[发明专利]电极组件、其制造方法和锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池，尤其是涉及一种电极组件、其制造方法和锂二次电池。

背景技术

随着移动设备的日益发展且对移动设备的需求不断增加，对于作为移动设备的能量来源的电池需求也急剧增加。其中，锂二次电池由于具有高能量密度和电压、延长的循环寿命以及低自放电率，已经商业化并得到广泛的应用。

电极组件是构成锂二次电池的重要部分，其通常具有多组阴极板/隔离层/阳极板的结构，目前常见的主要有卷绕型电极组件和堆叠型电极组件。

卷绕型电极组件是通过以下步骤制造的：将用作集流体的金属箔涂以电极活性材料层；干燥并且压制该带电极涂层的金属箔极片；将该干燥和压制的极片切割成具有预定宽度和长度的带形，制成阳极板和阴极板；使用隔离层将阳极板和阴极板分隔开，并螺旋卷绕成为阳极板/隔离层/阴极板结构。

然而卷绕型电极组件并不适合用于充电时正负极片均膨胀的电池，如钴酸锂/石墨体系电池，这是由于在电池充/放电循环中，其正负极会同时产生膨胀和收缩，使卷绕结构的弯曲部分容易由于应力而折断或刺破作为隔离层的隔膜，从而增加电池内部短路现象,缩短电池的使用寿命；另外，卷绕型电极组件还因为电极活性材料层可能被分离而影响电性，并且由于空间利用率低，卷绕型电极组件不适用于方形电池。

堆叠型电极组件，采用多个具有阴极板/隔离层/阳极板结构的全电池或多个具有阴极板（阳极板）/隔离层/阳极板（阴极板）/隔离层/阴极板（阳极板）结构的双电池依次堆叠，他们之间设置隔离层使其彼此隔离。图1和图2显示了一种典型的堆叠型电极组件结构，如图1和图2所示，堆叠型电极组件10是通过以下步骤制造的：切割阴极板1、阳极板2和隔离层5使其具有预定尺寸，依次堆叠该切割的阴极板1、分隔板5和阳极板2以制造双电池6，使用分隔薄膜7将多个双电池6包起来，以及电连接从阴极板1和阳极板3的一侧末端中突出的电极头3和4。这种结构虽然能够克服上述卷绕型电极组件的缺点，但是正负电极片的切割会产生大量的断面，边缘修整要求高，制造过程繁琐，使用精密刀模也使成本提高；采用激光切割固然能减少毛刺，但另一方面，高温切割作为阳极集流体的铜箔时产生的纳米铜氧化物对电池是致命的（该杂质在电池内部的存在会导致充放电过程中形成铜枝晶引起电极间短路），需要提供强力的除尘装置，增加了技术难度和制造费用；另外当受到外部冲击力而被挤压时，堆叠型电极组件也很容易因变形而发生短路。

为了解决上述问题，有人想出了一种具有叠层结构的电极组件。如图3所示，在该结构中，阴极板11和阳极板12同时被弯折成垂直截面为Z字形，且二者相适应，之间设置一隔离层13。可以看到，按照这个结构制造的电极组件，阳极集流体和阴极集流体都只能在单面涂敷活性材料层，材料的利用率低，制造和使用成本高，并且与卷绕型和其他堆叠型电极组件相比，相同容量下电池的体积较大。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种材料利用率高、成本低廉、寿命长、高能量密度以及易于制造的电极组件。

本发明还提供一种包含本发明所述电极组件的锂二次电池，它结构简单，高能量密度，易于制造，不易发生内部短路，成本低廉。

本发明还提供一种本发明所述电极组件的制造方法，工艺简单，有利于大规模生产，能实现电极组件工业生产自动化。

其技术方案如下：本发明提供的一种电极组件，包括第一极板、两块第二极板，所述第一极板的双面均涂覆有活性材料层,并且所述第一极板沿第一极板的长度方向被连续弯折成垂直截面为Z字形；所述第二极板的其中一面涂覆有活性材料层，并且所述第二极板沿第二极板的长度方向被连续弯折成垂直截面为Z字形，所述第一极板的两个涂覆有活性材料层的面分别与两块所述第二极板的涂覆有活性材料层的面相对，在所述第一极板与所述第二极板相对的面之间设有隔离层，所述第一极板和所述第二极板分别还具有连接引线的接触区。

下面对进一步技术方案进行说明：

优选的，所述第一极板、第二极板均包括主体区与弯折区，所述主体区与所述弯折区相连，所述第一极板被连续Z字形弯折后形成具有多个相连的折叠板的第一极板，所述第二极板被连续Z字形弯折后形成具有多个相连的折叠板的第二极板，所述弯折区为所述第一极板、第二极板上的连接相邻折叠板的区域，在所述主体区上涂覆有活性材料层。

优选的，在所述弯折区上也涂覆有活性材料层，所述弯折区上涂覆的活性材料层的厚度小于所述主体区上涂覆的活性材料层的厚度，或者所述弯折区上涂覆的活性材料层的活性材料浓度小于所述主体区上涂覆的活性材料层的活性材料浓度。