包括具有不同输出和容量特性的电极的混合型二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电池单体，其特征在于：包括正电极、负电极和介于正电极与负电极之间的隔离膜的电极组件被安装在电池外壳的容纳部分中；正电极端子和负电极端子从电极组件的外周边表面中的至少一个表面突出；并且在电极组件和电池外壳之间添加了绝缘材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种二次电池，其具有安装在电池外壳中的电极组件，该电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极和至少一个分隔物，分隔物介于正电极和负电极之间，其中具有不同的输出和容量特性的正电极和负电极被设置在正电极和负电极的组合中，添加到正电极集电器的相反两个主表面的正电极材料呈现不同的输出和容量特性，添加到负电极集电器的相反两个主表面的负电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且，在其中分隔物介于正电极和负电极之间的状态下彼此面对的正电极和负电极中，添加到正电极集电器的面对分隔物的一个主表面的正电极材料和添加到负电极集电器的面对分隔物的一个主表面的负电极材料呈现比添加到正电极和负电极的组合中的电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或者更低的容量。
技术介绍
近年来，随着移动装置已经日益地得到发展，并且对于这种移动装置的需求已经增加，对于作为用于移动装置的能源的、能够充电和放电的二次电池的需求也已经急剧地增加。结果，已经对于能够满足广泛的各种需求的二次电池进行了大量的研究。另外，作为用于已经为了解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的问题诸如空气污染而研制的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(Plug-inHEV)的电源，二次电池也已经吸引了相当多的关注。因此，已经研制了能够仅使用电池驱动的电动车辆(EV)和使用电池和发动机这两者的混合动力电动车辆(HEV)，并且电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)中的某些现在已被商业化。已经为电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)主要地使用镍金属氢化物(Ni-MH)二次电池作为电源。另一方面，近年来，还已经对于具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池进行了大量的研究，并且某些锂二次电池现在已被商业化。为了让二次电池用作诸如电动车辆(EV)或者混合动力电动车辆(HEV)的装置或者具有各种驱动状态的系统的电源，有必要使得二次电池具有对应于该装置或者该系统的驱动状态的各种输出和容量特性。为此目次，已经提出了一种混合型电池组，该混合型电池组构造为具有这样的结构，其中包括作为单元单体的多个高输出、低容量二次电池和多个低输出、高容量二次电池，并且其中单元单体相互串联和/或并联连接。图1是示出构成接纳在上述混合型电池组中的高输出、低容量二次电池的电极组件的典型视图。参考图1，构成高输出、低容量二次电池的电极组件100包括：正电极110，其包括正电极集电器111和添加到正电极集电器111的相反两个主表面的高输出、低容量的正电极材料112和113；负电极120，其包括负电极集电器121和添加到负电极集电器121的相反两个主表面的高输出、低容量的负电极材料122和123；和介于正电极110和负电极120之间的分隔物130。结果，电极组件100呈现高输出、低容量特性。图2是示出构成接纳在上述混合型电池组中的低输出、高容量二次电池的电极组件的典型视图。参考图2，构成低输出、高容量二次电池的电极组件200包括：正电极210，其包括正电极集电器211和添加到正电极集电器211的相反两个主表面的低输出、高容量的正电极材料212和213；负电极220，其包括负电极集电器221和添加到负电极集电器221的相反两个主表面的低输出、高容量的负电极材料222和223；和介于正电极210和负电极220之间的分隔物230。结果，电极组件200呈现低输出、高容量特性。即，常规的混合型电池组包括呈现高输出、低容量特性的二次电池和呈现低输出、高容量特性的二次电池，使得电池组能够针对使用该电池组作为电源的装置的各种驱动状态适当地操作。图3是示出包括具有不同的输出和容量的多个二次电池的混合型电池组的典型视图。参考图3，混合型电池组300构造为具有这样的结构，其中高输出、低容量二次电池302和低输出、高容量二次电池303作为单元单体安装在电池组外壳301中，使得二次电池依赖于其输出和容量特性独立地操作，并且其中二次电池经由电极端子连接部304相互连接。然而，在使用电池组300的装置中，初始驱动条件通常不同于其它驱动条件。构成电池组300的二次电池302和303具有不同的自放电率。结果，二次电池302和303的剩余容量可随着时间而改变。因此，为了克服在具有不同输出和容量的二次电池之间的容量失衡并且改进二次电池的安全性、寿命、输出和容量特性，单体平衡电流305在高输出、低容量二次电池302和低输出、高容量二次电池303之间流动，使得二次电池的电压是均匀的。然而，因为二次电池302和303依赖于电池组的输出和容量特性在独立状态中经由电极端子作为单元单体相互串联和/或并联连接，所以单体平衡电流305流动通过电极端子连接部304，二次电池302和303经由电极端子连接部304相互连接。在此情形中，当单体平衡电流305连续地流动通过电极端子连接部304时，由于高电阻，在电极端子连接部304处产生了热。如果热不被有效地耗散，而是允许其积聚，则电池可能劣化，结果二次电池的耐久性和安全性可以大大地降低。因此，能够基本上解决以上问题的技术是高度必要的。
技术实现思路
