，可能發(fā)生如下問題:即，電極單元在未被分離膜分離的情況下被堆疊在與其相鄰的電極單元上。為了防止這種缺點(diǎn)，以如圖1、3和5所示，可以包括空閑區(qū)域47以覆蓋最初折疊的電極單元，在空閑區(qū)域47中，電極單元沒有排列在矩形分離膜41和42上。
[0093]可以如圖1和3所示地設(shè)置有空閑區(qū)域47 (在該空閑區(qū)域47中，在矩形分離膜41和42的初始位置處未布置電極單元)，使得:通過在先前覆蓋所述電極單元之后執(zhí)行分離膜的折疊，可以將電極單元在分離膜的邊界處堆疊在與其相鄰的電極單元上。另外，如圖5所示，可以在最初折疊的電極單元和與其相鄰的電極單元之間形成預(yù)定的空閑區(qū)域47，使得該最初折疊的電極單元被折疊而不是堆疊在與其相鄰的電極單元上，由此，防止了電極堆疊表面彼此直接面對(duì)并在它們之間未設(shè)有分離膜41和42的情況下相互堆疊。
[0094]另外，雖然圖中沒有示出，但當(dāng)不應(yīng)用上述空閑區(qū)域時(shí)，用于在電極和電極之間進(jìn)行分離的單獨(dú)分離膜可以在二者之間的界面處置于電極和電極之間。
[0095]根據(jù)本實(shí)施例的電極層合體可以包括至少一個(gè)臺(tái)階，并且，可以通過將至少一個(gè)電極單元和與其具有面積差異的電極單元彼此鄰接地堆疊來形成該臺(tái)階?？梢愿鶕?jù)由此要求的電池形狀來適當(dāng)?shù)匦纬蛇@種臺(tái)階。
[0096]電極單元的“面積差異”是指:在一個(gè)電極單元和與其相鄰的電極單元中，其長(zhǎng)度或?qū)挾染哂胁煌慕Y(jié)構(gòu)從而具有不同的面積。
[0097]例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過堆疊具有不同長(zhǎng)度或不同寬度的電極單元來獲得電極組件。電極單元的尺寸差異不受特別限制，只要這些電極單元相互堆疊而能夠形成具有臺(tái)階的電極組件即可，例如，較小電極單元的長(zhǎng)度或?qū)挾瓤梢允禽^大電極單元的寬度或長(zhǎng)度的20%至95%，具體地，其范圍可以是較大電極單元的寬度或長(zhǎng)度的30%至90%。所述電極單元可以具有如下結(jié)構(gòu):即，其寬度或長(zhǎng)度可以不同，或者其寬度和長(zhǎng)度都不同。
[0098]在所述電極層合體中，在具有面積差異的一個(gè)電極單元和與其相鄰的電極單元彼此面對(duì)以形成臺(tái)階的界面處，具有不同極性的電極可以在分離膜作為它們之間邊界的情況下彼此面對(duì)。這樣，通過允許具有不同極性的電極彼此面對(duì)，也可以在形成有臺(tái)階的界面處獲得電池反應(yīng)，從而增加了電池容量。
[0099]在此情形中，在形成臺(tái)階的界面處的對(duì)向電極中，與具有較大面積的電極單元相面對(duì)的電極可以布置為陰極。即，當(dāng)具有不同面積的電極單元在分離膜作為二者之間邊界的情況下、在電極層合體中彼此面對(duì)時(shí)，具有較大面積的電極單元的堆疊表面的一部分可以指向外部。在此情形中，當(dāng)指向外部的電極單元的電極是陽(yáng)極時(shí)，陽(yáng)極表面的陽(yáng)極活性材料中包含的鋰可能會(huì)從陽(yáng)極表面析出，從而電池壽命可能縮短或電池穩(wěn)定性可能降低。
[0100]出于與上文相同的原因，如圖2、4以及圖7到10所示，在通過將電極單元相互堆疊而獲得的電極組件I中，所述電極單元可以布置成使得陰極20位于電極組件I的沿其厚度方向的最上部和最下部的兩個(gè)表面上。另外，如圖6所示，除了陰極20，陽(yáng)極30也可以布置在電極組件I的兩個(gè)表面中的至少一個(gè)表面上，但在此情形中，如圖6的C所示，陽(yáng)極30可以是在指向外部的表面上具有非涂覆表面的、單表面涂覆的陽(yáng)極33，在該非涂覆表面上未涂覆有陽(yáng)極活性材料32。
[0101]在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電極層合體中，如圖6和7所示，排列在所述至少兩個(gè)矩形分離膜41和42上的各個(gè)電極單元能夠以至少兩種折疊形式折疊，由此形成電極層合體71、72和73。圖6示出了通過在電極組件的一個(gè)部分(71)中使用Z字折疊式方案堆疊電極單元并在電極組件的另一個(gè)部分(72)中使用纏繞式方案折疊電極單元而形成的電極組件I的實(shí)例。即，圖6的電極層合體提供了通過相同的至少兩個(gè)矩形分離膜41和42、將Z字折疊式方案和纏繞式方案相組合而形成的堆疊折疊式電極層合體71和72。
[0102]另外，圖7示出了包括纏繞式堆疊折疊電極層合體72和凝膠卷式電極層合體73的電極層合體的實(shí)例，纏繞式堆疊折疊電極層合體72是通過以纏繞式方案折疊電極單元使其相互堆疊而形成的，凝膠卷式電極層合體73是通過以凝膠卷式方案折疊電極單元使其相互堆疊而形成的。即，圖7的電極層合體提供了通過相同的至少兩個(gè)矩形分離膜41和42、將堆疊折疊式方案和凝膠卷式方案相組合而形成的電極層合體72和73。
[0103]作為根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的、與具有臺(tái)階的電極層合體獨(dú)立的電極層合體，還可以通過相互組合和組裝而使用堆疊折疊式電極層合體、堆疊式電極層合體、層疊堆疊式電極層合體和凝膠卷式電極層合體。在此情形中，也可以堆疊單一電極以形成電極組件。這里，在根據(jù)該實(shí)施例的具有臺(tái)階的電極層合體上堆疊的各個(gè)層合體可以具有面積相同以相互堆疊的電極單元，并且可以具有通過將彼此具有不同面積的電極單元進(jìn)行堆疊而形成的臺(tái)階。
[0104]例如，圖8示出了通過如下方式形成的電極組件I的一個(gè)實(shí)例:即，將堆疊式電極層合體74堆疊在根據(jù)本實(shí)施例的具有臺(tái)階的纏繞式堆疊折疊電極層合體72的上部上，并將單個(gè)電極10堆疊在該電極層合體72的下部上。另外，圖9示出了通過如下方式形成的電極組件I的一個(gè)實(shí)例:即，將堆疊式電極層合體74堆疊在根據(jù)本實(shí)施例的具有臺(tái)階的纏繞式堆疊折疊電極層合體72的上部上，并將具有臺(tái)階的堆疊式電極層合體74堆疊在該電極層合體72的下部上。此外，圖10示出了具有臺(tái)階的電極組件I的一個(gè)實(shí)例，該電極組件I是通過將根據(jù)本實(shí)施例的具有臺(tái)階的電極層合體72、單個(gè)電極10、和具有臺(tái)階的Z字折疊式電極層合體71相互堆疊而形成的。
[0105]在圖8和10所示的電極組件I中包括的單個(gè)電極10可以如圖8所示地布置為電極組件I的沿其厚度方向的最外側(cè)電極，也可以如圖10所示地布置在電極組件I內(nèi)部，SP，可以布置在電極層合體和電極層合體之間。
[0106]如圖8所示，在陽(yáng)極30布置成電極組件I的沿著該電極組件的厚度方向的最外側(cè)電極的情形中，當(dāng)在該最外側(cè)電極上另外堆疊單個(gè)電極10 (即，陰極20)時(shí)，則最外側(cè)電極可以是陰極，從而能夠克服由于鋰從陽(yáng)極30析出而造成的缺陷。此外，也可以使用單表面涂覆的陽(yáng)極作為該單個(gè)電極10，以便堆疊在陰極20的堆疊表面上。
[0107]另外，如圖10所示，當(dāng)相互堆疊的電極層合體71和72之間的對(duì)向電極具有相同極性時(shí)，可以把具有不同的極性的單個(gè)電極10插入在電極層合體71和72之間以便相互堆疊。通過在它們之間插入這種單個(gè)電極10，在被堆疊的單個(gè)電極10的兩個(gè)表面上設(shè)有不同的極性以促進(jìn)電池反應(yīng)。
[0108]在本實(shí)施例中，在電極層合體處于其形成臺(tái)階的各個(gè)階段的情形中，相互堆疊的電極單元的數(shù)目不受特別限制。此外，所述電極層合體的高度不受特別限制。因此，根據(jù)各個(gè)電極層合體，所述電極層合體可以具有相同高度或不同高度。
[0109]同時(shí)，如上所述，如圖3所示，形成各個(gè)電極層合體的各個(gè)電極單元可以是具有相同厚度的電極單元，具體地，可以在所述層合體之間以及在單個(gè)層合體中具有厚度相同的電極，而具有不同厚度的電極可以被堆疊以形成各個(gè)電極單元層合體。例如，為了形成臺(tái)階，在電極單元具有較小面積的情形中，可以通過增加電極活性材料的施加量來抵消由于面積減小而引起的電池容量的減小。
