CN103918106B - 具有优良电极突片连接性的电极组件、包括电极组件的电池单元和装置及制造电极组件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极组件及其制造方法，该电极组件包括：被堆叠的电极本体，该电极本体包括至少一个阴极、至少一个阳极和至少一个隔膜；以及多个阳极电极突片和多个阴极电极突片，该多个阳极电极突片和多个阴极电极突片用于将被堆叠的电极本体电连接，其中，电极突片被布置使得具有相同极性的电极突片电连接，其中，具有相同极性的电极突片的一部分被布置使得在相同的平面上没有彼此重叠。

Description

具有优良电极突片连接性的电极组件、包括电极组件的电池 单元和装置及制造电极组件的方法
技术领域
本发明涉及一种在电极突片之间具有优良的连接性的电极组件以及包括该电极组件的电池单元和装置，以及一种制造该电极组件的方法，并且更特别地，涉及一种电极组件和分别包括该电极组件的电池单元和装置，以及一种制造该电极电池的方法，其中，在该电极组件中，通过布置具有相同极性的电极突片使得使得其中的一些在相同的平面上没有彼此重叠而提高电极突片之间的连接性。
背景技术
由于与移动装置有关的技术的发展以及因而增加的需求，对二次电池的需求已经快速地增加。在它们当中，具有高能量密度高、高工作电压并且具有优良的维护性和寿命的锂二次电池，通常不仅在各种移动装置中使用而且用作用于各种电子产品的能源。
通常，锂二次电池被形成为具有密封电极组件的结构并且电解质被设置在电池壳体中，并且根据其外部形状，锂二次电池被分类成柱状电池、方形电池以及袋状电池，并且根据电解质的形式，锂二次电池可以被分类成锂离子电池、锂离子聚合物电池以及锂聚合物电池。由于移动装置的小型化，对具有减少厚度的方形电池和袋状电池的需求增加，并且特别地，其形状能够容易地改变并且具有小重量的袋状电池备受关注。
另一方面，根据其形式，被包含在电池壳体中的电极组件可以被分类成：果冻卷型结构、堆叠型结构以及堆叠和折叠结构。通常，通过如下方法制造果冻卷型电极组件：使用电极活性材料来涂覆用作电流集电极的金属箔，挤压并且将金属箔切割成具有所期宽度和长度的带，通过使用隔膜分隔阳极和阴极，并且然后螺旋状地缠绕所述带。通过如下方法制造堆叠型电极组件：垂直地堆叠阳极、隔膜和阴极。另一方面，通过如下方法制造堆叠和折叠型电极组件：使用连续的长片型隔膜缠绕和折叠由单个电极或者阳极/隔膜/阴极形成的电极堆。
另一方面，为了电气连接，如上所述的电极组件包括，至少一个阳极突片和至少一个阴极突片。最近，随着被包括在电极组件中的电极的数目已经增加，为了提供更高等级的容量，被包括在电极组件中的电极突片的数目也已经增加。电极突片通常连接使得在被封装到电池壳体中之前没有短路。连接的电极突片被包含电极端子中，电极端子被包括在电池壳体中。为了容易地执行如上所述的连接和封装过程，通常，如图1(b)所示，具有共同的极性的所有电极突片1被布置在平面上的共同位置中。然而，随着被包括在电极组件的电极突片的数目增加，当根据如上所述的通常方法布置电极突片时，因为电极突片堆的厚度可能增加，所以不仅电极突片的连接性劣化，而且用于包含电极突片的电极端子的大小可能增加，从而损坏电池单元的设计形状。
而且，在消耗大量的能量来连接大量的电极突片的情况下，过多的能量可能被传输到最高位置中的电极突片，导致电极突片被烧毁或者造成其变形缺陷，诸如断裂。另外，为了防止这种情况，当减少用于连接电极突片的能量时，位于较低位置中的电极突片没有完全地连接，并且可能分离或者剥离。图14是图示其中通过使用通常方法堆叠的十五个单元电池将电极突片连接到电极堆的状态的照片。参考图14，电极突片没有正确连接，而是分离，并且一些被烧毁。这意味着，不能够通过使用通常方法将电极突片完全地连接到具有大量电极的厚的电极组件。
因此，有必要开发用于提高在具有大量的堆的电极组件中的电极突片之间的连接性，以及制造具有各种设计形状的电池单元的技术。
发明内容
技术问题
本发明的一方面提供一种电极组件及其制造方法，该电极组件通过减少被堆叠的电极突片的厚度而在电极突片之间具有优良连接性。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种电极组件，该电极组件包括：电极堆，该电极堆包括至少一个阳极、至少一个阴极和至少一个隔膜；以及多个阴极突片和多个阳极突片，该多个阴极突片和该多个阳极突片用于电连接电极堆。在该情况下，电极突片被布置以允许具有相同极性的电极突片彼此电连接，同时具有相同极性的电极突片的一部分被布置使得在相同的平面上没有彼此重叠。
电极突片可以分别包括具有不同宽度的两种或者更多种类型的电极突片。例如，电极突片可以分别包括：具有相对较宽的宽度的至少一个第一电极突片、具有比第一电极突片的宽度窄的宽度并且被布置使得没有彼此重叠的至少一个第二电极突片和至少一个第三电极突片。
另一方面，第二电极突片和第三电极突片的宽度之和可以比第一电极突片的宽度窄。
另一方面，电极堆可以包括具有不同面积的两种或者更多种类型的电极单元的组合。在该情况下，具有相对较大的面积的电极单元的阳极和具有相对较小的面积的电极单元的阴极，可以在具有不同面积的电极单元之间的边界表面处彼此面对。
另一方面，电极单元可以由单个电极；包括至少一个阴极、至少一个阳极和至少一个隔膜的至少一个单元电池；或者其组合形成。在该情况下，单元电池是从由果冻卷型单元电池、堆叠型单元电池以及堆叠和折叠型单元电池中选择的一个。
形成电极单元的单个电极和单元电池的部分或者整体被至少一个长片型隔膜包围。
根据本发明的另一方面，提供一种电池单元，其中，如上所述的根据本发明的电极组件被内置到电池壳体中。在该情况下，电池单元可以是锂离子二次电池单元和锂离子聚合物二次电池单元中的一个。
根据本发明的另一方面，提供一种装置，该装置包括如上所述的一个或者更多个电池单元。在该情况下，装置可以是蜂窝电话、便携式计算机、智能电话、智能平板、笔记本计算机、轻型电动车辆(LEV)、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆、以及蓄电装置中的一个。
根据本发明的另一方面，提供一种制造电极组件的方法，该电极组件包括：电极堆，该电极堆包括至少一个阳极、至少一个阴极和至少一个隔膜；以及多个阴极突片和多个阳极突片，该多个阴极突片和该多个阳极突片用于电连接电极堆，该方法包括：布置电极突片以允许具有相同极性的电极突片彼此电连接，同时布置具有相同极性的电极突片的一部分使得在相同的平面上没有彼此重叠。该方法可以进一步包括连接具有相同极性的电极的操作。在该情况下，可以通过使用超声波连接方法、激光连接方法、电阻焊接方法以及其组合来执行连接。
有益效果
根据本发明的实施例，因为被堆叠的电极突片的厚度已经被最小化，所以可以提高在具有大量的堆的电极组件中的电极突片之间的连接性，并且可以制造具有各种形状的电池单元。
附图说明
图1(a)是图示电极突片的通常布置的顶视图；
图1(b)是图示电极突片的通常布置的截面图；
图2(a)是图示根据本发明的实施例的电极突片的布置的顶视图；
图2(b)是图示在图2(a)中示出的电极突片的布置的截面图；
图3以及图4是图示根据本发明的实施例的电极突片的各种布置的截面图；
图5是图示根据本发明的实施例的电极堆的侧视图；
图6是图示根据本发明的另一实施例的电极堆的侧视图；
图7是图示根据本发明的另一实施例的电极堆的侧视图；
图8是图示根据本发明的另一实施例的电极堆的侧视图；
图9是图示根据本发明的另一实施例的电极堆的侧视图；
图10是图示根据本发明的另一实施例的被平放的电极堆的平面图；
图11是图示根据本发明的实施例的堆叠电极单元的示例的视图；
图12是图示根据本发明的实施例的电池单元的透视图；
图13是图示根据本发明的另一实施例的电池单元的透视图；以及
图14是图示通过使用通常方法形成的电极突片的连接状态的照片。
具体实施方式
现在将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。只不过为了提供本发明的彻底理解而提供下述附图，并且该附图仅图示本发明的示例性实施例。本发明的范围不限于此。而且，贯穿附图，相同的附图标记指定相同的元件。一些元件可以被夸大、减少、或者省略以允许容易地理解本发明。
在本实施例中，提供一种电极组件，该电极组件包括：电极堆，该电极堆包括至少一个阳极、至少一个阴极以及至少一个隔膜；以及多个阴极突片和多个阳极突片，该多个阴极突片和该多个阳极突片用于电连接电极堆，其中，电极突片被布置使得具有相同极性的电极突片彼此电连接，并且其一些在相同的平面上没有彼此重叠。
在该情况下，“被布置成不允许具有相同极性的电极突片中的一些彼此重叠”意思是，“被布置使得，当使在单个平面上的具有相同极性的电极突片突出，通常地突出到在水平方向上的电极组件的平面时，其一些没有彼此重叠”。当根据本实施例被布置成不允许电极突片中的一些彼此重叠时，尽管使用相同数目的电极突片，但是因为连接的厚度减少，所以防止由于被堆叠的电极突片的厚度增加而引起的连接性的劣化。只不过为了允许具有相同极性的电极突片保持其间的电连接，具有相同极性的电极突片的一部分可以彼此重叠。
另一方面，在本实施例中，电极突片可以包括具有不同宽度的两种或者更多种类型的电极突片。即，电极突片可以包括具有相对宽的宽度的电极突片和具有相对窄的宽度的电极突片。当包括如上所述的具有不同宽度的两种或者更多种类型的电极突片时，在具有相同极性的电极突片中的电连接可以被保持，同时减少被堆叠的电极突片的厚度。
图2至图4图示电极突片的布置的各种示例。参考图2至图4，电极突片可以包括具有相对宽的宽度的至少一个第一电极突片10、具有比第一电极突片10的宽度窄的宽度的至少一个第二电极突片20和至少一个第三电极突片30。在该情况下，第二电极突片20和第三电极突片30被布置使得，在相同平面上没有彼此重叠，并且各自的第二电极突片20和第三电极突片30被布置以与在相同平面上的第一电极突片10重叠。在该情况下，第二电极突片20和第三电极突片30的宽度可以相同或者不同。图2、图3(a)以及图3(b)图示具有不同宽度的第二电极突片20和第三电极突片30，并且图3(c)和图4图示具有相同宽度的第二电极突片20和第三电极突片30。
另一方面，第二电极突片20和第三电极突片30仅被布置为与第一电极突片10重叠，但是第二电极突片20和第三电极突片30没有必要被整体地包括在第一电极突片10的区域中。而且，第二电极突片20和第三电极突片30的部件可以在第一电极突片10的区域的外部。只不过为了减少电极突片占据的空间，第二电极突片20和第三电极突片30的宽度的总和可以比第一电极突片10的宽度窄。当电极突片占据的空间大时，包含电极突片的电极引线变得更长，这对外观具有不良影响。
另一方面，在本实施例中，第一电极突片10、第二电极突片20以及第三电极突片30的堆叠顺序没有限制。例如，在本实施例中，电极突片可以被布置成：如图2(b)所示，具有其中第二电极突片20和第三电极突片30被布置在第一电极突片10上的结构；如图3(a)所示，具有其中第一电极突片10位于中央，并且第二电极突片20和第三电极突片30被布置在第一电极突片10的顶部和底部上的结构；以及如图3(b)所示，具有其中第一电极突片10被布置在第二电极突片20和第三电极突片30的顶部上的结构。而且，如图3(c)所示，第二电极突片20被布置在具有相对宽的宽度的第一电极突片10的顶部上，并且第三电极突片30被布置在第一电极突片10的底部上。而且，如图4所示，第二电极突片22、24和26被布置在第一电极突片10的一侧上，并且第三电极突片32和34被布置在第一电极突片10的底表面上。另外，可以提供各种修改示例，该修改示例应被理解为被包括在本发明的范围中。
而且，如图4所示，电极突片可以包括三种或者更多种电极突片22、24、26、32和34，这些电极突片具有比第一电极突片10的宽度小的宽度。
如上所述，当电极突片包括不同的宽度时，可以提供电极突片的各种布置，从而克服对于连接一般的电极突片以及提供美观设计的各种限制。例如，通常，垂直地挤压电极突片以彼此连接。当使用如上所述的连接方法时，连接到最高部件的电极突片被过度地拉长从而被撕裂和损坏。然而，当使用如图3(a)和图3(b)所示的其中第二电极突片20和/或第三电极突片30被布置在第一电极突片10的顶部和底部上的结构时，在从顶部和底部同时或者顺序地挤压电极突片的同时连接电极突片，从而防止连接到电极堆的最高部件和最低部件的电极突片被过度地拉长。而且，如上所述可以自由地控制电极突片的连接位置，可以自由地控制被形成在电池壳体上的电极端子的位置，这允许提供各种设计。
另一方面，图2至图4是描述具有相同极性的电极的布置的视图。根据本实施例的电极组件包括具有如上所述的布置的两个电极突片，即，阴极突片和阳极突片。在该情况下，阴极突片和阳极突片的布置可以彼此相同或者不同。
另一方面，只要电极突片被布置以允许具有相同极性的电极突片彼此电连接，用于形成阴极突片和阳极突片的位置没有特别地限制。换言之，在本实施例中，阴极突片和阳极突片可以被形成为与电极堆的长度和宽度的方向中的一个的一侧平行，并且可以分别被形成在不同的侧上。
接下来，在本实施例中，电极堆是包括至少一个阳极、至少一个阴极以及至少一个隔膜的结构，并且没有特别地限制。换言之，在本实施例中，电极堆可以具有：作为单个电极的阳极和阴极在隔膜被置于其间的同时被交替地堆叠的形式；由阳极、阴极以及隔膜形成的单元电池(unit cell)被堆叠的形式；单个电极和/或单元电池与长片型隔膜捆绑在一起的形式；以及单元电池和单个电池相组合的形式。
在该情况下，单元电池应被理解为下述概念，该概念包括通过使用下述方法来制造的所有电极结构：通过使用隔膜分隔片型阳极和片型阴极并且螺旋状地缠绕它们的果冻卷方法；顺序地堆叠至少一个阳极、至少一个隔膜以及至少一个阴极的堆叠方法；以及在长片型隔膜上布置单个电极和/或堆叠型的单元电池并且折叠它们的堆叠和折叠方法。通过本说明书，为了方便，通过使用果冻卷方法制造的单元电池将被指定为果冻卷型单元电池，通过使用堆叠方法制造的单元电池将被指定为堆叠型单元电池，并且通过使用堆叠和折叠方法制造的单元电池将被指定为堆叠和折叠型单元电池。
另一方面，在本说明书中，术语“堆叠型”是这样一种概念，其不仅包括通过使用一个接一个地顺序地堆叠阴极、隔膜以及阳极的典型方法来制造，而且包括通过制造具有顺序堆叠结构诸如阳极/隔膜/阴极/隔膜/或者阴极/隔膜/阳极/隔膜的基本单元，并且堆叠基本单元同时隔膜被插入在其间的层压和堆叠方法制造。在该情况下，基本单元可以包括两个或者更多个阴极和阳极，并且基本单元中的最外面侧中的一侧可以由隔膜形成并且其另一侧可以由电极形成。通过使用层压和堆叠方法制造的电极堆不仅可以由如上所述的基本单元形成，而且可以由除了基本单元之外的电极结构和/或隔膜形成。例如，通过使用层压和堆叠方法制造的电极堆可以使用隔膜和电极结构中的一个作为其最高部件或者最低部件，并且可以包括基本单元作为另一部件,其中所述电极结构由隔膜/阴极/隔膜和隔膜/阳极/隔膜中的一个形成。通过使用层压和堆叠方法制造的电极堆，可以包括其数目的总和与隔膜的数目相同的阴极和阳极，并且可以包括在电极堆的最外侧处添加的隔膜，使得隔膜的数目比阴极和阳极的总数目大一个。
另一方面，术语“堆叠和折叠型”指定将单个电极和/或堆叠型单元电池布置在长片型隔膜上并且折叠它们的方法。折叠方法没有特别地限制，并且将被理解为包括普通技术人员众所周知的所有方法，诸如将片型隔膜折叠成Z字形的Z折叠型的方法、将堆叠型单元电池布置在片型隔膜的一侧上并且在一个方向上缠绕它们的缠绕方法、以及将单个电极布置在片型隔膜的两侧上并且缠绕要被卷起的片型隔膜的方法。
另一方面，本实施例中的电极堆中所包括的阴极、阳极和隔膜的材料没有特别限制，并且可以不限制地使用本领域普通技术人员众所周知的阴极、阳极和隔膜。例如，阳极可通过以阳极活性材料对阳极集电器进行涂覆而形成，该阳极集电器通过使用铜、镍、铝和包括上述物质中的至少一种的合金中的一种制造，该阳极活性材料诸如为锂金属、锂合金、碳、石油焦、活性碳、石墨、硅化合物、锡化合物、及其合金。同样地，阴极可通过以阴极活性材料对阴极集电器进行涂覆而形成，该阴极集电器通过使用铝、镍、铜和包括上述物质中的至少一种的合金中的一种制造，该阴极活性材料诸如为锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁磷酸盐，以及包括上述物质中的至少一种的化合物和混合物。在该情况下，形成一个单元电池的阴极和阳极的面积、被涂覆有电极活性材料的面积可以相同，或者可以不同。同样地，集电器的两侧可被涂覆有电极活性材料，或者集电器的一侧可被涂覆有电极活性材料以形成未涂覆的部分。根据需要，可以涂覆集电器的一部分表面或整个表面。
另一方面，例如，隔膜可以为通过使用具有微孔结构的聚乙烯、聚丙烯、以及其组合中的一个制造的多层膜，或者可以为用于固态聚合物电解质或凝胶型聚合物电解质的聚合物膜，诸如聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
另一方面，在本实施例中，被包括在电极堆中的单个电极和/或单元电池的大小或者形状没有特别地限制。即，被包括在电极堆中的单个电极和/或单元电池可以具有相同的形状和/或大小，或者可以具有不同的形状和/或大小。当被包括在电极堆中的单个电极和/或单元电池包括不同的大小或者形状时，可以提供更多的各种形状。
例如，电极堆可以包括具有不同面积的两种或者更多种类型的电极单元的组合，在该区域中电极单元被堆叠以在其间形成台阶。在该情况下，该区域指定在与堆叠电极单元的方向垂直的方向(在下文中，被称为平面方向)上的表面区域。
而且，“电极单元”指定在具有台阶的电极堆中形成一个层的基本单元，并且电极单元中的每个可以由单个电极诸如阳极或者阴极、至少一个单元电池、以及其组合形成。
另一方面，当包括具有不同面积的两种或者更多种类型的电极单元的组合时，具有不同极性的电极在具有不同极性的电极单元之间的边界表面处彼此面对。当将具有不同极性的电极布置在具有不同面积的电极单元之间的边界表面处时，电可以被存储在电极单元之间的边界表面处，从而增加电容量。特别地，具有相对大的面积的电极单元的阳极和具有相对小的面积的电极单元的阴极可以彼此面对。当具有相对大的面积的电极单元的阴极被布置在具有不同面积的电极单元之间的边界区域处时，从具有相对大的面积的电极单元的阴极沉淀锂金属，从而减少电池的寿命周期或者使电池的安全性劣化。同时，因为术语“面对”意思是被布置为彼此对向，两个面对的电极不可以彼此接触。该术语是下述概念，该概念包括将其它元件(例如，隔膜和/或片型隔膜)插入在两个电极之间的情况。
另一方面，形成电极堆的电极单元可以由各种组合形成。在下文中，将参考附图详细地描述电极单元的构造。图5至图10图示根据本发明的示例性实施例的电极堆中的电极单元的各种构造。
例如，在图5中，示出根据本发明的实施例的包括由堆叠型单元电池形成的电极单元的电极堆。如图5所示，电极堆可以由具有不同面积的三种类型的电极单元110、120和130形成。在该情况下，电极单元可以包括堆叠型单元电池，在其中的每个中，阴极40和阳极50与被插入在其间的隔膜60被堆叠在一起。在该情况下，电极单元中的每个可以由一个单元电池105诸如电极单元130形成，并且可以由具有相同面积的两个或者更多个单元电池101、102、103和104的组合诸如电极单元110和120形成。同时，虽然形成电极单元的所有单元电池是图5中的堆叠型单元电池，但是本发明不限于此。即，在本实施例中，除了堆叠型单元电池之外，电极单元可以由果冻卷型电池单元、堆叠和折叠型单元电池、单元电池和单个电极的组合、或者不同类型的单元电池的组合形成。
例如，在图6中，示出包括由果冻卷型单元电池和单个电极的组合形成的电极单元的电极堆。如图6所示，例如，电极堆可以由具有不同面积的两种类型的电极单元210和220形成。在该情况下，具有相对小的面积的电极单元210可以由果冻卷型单元电池201和单个电极202的组合形成，并且具有相对大的面积的电极单元220可以由果冻卷型单元电池203形成。在该情况下，通过使用被置于其间的隔膜60’缠绕阳极片50’和阴极片40’可以形成果冻卷型单元电池201和203。考虑到电池的安全性，阳极片50’可以在外侧。单个电极202可以是阴极。同时，虽然在图6中示出由果冻卷型单元电池和单个电极202的组合形成的电极单元210以及由一个果冻卷型单元电池203形成的电极单元220，但是本发明不限于此。可以通过组合堆叠型单元电池和/或堆叠和折叠型单元电池以及单个电极形成一个电极单元，或者可以通过组合两种或者更多种不同类型的单元电池形成一个电极单元。
例如，如图7所示，电极堆可以通过组合堆叠型单元电池以及堆叠和折叠型单元电池形成。如图7所示，电极堆可以由三种类型的电极单元310、320和330形成。在该情况下，具有最小的面积的电极单元310和具有最大的面积的电极单元330可以由堆叠型单元电池形成，并且具有中间面积的电极单元320可以由堆叠和折叠型单元电池形成。在它们当中具有最小的面积的电极单元310可以由具有阳极50/隔膜60/阴极40/隔膜60/阳极50/隔膜60/和阴极40的结构的堆叠型单元电池形成，并且具有最大面积的电极单元330可以由具有阳极50/隔膜60/阴极40/隔膜60/阳极50/隔膜60/阴极40/隔膜60/阳极50的结构的堆叠型单元电池。如上所述，单元电池可以具有要被布置在两个最外侧上的具有不同极性的电极，或者可以具有要被布置在其上的具有相同极性的电极。一个单元电池可以包括一个或者更多个阴极和/或一个或者更多个阳极。同时，具有中间面积的电极单元320可以被形成为堆叠和折叠型单元电池，其中包括阳极、阴极和隔膜的电极堆被片型隔膜70捆绑并且被堆叠。
