CN107408659A

CN107408659A - 电极组件及其制造方法

Info

Publication number: CN107408659A
Application number: CN201580054332.0A
Authority: CN
Inventors: 吴世橒; 林圣伦; 金志贤; 郑元硕
Original assignee: LG Chemical Co Ltd
Current assignee: Lg Energy Solution
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2035-10-12
Also published as: WO2016056875A2; US20170214028A1; WO2016056875A3; CN107408659B; KR20160042798A; KR101822841B1; US10340498B2

Abstract

披露了一种电极组件，所述电极组件具有彼此交替堆叠的至少一个电极板和隔板，所述电极组件包括从电极板突出的电极接片以及通过接片引线耦合器与电极接片电连接的电极引线，其中所述电极接片处于弯曲状态。

Description

电极组件及其制造方法

技术领域

本申请要求于2014年10月10日提交的韩国专利申请第10-2014-0136773号和于2015年3月19日提交的韩国专利申请第10-2015-0038163号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。

本公开内容涉及一种电极组件及其制造方法，且更具体地说，本公开内容涉及一种提高了空间利用率的电极组件及其制造方法。

背景技术

由于对化石燃料的利用迅速增加，导致对利用替代能源和清洁能源的需求增加。作为满足上述需求的一种方式，正积极研究应用电化学的发电和储存领域。

目前，利用这种电化学能的电化学装置的代表性实例为二次电池，二次电池的使用日益增加。

根据电池壳体的形状，二次电池被划分为圆柱型电池和矩形电池、以及袋型电池，在圆柱型电池和矩形电池中，电极组件位于圆柱型或矩形金属罐内，在袋型电池中，电极组件位于铝层压片的袋型壳体内。

位于电池壳体内的电极组件为能够充电和放电的发电装置，其由正极/隔板/负极的堆叠结构构成，所述电极组件分为：通过涂覆有活性材料的长片型正极和负极与插置其间的隔板一起缠绕形成的包卷型；以及通过顺序地堆叠一定尺寸的多个正极和负极以及插置其间的隔板形成的堆叠型。

作为电极组件向前迈出一步的结构，已开发了包卷型和堆叠型的结合形式，即堆叠/折叠型电极组件，其中通过利用长且连续的隔膜使具有正极/隔板/负极结构的呈一定单元尺寸的全电池(full-cell)或具有正极(或负极)/隔板/负极(或正极)/隔板/正极(或负极)结构的双电池(bi-cell)折叠。

此外，为了提高相关堆叠型电极组件的加工效率并且为了满足各种类型的二次电池的需求，亦开发了粘合/堆叠型电极组件，其中各自具有交替堆叠和粘合(lamination)的电极和隔板的单元电池被堆叠。

同时，对锂二次电池的需求增加，因为锂二次电池是具有轻重量和高能量密度的二次电池。然而，相较于消费者对高能量密度电池持续增加的需求，锂二次电池的能量密度已经不能充分地满足消费者的需求。

为了解决上述问题，已试图通过利用二次电池的内部空间增加能量密度。然而，由于二次电池的结构限制，效果不足。

具体地说，对于其中堆叠了多个电极板和隔板的电池形式，尽管进行了许多尝试以减少从电极板突出的电极接片所占据的容积以及连接电极接片和电极引线的耦合器所占据的容积，但这些尝试未能带来满意的效果。

因此，对于其中堆叠了多个电极板和隔板的电池形式，非常需要在保持整体结构的同时能够提高能量密度的新技术。

发明内容

技术问题

设计本公开内容来解决现有技术的问题，因此，本公开内容涉及提供一种通过将包括弯曲部分的接片与引线连接而具有增加的空间利用率的电极组件及其制造方法。

此外，本公开内容涉及提供一种二次电池，其中当接片-引线耦合器(tab-leadcoupler)位于对应于最外电极板之一的外表面的部分处并且电极接片处于弯曲状态时，能量密度大大提高。

本公开内容的这些和其他目的和优点可通过下面的详细描述来理解，并且根据本公开内容的示例性实施方式将变得更加显而易见。此外，容易理解的是，本公开内容的目的和优点可通过所附权利要求及其组合中示出的方法实现。

技术方案

在本公开内容的一个方面中，提供一种电极组件，其中至少一个电极板和隔板交替堆叠，所述电极组件可包括从所述电极板突出的电极接片以及通过接片-引线耦合器与所述电极接片电连接的电极引线，其中所述电极接片可处于弯曲状态。

根据一个实施方式，当表述电极接片处于“弯曲状态”时，表示从电极板突出的电极接片基于电极组件的中心是垂直非对称的状态。

在传统的电极组件中，由于突出的电极接片和接片-引线耦合器占据一定容积，因此存在不能促进二次电池的容量增加的空间。

相比之下，根据一个实施方式的电极组件可通过减少电极接片和接片-引线耦合器所占据的空间而显著提高二次电池的能量密度，所述空间并不能另外地有助于二次电池的容量增加。

在一个详细的实施例中，接片-引线耦合器可位于最外电极板的外表面上，并且电极接片处于弯曲状态。

此外，电极引线可构造为使得接片-引线耦合器平行于最外电极板的外表面延伸。

在另一详细的实施例中，电极接片处于弯曲状态，接片-引线耦合器可位于与电极接片从电极组件突出的一侧相对的电极组件一侧。

在此，接片-引线耦合器可置于与电极组件接触或与电极组件间隔开。

此外，电极接片可由正极接片和负极接片构成，并且正极接片和负极接片的突出方向可彼此相同或不同。

由于根据一个实施方式的电极组件通常保持与传统的电极组件类似的结构，因此可以无需显著修改现有的制造设备来制造具有能量密度提高的二次电池。

在一个详细的实施例中，隔板可具有比电极板相对大的尺寸，并且电极接片可构造为朝向接片-引线耦合器弯曲，同时电极接片通过隔板延伸长于电极板的超出部分而与电极板的端部保持非接触状态。

更具体地说，电极接片可构造为隔板的超出部分以及电极接片朝向接片-引线耦合器弯曲，使得电极接片弯曲并与电极组件的外周紧密接触。

也就是说，即使当电极接片根据隔板的结构朝向特定方向弯曲时，也能够有效地防止内部短路，因为电极接片被阻止与具有不同极性的电极板接触，因此，能够提高二次电池的稳定性。

此外，隔板的这种结构可允许电极接片与电极组件更紧密的接触，进一步提高了二次电池能量密度。

同时，电极组件的最外电极板可具有与接片-引线耦合器不同的极性，因此，为了二次电池提高的稳定性，在最外电极板与接片-引线耦合器之间需要绝缘。在一个详细的实施例中，绝缘膜可位于最外电极板的外表面上，且接片-引线耦合器可与绝缘膜的外表面紧密接触。

绝缘膜可由与隔板相同或不同的材料形成。当绝缘膜由与隔板相同的材料形成时，在电极组件的制造工艺中使用的隔板可以原样使用。因此，在工艺效率方面存在优势。当绝缘膜由与隔板不同的材料形成时，可通过增加电极组件的最外侧的机械强度或提高绝缘性能来提高二次电池的稳定性。

在一个详细的实施例中，可通过固定构件将接片-引线耦合器固定在预定位置，更具体地说，所述固定构件可以是胶带。

在接片-引线耦合器位于电极组件的最外电极板的外表面上并且电极组件插入电池壳体中的工艺中，当电极引线离开预定位置时，可产生二次电池的外观缺陷。因此，当接片-引线耦合器由固定构件固定时，可减少二次电池的缺陷率。

此外，由于接片-引线耦合器的连接部分是通过诸如焊接等的方法形成的，因此接片-引线耦合器可比其他部分对外部冲击更脆弱。因此，可通过利用固定构件等围绕连接部分的表面来加固连接部分。