[0110]然而，該創(chuàng)造性構(gòu)思并非必須限制于以上的說明，而是可以根據(jù)需要來增加具有較大面積的電極單元的厚度，也可以減小其厚度。在此情形中，可以考慮到電池的形狀和高度、所制造的電池將被應(yīng)用的裝置中要求的電池容量來適當(dāng)?shù)剡x擇所述電極單元的厚度，因此，它并不限于此。
[0111]雖然上文以舉例方式示出了電極組件具有兩個(gè)臺(tái)階的附圖，但根據(jù)該實(shí)施例的電極組件也可以具有通過如上所述地堆疊兩個(gè)電極層合體而形成的單個(gè)臺(tái)階。在圖14的電極組件中示出了其一個(gè)實(shí)例。
[0112]根據(jù)實(shí)施例的電極組件可以包括各種堆疊結(jié)構(gòu)。圖15示意性地示出了具有臺(tái)階的電極組件的截面圖。如圖15可見，可以沿著電極單元的堆疊方向(S卩，圖15A所示的高度方向)減小電極單元的尺寸，并且如圖15B中所示電極單元還可以被堆疊以增加其尺寸。另外，如圖15C所示，所述電極單元也可以堆疊成使得其尺寸沿著堆疊方向增大、然后再減小，并且，還可以堆疊成具有沿著堆疊方向減小、然后再增大的面積。這種堆疊形式可以上下對(duì)稱地應(yīng)用，并且還可以在堆疊形式上具有非均勻樣式。
[0113]另外，例如，如圖16到20所示，多個(gè)電極單元可以堆疊成使得它們的一個(gè)角部彼此對(duì)齊，由此獲得電極組件。在此情形中，如圖16或圖17所示，這些電極單元可以具有不同的面積，但可以具有相同形狀，并且，如圖18到20所示，也可以具有不同的面積和不同的形狀。例如，如圖17和20所示，至少一個(gè)電極單元可以具有圓狀角部，并且可以在單個(gè)電極單元中形成兩個(gè)這種圓狀角部。雖然上述角部的形狀被圖示為圓形，但也可采用其他各種形狀，以下描述均適用這一點(diǎn)。
[0114]這里，如圖18所示，圓狀角部的曲率可以彼此不同。另外，如圖19所示，所述角部的形狀可以不同。另一方面，如圖16和20所示，一條邊和鄰接該一條邊的兩個(gè)角部可以具有一個(gè)圓狀角部。
[0115]另外，雖然圖中未示出，但上述電極單元可以堆疊成使得較小的電極單元可以被包括在較大的電極單元的表面上，在此情形中，可以在其內(nèi)未形成均勻樣式的情況下堆疊。此外，如圖24所示，這些電極單元可以堆疊成在表面的中心處彼此對(duì)準(zhǔn)。
[0116]另外，如圖21所示，這些電極單元可以沿著電極組件的長(zhǎng)度方向具有相同的長(zhǎng)度，并且可以沿電極組件的寬度方向具有臺(tái)階。這里，一個(gè)臺(tái)階可以沿著電極組件的寬度方向形成，或者多個(gè)臺(tái)階可以沿其兩個(gè)方向形成。此外，如圖22所示，電極組件可以具有沿其長(zhǎng)度方向形成的臺(tái)階。
[0117]除了上述附圖所示的形式以外，根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的電極單元可以具有各種形狀的角部。如從以上圖示的附圖中所能理解的，這些電極單元可以堆疊成使得具有較小面積的電極單元可以被包括在具有較大面積的電極單元的表面上，并且還可以堆疊成使得:所述對(duì)向電極之間的接觸表面的一部分可以相互接觸，但其一些部分并不相互接觸，如十字交叉(+ )形式。
[0118]這樣，電極組件的堆疊形式、電極單元的形狀、所述角部的形狀等可以形成得不同，由此，在提高空間利用率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池的各種設(shè)計(jì)。
[0119]此外，在根據(jù)一實(shí)施例的電極組件中，各個(gè)電極單元可以包括陰極接線片和陽(yáng)極接線片中的至少一個(gè)。當(dāng)電極單元是單元電池時(shí)，陰極接線片和陽(yáng)極接線片可以均包括在電極單元中，并且，當(dāng)電極單元由獨(dú)立的電極構(gòu)成時(shí)，可以在其內(nèi)僅包括一個(gè)電極接線片。所述電極接線片可以插入到電池外殼中，然后，具有相同極性的電極可以相互電連接。
[0120]可以不同地選擇電極接線片的附接位置。兩個(gè)極性的電極接線片可以形成在電極單元的一端上，并且所述電極接線片可以堆疊成指向單一方向。例如，如圖16到21所示，電極接線片25和35可以布置成在電極組件I的一側(cè)突出。此外，如圖22所示，各個(gè)電極接線片25和35也可以在電極組件I的兩側(cè)突出。
