具有交錯排列結構的電極組件的電池單體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種包括被堆疊成具有交錯排列結構的電極組件的電池單體，并且更加具體地，涉及一種被構造成具有下述結構的電池單體，即，兩個或者更多個電極組件被安裝在電池殼體中，每個電極組件包括正電極、負電極以及被相應地布置在正電極和負電極之間的分隔物，其中電極組件被堆疊成使得電極組件的電極端子在豎直方向上對準，這些電極組件中的上電極組件的一側下邊緣被布置成與這些電極組件中的下電極組件的頂表面接觸，并且下電極組件的一側上邊緣被布置成在這些電極組件之間的交界面處與上電極組件的底表面接觸，并且電池殼體具有與被堆疊的電極組件的外部形狀相對應的內部形狀。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術(IT)的顯著性的發展，各種各樣的便攜式信息通信裝置已經被普及。結果，在21世紀，我們正在朝著泛在社會(ubiquitous society)前進，其中不論時間和地點如何都能夠進行高質量的信息服務。
[0003]二次電池對于實現這樣的泛在社會是非常重要的。具體地，能夠被充電和放電的二次電池已經被廣泛地用作用于無線移動裝置的能源。另外，二次電池已經被廣泛地用作用于電動車輛和混合動力電動車輛的能源，已經提出該電動車輛和混合動力電動車輛以解決由現有使用礦物燃料的汽油車和柴油車引起的諸如空氣污染的問題。
[0004]當如上所述可應用二次電池的裝置被多樣化時，二次電池也已經被多樣化使得二次電池能夠提供適合于應用二次電池的裝置的輸出和容量。另外，存在對于減少二次電池的尺寸和重量的強烈需求。
[0005]基于電池殼體的形狀，二次電池可以被分類成具有被安裝在圓柱狀金屬罐中的電極組件的圓柱狀電池、具有被安裝在棱柱狀金屬罐中的電極組件的棱柱狀電池、以及具有被安裝在由鋁層壓片制成的袋狀殼體中的電極組件的袋狀電池。
[0006]被安裝在電池殼體中的電極組件用作發電元件，具有正電極/分隔物/負電極堆疊結構，電極組件能夠被充電和放電。電極組件被分類成:果凍卷式電極組件，其被構造成具有如下結構，即其中應用活性材料的長片型正電極和長片型負電極在其中將分隔物布置在正電極和負電極之間的狀態下卷繞；堆疊型電極組件，其被構造成具有如下結構，即其中具有預定尺寸的多個正電極和具有預定尺寸的多個負電極在其中分隔物被相應地布置在正電極和負電極之間的狀態下被順序地堆疊；或者堆疊/折疊型電極組件，其是上述兩種類型的電極組件的組合。
[0007]在圖1中示出棱柱狀電池的一般結構。
[0008]參考圖1，棱柱狀電池50被構造成具有下述結構，即:果凍卷型電極組件10被安裝在棱柱狀金屬殼體20中，并且頂帽30被聯接到殼體20的敞開的頂部，在該頂帽30處形成突出的電極端子(例如，負電極端子)32。
[0009]電極組件10的負電極經由負電極突片12被電連接到頂帽30上的負電極端子32的下端。通過絕緣構件34從頂帽30絕緣負電極端子32。另一方面，電極組件10的另一電極(例如，正電極)的正電極突片14被電連接到頂帽30以構成正電極端子，頂帽30由諸如鋁或者不銹鋼的導電材料制成。
[0010]另外，為了確保在除了電極突片12和14之外的頂帽30和電極組件10之間的電絕緣，片型絕緣構件40被布置在棱柱狀殼體20和電極組件10之間，頂帽30被安裝到殼體20，并且頂帽30和殼體20通過焊接彼此聯接。隨后，電解質通過電解質注入端口 43被注入到殼體20中，通過焊接密封電解質注入端口 43，并且環氧樹脂被涂覆到焊接部分。結果，制造了電池。
[0011]然而，近年來，根據對于細長型設計和各種其它設計的趨勢變化已經要求有新型的電池單體。具體地，存在對于被構造成具有下述結構的電池單體的高度需求，即，甚至在其中由于裝置的尺寸和厚度的減小而使得裝置不具有接納電池單體的充分的空間的情況下電池單體也能夠被有效地安裝在裝置中。
[0012]傳統的裝置被制造成具有大體矩形平行六面體形狀。然而，近年來，已經開發具有各種外部形狀的裝置。在其中電池單體被構造成具有矩形平行六面體形狀或者圓柱狀的情況下，難以將電池單體有效地安裝在具有各種外部形狀的這樣的裝置中。
[0013]例如，智能電話的側面可以彎曲以改善抓握。然而，在其中將具有矩形平行六面體形狀的電池單體或者具有矩形平行六面體形狀的電池組安裝在被設計為具有這樣的彎曲部分的裝置中的情況下，裝置的空間利用可能降低。
[0014]S卩，裝置的彎曲部分具有死區，在該死區中不能夠安裝電池單體。最終，這樣的死區降低每體積裝置容量。
[0015]因此，存在對于被構造成具有如下結構的高度需求，即其中電池單體能夠被有效地安裝在具有各種結構的裝置中使得死區減少，從而最大化電池單體的容量。
【發明內容】
[0016]技術問題
[0017]為了解決上述問題及其它尚未解決的技術問題，已經做出了本發明。
[0018]具體地，本發明的目的是為了提供一種電池單體，該電池單體被構造成具有下述結構，即，電池單體能夠被安裝在裝置的各種空間中，從而能夠最大化地利用裝置的內部空間，并且電池單體能夠被有效地安裝在除了矩形外部結構的裝置之外的各種外部結構的裝置中。
[0019]技術解決方案
[0020]根據本發明的一個方面，能夠通過提供一種電池單體來實現以上及其它目的，該電池單體被構造成具有如下結構，即:兩個或者更多個電極組件被安裝在電池殼體中，每個電極組件包括正電極、負電極、以及被相應地布置在正電極和負電極之間的分隔物，其中電極組件被堆疊成使得電極組件的電極端子在豎直方向上對準，這些電極組件中的上電極組件的一側下邊緣被布置成與這些電極組件中的下電極組件的頂表面接觸，并且下電極組件的一側上邊緣被布置成與在電極組件之間的交界面處與上電極組件的底表面接觸，并且電池殼體具有與被堆疊的電極組件的外部形狀相對應的內部形狀。
[0021]S卩，根據本發明的電池單體被構造成具有其中兩個或者更多個電極組件以交錯的方式堆疊的結構。因此，能夠基于上述特定的結構制造具有各種容量和尺寸的電池單體。在制造其中安裝電池單體的裝置的情況下，電池單體能夠被有效地安裝在裝置的各種空間中，從而能夠最大化裝置的內部空間。
[0022]電極組件沒有被特別地限制，但是可以被形成具有各種結構。電極組件中的每一個大致可以被構造成具有板狀六面體結構，當堆疊多個電極組件時其體積能夠減少并且有效地利用其空間。
[0023]電極組件中的每一個沒有被特別地限制，只要電極組件中的每一個構成正電極和負電極。例如，電極組件中的每一個可以被構造成具有卷繞型結構、堆疊型結構、或者堆疊/折疊型結構。在以本專利申請的申請人的名字已經提交的韓國專利申請公開N0.2001-0082058,N0.2001-0082059、以及 N0.2001-0082060 中公開了堆疊 / 折疊型電極組件的詳情。在此通過引用合并這些申請的全部內容。
[0024]在具體示例中，電極組件中的每一個可以是具有橢圓形狀的卷繞型電極組件，即果凍卷型電極組件，其中在豎直截面中，電極組件中的每一個的長度大于電極組件中的每一個的高度。
[0025]在根據本發明的電極組件中，最外面的電極可以具有相同的極性或者不同的極性。
[0026]在具體示例中，電極組件中的每一個可以被構造成具有堆疊型結構或堆疊/折疊型結構，其中所堆疊的電極組件的最外面的電極具有相同的極性。具體地，在堆疊型電極組件或者堆疊/折疊型電極組件中，正電極/分隔物/負電極堆疊結構的最上面的電極和最下面的電極可以是負電極。
[0027]同時，在其中堆疊和折疊單元單體的堆疊/折疊型結構中，難以精確地實現在豎直方向上布置的電極組件的對準，由此難以制造可靠的和高質量的電極組件。
[0028]為了解決上述問題，電極組件可以被構造成具有層壓和堆疊型結構。在層壓和堆疊型結構中，堆疊一個或者多個基電池(radical cell)，所述一個或者多個基電池中的每一個被構造成具有其中順序地堆疊負電極、分隔物、正電極、以及分隔物的結構或者其中順序地堆疊正電極、分隔物、負電極、以及分隔物的結構。因此，能夠在沒有使用折疊全電池或者二分電池以制造電極組件的工藝的情況下，使用簡單地堆疊基電池