提供两种或更多种工作电压的堆叠型二次电池制造技术

所提供的是一种包括电池组电池的堆叠型二次电池，所述电池组电池通过堆叠多个全电池或者双电池作为单元电极组件而形成，所述全电池具有阴极／分隔板／阳极的结构，所述双电池具有阴极（阳极）／分隔板／阳极（阴极）／分隔板／阴极（阳极）的结构，其中在两个或更多个单元电极组件中的阴极活性材料和／或阳极活性材料被配置为具有不同成分以产生电压差，并且根据所述电压差将电极终端分别安装在一电池壳内，从而由一个电池同时提供两种或更多种电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及堆叠型二次电池。更具体而言，本专利技术涉及一种包括电池组电池的二次电池，所述电池组电池通过堆叠多个全电池(full cell)或者双电池(bicell)作为单元电极组件而形成，所述全电池具有 阴极/分隔板/阳极的结构，所述双电池具有阴极(阳极)/分隔板/阳极 (阴极)/分隔板/阴极(阳极)的结构，其中在两个或更多个单元电极组 件中的阴极活性材料和/或阳极活性材料具有不同成分，因此通过在电 池组电池的外部设1_两个或更多个电极终端，可同时提供两种或更多 种电压。
技术介绍
移动设备的技术发展和需求的增加已导致对作为能量来源的二次 电池的需求急剧增加。在这些二次电池中，针对具有高能量密度和高 放电电压的锂二次电池已进行了大量研究和开发，因此这类锂二次电 池中的一些已经可以在市场上买到并被广泛使用。所述锂二次电池指的是包括一种电极组件的电池，所述电极组件 包括含有能够进行锂离子的嵌入/脱出的阴极活性材料的阴极、含有能够进行锂离子的嵌入/脱出的阳极活性材料的阳极和布置在所述阴极 和阳极之间的多微孔的分隔板，以及含有锂离子的无水电解质 (non-aqueous electrolyte)。例如，作为锂二次电池的阴极活性材料，可首先提及的是过渡金 属氧化物，诸如锂钴氧化物(LiCo02)、锂锰氧化物(LiMih04)、锂镍氧 化物(LiNi02)，或者其中氧化物中的这些过渡金属中的一部分被其他 过渡金属代替的复合氧化物。另外，作为阳极活性材料，基于无定形 碳的材料和基于结晶碳的材料大量用于当前对于使用基于硅的材料作 为阳极活性材料的现行研究中。基于由阴极/分隔板/阳极组成的电极组件的构造形式，这类二次 电池被大致分为凝胶巻(巻绕)型和重叠(堆叠)型。凝胶巻型电极组件3通过以下方式制造在作为集电器的金属箔片上涂以电极活性材料， 将所形成的结构压制和切割成具有预定宽度和长度的带状，使用分隔 板绝缘所述阴极和阳极，然后进行螺旋巻绕。所述凝胶巻型电极组件 适合于圆柱形电池，但是在将其应用到棱形或袋形电池时具有多种问 题，诸如电极活性材料与电极的分离，以及低空间利用性和效率。正如在转让给本申请人的韩国专利申请公开文本编号 2001-82058Al、 2001-82059 Al和2001-82060A1中所详细描述的，一 种能够解决上述缺点和问题的更加高级的堆叠型电极组件，被配置为 具有这样的结构，在该结构中依次堆叠具有给定尺寸的阴极/分隔板/ 阳极的全电池或者具有给定尺寸的阴极(阳极)/分隔板〃曰极(阴极)/ 分隔板/阴极(阳极)的双电池，以使得所述阴极和所述阳极相对于彼此 布置，并且在所述阴极和所述阳极之间布置一分隔板。通常，通过以下方式制造二次电池将具有各种如上所述配置的 电极组件放进圆柱形或棱形金属罐(metal can)或袋形薄板壳中，然后 密封所形成的结构，并将一个阴极和阳极的电极终端对暴露到电池壳 的外部。因此， 一个电池组电池被配置为供应给定范围内的仅一个具 体电压。某些常规现有技术提供一种在电池壳的外部形成有两个或更 多个电极终端来提高功率输出效率的结构，但是从整个电池组电池提 供的电压仍是恒定的。然而，随着电气/电子设备已发展为非常多的各种形式，也必定会 有这样的一些设备，它们具有这样一种配置该配置根据所需的运行 模式需要一种或多种运行电压。为了满足这种需要两种或更多种工作 电压的设备，当前可用的技术仅是这样一种方法组合使用彼此设置 有不同工作电压的两个或更多个二次电池。作为在一个电池中提供两个工作电压的尝试，曰本未审查专利公 开文本No. 2003-331813公开了 一种在一电池壳中具有两个彼此处于 绝缘状态的电池组电池(A，B)的电池，其中各个电池组电池(A，B)的电 极终端暴露到外部。