技术问题已经作出本专利技术以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。由于为了解决如上所述的问题的各种广泛和深入的研究和试验，本申请的专利技术人已经发现，在如下情形中：二次电池被构造为使得添加到电极集电器的相反两个主表面的电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且使得添加到正电极集电器的一个主表面和负电极集电器的在其中分隔物介于正电极集电器和负电极集电器之间的状态下面对正电极集电器的一个主表面的电极材料呈现比添加到正电极集电器的另一个主表面和负电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或者更低的容量，在二次电池之间流动的单体平衡电流(cellbalancingcurrent)不经由电极端子连接部地直接流动通过电极集电器，由此能够防止在常规混合型电池组中可归因于由于单体平衡电流而导致的从电极端子连接部和单体连接部产生的热的、二次电池的劣化，改进二次电池的安全性和耐久性，并且防止由于电极端子连接部和单体连接部中的电阻而引起能量损失。技术方案根据本专利技术的一个方面，能够通过提供一种具有安装在电池外壳中的电极组件的二次电池而实现以上和其它目的，该电极组件包括至<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，所述二次电池具有安装在电池外壳中的电极组件，所述电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极以及至少一个分隔物，所述分隔物介于所述正电极和所述负电极之间，其中，在正电极和负电极的组合中设置了具有不同的输出和容量特性的正电极和负电极，添加到正电极集电器的相反两个主表面的正电极材料呈现不同的输出和容量特性，添加到负电极集电器的相反两个主表面的负电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且在其中所述分隔物介于所述正电极和所述负电极之间的状态下彼此面对的所述正电极和所述负电极中，添加到所述正电极集电器的面对所述分隔物的一个主表面的所述正电极材料和添加到所述负电极集电器的面对所述分隔物的一个主表面的所述负电极材料呈现比添加到在所述正电极和所述负电极的组合中的所述电极集电器的另一主表面的所述电极材料更高的容量或更低的容量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.03 KR 10-2013-01489021.一种二次电池，所述二次电池具有安装在电池外壳中的电极组
件，所述电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极以及至少一
个分隔物，所述分隔物介于所述正电极和所述负电极之间，其中，
在正电极和负电极的组合中设置了具有不同的输出和容量特性的
正电极和负电极，
添加到正电极集电器的相反两个主表面的正电极材料呈现不同的
输出和容量特性，
添加到负电极集电器的相反两个主表面的负电极材料呈现不同的
输出和容量特性，并且
在其中所述分隔物介于所述正电极和所述负电极之间的状态下彼
此面对的所述正电极和所述负电极中，添加到所述正电极集电器的面
对所述分隔物的一个主表面的所述正电极材料和添加到所述负电极集
电器的面对所述分隔物的一个主表面的所述负电极材料呈现比添加到
在所述正电极和所述负电极的组合中的所述电极集电器的另一主表面
的所述电极材料更高的容量或更低的容量。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件被构造
为具有缠绕型结构、堆叠型结构、堆叠和折叠型结构、或者层压和堆
叠型结构。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，
所述正电极包括添加到所述正电极集电器的一个主表面的相对高
输出、低容量的正电极材料和添加到所述正电极集电器的另一个主表
面的相对低输出、高容量的正电极材料，并且
所述负电极包括添加到所述负电极集电器的一个主表面的相对高
输出、低容量的负电极材料和添加到所述负电极集电器的另一个主表
面的相对低输出、高容量的负电极材料。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述电极组件被构造
为使得所述正电极的添加有所述相对高输出、低容量的正电极材料的
一个主表面(a)和所述负电极的添加有所述相对高输出、低容量的负
电极材料的一个主表面(b)在所述分隔物介于所述正电极的所述一个
主表面(a)和所述负电极的所述一个主表面(b)之间的状态下彼此
面对。
5.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述电极组件被构造
为使得所述正电极的添加有所述相对低输出、高容量的正电极材料的
另一个主表面(c)和所述负电极的添加有所述相对低输出、高容量的
负电极材料的另一个主表面(d)在其中所述分隔物介于所述正电极的
所述另一个主表面(c)和所述负电极的所述另一个主表面(d)之间
的状态下彼此面对。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，呈现不同的输出和容
量特性的所述电极材料在所述电极材料的种类、涂覆方法、孔隙度、
涂覆量或混合比方面彼此不同。
7.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述相对高输出、低
容量的正电极材料是从由锂锰氧化物(LMO)、锂铁磷酸盐(LFP)、
锂镍锰钴氧化物(NMC)和锂镍钴铝氧化物(NCA)组成的组中选择
的至少一种。
8.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述相对低输出、高
容量的正电极材料是从由锂钴氧化物(LCO)、锂镍锰钴氧化物、锂
镍钴铝氧化物和过锂化氧化物(OLO...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑昇铉，郑根昌，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR