专利名称：二次电池及其制造方法
技术领域：
实施例涉及一种二次电池和一种制造该二次电池的方法。
背景技术：
二次电池的罐将电极组件与电解液容纳在一起。电极组件包括正极板、负极板以 及设置在正极板和负极板之间的隔膜(s印arator)。根据罐的形状可将二次电池分为圆柱型二次电池和棱柱型二次电池。在圆柱型二 次电池中，圆柱形电极组件被容纳在圆柱形的罐中。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种被构造成防止罐中的电极组件移动的二次电池及 一种制造该二次电池的方法。本发明的另一方面在于提供一种二次电池，该二次电池包括电极组件；密封带， 附于电极组件的外表面；罐，被构造成容纳电极组件和电解液，其中，密封带包括基片和设 置在基片上的粘合剂层，基片被构造成通过接触电解液而失去方向并且形状发生改变。本发明的又一方面在于提供一种制造二次电池的方法，该方法包括以下步骤将 密封带附于电极组件的外表面，密封带包括基片和设置在基片上的粘合剂层，基片被构造 成通过接触电解液而失去方向并且形状发生改变；将附有密封带的电极组件与电解液一起 容纳在罐中；组装组件。本发明的再一方面在于提供一种二次电池，该二次电池包括电极组件，包括外表 面；电解液；密封带，附于并围绕电极组件的外表面的至少一部分，其中，密封带包括与电 极组件的外表面接触的粘合剂层和形成在粘合剂层上的基体层，基体层由具有方向性的材 料形成；罐，容纳电极组件和密封带，其中，基体层被构造成当接触电解液时至少部分地失 去方向性，使得基体层的至少一部分接触罐的内表面。在上述电池中，基体层的至少一部分比基体层的至少另外的部分厚。在上述电池 中，基体层包括聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯 和取向聚苯乙烯(OPS)中的至少一种。在上述电池中，电解液包含被构造成去除基体层的方向性的非水有机溶剂。在上 述电池中，电解液包含碳酸酯类非极性有机溶剂，电解液的碳酸酯类非极性有机溶剂包括 碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二丙酯中(DPC)的至少一种。在上述电池中， 电解液包含按重量计大约10%至大约60%的碳酸酯类非极性有机溶剂。在上述电池中，基体层具有大约IOym至大约50 μ m的厚度范围。在上述电池中， 密封带的宽度等于或大于电极组件的宽度的大约20%。在上述电池中，粘合剂层包括第一 子粘合剂层和第二子粘合剂层，基体层包括第一子基体层和第二子基体层，第一子基体层 被构造成当接触电解液时失去方向性，从而至少部分地接触罐的内表面，第一子粘合剂层 形成在第一子基体层上，第二子粘合剂层接触电极组件的外表面，第二子基体层设置在第一子粘合剂层和第二子粘合剂层之间。在上述电池中，第二子基体层包括聚烯烃类材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 材料和聚酰亚胺(PI)材料中的至少一种。在上述电池中，聚烯烃类材料包括聚丙烯(PP) 和聚乙烯(PE)中的至少一种。在上述电池中，第二子基体层具有大约10 μ m至大约20 μ m 的厚度范围。在上述电池中，密封带部分地覆盖电极组件，使得电极组件的外表面的上端部 和下端部不被密封带覆盖。本发明的再一方面在于提供一种二次电池，该二次电池包括电极组件，包括外表 面；密封带，附于并围绕电极组件的外表面的至少一部分，其中，密封带包括粘合剂层和基 体层，粘合剂层与电极组件的外表面接触，基体层包括背对彼此的第一表面和第二表面，第 一表面接触粘合剂层，第二表面是不平坦的；罐，容纳电极组件和密封带。在上述电池中，第二表面包括多个部分，所述多个部分中的至少两个部分具有不 同的高度。在上述电池中，所述多个部分包括具有第一高度的多个第一部分和具有第二高 度的多个第二部分，第一高度大于第二高度，基体层的多个第一部分接触罐的内表面，基体 层的多个第二部分不接触罐的内表面。在上述电池中，基体层包括聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、 聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯和取向聚苯乙烯(OPS)中的至少一种。本发明的再一方面在于提供一种制造二次电池的方法，该方法包括以下步骤提 供电极组件、密封带和罐，电极组件包括外表面，密封带附于并围绕电极组件的外表面的至 少一部分，密封带包括与电极组件的外表面接触的粘合剂层和形成在粘合剂层上的基体 层，基体层由具有方向性的材料形成，罐被构造成容纳电极组件和密封带；将电极组件和密 封带放置到罐中，从而形成组装的二次电池；使基体层接触电解液，使得基体层至少部分地 失去方向性，其中，基体层的至少一部分接触罐的内表面。在上述方法中，当接触电解液时，基体层的至少一部分变得比基体层的至少另外 的部分厚。在上述方法中，密封带部分地覆盖电极组件，使得电极组件的外表面的上端部和 下端部不被密封带覆盖，电解液通过电极组件的外表面的上端部和下端部中的至少一者流 入基体层中。在上述方法中，密封带基本上完全覆盖电极组件。在上述方法中，密封带的宽度等 于或大于电极组件的宽度的大约20%。在上述方法中，基体层包括聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、 聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯和取向聚苯乙烯(OPS)中的至少一种。 上述方法还包括执行化成工艺和陈化工艺中的至少一种工艺。在上述方法中，通过使组装 的电池暴露于温度为大约50°C至大约70°C的环境大约18小时至大约36小时来执行陈化 工艺。
图1示出了根据一个实施例的二次电池的透视图。图2示出了图1中的二次电池的分解透视图。图3示出了图1中的二次电池的纵向剖视图。图4示出了图1中的二次电池的剖视图。图5示出了图1中的二次电池的示意性剖视图，该示意性剖视图示出了还未将电 解液注入到二次电池中的状态。
图6示出了图1中的二次电池的示意性剖视图，该示意性剖视图示出了将电解液 注入到二次电池中之后的状态。图7示出了根据另一实施例的二次电池中使用的密封带的剖视图。图8示出了附有密封带的电极组件的示意图，该示意图示出了将电解液注入到电 极组件中之后的状态。图9示出了实验例1的化学稳定性测试图。图10示出了实验例2的线性扫描伏安法(LSV)测试图。
具体实施例方式在圆柱形罐中，圆柱形电极组件会由于振动或冲击而容易相对于圆柱形罐转动或 滑动。这种相对移动会增大二次电池的内阻，并会损坏电极组件的电极接线片，因此期望的 是防止电极组件的这种相对移动。在下文中，现在将参照附图更详细地描述示例性实施例。首先，现在将参照附图描 述根据实施例的二次电池。参照图1至图6，根据示例性实施例，二次电池5包括罐10、电极组件20、下绝缘构 件30、上绝缘构件40、密封带50和盖组件100。在一个实施例中，二次电池5是圆柱型二次 电池。在另一实施例中，二次电池5可以是其它类型的二次电池。例如，二次电池的横截面 可以具有多边形的形状。为了方便起见，将描述圆柱型二次电池。在一个实施例中，罐10具有圆柱形的形状，并由轻质的导电金属例如铝或铝合金 形成。可以通过机械加工工艺例如深冲压来制造罐10。根据电极组件20的形状，罐10可 以具有不同的形状。参照图3，罐10包括圆形底板12和从圆形底板12的边缘延伸的圆柱形侧壁13。 沿着侧壁13的上部的周边形成凸缘部分(beading part) 15。凸缘部分15向侧壁13的内 侧突起。由于凸缘部分15，因此下绝缘构件30、电极组件20和上绝缘构件40可被稳定地 保持在罐10中，而没有沿着基本垂直于底板12的方向的相对移动。在侧壁13的顶端形成 卷曲部分16。卷曲部分16提供罐10与盖组件100之间的密封。参照图2，开口 IOa形成在侧壁13的顶部，从而可通过开口 IOa将下绝缘构件30、 电极组件20、上绝缘构件40和盖组件100顺序地插入罐10中。参照图3，电极组件20包括第一电极板21、第二电极板23、第一隔膜25a和第二隔 膜25b。电极组件20还包括第一电极接线片27a和第二电极接线片27b。通过顺序地堆叠 第一电极板21、第一隔膜25a、第二电极板23和第二隔膜25b并将堆叠的组件卷绕成圆柱 形来形成电极组件20。在一个实施例中，第一电极板21是正极板，第二电极板23是负极板。在另一实施 例中，第二电极板23可以是正极板，第一电极板21可以是负极板。第一电极板(正极板)21可包括正极集流体(未示出)和正极涂覆部分(未示 出)。在一个实施例中，正极集流体由导电金属形成，使得正极集流体可以从正极涂覆部分 收集电子并将电子输送到外部电路。正极涂覆部分可由正极活性材料、导电材料和粘结剂 的混合物形成。正极涂覆部分被涂覆在正极集流体上。在一个实施例中，没有沿着第一电极 板21的卷绕方向将正极涂覆部分涂覆在第一电极板21的两个侧部上，从而形成第一未涂覆部分。在一个实施例中，第一电极接线片(正极接线片)27a通过诸如焊接的方法结合到 一个第一未涂覆部分。在罐10的内部，第一电极接线片27a从第一未涂覆部分向开口 IOa 延伸。在一个实施例中，第二电极板(负极板)23包括负极集流体(未示出)和负极涂 覆部分(未示出)。负极集流体可由导电金属形成，使得负极集流体可以从负极涂覆部分 收集电子并将电子输送到外部电路。在一个实施例中，负极涂覆部分由负极活性材料、导电 材料和粘结剂的混合物形成。负极涂覆部分可被涂覆在负极集流体上。在一个实施例中， 没有沿着第二电极板23的卷绕方向将负极涂覆部分涂覆在第二电极板23的两个侧部上， 从而形成第二未涂覆部分。第二电极接线片(负极接线片)27b可通过诸如焊接的方法结 合到一个第二未涂覆部分。在罐10的内部，第二电极接线片27b从第二未涂覆部分向底板 12延伸。第二电极接线片27b可通过诸如焊接的方法结合到底板12。因此，罐10具有负 极性，罐10的底板12用作二次电池5的负极端子。第一隔膜25a和第二隔膜25b用于使第一电极板21和第二电极板23绝缘。在一 个实施例中，在第一隔膜25a和第二隔膜25b中形成小孔隙，使得锂离子可在第一电极板21 和第二电极板23之间移动。第一隔膜25a和第二隔膜25b均可由诸如聚乙烯(PE)和聚丙 烯(PP)之类的聚合物树脂形成。在一个实施例中，下绝缘构件30具有大致为盘形的形状，并提供电极组件20与罐 10的底板12之间的绝缘。上绝缘构件40可具有大致为盘形的形状，并提供电极组件20与 罐10的凸缘部分15之间的绝缘。密封带50包括基片(或基体层)51和粘合剂层52。在一个实施例中，当基片51 与电解液接触时，基片51的方向性(directionality)被去除，并且基片51的形状改变。粘 合剂层52形成在基片51上。参照图3和图4，密封带50附于卷绕的电极组件20的外表面，从而防止电极组件 20开卷。在一个实施例中，电极组件20包括在其外表面上的终止部分20a，第二隔膜25b 的最外端处于终止部分20a的位置。在一个实施例中，密封带50以如下方式附于电极组件 20，即，密封带50缠绕电极组件20的包括终止部分20a的外表面。因此，可以防止电极组 件20开卷。密封带50设置在电极组件20的外表面与罐10的内表面之间。在一个实施例中，基片51是当接触电解液时可以至少部分地(部分地、基本上或 者完全地)失去其方向性并且形状可发生改变的聚合物膜。例如，当该聚合物膜接触电解 液时，电解液的非极性有机溶剂渗入该聚合物膜的分子中，因此可以至少部分地去除该聚 合物膜的在其制造工艺过程中形成的方向性。这里，术语“方向性”用来表示由树脂形成的 膜在制造工艺(例如单轴拉伸、双轴拉伸、压制)过程中产生的方向性。当如上所述至少部分地去除基片51的方向性时，通过拉伸制造的基片51变形。通 过该变形，基片51的表面可变得不平坦。此外，基片51的厚度可局部地增大和减小，基片 51的局部变厚的部分可接触罐10的内表面，因此基片51的局部变厚的部分与罐10的内表 面之间的摩擦力增大。因此，电极组件20由于摩擦力(参见图6和图8)而可以更稳定地 保持在罐10中，而没有相对于罐10的移动。也就是说，通过变形，基片51的特定部分可变 得比基片51的其它部分厚。基片51可由任何聚合物膜形成，只要该聚合物可通过接触电解液而至少部分地
7失去其在制造工艺(例如单轴拉伸、双轴拉伸或压制)过程中形成的方向性并且形状可发 生改变即可。基片51可由聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯或聚乙烯 乙酸乙烯酯形成，上述聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚碳酸酯或聚乙烯乙酸乙烯 酯因为其分子间距离较大，所以可通过电解液的非极性有机溶剂而容易地失去其方向性。 在一个实施例中，基片51可由聚苯乙烯(PS)膜形成。在另一实施例中，基片51可由取向 聚苯乙烯(OPS)膜形成。在一个实施例中，可以使用任何电解液，只要该电解液包含用于去除聚合物膜的 方向性的非水有机溶剂即可。例如，非水有机溶剂可以包括碳酸酯。这样的碳酸酯的示例 包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙 酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸亚丁酯(BC)。在一 个实施例中，电解液包含碳酸酯类非极性有机溶剂。例如，碳酸酯类非极性有机溶剂可包括 碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸二丙酯(DPC)。这样的碳酸酯类非极性有机溶 剂可以容易地渗入分子间距离较大的诸如聚苯乙烯(PS)之类的聚合物的分子之间，从而 可以容易地去除该聚合物的方向性。在一个实施例中，用于二次电池5的电解液可包含按重量计大约10%至大约60% 的碳酸酯类非极性有机溶剂。例如，电解液可包含作为碳酸酯类非极性有机溶剂的按重量 计大约10%至大约60%的碳酸二甲酯(DMC)溶剂、碳酸二乙酯(DEC)溶剂或碳酸二丙酯 (DPC)溶剂。上述范围(大约10%至大约60% )可以提供防止电极组件20移动与使聚合 物有效变形之间的最适度的平衡。然而，根据实施例，电解液可包含作为碳酸酯类非极性有 机溶剂的按重量计少于大约10%或多于大约60%的碳酸二甲酯(DMC)溶剂、碳酸二乙酯 (DEC)溶剂或碳酸二丙酯(DPC)溶剂。在一个实施例中，除了有机溶剂之外，电解液还可包 含相关领域中已知的其它组分。也就是说，可以使用包含诸如碳酸二甲酯(DMC)溶剂、碳酸 二乙酯(DEC)溶剂或碳酸二丙酯(DPC)溶剂的碳酸酯类非极性有机溶剂的任何电解液。因为基片51可根据电池的尺寸而变形，所以基片51不局限于特定的尺寸。例如， 基片51可具有大约10 μ m至大约50 μ m的厚度范围。上述厚度范围(大约10 μ m至大约 50 μ m)可提供防止电极组件20移动与使二次电池5具有足够容量之间的最适度的平衡。 然而，根据实施例，基片51可具有小于大约10 μ m或大于大约50 μ m的厚度。粘合剂层52涂覆在基片51上，并被设置成与形成在卷绕的电极组件20的外表面 上的终止部分20a接触。粘合剂层52可由相关领域中通常用于密封带的任何粘合剂材料形成。例如，可以 用丙烯酰类(acryl-based)粘合剂涂覆基片51来形成粘合剂层52。丙烯酰类粘合剂可以 是从由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)和聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA) 组成的组中选择的粘合剂。可以使用相关领域中已知的各种涂覆方法在基片51上形成粘合剂层52，并且粘 合剂层52的厚度可以改变。例如，可以通过刮刀涂覆(knife coating)工艺用粘合剂涂覆 基片51来形成厚度为大约1 μ m至大约30 μ m的粘合剂层52。然而，在另外的实施例中，可 以通过另外的涂覆方法形成具有不同厚度的基片51。密封带50可以按照如下方式附于电极组件20，即，整个高度的电极组件20被密 封带50包围。可选择地，如图2所示，密封带50可以附于电极组件20的除了电极组件20的外表面的上端部20b和下端部20c之外的部分。电解液可通过上端部20b渗入罐10和 电极组件20之间，注入到罐10的底部的电解液可在下端部20c接触电极组件20。因此， 当考虑到将电极组件20浸在电解液中时，密封带50可以不附于上端部20b和下端部20c。 在一个实施例中，密封带50的宽度不局限于特定的值。然而，密封带50的宽度可以等于或 大于电极组件20的宽度的大约20%。上述范围(等于或大于电极组件20的宽度的大约 20%)可有利于防止电极组件20移动。然而，根据实施例，密封带50的宽度可以小于电极 组件20的宽度的大约20%。密封带50可以将电极组件20的整个周边缠绕一周。然而，如果需要，则密封带50 可以将电极组件20缠绕一周或多周。