电极组件、圆筒形电池及包括它的电池组及汽车制造技术

电极组件、圆筒形电池及包括它的电池组及汽车。电极组件为第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取而对芯部和外周面进行定义的电极组件，第一电极包括沿着卷取方向而覆盖无涂层部及有涂层部的边界的绝缘层。第一电极的无涂层部包括通过沿着卷取方向而反复形成的切割线而彼此分离的多个截片。多个截片的至少一部分沿着电极组件的半径方向而弯折来在电极组件的卷取轴方向上的端部形成弯折面。将与卷取方向平行地通过第一电极的无涂层部的区域中的对应最低的高度的位置的线设为基准线，将在形成弯折面的截片中具备最低的高度的截片设为最小截片时，分离膜的卷取轴方向上的一端部和基准线的隔开距离为最小截片高度的30％以下。为最小截片高度的30％以下。为最小截片高度的30％以下。

【技术实现步骤摘要】
电极组件、圆筒形电池及包括它的电池组及汽车


[0001]本专利技术涉及电极组件、圆筒形电池及包括它的电池组及汽车。另外，本专利技术涉及提高电气化学性特性的电气化学元件用电极及包括上述电极的电极组件。

技术介绍

[0002]基于产品群的应用方便性高且具有高能量密度等电特性的二次电池不仅应用于便携式设备，而且还广泛应用于通过电气驱动源驱动的电动汽车(EV，Electric Vehi cle)或混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。下面，电池是指可进行反复的充放电的二次电池。
[0003]电池不仅具有能够大幅减小化石燃料的使用的首要的优点，还具有完全不会随着使用能源而产生副产物的优点，因此作为环保及提高能源效率的新能源备受瞩目。
[0004]当前广泛使用的电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单位电池的工作电压约为2.5V～4.5V。在需要更高的输出电压的情况下，将多个电池串联连接而构成电池组。另外，根据电池组所需的充放电容量，有时会将多个电池并联连接而构成电池组。因此，包括在上述电池组的电池的数量及电连接形态根据所需的输出电压及/或充放电容量而被设定为各种各样。
[0005]另一方面，作为单位电池的种类，具有圆筒形、棱柱形及包袋型电池。在圆筒形电池的情况下，在阳极与阴极之间夹着绝缘体即分离膜并将其卷取而形成凝胶卷形态的电极组件，将此插入到电池外壳的内部而构成电池。并且，上述阳极及阴极各自的无涂层部上连接有带状的电极极耳，电极极耳将电极组件和露出到外部的电极端子之间电连接。作为参考，阳极端子是将电池外壳的开放口密封的密封体的盖板，阴极端子为电池外壳。但是，根据具备这样的结构的以往的圆筒形电池，电流集中到与阳极无涂层部及/或阴极无涂层部结合的带状的电极极耳，因此存在电阻大，发热多，集电效率不好的问题。
[0006]在具备1865或2170的形状系数的小型圆筒形电池中电阻和发热不构成大问题。但是，在为了将圆筒形电池应用于电动汽车而增加形状系数的情况下，在急速充电过程中在电极极耳周边发生较多的热，导致圆筒形电池起火的问题。
[0007]为了解决这样的问题，公开了具备如下结构的圆筒形电池(所谓无极耳(Tab
‑
less)圆筒形电池)：在凝胶卷类型的电极组件的上端及下端分别设置阳极无涂层部及阴极无涂层部，在这样的无涂层部焊接集电板而改善集电效率。
[0008]图1至图3是示出无极耳圆筒形电池的制造过程的图。图1示出电极的结构，图2示出电极的卷取工序，图3示出在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序。
[0009]参照图1至图3，阳极P和阴极N具备在片状的集电体F涂布活性物质层M的结构，沿着卷取方向X而在一侧的长边侧包括无涂层部U。
[0010]如图2所示，电极组件A是通过将阳极P和阴极N与2张分离膜S一起依次层叠之后向一个方向X卷取而制作的。此时，阳极P和阴极N的无涂层部向彼此相反的方向配置。
[0011]在卷取工序之后，阳极P的无涂层部P
U
和阴极N的无涂层部N
U
向芯部侧弯折。之后，
在无涂层部P
U
、N
U
是分别焊接集电板30、31而进行结合。
[0012]阳极无涂层部P
U
和阴极无涂层部N
U
未结合有另外的电极极耳，集电板30、31与外部的电极端子连接，电流通道沿着电极组件A的卷取轴方向(参照箭头)而形成为较大的截面积，因此能够降低电池的电阻。因为电阻与流动电流的通道的截面积成反比。
[0013]在无极耳圆筒形电池中，为了提高无涂层部P
U
、N
U
和集电板30、31的焊接特性，向无涂层部P
U
、N
U
的焊接位置施加较强的压力而需要尽量以平坦的方式使无涂层部P
U
、N
U
弯折。
[0014]但是，在弯折无涂层部P
U
、N
U
的焊接位置时，无涂层部P
U
、N
U
的样子不规则地歪斜而变形。在该情况下，变形的部位与相反极性的电极接触而引起内部发生短路或在无涂层部P
U
、N
U
引起微细的裂痕。另外随着与电极组件A的芯部相邻的无涂层部32弯折，将位于电极组件A的芯部的空洞33全部闭塞或将相当一部分闭塞。在该情况下，电解液注入工序中引起问题。即，位于电极组件A的芯部的空洞33被用作注入电解液的通道。但是，当该通道被闭塞时，难以注入电解液。另外，在将电解液注入器插入到空洞33的过程中，与芯部周围的无涂层部32之间产生干扰，因此导致无涂层部32被撕破的问题。
[0015]另外，焊接集电板30、31的无涂层部P
U
、N
U
的弯折部位需要重叠成多层，并且不能存在空的空间(空隙)。只有这样，才能获得充分的焊接强度，即便使用激光焊接等最新技术，也能够防止激光渗透到电极组件A的内部而将分离膜或活性物质融化而蒸发的问题。
[0016]以往的无极耳圆筒形电池在电极组件A的上部整体上形成有阳极无涂层部P
U
。因此，在将电池外壳上端的外周面向内部压入而形成卷边部时，电极组件A的上端边缘区域34会受到通过电池外壳施加的按压。这样的按压会导致电极组件A的部分变形，此时分离膜S被撕破而导致内部发生短路。在电池的内部发生短路时，引起电池的发热或爆炸。