[0121]然而，為了在將其插入電池外殼中之后便于電極接線片的電連接，所述電極單元可以布置成使得具有相同極性的電極可以相互交迭。
[0122]另一方面，在電極組件被形成為具有臺(tái)階的情形中(該臺(tái)階具有如圖22所示的形式)，當(dāng)電極接線片25和35附著到具有臺(tái)階的電極組件I的側(cè)面時(shí)，電極接線片25和35可能接觸具有較大面積的電極單元并可能影響電池穩(wěn)定性。因此，應(yīng)當(dāng)防止電極接線片25、35與電極單元相互接觸，在某些情形中，電極接線片25和35的表面可以涂覆有絕緣樹脂等，以阻止它們之間的接觸。
[0123]所述電極接線片的形式不受特別限制，并且所述電極接線片的面積還可以不同地形成。例如，電極接線片可以具有相同的寬度或長(zhǎng)度，或可以具有不同的寬度和/或不同的長(zhǎng)度。這樣，通過使用各種尺寸的電極接線片，具有較小面積的電極接線片可以排列在具有較大面積的電極接線片上以成行地堆疊。作為其一個(gè)實(shí)例，當(dāng)使用具有不同面積的電極接線片時(shí)，電極接線片25和35能夠以圖23所示的堆疊形式堆疊。
[0124]同時(shí)，當(dāng)使用至少一個(gè)矩形分離膜折疊所述電極單元的一部分或所有電極單元來構(gòu)成電極組件時(shí)，所述矩形分離膜可以利用由具有較大面積的電極單元的上端和具有較小面積的電極單元的上端形成的臺(tái)階來形成傾斜表面。當(dāng)由所述纏繞式堆疊折疊電極組件形成臺(tái)階時(shí)或者當(dāng)其中形成有臺(tái)階的電極組件被矩形分離膜卷繞時(shí)，可以形成上述傾斜表面。
[0125]在此情形中，其內(nèi)容納有電極組件的電極外殼的形狀可以形成為與上述分離膜45的傾斜表面一致。在此情形中，因?yàn)榭赡懿槐匾卣紦?jù)一定的空間，所以從空間利用率角度考慮，所述分離膜可以與電極組件的各個(gè)表面具有相同形狀。因此，當(dāng)分離膜與電極組件隔開時(shí)，分離膜可以被加熱或壓縮成是細(xì)長(zhǎng)的，使得其形狀可以與電極組件的相同。這里，可以在具有臺(tái)階的部分中形成彎曲部分，另外，所述分離膜可以在具有臺(tái)階的部分處被切割，以便具有與電極組件的各個(gè)表面的形狀相同的形狀。
[0126]此后，下面將描述根據(jù)該創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的電池單體。圖24和25示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池單體100。如圖24和25所示，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池單體100可以包括位于電池外殼120內(nèi)的、根據(jù)該實(shí)施例的電極組件I。電池外殼120可以是袋式外殼。
[0127]該袋式外殼可以由層合片形成，在此情形中，該層合片可以構(gòu)成為包括形成最外側(cè)部分的外側(cè)樹脂層、防止材料滲入的阻隔金屬層、以及用于密封的內(nèi)側(cè)樹脂層，但不應(yīng)認(rèn)為它僅限于此。
[0128]另外，電池外殼可以具有如下結(jié)構(gòu):即，將電極組件的電極單元的電端子相互電連接的電極引線向外暴露。雖然圖中未示出，但是，用于保護(hù)電極引線的絕緣膜可以附著到電極引線的上表面和下表面。
[0129]另外，按照根據(jù)實(shí)施例的電極組件的形狀，電池外殼120可以具有各種形狀?？梢砸噪姵赝鈿ぷ陨肀桓淖兊姆桨竵硇纬呻姵赝鈿さ男螤睢Ｔ诖饲樾沃?，電池外殼的形狀和尺寸并非必須與電極組件的一致，因此，可以采用能夠防止發(fā)生由于電極組件的滑移現(xiàn)象(slip phenomenon)引起的內(nèi)部短路的任何形狀和尺寸。另一方面,根據(jù)實(shí)施例的電池外殼的形狀不應(yīng)認(rèn)為是限制性的，而是可以根據(jù)需要采用電池外殼的各種形狀和尺寸。
[0130]例如，按照根據(jù)如圖24所示的創(chuàng)造性構(gòu)思的實(shí)施例的、具有臺(tái)階的電極組件I的形狀，電池外殼可以具有臺(tái)階。此外，如圖25所示，在形成電極組件I的臺(tái)階的表面上，電池外殼120可以包括傾斜表面。即，在形成電極組件I的臺(tái)階的區(qū)域中，電池外殼120可以接觸各個(gè)分段部分和角部的上邊緣以形成傾斜表面。這種傾斜表面可以包括彎曲表面并可以具有至少兩個(gè)梯度。
[0131]根據(jù)實(shí)施例的電池單體可以是鋰離子電池或鋰離子聚合物電池，但不應(yīng)認(rèn)為它僅限于此。
[0132]根據(jù)實(shí)施例的電池單體可以單獨(dú)地使用，或者能夠以包括至少一個(gè)電池單體的電池組的形式使用。上述電池單體和/或電池組可以有利地用在各種裝置中，例如移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、智能平板、筆記本電腦、輕型電動(dòng)車、電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、夕卜接插電式混合動(dòng)力車輛、電力存儲(chǔ)裝置等。由于上述裝置的結(jié)構(gòu)及其制造方法是公知的，所以將省略其詳細(xì)說明。
[0133]另一方面，當(dāng)根據(jù)實(shí)施例的電池單體或電池組安裝在上述裝置中時(shí)，裝置的系統(tǒng)構(gòu)件可以布置在由根據(jù)實(shí)施例的電池單體或電池組的結(jié)構(gòu)形成的額外空間中。由于根據(jù)實(shí)施例的電池單體或電池組是使用具有不同尺寸的電極組件制造的，所以該電極組件自身可以形成為具有臺(tái)階，并且，當(dāng)電池外殼被形成為對(duì)應(yīng)于電極的形狀并然后安裝在裝置中時(shí)，可以產(chǎn)生剩余空間，而在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方形或橢圓形電池單體或電池組中并不能形成這種剩余空間。
[0134]當(dāng)上述裝置的系統(tǒng)構(gòu)件安裝在該剩余空間中時(shí)，由于可以靈活地布置裝置的系統(tǒng)構(gòu)件、電池單體或電池組，所以，可以減小整個(gè)裝置的厚度或體積并提高空間利用率，從而實(shí)現(xiàn)纖薄的設(shè)計(jì)。
[0135]1:電極組件
[0136]10:單個(gè)電極
[0137]20:陰極
[0138]30:陽(yáng)極
[0139]21和31:電極集電器
[0140]22和32:電極活性材料
[0141]25和35:電極接線片
[0142]41和42:矩形分離膜
[0143]45:分離膜
[0144]47:空閑區(qū)域
[0145]51:包括陰極/分離膜/陽(yáng)極的單元電池
[0146]52:包括陰極/分離膜/陽(yáng)極/分離膜/陰極的單元電池
[0147]53:包括陽(yáng)極/分離膜/陰極/分離膜/陽(yáng)極的單元電池
[0148]65,66,67,68:層疊堆疊式電極單兀
[0149]71:Z字折疊式電極層合體
[0150]72:纏繞式電極層合體
[0151]73:凝膠卷式電極層合體
[0152]74:堆疊式電極層合體
[0153]100:電池單體
[0154]120:電池外殼
[0155]125和135:電極引線
【權(quán)利要求】
1.一種包括電極層合體的電極組件，所述電極層合體具有多個(gè)電極單元，所述多個(gè)電極單元在至少兩個(gè)矩形分離膜中被卷繞而相互堆疊，所述電極組件的特征在于，不同的矩形分離膜布置在所述多個(gè)電極單元中的一個(gè)電極單元的至少一部分的上表面和下表面上，并且所述電極層合體包括至少一個(gè)臺(tái)階，所述臺(tái)階是通過把與其相鄰的電極單元具有面積差異的電極單元、在以所述矩形分離膜中的一個(gè)作為所述電極單元之間的邊界的情況下進(jìn)行堆疊而形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述臺(tái)階被設(shè)置為一個(gè)或兩個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極層合體是堆疊折疊式電極層合體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極組件，其中，所述電極層合體是沿著單一方向卷繞的纏繞式電極層合體，或者是沿著蜿蜒迂回方向卷繞的Z字折疊式電極層合體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電極組件，其中，所述電極層合體包括布置在所述矩形分離膜的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上以進(jìn)行卷繞的電極單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，通過允許具有相反極性的電極在以所述矩形分離膜作為它們之間的邊界的情況下彼此面對(duì)，來形成所述臺(tái)階。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極組件，其中，在所述具有相反極性的電極中，具有較大面積的電極是陰極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，各個(gè)所述電極單元是從如下的單元電池構(gòu)成的組中選出的至少一個(gè):在該單元電池中，陰極、陽(yáng)極、以及至少一個(gè)陰極和至少一個(gè)陽(yáng)極在它們之間插入有分離膜 的情況下相互交替地堆疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極組件，其中，各個(gè)所述單元電池是從如下項(xiàng)構(gòu)成的組中選出的至少一個(gè):凝膠卷式單元電池、堆疊式單元電池、層疊堆疊式單元電池、以及堆疊折疊式單元電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極組件，其中，所述單元電池包括至少一個(gè)臺(tái)階。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，還包括單個(gè)電極，所述單個(gè)電極被堆疊在所述電極層合體的上部和下部的一個(gè)堆疊表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極組件，其中，所述單個(gè)電極與所述電極層合體一起形成所述臺(tái)階。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極組件，其中，所述單個(gè)電極是與布置在所述電極層合體的堆疊表面的邊緣上的電極具有不同極性的電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，還包括至少一個(gè)第二電極層合體，所述至少一個(gè)第二電極層合體選自由以下項(xiàng)構(gòu)成的組:堆疊式電極層合體、層疊堆疊式電極層合體、凝膠卷式電極層合體、堆疊折疊式電極層合體、以及通過將它們中的至少兩種相組合而形成的電極層合體，以作為堆疊在所述電極層合體的上部和下部的一個(gè)堆疊表面上的所述電極層合體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極組件，其中，所述第二電極層合體具有臺(tái)階。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極組件，還包括堆疊在所述電極層合體和所述第二電極層合體中的一個(gè)層合體上的單個(gè)電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極單元具有相同厚度或不同厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，布置在所述電極組件的沿其厚度方向的最外側(cè)部分上的電極是單表面涂覆的電極，所述單表面涂覆的電極的一個(gè)表面上具有未涂覆電極活性材料的非涂覆部分，所述非涂覆部分被布置成指向外部，并且所述分離膜暴露于外部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電極組件，其中，所述單表面涂覆的電極是陽(yáng)極。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，布置在所述電極組件的最外側(cè)部分上的電極是陰極，并且所述分離膜暴露于外部。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極層合體包括至少一個(gè)電極單元，所述至少一個(gè)電極單元包括至少一個(gè)具有不同形狀的角部。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極層合體包括至少一個(gè)電極單元，所述至少一個(gè)電極單元包括至少一個(gè)具有彎曲表面形狀的角部。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電極組件，其中，包括至少一個(gè)具有彎曲表面形狀的角部的所述電極單元被設(shè)置為至少兩個(gè)，并且，所述至少一個(gè)電極單元包括具有彎曲表面形狀的角部，所述彎曲表面形狀具有與其它電極單元的曲率不同的曲率。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極層合體被堆疊成使得:所述電極單元的面積在所述電極單元被堆疊的厚度方向上減小。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極層合體被堆疊成陣列，在該陣列中，各個(gè)電極單元的一個(gè)角部相互對(duì)準(zhǔn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極層合體被堆疊成使得:彼此相鄰的所述電極單元中的一個(gè)被包括在與其不同的電極單元的堆疊表面中。
27.根據(jù)權(quán)利要求26`所述的電極組件，其中，所述電極層合體被堆疊成使得所述電極單元的中心相互對(duì)準(zhǔn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極單元包括與各個(gè)電極的極性相對(duì)應(yīng)的電極接線片，并且所述電極接線片具有相同尺寸或不同尺寸。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極接線片附接到所述電極單元中的一個(gè)電極單元的一端或附接到該一個(gè)電極單元的彼此相反的端部。
30.一種電池單體，通過包括根據(jù)權(quán)利要求1至29中的任一項(xiàng)所述的電極組件來提供所述電池單體,所述電極組件容納在電池外殼中。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電池單體，其中，所述電池外殼是袋式外殼。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的電池單體，其中，所述電池外殼在其內(nèi)部容納所述電極組件，并包括臺(tái)階或傾斜表面以與所述電極組件的形狀相對(duì)應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電池單體，其中，所述電池單體是鋰離子二次電池或鋰離子聚合物二次電池。
34.一種包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求30所述的電池單體的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述電池單體在其剩余空間中容納所述裝置的系統(tǒng)構(gòu)件。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述裝置是移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、智能平板、筆記本電腦、輕型電動(dòng)車、電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、外接插電式混合動(dòng)力車輛、或電力存儲(chǔ)裝置。
【文檔編號(hào)】H01M2/02GK103797636SQ201380002644
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】金永焄, 權(quán)盛振, 安諄昊, 金東明, 金基雄, 柳勝民 申請(qǐng)人:Lg 化學(xué)株式會(huì)社