另一方面，图8图示包括由单个电极形成的电极单元420以及由一个或者更多个单元电池401和402形成的电极单元410的电极堆。
另一方面，电极堆可以具有其中形成电极单元的单元电池和单个电极的部分和整体被至少一个片型隔膜包围的结构。图9图示该电极堆的示例，该电极堆被构造成具有其中形成电极单元的单元电池和单个电极的部分或者整体被片型隔膜包围的结构。如图9所示，当通过使用片型隔膜70来包围形成电极单元510、520和530的单元电池501、502、503、504、505、506和507时，通过片型隔膜70提供抑制电池的膨胀的效果，从而更加提高电池的安全性。同时，在图9中以虚线示出的部件不需要片型隔膜70。
另一方面，虽然片型隔膜70以Z字形包围堆叠型单元电池501、502、503、504、505、506和507，但是本发明不限于此。可以提供通过使用片型隔膜包围单个电极和/或单元电池的各种方法。
例如，如图10所示，堆叠型单元电池601、602、603、604、605、606和607被以适当的间隔布置在片型隔膜70上，并且片型隔膜70被缠绕，从而制造电极堆。
而且，虽然在附图中未示出，但是阴极被以特定的间隔布置在片型隔膜的一侧上，阳极在其间被以特定的间隔布置在片型隔膜的另一侧上，并且片型隔膜被缠绕，从而制造电极堆。制备两个片型隔膜，阳极被以特定的阵列堆叠在两个片型隔膜中的一个上，阴极被以特定阵列堆叠在两个片型隔膜中的另一个上，并且两个片型隔膜被缠绕在一起，从而制造电极堆。另外，根据要被制造的电极堆的形状，通过使用片型隔膜包围电极单元的部分或者整体的方法可以不同地存在，这应被理解为被包括在本发明的范围中。
如上所述，在电极堆中，一个电极单元可以由单个电极、至少一个单元电池、或者其组合形成。在该情况下，本领域普通技术人员通常使用的各种单元电池，例如，堆叠型单元电池、果冻卷型单元电池、堆叠和折叠型单元电池和/或其组合可以作为单元电池被使用，而没有限制。
而且，电极堆可以由如图6和图8所示的具有不同面积的两种类型的电极单元形成，或者可以由如图5、图7和图9所示的具有不同面积的三种类型的电极单元形成。而且，虽然在附图中未示出，但是电极堆可以由具有不同面积的四种或者更多种类型的电极单元形成。
除了如图5至图10所示的之外，各种电极单元的组合可以存在，其应被理解为被包括在本发明的范围中。
另一方面，被包括在电极堆中的电极单元可以具有相同的形状或者可以具有不同的形状。例如，电极单元可以被形成为四角形诸如矩形、方形、梯形、平行四边形以及菱形，并且可以被形成为具有被切除的或由曲线形成的一个或者更多个角的四角形，或者可以具有由曲线形成的一个或者更多个边缘的形状。另外，具有各种形状的电极单元可以存在，其应被理解为被包括在本发明的范围中。如上所述，电极单元的形状被不同地形成，从而不仅提供具有各种设计的电池而且提供空间利用性。
另一方面，在本实施例中，可以以各种阵列来堆叠具有不同面积的两种或者更多种类型的电极单元。堆叠电极单元的方法没有特别地限制。例如，如图11(a)、图11(b)和图11(d)所示，可以以如下阵列堆叠电极单元，在该阵列中电极单元的面积在从底部到顶部的方向上变小。如图11(e)所示，可以以如下阵列堆叠电极单元，在该阵列中电极单元的面积在从底部到顶部的方向上变大。否则，如图11(c)所示，可以堆叠电极单元使得具有最大面积的电极单元作为电极堆的中间层。
而且，在电极堆中，例如，如图11(a)所示，可以以如下台阶阵列堆叠电极单元，在该台阶阵列中各自的电极单元的边缘彼此一致。如图11(b)所示，可以以如下锥形阵列堆叠电极单元，在该锥形阵列中在平面方向上各自的电极单元的中央点彼此一致。而且，如图11(d)所示，可以以如下阵列堆叠电极单元，在该阵列中以特定的间隔或者不规则地彼此隔离各自的电极单元的中央点。另外，堆叠阵列可以被不同地修改，其应被理解为被包括在本发明的范围中。
另一方面，当使用包括具有不同面积的两种或者多种不同类型的电极单元的电极堆时，因为对于每个电极单元而言电容量可能不同，所以为各自的电极单元而优化的电极突片可能不同。因此，当使用包括具有不同面积的两个或者更多个不同类型的电极单元的电极堆时，选择具有为各自的电极单元的容量而优化的大小的电极突片，并且电极单元可以被布置使得仅电极突片的部分彼此重叠，从而提高电极突片的连接性，使电容量最大化，并且提供各种电池设计。同时，考虑到各个方面诸如各自的电极单元的容量、整个电池的容量、以及设计中的要素，这些方面没有特别地限制，本领域普通技术人员可以适当地设计为具有不同面积的电极单元而优化的电极突片的宽度。例如，考虑到电池的安全性和电流强度，电极单元的宽度可以被设计为允许电极突片的竖直横截面，即电极突片的宽度(m)×厚度(m)，与电极单元的容量(A)的比率为0.015或者更多。
另一方面，可以通过使用如下方法制造根据本发明的实施例的电极组件，该方法包括布置电极突片使得具有相同极性的电极突片彼此电连接，同时布置具有相同极性的电极突片中的一些使得其没有彼此重叠。可以通过控制将电极突片形成在单个电极和/或单元电池处的位置来执行如上所述的电极突片的布置。同时，电极组件和电极突片的详细构造与上面描述的相同，并且其描述将被省略。
另一方面，制造电极组件的方法可以进一步包括彼此连接具有相同极性的电极突片。连接电极突片是在封装电极壳体之后将电极突片插入到电极引线中。在该情况下，可以通过使用例如超声波连接方法、激光连接方法、电阻焊接方法以及其组合来执行连接。根据被堆叠的电极突片的厚度或者其台阶的数目，设计者可以适当地改变详细的连接条件。
接下来，将描述根据本发明的实施例的电池单元900。图12和图13图示电池单元900的示例。如图12和图13所示，电池单元900包括被内置到电池壳体910中的电极组件100。
在该情况下，电池壳体910可以是袋状壳体，并且可以具有与电极组件100的形状相对应的形状，但不限于此。
另一方面，袋状壳体可以由层压片形成。在该情况下，层压片可以由形成最外侧的外部树脂层、防止材料的渗透的屏蔽金属层以及用于密封的内部树脂层形成，但不限于此。
而且，电池壳体可以被形成以具有如下结构，在该结构中用于连接电极组件100的电极单元的电气端子的电极引线920和930被向外暴露。虽然在附图中未示出，但是绝缘膜可以附接到电极引线920和930的顶表面和底表面以保护电极引线920和930。同时，在本实施例中，根据用于形成阴极突片和阳极突片的位置，可以在不同的位置中形成电极引线。例如，如图12所示，阴极引线920和阳极引线930可以被形成为平行地在电极组件100的一侧上。如图13所示，阴极引线920和阳极引线930可以被形成在不同的侧上。
而且，电池壳体可以被形成以具有与电极组件100的形状相对应的形状，并且通过修改电池壳体本身可以形成电池壳体的形状。在该情况下，电池壳体的形状和大小没有必要与电极组件100的形状和大小完全一致。能够防止由于电极组件的滑动而引起的内部短路的形状和大小是适当的。同时，电池壳体的形状不限于此，并且根据需要可以使用具有各种形状和大小的电池壳体。
另一方面，电池单元可以是锂离子电池和锂离子聚合物电池中的一个，但不限于此。
如上所述的电池单元可以被独立地使用，并且可以被用作包括至少一个电池的电池组。电池单元和/或电池组可以被适当地用于蜂窝电话、便携式计算机、智能电话、智能平板、笔记本计算机、轻型电动车辆(LEV)、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆或者蓄电装置。因为对于本领域技术人员而言，这种装置的结构和制造该装置的方法是众所周知的，所以将省略其详细描述。
另一方面，当将电池单元或者电池组安装在装置上时，可以允许装置的系统部件位于由于电池单元或者电池组的结构而形成的多余的空间中。因为电池单元或者电池组由具有不同大小的电极组件形成，所以电极组件本身被形成为具有台阶。当电池壳体被形成为对应于电极的形状并且被安装在装置上时，多余的空间被形成，该多余的空间在典型的方形或者椭圆形的电池单元或者电池组中不存在。当在这种多余的空间中安装装置的系统部件时，因为装置的系统部件和电池单元或者电池组可以被灵活地布置，所以空间利用性可以提高，并且通过减少整个装置的厚度或者体积可以提供细薄的设计。

Claims (9)

1.一种电极组件，所述电极组件包括：电极堆，所述电极堆包括至少一个阳极、至少一个阴极和至少一个隔膜；以及多个阴极突片和多个阳极突片，所述多个阴极突片和所述多个阳极突片用于将所述电极堆电连接，
其中，电极突片被布置以允许具有相同极性的所述电极突片彼此电连接，同时具有相同极性的所述电极突片的一部分被布置成在相同的平面上不彼此重叠，
其特征在于，所述电极堆包括具有不同面积的两种或者更多种类型的电极单元的组合，并且
其中，具有相对较大的面积的电极单元的阳极与具有相对较小的面积的电极单元的阴极在具有不同面积的所述电极单元之间的边界表面处彼此面对，
其中，所述电极单元由以下组形成：单个电极；包括至少一个阴极、至少一个阳极和至少一个隔膜的至少一个单元电池；或者其组合；
其中，形成所述电极单元的单个电极和单元电池的部分或者整体被至少一个长片型隔膜包围，
其中，相同极性的所述电极突片包括具有不同宽度的两种或者更多种类型的电极突片，
其中，相同极性的所述电极突片包括：
至少一个第一电极突片，所述至少一个第一电极突片具有相对较宽的宽度；和
至少一个第二电极突片和至少一个第三电极突片，所述至少一个第二电极突片和至少一个第三电极突片具有比所述第一电极突片的宽度窄的宽度，并且被布置成在相同的平面上不彼此重叠，并且
其中，所述第二电极突片和所述第三电极突片的宽度之和比所述第一电极突片的宽度窄，并且所述第二电极突片和所述第三电极突片被布置成与所述第一电极突片重叠。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述单元电池是选自以下组中的一个：果冻卷型单元电池、堆叠型单元电池、以及堆叠和折叠型单元电池。
3.一种电池单元，在所述电池单元中，根据权利要求1至2中的任意一项所述的电极组件被内置到电池壳体中。
4.根据权利要求3所述的电池单元，所述电池单元是锂离子二次电池单元和锂离子聚合物二次电池单元中的一个。
5.一种装置，所述装置包括一个或者更多个根据权利要求3所述的电池单元。
6.根据权利要求5所述的装置，所述装置是蜂窝电话、便携式计算机、智能电话、智能平板、笔记本计算机、轻型电动车辆(LEV)、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆或者蓄电装置中的一种。
7.一种制造电极组件的方法，所述电极组件包括：电极堆，所述电极堆包括至少一个阳极、至少一个阴极和至少一个隔膜；以及多个阴极突片和多个阳极突片，所述多个阴极突片和所述多个阳极突片用于将所述电极堆电连接，所述方法包括：布置所述电极突片以允许具有相同极性的所述电极突片彼此电连接，同时具有相同极性的所述电极突片的一部分布置成在相同的平面上不彼此重叠，
其中，所述电极堆包括具有不同面积的两种或者更多种类型的电极单元的组合，并且
其中，具有相对较大的面积的电极单元的阳极与具有相对较小的面积的电极单元的阴极在具有不同面积的所述电极单元之间的边界表面处彼此面对，
其中，所述电极单元由以下组形成：单个电极；包括至少一个阴极、至少一个阳极和至少一个隔膜的至少一个单元电池；或者其组合；
所述方法进一步包括通过至少一个长片型隔膜来包围形成所述电极单元的单个电极和单元电池的部分或者整体，
其中，相同极性的所述电极突片包括具有不同宽度的两种或者更多种类型的电极突片，
其中，相同极性的所述电极突片包括：
至少一个第一电极突片，所述至少一个第一电极突片具有相对较宽的宽度；和
至少一个第二电极突片和至少一个第三电极突片，所述至少一个第二电极突片和至少一个第三电极突片具有比所述第一电极突片的宽度窄的宽度，
其中，所述第二电极突片和所述第三电极突片的宽度之和比所述第一电极突片的宽度窄，并且
其中，所述方法还包括将所述第二电极突片和所述第三电极突片布置成在相同的平面上不彼此重叠，并且布置成与所述第一电极突片重叠。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括连接具有相同极性的电极。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过使用超声波连接方法、激光连接方法、电阻焊接方法以及其组合来执行所述连接。
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