可选择地，密封带50可以沿着电极组件20的周边方 向仅缠绕电极组件20的一部分。为了有效地防止电极组件20相对于罐10移动，密封带50 可以绕着电极组件20的整个周边缠绕一周或多周。盖组件100设置在卷曲部分16和凸缘部分15之间。盖组件100包括从电极组件 20按次序设置的安全排放器件(vent) 110、电流截断器件(CID) 120、正温度系数(PTC)器件 130和上盖140。安全排放器件110电连接第一电极接线片27a和CID 120。安全排放器件110包 括位于中部的突起部112。突起部112向电极组件20突起，并且电连接到第一电极接线片 27a。如果二次电池5的内压超过基准压强，则突起部112可以反转。CID 120电连接安全 排放器件110和PTC器件130。如果突起部112由于二次电池5增大的内压而反转，则CID 120可被破坏，使得安全排放器件110可以与PTC器件130电断开。当周围的温度升高时，PTC器件130的电阻会急剧增大。PTC器件130电连接CID 120和上盖140。如果二次电池5的温度过度升高，则PTC器件130的电阻可以大大地增大， 从而可以截断电流的流动。上盖140电连接到PTC器件130并暴露于二次电池5的外部。上盖140用作二次 电池5的正极端子。盖组件100通过绝缘垫150与罐10绝缘。绝缘垫150被设置成围绕 盖组件100的周边，并通过凸缘部分15和卷曲部分16固定到罐10的内部。图1至图3中示出的盖组件100的结构是为了描述实施例而提供的示例性结构。 可以按照各种形式改变盖组件100的结构。对于本领域普通技术人员清楚的是，在不脱离 本发明的精神和范围的情况下，可以对图1至图3中示出的盖组件100的结构作出改变或 修改。图7示出了根据另一实施例的二次电池中使用的密封带的剖视图；图8示出了附 有密封带的电极组件的示意图，该示意图示出了将电解液注入到电极组件中之后的状态。在一个实施例中，如图7和图8所示，二次电池5a包括密封带50a，密封带50a缠 绕容纳在罐10中的电极组件20的外表面。除了密封带50a之外，二次电池5a的结构与图 1至图6中示出的二次电池5的结构相同。因此，将仅详细描述密封带50a。密封带50a包括通过接触电解液而可以至少部分地失去其方向性并且形状可发 生改变或可变形的基片51、设置在基片51上的第一粘合剂层52、设置在第一粘合剂层52 上的辅助基片53以及设置在辅助基片53上的第二(或辅助)粘合剂层54。密封带50a附于电极组件20的外表面，从而防止电极组件20开卷。密封带50a 设置在电极组件20的外表面与罐10的内表面之间。基片51和第一粘合剂层52与图1至图6中示出的相同。因此，将不重复对它们的详细描述。设置在第一粘合剂层52上的辅助基片53用于防止当基片51变形时电极组件20 开卷。辅助基片53可由聚烯烃类材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料和/或聚酰亚胺 (PI)材料形成，聚烯烃类材料包括聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)。然而，辅助基片53不 限于聚烯烃类材料、PET材料或PI材料。辅助基片53可具有大约10 μ m至大约20 μ m的厚度范围。然而，辅助基片53的 厚度不限于该范围。也就是说，辅助基片53的厚度可以改变。第二粘合剂层54支撑辅助基片53，并附于电极组件20，以防止电极组件20开卷。 与第一粘合剂层52类似，第二粘合剂层54可由相关领域中通常用于密封带的任何粘合剂 材料形成。例如，可以用丙烯酰类粘合剂涂覆辅助基片53来形成第二粘合剂层54。丙烯酰 类粘合剂可以是从由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)和聚甲基丙烯 酸丁酯(PBMA)组成的组中选择的粘合剂。与第一粘合剂层52类似，可以使用相关领域中已知的各种涂覆方法在辅助基片 53上形成第二粘合剂层54，并且第二粘合剂层54的厚度可以改变。例如，可以通过刮刀涂 覆工艺用粘合剂涂覆辅助基片53来形成厚度为大约1 μ m至大约30 μ m的第二粘合剂层 54。然而，在另外的实施例中，可以通过另外的涂覆方法形成具有不同厚度的第二粘合剂层 54。现在将参照图1至图6描述制造二次电池的方法。在实施例中，二次电池的制造 方法包括附着操作和组装操作。在附着操作中，将密封带50附于电极组件20的外表面。密封带50包括基片51 和粘合剂层52。当基片51与电解液接触时，基片51可以至少部分地失去其方向性，并且基 片51的形状可改变。在前面的实施例中详细描述了包括基片51和粘合剂层52的密封带50。因此，将 不重复对它们的详细描述。将密封带50设置在电极组件20的外表面与罐10的内表面之 间。在组装操作中，将附有密封带50的电极组件20插入罐10中，将电解液注入罐10 中，并组装二次电池5的其它部件。具体地讲，从下侧顺序地布置下绝缘构件30、电极组件20和密封带50、上绝缘构 件40。在这种状态下，通过诸如焊接的方法将电极组件20的第二电极接线片27b结合到罐 10的底板12。此时，在罐10上还没有形成凸缘部分和卷曲部分。接下来，通过罐10的开口 IOa将下绝缘构件30、附有密封带50的电极组件20以 及上绝缘构件40顺序地插入到罐10中。然后，在罐10的侧壁13上形成凸缘部分15，使得下绝缘构件30、附有密封带50 的电极组件20以及上绝缘构件40可以稳定地保持在罐10中，而没有基本上垂直于底板12 而移动。之后，将电解液注入到罐10中，因此附于电极组件20外表面的密封带50的基片 51与电解液接触。随后，电解液的非极性有机溶剂渗入基片51的分子之间，从而去除在基 片51的制造工艺过程中赋予基片51的方向性。当至少部分地去除基片51的方向性时，通 过拉伸制造的基片51变形，并且基片51的表面会变得不平坦。通过该变形，基片51的厚
10度可局部地增大和减小，基片51的局部变厚的部分可接触罐10的内表面，使得电极组件20 由于基片51的局部变厚的部分与罐10的内表面之间的摩擦力而可以更稳定地保持在罐10 中，而没有相对于罐10的移动。接下来，通过开口 IOa插入绝缘垫150，并将绝缘垫150放置在凸缘部分15上。之 后，将盖组件100放置在绝缘垫150的内部。然后，在侧壁13的上端形成卷曲部分16，从而 固定绝缘垫150和盖组件100。在以这种方式组装完二次电池5之后，可以执行诸如化成操 作和陈化操作的后处理操作。在化成操作中，可以重复地对组装的二次电池5进行充电和放电，以活化二次电 池5。当对二次电池5进行充电时，锂离子从用作正极的锂金属氧化物向用作负极的碳电极 移动。此时，因为锂具有高活性，所以锂离子与负性的碳电极反应，从而生成诸如Li2、C03、 LiO和LiOH之类的反应产物，这些反应产物在碳电极的表面上形成被称作“固体电解质界 面(SEI)I^l在陈化操作中，可使二次电池5放置预定的时间，以稳定SEI膜。例如，在陈化操 作中，可使二次电池5在大约50°C至大约70°C下放置大约18小时至大约36小时。在陈化 操作过程中，密封带50的基片51充分地变形，从而形成局部变厚的部分，因此可以通过基 片51的局部变厚的部分来有效地防止电极组件20相对于罐10的移动。虽然基片51发生变形，但是由于电解液，所以可以稳定地保持二次电池5。电解液 具有化学稳定性；如果通过线性扫描伏安法(LSV)检查电解液，则测量发现电解液具有不 变的分角军开始电压(decomposition initiation voltage) 在下文中，将描述根据示例性实施例的特定示例。然而，本发明不限于这样的示 例。< 示例 1>以92 4 4的重量比混合作为正极活性材料的LiCoO2、作为粘结剂的聚偏氟乙 烯(PVDF)和作为导电材料的炭，并将该混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，从而形成正 极浆料。用该正极浆料涂覆厚度为大约20 μ m的铜箔，干燥并轧制该铜箔，从而形成正极。以96 2 2的重量比混合作为负极活性材料的人造石墨、作为粘结剂的苯乙 烯_ 丁二烯橡胶和作为增稠剂的羧甲基纤维素，并将该混合物分散在水中，从而形成负极 浆料。用该负极浆料涂覆厚度为大约15 μ m的铜箔，干燥并轧制该铜箔，从而形成负极。使用厚度为20 μ m的聚乙烯/聚丙烯多孔膜(Hoest Cellanese,U. S.)作为隔膜。 将隔膜放置在正极和负极之间。然后，卷绕隔膜、负极和正极，并用密封带缠绕它们。按照 这种方式，制成了电极组件。使用涂覆有15 μ m厚的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粘合剂层的25 μ m厚的取向聚 苯乙烯(OPS)膜作为密封带。将通过凝胶卷方法(jelly-roll method)卷绕的电极组件插入圆柱形铝质电池壳 中，并将非水电解液注入到该电池壳中。随后，密封该电池壳。按照这种方式，制成了二次 电池。这里，使用碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亚丙酯(PC)和氟苯(FB)的 混合有机溶剂(体积比EC DMC PC FB = 30 55 5 10)作为非水电解液，在该 混合有机溶剂中溶解有1. IM的LiPF6。
< 示例 2>除了仅使用碳酸二甲酯(DMC)作为非水电解液之外，按照与示例1的方式基本相 同的方式进行示例2。〈对比例1>除了使用涂覆有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粘合剂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)膜作为密封带之外，按照与示例1的方式基本相同的方式进行对比例1。〈对比例2>除了没有使用密封带之外，按照与示例1的方式基本相同的方式进行对比例2。〈实验例1>化学稳定性在示例1、对比例1和对比例2中，测量电解液相对于时间的稳定性，结果示出在图 9中。如图9所示，虽然如上面的实施例中所述，基片通过与电解液接触而变形，但是化 学稳定性不受影响。<实验例2>LSV (线性扫描伏安法)在示例1、对比例1和对比例2中，测量电解液的分解开始电压，结果示出在图10 中。测量条件如下。工作电极Pt ；参考电极Li金属；对电极Li金属。电压范围3V至7V ；扫描速率5mV/s。如图10所示，示例1的电解液的分解开始电压与对比例2的电解液的分解开始电 压相似。也就是说，虽然如上面的实施例中所述，基片通过与电解液接触而变形，但是化学 稳定性不受影响。<实验例3>测量移动测量示例1和示例2的二次电池的相对移动，结果示出在表1中。按照下面的方式测量相对移动。切除二次电池的罐的底部，如果使用推拉力计测 量的值等于或大于lkgf/cm2，则确定没有相对移动。如果使用推拉力计测量的值小于Ikgf/ cm2，则确定存在相对移动。[表1]
权利要求
一种二次电池，包括电极组件，包括外表面；电解液；密封带，附于并围绕电极组件的外表面的至少一部分，其中，密封带包括与电极组件的外表面接触的粘合剂层和形成在粘合剂层上的基体层，基体层由具有方向性的材料形成；罐，容纳电极组件和密封带，其中，基体层被构造成当接触电解液时至少部分地失去方向性，使得基体层的至少一部分接触罐的内表面。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，基体层的至少一部分比基体层的至少另外的 部分厚。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中，基体层包括聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙 烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯和取向聚苯乙烯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中，电解液包含被构造成去除基体层的方向性的 非水有机溶剂。
5.如权利要求1所述的二次电池，其中，电解液包含碳酸酯类非极性有机溶剂，电解液 的碳酸酯类非极性有机溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸二丙酯中的至少一种。
6.如权利要求4所述的二次电池，其中，电解液包含按重量计10%至60%的碳酸酯类 非极性有机溶剂。
7.如权利要求1所述的二次电池，其中，基体层具有ΙΟμπι至50μπι的厚度范围。
8.如权利要求1所述的二次电池，其中，密封带的宽度等于或大于电极组件的宽度的 20%。
9.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述粘合剂层包括第一子粘合剂层和第二子 粘合剂层，所述基体层包括第一子基体层和第二子基体层，第一子基体层被构造成当接触 电解液时失去方向性，从而至少部分地接触罐的内表面，第一子粘合剂层形成在第一子基 体层上，第二子粘合剂层接触电极组件的外表面，第二子基体层设置在第一子粘合剂层和 第二子粘合剂层之间。
10.如权利要求9所述的二次电池，其中，第二子基体层包括聚烯烃类材料、聚对苯二 甲酸乙二醇酯材料和聚酰亚胺材料中的至少一种。
11.如权利要求10所述的二次电池，其中，所述聚烯烃类材料包括聚丙烯和聚乙烯中 的至少一种。
12.如权利要求9所述的二次电池，其中，第二子基体层具有10μ m至20 μ m的厚度范围。
13.如权利要求1所述的二次电池，其中，密封带部分地覆盖电极组件，使得电极组件 的外表面的上端部和下端部不被密封带覆盖。
14.一种二次电池，包括电极组件，包括外表面；密封带，附于并围绕电极组件的外表面的至少一部分，其中，密封带包括粘合剂层和基 体层，粘合剂层与电极组件的外表面接触，基体层包括背对彼此的第一表面和第二表面，第 一表面接触粘合剂层，第二表面是不平坦的；罐，容纳电极组件和密封带。
15.如权利要求14所述的二次电池，其中，第二表面包括多个部分，所述多个部分中的 至少两个部分具有不同的高度。
16.如权利要求15所述的二次电池，其中，所述多个部分包括具有第一高度的多个第 一部分和具有第二高度的多个第二部分，第一高度大于第二高度，基体层的多个第一部分 接触罐的内表面，基体层的多个第二部分不接触罐的内表面。
17.如权利要求14所述的二次电池，其中，基体层包括聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚 乙烯醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯和取向聚苯乙烯中的至少一种。
18.一种制造二次电池的方法，包括以下步骤提供电极组件、密封带和罐，电极组件包括外表面，密封带附于并围绕电极组件的外表 面的至少一部分，密封带包括与电极组件的外表面接触的粘合剂层和形成在粘合剂层上的 基体层，基体层由具有方向性的材料形成，罐被构造成容纳电极组件和密封带；将电极组件和密封带放置到罐中，从而形成组装的二次电池；使基体层接触电解液，使得基体层至少部分地失去方向性，其中，基体层的至少一部分 接触罐的内表面。
19.如权利要求18所述的方法，其中，当接触电解液时，基体层的至少一部分变得比基 体层的至少另外的部分厚。
20.如权利要求18所述的方法，其中，密封带部分地覆盖电极组件，使得电极组件的外 表面的上端部和下端部不被密封带覆盖，电解液通过电极组件的外表面的上端部和下端部 中的至少一者流入基体层中。
21.如权利要求18所述的方法，其中，密封带基本上完全覆盖电极组件。
22.如权利要求18所述的方法，其中，密封带的宽度等于或大于电极组件的宽度的 20%。
23.如权利要求18所述的方法，其中，基体层包括聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯 醇、聚碳酸酯、聚乙烯乙酸乙烯酯和取向聚苯乙烯中的至少一种。
24.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括执行化成工艺和陈化工艺中的至少一 种工艺。
25.如权利要求24所述的方法，其中，通过使组装的二次电池暴露于温度为50°C至 70°C的环境18小时至36小时来执行陈化工艺。
全文摘要
本发明公开了一种二次电池及其制造方法。在一个实施例中，二次电池包括电极组件、电解液、密封带和罐，电极组件包括外表面，密封带附于并围绕电极组件的外表面的至少一部分，密封带包括与电极组件的外表面接触的粘合剂层和形成在粘合剂层上的基体层，基体层由具有方向性的材料形成，罐容纳电极组件和密封带，其中，基体层被构造成当接触电解液时至少部分地失去方向性，使得基体层的至少一部分接触罐的内表面。
文档编号H01M10/04GK101950811SQ20101012380
公开日2011年1月19日 申请日期2010年2月25日 优先权日2009年7月8日
发明者金大奎 申请人:三星Sdi株式会社