[发明专利]具有附着在无活性材料涂覆部分上的弹性构件的结构的凝胶卷以及使用该相同凝胶卷的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种被构造为如下结构的卷绕型电极组件（“凝胶卷”），在该结构中将一阴极片（cathode sheet）和一阳极片以圆形卷绕，同时在所述阴极片和所述阳极片之间插入一隔板，或者在卷绕之后将所述组件沿一个方向压缩，其中所述凝胶卷包括在凝胶卷的卷绕末端处所形成的无活性材料涂覆部分；一导电带，其附接至凝胶卷的卷绕末端，用于覆盖包括所述无活性材料涂覆部分的凝胶卷的卷绕外侧；以及一弹性构件，其具有预定厚度，附接至所述无活性材料涂覆部分的内侧。 

背景技术

随着移动设备的日益发展以及对于这种移动设备的需求已经增加，对于作为移动设备的能量来源的二次电池的需求也已急剧增加。在这些二次电池中，有一种具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池，针对这种锂二次电池已进行了许多研究，并且这种锂二次电池目前已在商业上广泛使用。 

根据电池壳的形状，二次电池可被分为具有安装在一圆柱形金属容器中的凝胶卷的圆柱形电池、具有安装在一棱柱形金属容器中的凝胶卷的棱柱形电池，或者具有安装在一由铝层压板制成的袋形壳中的凝胶卷的袋形电池。 

此外，安装在电池壳中的电极组件是发电元件，其具有阴极/隔板/阳极的堆叠结构，并且可被充电和放电。电极组件可被分为折叠型电极组件（凝胶卷）或堆叠型电极组件：折叠型电极组件被构造为如下结构，在该结构中将涂有活性材料的长片型阴极和长片型阳极进行卷绕，同时在所述阴极和阳极之间布置一隔板；堆叠型电极组件被构造为如下结构，在该结构中相继地（consecutively）堆叠具有预定尺寸的多个阴极和阳极，同时在所述阴极和阳极之间分别布置隔板。凝胶 卷是优选的，因为凝胶卷易于制造并且每单位重量具有高能量密度。 

常规的代表性圆柱形锂二次电池的结构被典型示出在图1中。 

参照图1，二次电池10包括圆柱形容器20、安装在容器20中的电极组件30，以及联接至容器20的顶部的盖组件40。 

电极组件30被构造为如下结构，在该结构中阴极31和阳极32被卷绕为凝胶卷形状，同时在阴极31和阳极32之间插入一隔板33。阴极31上附接有一阴极引线34，所述阴极引线连接至盖组件40。阳极32上附接有一阳极引线（未示出），所述阳极引线连接至容器20的底部。 

盖组件40包括：构成阴极端子的顶盖41；正温度系数（PTC）元件42，其用于当电池的内部温度增加时，通过大幅增加电池电阻来中断电流；弯曲安全构件43，其用于当电池的内部压力增加时，中断电流或排放气体；衬垫44，其用于将弯曲安全构件43——除了弯曲安全构件43的特定部分——与盖板45电绝缘；以及盖板45，其连接至阴极引线34，所述阴极引线附接至阴极31。所述盖组件40被构造为如下结构，在该结构中，将顶盖41、PTC元件42、弯曲安全构件43、衬垫44以及盖板45相继地堆叠。 

同时，凝胶卷型电极组件被构造为如下结构，在该结构中阳极被卷绕以构成最外面的电极层，并且一用于防止阳极解开（unwinding）的密封带附接至阳极的外侧。在此情况下，将凝胶卷型电极组件安装在金属容器中。 

通常，当凝胶卷型电极组件被安装在金属容器中以构成一电池时，阳极引线被焊接至电极组件的阳极集电器，并且阳极引线还被焊接至金属容器。然而，在这种情况下，会出现几个问题。首先，电极引线被添加在阴极集电器和阳极集电器之间，所述阴极集电器和所述阳极集电器相继地形成均匀的接触界面。从而，有电极引线附接其上的阳极集电器的至少一部分是弯曲的。随着凝胶卷由于电池的连续充电和放电而反复膨胀和收缩，阳极集电器的该部分会变形（J/R扭曲）。其次，在电极组件和金属容器之间需要一用于电极引线的空间，导致与其它具有相同容量的电池相比，该电池的尺寸增加。 

为了解决上述问题，日本专利申请公开文本No.2001-196090公开 了一种使用导电带（conductive tape）作为凝胶卷型电极组件的密封带从而用于实现与金属容器的直接连接的技术。然而，这种技术的缺点在于，随着凝胶卷由于电池的连续充电和放电而反复膨胀和收缩，导电带与容器在其中导电带与容器相互接触的部分分离，从而会发生短路。为了解决上述问题，凝胶卷型电极组件可被构造为具有几乎相当于容器的内径的尺寸。然而，在这种情况下，当将凝胶卷型组件插入到金属容器中时，外部隔板和电极很有可能被损坏。