上述日本专利的特征在于所述电池被配置为，例 如，通过在一电池组电池中分开布置一 1. 5V-功率电池组电池(A)和另 一 1.5V-功率电池组电池(B)，并且将阴极终端和阳极终端连接至各个 电池组电池(A，B),使得当在以3. OV运行的设备中使用电池时，可使用上述单个电池而无需串联两个1. 5V的电池就能够实现预期的电压。 然而，上述日本专利的电池具有的效果是，通过在电池壳中简单 安装两个电池组电池，不需要使用诸如间隔件等的用于构造电池模块 的构件，但是在两个电池组电池之间提供基本没有差异的电压。基于 所公开的上述日本专利，可能会考虑配置电池，使得电池组电池(A) 和电池组电池(B，)提供彼此不同的电压。然而，为了该目的，存在诸 如需要一种用于在电池壳内分开布置电池组电池(A， B，)的分隔结构等 的基本问题。因此，需要研发一种能够从一电池中提供多种电压而不需要较大 改变常规二次电池的结构的技术。
技术实现思路
因此，做出了本专利技术来解决上述问题以及其他一些一直渴求解决 的技术问题。通过为解决上述问题而进行的各种广泛深入研究和试验，本专利技术 的专利技术人惊奇地发现，可以通过以下方式从一电池中提供诸多电压而 无需修改电池壳的内部结构，即 一旦通过堆叠单元电极组件来制造 电极组件_一其中在基于已在本申请人的上述韩国专利申请中提出的全电池或双电池而堆叠的电极组件中---部分或全部单元电极组件被配置为具有不同的活性材料成分，根据相应的电压安装电极终端来 构造电池，以提供多种电压。本专利技术即基于这些发现完成。附图说明通过以下结合附图的详细说明，可更加清晰地理解本专利技术的上述 和其他目的、特征和优点。其中图1是一个具有阴极/分隔板/阳极/分隔板/阴极/分隔板/阳极结 构的全电池的示意图2是一个使用图1的全电池构造的示例性电池组电池的示意图3是一个具有阴极/分隔板/阳极/分隔板/阴极结构的C-型双电 池的示意图，以及图4是一个具有阳极/分隔板/阴极/分隔板/阳极结 构的A-型双电池的示意图；图5是一个使用图3和图4的双电池构造的示例性电池组电池的 示意图6是一个根据本专利技术一实施方案的由两个具有不同的活性材料 成分的全电池(Fd、 FC2)组成的电池组电池的示意图；以及图7是根据本专利技术一实施方案的二次电池的示意图，其中第一单 元电极组件的阴极终端和阳极终端被安装在电池壳的顶部，第二单元 电极组件的阴极终端和阳极终端被安装在电池壳的底部。优选实施方案的详细i兌明根据本专利技术的一方面，可通过提供包括通过堆叠多个全电池或者 双电池作为单元电极组件而形成的电池组电池的堆叠型二次电池来实 现上述和其他目的，所述全电池具有阴极/分隔板/阳极结构，所述双其中在两个或更多个单元s电极组件中的阴极';J性材料和/或阳极活性材料被配置为具有不同成分以产生电压差，并且根据所述电压差将分 离的电极终端安装进一电池壳中，从而通过单个电池同时提供两种或 更多种电压。所述全电池是一种在电极组件的两个末端具有不同电极的单元电 池，并且可使用阴极/分隔板/阳极作为基本结构构造成阴极/分隔板/ 阳极/分隔板/阴极/分隔板/阳极的形式。图1示出了具有阴极/分隔板 /阳极/分隔板/阴极/分隔板/阳极结构(全电池的示例性结构)的全电 池的示意图。因此，可通过堆叠多个全电池并且在它们之间放入分隔 板来制造电池组电池，图2示出了这种电池组电池配置的示例性结构。所述双电池是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括电池组电池的堆叠型二次电池，所述电池组电池通过堆叠多个全电池或双电池作为单元电极组件而形成，所述全电池具有阴极／分隔板／阳极结构，所述双电池具有阴极（阳极）／分隔板／阳极（阴极）／分隔板／阴极（阳极）结构，其中在两个或更多个单元电极组件中的阴极活性材料和／或阳极活性材料被配置为具有不同成分以产生电压差，并且根据所述电压差将分离的电极终端分别安装到一电池壳内，从而由单个电池同时提供两种或更多种电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴慧雄，洪升泽，黄罗英，刘智相，南宫檍，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]