[0017]另一方面，分离膜S是为了改善多孔性高分子基材的热收缩特性而仅在基材的一个侧面形成涂层的截面无机物涂布分离膜。分离膜S的一个侧面为多孔性基材，并且另一个侧面为无机物涂层，因此电解液浸渍特性为非对称的。因电解液浸渍特性的非对称，在电极组件浸渍电解液时需要提高施压/真空条件，因此存在费用上升的问题。另外，在未应用适当的浸渍工序时，还会发生电池的性能下降的问题。
[0018]以往的分离膜S在一个侧面上面料被露出，因此具有耐热特性的限制。特别地，在130度以上的高温中分离膜的收缩较大。因此，在电池内发生130度以上的热冲击时，因分离膜的收缩而引起电极短路，在该过程中电池的内部温度急剧上升而引起起火事故。
[0019]电极组件A的上部面和下部面通过无涂层部P
U
、N
U
的弯折而被封闭。无涂层部P
U
、N
U
的弯折面对电解液的流动产生干扰，增加浸渍时间，降低电解液的浸渍均匀性。当浸渍均匀性下降时，形成不稳定的固体电解质界面SEI层，由此存在在相同的生产线上制造的电池的电阻散布增加的问题。
[0020]在电极组件A的卷取工序中阳极及/或阴极因蛇行(曲折)现象而向卷取轴方向移动。电极向卷取轴方向移动时，在分离膜的末端附近形成阳极及/或阴极的末端。特别地，阳极及/或阴极比分离膜的末端更靠外侧突出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极组件，其为第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取而对芯部和外周面进行定义的电极组件，其特征在于，上述第一电极及上述第二电极各自包括：无涂层部，其在长边端部未涂布活性物质层；及有涂层部，其在除了上述无涂层部之外的区域涂布活性物质层，上述第一电极包括沿着卷取方向而覆盖无涂层部及有涂层部的边界的绝缘层，上述第一电极的无涂层部包括通过沿着卷取方向而反复形成的切割线而彼此分离的多个截片，上述多个截片的至少一部分沿着上述电极组件的半径方向而弯折来在上述电极组件的卷取轴方向的端部形成弯折面，在将与上述卷取方向平行地通过上述第一电极的无涂层部的区域中的与最小的高度对应的位置的线设为基准线，将形成上述弯折面的截片中的具备最小的高度的截片设为最小截片时，上述分离膜的卷取轴方向上的一端部与上述基准线的隔开距离为上述最小截片高度的30％以下。2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述基准线的位置对应于上述切割线的下端位置。3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述分离膜的卷取轴方向上的一端部与上述基准线的隔开距离为1.5mm以下。4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述绝缘层设置于上述第一电极的两侧面，上述绝缘层的卷取轴方向上的一端部位于与上述分离膜的卷取轴方向上的一端部相同的高度或更靠外侧的位置。5.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，隔着上述分离膜而与上述绝缘层相对的上述第二电极的卷取轴方向上的一端部比上述分离膜的卷取轴方向上的一端部并未向外侧突出。6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，在上述第一电极的有涂层部和无涂层部的边界区域包括活性物质层的厚度减小的第一滑坡部，在上述第二电极的有涂层部和无涂层部的边界区域包括活性物质层的厚度减小的第二滑坡部，上述第一滑坡部和上述第二滑坡部在卷取轴方向上位于彼此相反的方向上。7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，上述第一电极的有涂层部包括活性物质的负载量减少的负载减少部，上述负载减少部的位置对应于上述第二滑坡部的位置。8.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，上述绝缘层将上述第一滑坡部的至少一部分覆盖。9.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述第一电极的无涂层部的两个面中的朝向上述芯部的面上形成的绝缘层延伸到上述第一电极的无涂层部的卷取轴方向上的末端。10.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第一电极的无涂层部的两个面中的朝向上述芯部的面的相反面上形成的绝缘层延伸到上述第一电极的无涂层部的弯折位置。11.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述第一电极的有涂层部的卷取轴方向上的长度比上述第二电极的有涂层部的卷取轴方向上的长度短，上述第二电极的有涂层部的卷取轴方向上的一端部及另一端部比上述第一电极的有涂层部的卷取轴方向上的一端部及另一端部更靠外侧而配置。12.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述多个截片的卷取轴方向上的高度及卷取方向上的宽度中的至少一个单独地或按照各个组而随着从芯部侧靠近外周侧而阶段性地增加。13.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，上述多个截片随着从芯部侧靠近外周侧而形成多个截片组，属于相同的截片组的截片的卷取方向上的宽度、卷取轴方向上的高度及卷取方向上的隔开间距中的至少一个以上彼此相同。14.根据权利要求13所述的电极组件，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴种殖，李宽熙，李明安，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：