在一个详细的实施例中，各电极接片的长度可彼此相同或不同。

具体地说，电极接片可构造为其长度彼此不同，并且随着最外电极板与其他电极板之间的距离增加而相对增加。

更具体地说，在接片-引线耦合器中的电极接片的端部可基本一致。

当电极接片的长度彼此相同时，可使用相同类型的电极板来制造电极组件。在这种情况下，相较于使用不同类型的电极板，可获得高工艺效率。

在某种情况下，具有长于所需长度的电极接片可被包括在电极组件中，这些电极接片可占据二次电池的一些内部空间，就能量密度而言这是不期望的。

当电极接片的长度彼此不同时，在制造中可使用不同类型的电极板。在这种情况下，就能量密度问题而言是有利的，但由于应使用不同类型的电极板会导致工艺效率下降。

因此，在制造工艺中，为了工艺效率，可使用具有相同长度的电极接片的电极板，并且为了提高能量密度，可将电极接片的端部切割成基本一致。

在此，电极接片的长度可为5mm至25mm，或者更具体地，为6mm至23mm，接片-引线耦合器的长度可为0.5mm至5mm，或者更具体地，为1mm至4mm，但这仅仅是具体的实施方式之一，示例性实施方式不应局限于此。

在一个详细的实施例中，电极组件可以是堆叠型电极组件、层叠/堆叠型电极组件、或堆叠/折叠型电极组件。通过将本发明应用于其中具有相同极性的两个或更多个电极接片与电极引线耦接的电极组件中，可大大减少电极接片和接片-引线耦合器所占据的容积。

与之相反，包卷型电极组件与上述电极组件在电极板、电极接片、电极引线、电极端子等的结构上具有不同的结构，因此，将难以应用根据一个实施方式的结构。此外，即使应用了上述结构，由于包卷型电极组件的结构中一个电极接片与电极引线耦接，电极接片和接片-引线耦合器所占据的容积可能并不很大。换句话说，即使当应用本发明时，能量密度的提高也是有限的。

此外，本公开内容的一个实施方式提供一种电池单元，其中电极组件以及电解质密封在电池壳体中。

在一个详细的实施例中，电池单元可构造为电极引线的端部暴露在电池壳体外侧，并且电极接片和接片-引线耦合器位于电池壳体内侧。

在根据一个实施方式的电池单元中，电极接片和接片-引线耦合器可位于电池壳体内侧，这样能够通过利用电池单元的内部空间而大大提高能量密度。在另一应用了通过利用电池单元的外部空间以提高能量密度的技术的实施例中，电池单元的内部空间和外部空间可同时被利用，从而能够更大地提高电池单元的能量密度。

在一个详细的实施例中，电池壳体可以是层压片的袋型壳体，其包括金属层和树脂层。

所述层压片可以是铝层压片，更具体地说，所述层压片可由以下结构组成：其中具有优异的耐久性的树脂外层附加至金属阻挡层的一个表面(外表面)，具有热熔粘合性的树脂密封层附加至金属阻挡层的另一个表面(内表面)。

由于树脂外层应具有对抗外部环境的优异的耐久性，因此需要一定程度的抗拉强度和耐气候性。在这方面，对于树脂外层的聚合物树脂，可优选地使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和拉伸尼龙薄膜。

具体地说，金属阻挡层可包括铝或铝合金，以便提供以下功能：增加电池壳体的强度、以及阻止外来物质(诸如气体或湿气)的引入、或阻止内部物质的泄漏。

对于树脂密封层的聚合物树脂，可使用聚烯烃(polyolefin)树脂，更具体地为流延聚丙烯(CPP)，因为这种树脂具有热熔粘合性(热粘合性)和低吸湿性，以抑制电解质的渗透，并且这种树脂不会爆炸或被电解质侵蚀。

一般来说，聚烯烃树脂(诸如聚丙烯)对金属具有低粘合强度。具体地说，为了提高对金属阻挡层的粘合强度，可通过在金属层和树脂密封层之间额外地包括粘结层来提高粘合强度和阻挡性能。例如，对于粘结层的材料，可使用氨基甲酸乙酯基(urethane)材料、丙烯酸(acryl)材料和包括热塑性弹性体(elastomer)的组合物，但并不限于此。

同时，电池单元可以是锂二次电池、锂离子电池或锂离子聚合物电池。

在一个详细的实施例中，电池壳体可构造为其上设置有接片-引线耦合器的部分可向外突出。

在另一实施例中，所述电池壳体可构造为电极接片和接片-引线耦合器可位于电池壳体的阶台(terrace)中。如在此使用的，电池壳体的“阶台”表示电池壳体的除堆叠有电极板和隔板的电极组件之外的内部空间。根据一个实施方式，当从电极组件的电极板突出的电极接片与电极引线耦接并且向外延伸穿过电池壳体的密封部时，所述阶台可以是彼此相对的电极组件与电池壳体的密封部之间形成的空间，电极接片和接片-引线耦合器可位于所述阶台中。

本公开内容的一个实施方式提供一种制造所述电极组件的方法。

根据一个实施方式的制造方法可包括以下工序：

(a)制备其中一个或多个电极板与隔板交替堆叠的结构；

(b)使从所述电极板突出的电极接片弯曲；和

(c)形成接片-引线耦合器，以将电极接片与电极引线电连接。

此外，所述制造方法可包括以下工序：(d)使所述电极接片弯曲，使得所述接片-引线耦合器能够位于最外电极板的外表面上。

在一个详细的实施例中，在工序(b)之后，所述制造方法可另外地包括以下工序：(b-1)切割所述电极接片的端部，以使它们彼此基本齐平。

通过包括工序(b-1)，可提供一个实施方式，其中在制造工艺中使用具有相同长度的电极接片的电极板，从而提高工艺效率，并且其中在制造工艺中将电极接片切割为基本一致，从而提高能量密度。

电极板可以指正极和负极两者，以下将描述二次电池的其他附加部件。

可通过在正极集电器上涂覆由正极活性材料、导体和粘合剂组成的正极混合物来制造正极，根据需要，可填料进一步添加填料至所述正极混合物。

正极集电器一般可制造成3μm至300μm的厚度，并不具体限于任何特定实施例，只要不会在相应电池上引起化学变化并且表现出高导电性即可，可包括：例如，不锈钢、铝、镍、钛以及经碳、镍、钛或银表面处理的铝或不锈钢，更具体地为铝。集电器可在其表面上形成有微凸块，以增强正极活性材料的粘合强度，且集电器可具有各种形式，诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、无纺布等等。

正极活性材料可以是：例如，层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)等，或由一种或多种过渡金属取代的化合物；化学式为Li_1+xMn_2-xO₄(其中，x为0至0.33)、LiMnO₃、LiMn₂O₃、LiMnO₂等的锂锰氧化物；锂铜氧化物(Li₂CuO₂)；钒氧化物，诸如LiV₃O₈、LiV₃O₄、V₂O₅、Cu₂V₂O₇等；用化学式LiNi_1-xM_xO₂(其中，M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，x＝0.01至0.3)表示的Ni-位型锂镍氧化物；用化学式LiMn_2-xM_xO₂(其中，M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，x＝0.01或0.1)或Li₂Mn₃MO₈(其中，M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；LiMn₂O₄，其中化学式中Li部分地被碱土金属离子取代；二硫化合物；以及Fe₂(MoO₄)₃等，但并不限于此。

以包括正极活性材料的正极混合物的总重量计，导体一般可添加为1wt％至30wt％。导体可不具体限于特定实施例，只要其不会在相应电池上引起化学变化并且表现出导电性即可，且导体可包括导电材料，例如：石墨，诸如天然石墨或人工石墨；炭黑，诸如乙炔黑、ketjen黑、槽法炭黑(channel black)、炉法炭黑、灯黑或热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳粉末、铝粉或镍粉；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如钛氧化物；和聚苯撑的衍生物。

粘合剂是有助于活性材料和导体的结合以及集电器的结合的组分，以包含正极活性材料的混合物的总重量计，粘合剂一般添加为1wt％至30wt％。粘合剂的实例可以是聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶、氟橡胶、各种共聚物等等。

填料可选地用作抑制正极膨胀的一种组分，并且填料可包括：例如，烯烃基聚合物，诸如聚乙烯或聚丙烯；和纤维材料，诸如玻璃纤维或碳纤维。

相反，可通过涂覆包括负极活性材料、导体和粘合剂的负极混合物来制造负极。可选地包括填料。

负极集电器可不限于任何特定的材料，只要其具有导电性并且不会在相应电池上引起化学变化即可，并且负极集电器可包括：例如，铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳，经碳、镍、钛、银等表面处理的铜或不锈钢、铝镉合金等等。此外，同正极集电器一样，负极活性材料可通过在其表面上形成微凸块而具有增加的粘合力，并且负极集电器可具有各种形式，诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、无纺布等等。

根据一个实施方式，各负极集电器的厚度可在3μm至300μm的范围内相同，尽管每个负极集电器可根据各实施方式而具有不同的值。

负极活性材料可包括：例如，碳，诸如硬碳或石墨碳；金属复合氧化物，诸如Li_xFe₂O₃(0≤x≤1)、Li_xWO₂(0≤x≤1)、Sn_xMe_1-xMe'_yO_z(Me:Mn、Fe、Pb、Ge；Me':Al、B、P、Si、周期表第I、II、III族元素、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤Z≤8)；锂金属；锂合金；硅合金；锡合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO₂、PbO、PbO₂、Pb₂O₃、Pb₃O₄、Sb₂O₃、Sb₂O₄、Sb₂O₅、GeO、GeO₂、Bi₂O₃、Bi₂O₄、or Bi₂O₅；导电聚合物，诸如聚乙炔；和Li-Co-Ni材料。

隔板可插入正极和负极之间，可使用具有高离子渗透和机械强度的薄绝缘膜。隔板的孔径一般可以是0.01μm至10μm，隔板的厚度一般可以是5μm至30μm。隔板例如可以是具有耐化学性和疏水性的烯烃基聚合物，诸如聚丙烯；以及由玻璃纤维或聚乙烯制成的片或无纺布。当诸如聚合物之类的固体电解质用作电解质时，该固体电解质也可起隔板的作用。

电解质可以是锂盐非水电解质，锂盐非水电解质可由非水电解质和锂盐组成。非水电解质可包括非水有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质等，但并不限于此。

非水有机溶剂可包括：例如，非质子有机溶剂，诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。

有机固体电解质可包括：例如，聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、多聚赖氨酸(agitation lysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和包括离子解离基团的聚合物等。

无机固体电解质可包括：例如，锂的氮化物、卤化物或硫酸盐，诸如Li₃N、LiI、Li₅NI₂、Li₃N-LiI-LiOH、LiSiO₄、LiSiO₄-LiI-LiOH、Li₂SiS₃、Li₄SiO₄、Li₄SiO₄-LiI-LiOH或Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂。

锂盐是易溶于上述非水电解质的物质，并且可包括：例如，LiCl、LiBr、LiI、LiClO₄、LiBF₄、LiB₁₀Cl₁₀、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、LiAsF₆、LiSbF₆、LiAlCl₄、CH₃SO₃Li、(CF₃SO₂)₂NLi、氯硼烷锂、低级脂族羧酸锂、四苯基硼酸锂、酰亚胺等。

为了提高充电/放电特性、阻燃性等，非水电解质可与，例如，吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、n-乙二醇二甲醚(n-glyme)、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代的恶唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等一起添加。根据各实施方式，为了赋予不燃性，非水电解质可进一步包括含卤溶剂，诸如四氯化碳或三氟乙烯。此外，为了提高高温储存特性，非水电解质可进一步包含二氧化碳气体，并且可进一步包括氟代-碳酸乙烯酯(FEC，fluoro-ethylenecarbonate)、丙烯基磺酸内酯(PRS，propene sulfone)等。

在一个详细的实施例中，可通过向作为高介电溶剂的EC或PC的环状碳酸酯与作为低粘性溶剂的DEC、DMC或EMC的线性碳酸酯的溶剂混合物中添加诸如LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄或LiN(SO₂CF₃)₂之类的锂盐来制备含锂盐非水电解质。

本公开内容的一个实施方式还提供包括上述电池单元作为单元电池的电池组以及包括所述电池组作为电源的装置。

所述装置可以是：例如，笔记本电脑、上网本(net book)、平板电脑、便携式电话、MP3、可佩戴式电子装置、电动工具、电动车(EV)、混合电动车(HEV)、插电式混合电动车(PHEV)、电动自行车(E-bike)、电动机车(E-scooter)、电动高尔夫球车或电力储存系统，但并不限于此。

由于这些装置的构成及其制造是本领域已知的，因此在本公开内容中将不对其进行多余的解释。

有益效果

如上所述，根据一个实施方式的电极组件可减少对二次电池的容量提高不起作用的电极接片和接片-引线耦合器占据的空间，从而大大提高了二次电池的能量密度和功率密度。

此外，可以无需修改现有的制造设备来制造提高了能量密度的二次电池。

附图说明

附图举例说明本公开内容的较佳实施方式，且与前述公开内容一起用以提供对本公开内容的技术精神的进一步理解。然而，本公开内容不应被解释为局限于这些附图。

图1是图解传统的电池单元的电极组件和电池壳体的透视图。

图2是图解根据一个实施方式，设置有图1中的电极组件的电极接片和电极引线的部分的垂直截面图。

图3是图解根据一个实施方式，图2中的电极组件位于电池壳体内的电池单元的垂直截面图。

图4是图解根据一个实施方式，设置有电极组件的电极接片和电极引线的部分的垂直截面图。

图5a和图5b是图解根据一个实施方式，电极组件位于电池壳体内的电池单元的垂直截面图。

图6和图7是图解图4中的电极组件的制造工艺的工序的视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，在说明书和所附权利要求书中所使用的术语不应解释为受限于一般和字典意义，而是应以允许发明人对最佳解释适当地定义术语的原则的基础根据对应于本公开内容的技术方面的意义和概念来解释。

因此，本文提出的描述只是为了说明目的的较佳实施例而已，并不意欲限制本公开内容的范围，所以应理解的是：在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可作出其他等同替换和修改。

图1图解了传统的电池单元的电极组件和电池壳体的透视图。

参照图1，电极组件10包括堆叠部分11、电极接片12、13、电极引线16、17以及电极接片14、15，电池壳体20包括电极组件接收部分21、层压片的外涂层22、内部密封层23和盖24。

具体地说，电极组件10可包括板状堆叠部分11，其中各自包括正极和负极与插置其间的隔板的两个或更多个结构重复地堆叠，其中形成于正极集电器和负极集电器上的电极接片12、13从电极组件10的相对较窄的表面突出。

具有相同极性的电极接片12、13可分别形成一个组件，电极接片12、13的每一个可与电极引线16、17电连接，用于提高电池壳体20的密封性的电极接片14、15可粘附至电极引线16、17。

电池壳体20可以是由层压片组成的袋型壳体，其中由耐气候聚合物组成的涂层22可形成于层压片外侧，由热熔性胶粘剂聚合物组成的密封层23可形成于内侧，并且包括铝或铝合金的阻挡层可形成于外涂层22和内部密封层23之间。

电极组件接收部分21可形成于电池壳体20中，使得电极组件10和电解质被包裹在一起。因此，通过将电极组件10和电解质置于内侧，盖24覆盖电极组件接收部分21，并且内部密封层23用热熔性胶粘剂密封，由此，可制成一个独立的电池单元。

图2是图解设置有图1中的电极组件的电极接片和电极引线的部分的垂直截面图。

参照图2，电极组件10包括具有正极和负极以及插置其间的隔板18的堆叠部分11、正极接片12、正极引线16和接片-引线耦合器19。

具体地说，正极接片12可分别连接至电极板，并且从电极板的右侧突出。正极接片12可通过接片-引线耦合器19连接至正极引线16。

隔板18可具有比电极板相对大的尺寸，并且从堆叠部分11的右侧部分地突出。

图3是图解图2中的电极组件位于电池壳体内的电池单元的垂直截面图。

参照图3，通过接片-引线耦合器19连接至正极引线16的正极接片12位于电池壳体20内，并且电极引线16的右端暴露于电池壳体20外部。

在这种情况下，电极接片12和接片-引线耦合器19可占据容积V1，对应于V1的容积无助于电池单元30的电池容量。

与图2相比较地参照图4，电极组件300包括堆叠部分310、绝缘膜311、电极接片320、电极引线360和接片-引线耦合器390，堆叠部分310包括正极和负极以及插置其间的隔板380。

具体地说，电极接片320可连接至电极板并且从电极板的右侧突出。电极接片320可通过接片-引线耦合器390连接至电极引线360。

绝缘膜311可位于电极组件300的最外电极板的外表面上，接片-引线耦合器390可与绝缘膜311的外表面紧密接触。绝缘膜311可确保在电极组件300的接片-引线耦合器390与最外电极板之间绝缘。

此外，电极引线360在设置有接片-引线耦合器390的最外电极板的外表面上平行地延伸，电极组件300具有与传统的电极组件10类似的整体结构。因此，无需显著修改现有的制造设备，即可制造提高了能量密度的二次电池。

隔板380可具有相较于电极板相对较大的尺寸，并且可从堆叠部分310的右侧部分地突出。电极接片320可朝向接片-引线耦合器390弯曲，同时由于隔板380延伸长于电极板的超出部分使得电极接片320保持不与电极板的端部相接触。

为了便于解释，图示电极接片320与电极组件300的右侧外表面间隔开。然而，隔板380的超出部分以及电极接片320可朝向接片-引线耦合器390弯曲，使得电极接片320能够弯曲同时与电极组件300的外周保持紧密接触。

隔板380的这种结构可在即使电极接片320沿特定方向弯曲时，防止电极接片320与具有不同极性的电极板接触，因此有效地防止了内部短路，并且提高了二次电池的稳定性。

图5a是图解图4中的电极组件位于电池壳体内的电池单元的垂直截面图。

图5b是图解包括位于电池壳体内的电极组件300的电池单元500的垂直截面图，其中接片-引线耦合器390的位置与电极接片320从电极组件300突出的一侧相对，具体地说，图5B图解了其中接片-引线耦合器390被设置成与电极组件300接触的电池单元500。

尽管未示出，根据一个实施方式，电池单元可构造为使接片-引线耦合器位于壳体内，同时位于电极接片从电极组件突出的相对一侧，并且与电极组件保持接触。

与图3相比较地参照图5a和图5b，电池单元500可构造为使处于弯曲状态的电极接片320通过接片-引线耦合器390与电极引线360连接，并且电极接片320位于电池壳体400内，并且电极引线360的右端暴露于电池壳体400外部。

在这种情况下，电极接片320和接片-引线耦合器390在电池单元500中占据的容积可为V2，相较于正极接片12和接片-引线耦合器19在电池单元30中占据的容积V1，V2可大大减少。

基于与等同的电池容量的比较，根据一个实施方式的电池单元500能够通过减少约V1与V2之差的容积而提高能量密度。

对于本领域中使用的标准电池单元，其中水平长度为100.0mm，垂直长度为315.0mm，厚度为10.6mm，当本公开内容的实施方式应用于这种电池单元时，垂直长度减少7.5mm，作为替代，设置接片-引线耦合器的部分的厚度增加0.9mm。在这种情况下，可以确认与传统的电池单元相比，根据一个实施方式的电池单元的容量增加约5％。

图6和图7是图解图4中的电极组件的制造工艺的工序的视图。

参照图6和图7，制备其中多个电极板和隔板交替堆叠的堆叠部分310，使电极接片320弯曲以朝向堆叠部分310中的最外电极板之一的外表面。

当使用具有相同长度的电极接片320的电极板时，电极接片320沿同一方向弯曲时，电极接片320的端部可彼此不一致。为了防止由电极接片320的超出部分导致的不必要的空间损耗，可将电极接片320的端部沿点划线A切割，使得电极接片320的端部变得基本一致。

通过上述工序，可提供如下的结构：其中电极接片320的长度可彼此不同，并且随着最外电极板与其他电极板之间的距离增加而相对地增加。

接下来，可通过如下步骤来制造图4的电极组件300：使电极接片320的端部与电极引线360一致，通过焊接形成接片-引线耦合器390，然后使电极接片320沿箭头方向B弯曲。

已详细地描述了本公开内容。然而，应当理解的是，详细描述和具体实施例在表示本公开内容的优选实施方式的同时，仅仅是作为说明给出，且根据这些详细描述，对本领域的技术人员来说，本公开内容范围内的各种改变和修改将变得显而易见。

Claims

1.一种电极组件，所述电极组件包括交替堆叠的至少一个电极板和隔板，所述电极组件包括：

电极接片，从所述电极板突出；和

电极引线，通过接片-引线耦合器电连接到所述电极接片；

其中所述电极接片处于弯曲状态。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述弯曲状态包括所述电极接片基于所述电极组件的中心呈垂直非对称结构。

3.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述接片-引线耦合器位于最外电极板的外表面上，并且所述电极接片处于弯曲状态。

4.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述接片-引线耦合器位于与所述电极接片从所述电极组件突出的一侧相对的所述电极组件的一侧，并且所述电极接片处于弯曲状态。

5.根据权利要求4所述的电极组件，其中所述接片-引线耦合器设置成与所述电极组件接触或与所述电极组件隔开一定距离。

6.根据权利要求3所述的电极组件，其中所述电极引线在设置所述接片-引线耦合器的最外电极板的外表面上平行地延伸。

7.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述隔板比所述电极板长，并且所述电极接片朝向所述接片-引线耦合器弯曲，同时所述电极接片通过比所述电极板延伸得更远的超出隔板部分而保持不与所述电极板的端部相接触。

8.根据权利要求7所述的电极组件，其中所述超出隔板部分以及所述电极接片朝向所述接片-引线耦合器弯曲，使得所述电极接片在与所述电极组件的外周紧密接触的同时弯曲。

9.根据权利要求3所述的电极组件，其中绝缘膜位于所述最外电极板的外表面上，并且所述接片-引线耦合器与所述绝缘膜的外表面紧密接触。

10.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述接片-引线耦合器由固定构件固定。

11.根据权利要求10所述的电极组件，其中所述固定构件为胶带。

12.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述电极接片的长度为5mm至25mm。

13.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述接片-引线耦合器的长度为0.5mm至5mm。

14.一种电池单元，其中如权利要求1所述的电极组件和电解质一起密封在电池壳体内侧。

15.根据权利要求14所述的电池单元，其中所述电极引线的端部暴露于所述电池壳体外部，并且所述电极接片和所述接片-引线耦合器位于所述电池壳体内侧。

16.根据权利要求14所述的电池单元，其中所述电极接片和所述接片-引线耦合器位于所述电池壳体的阶台中。

17.根据权利要求15所述的电池单元，其中所述电池壳体的设置有所述接片-引线耦合器的部分向外突出。

18.一种电池组，包括如权利要求14所述的电池单元作为单元电池。

19.一种装置，包括如权利要求18所述的电池组作为电源。

20.一种用于制造电极组件的方法，所述方法包括以下工序：

(a)制备其中一个或多个电极板与隔板交替堆叠的结构；

(b)使从所述电极板突出的电极接片弯曲；和

(c)形成接片-引线耦合器，以将所述电极接片与电极引线电连接。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括以下工序：

(d)使所述电极接片弯曲，使得所述接片-引线耦合器位于最外电极板的外表面上。

22.根据权利要求20所述的方法，在工序(b)之后进一步包括以下工序：

(b-1)切割所述电极接片的端部，以使所述电极接片的端部一致。

23.根据权利要求20所述的方法，其中工序(c)的所述电极接片与所述电极引线通过焊接电连接。