專利名稱：用于可再充電電池的電極板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可再充電電池的電極板及其制造方法。特別地，本發(fā)明涉及能夠防止基膜(base film)損耗、并防止活性物質(zhì)層不規(guī)則形成的可再充電電池的電極板及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，各種重量輕體積小的便攜式電子設(shè)備，比如蜂窩電話、筆記本電腦以及可攜式攝像機(jī)等，得到了很好的發(fā)展和制造。這樣的便攜式電子設(shè)備安裝有電池組，這樣用戶沒有單獨(dú)電源也可以使用便攜式電子設(shè)備。電池組可以包括至少一個(gè)能夠輸出預(yù)定電壓的電池，以在預(yù)定時(shí)間內(nèi)驅(qū)動該設(shè)備。
基于經(jīng)濟(jì)的目的，在電池組中通常提供可再充電電池?？稍俪潆婋姵匕ㄦ?鎘(Ni-Cd)電池、鎳-金屬氫化物(Ni-MH)電池以及諸如鋰電池和鋰離子電池之類的鋰可再充電電池。
鋰可再充電電池具有3.6V或更高的驅(qū)動電壓，是目前用于便攜式電子設(shè)備所用電源的鎳-鎘電池或鎳-金屬氫化物電池的三倍。另外，鋰可再充電電池具有相對較高的單位體積能量密度，所以其在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。
鋰可再充電電池使用鋰基氧化物(lithium-based oxide)作為陰極活性物質(zhì)，并以含碳材料作為陽極活性物質(zhì)。通常，鋰可再充電電池根據(jù)電解液類型分為基于液體電解液的電池和基于聚合體電解液的電池。使用液體電解液的電池稱作鋰離子電池，使用聚合體電解液的稱作鋰聚合體電池。另外，鋰可再充電電池根據(jù)其外形，分為圓柱形鋰可再充電電池、方形鋰可再充電電池以及袋形鋰可再充電電池。
通常地，鋰可再充電電池包括電極組件，電極組件陰極板上涂有陰極活性材料，陽極板上涂有陽極活性材料，在陰極板和陽極板之間具有隔板以防止短路，并僅允許鋰離子移動。另外，電池具有用于容納電極組件以及注入到殼體中的電解液的殼體，電解液使得鋰離子可以移動。
涂有陰極活性物質(zhì)并與陰極接片連接的陰極板層堆在涂有陽極活性物質(zhì)并與陽極接片連接的陽極板上。然后，隔板安裝在陰極板和陽極板之間。陰極板、陽極板以及隔板被卷繞，從而形成電極組件。
將電極組件容納在鋰可再充電電池的殼體中，以防止電極組件與殼體分離，將電解液注入到殼體中。然后，殼體被密封，從而形成鋰可再充電電池。
以下參照圖1A和1B描述制造可再充電電池的電極板的常規(guī)方法。
如圖1A所示，準(zhǔn)備了用于陰極集電體或陽極集電體的基膜110。陰極活性物質(zhì)或陽極活性物質(zhì)沿長度方向涂在基膜110的一側(cè)表面上，從而在形成活性物質(zhì)層120?；钚晕镔|(zhì)層120在電極板的預(yù)定長度L上具有預(yù)定寬度W1，除了在基膜110兩例端所界定的預(yù)定寬度W2之外，在整個(gè)基膜110的面積上都有涂層。
如圖1B所示，具有活性物質(zhì)層120的基膜110沿長度方向被切割，然后沿寬度方向以可再充電電池的電極板100的長度單位被切割，從而形成可再充電電池的電極板100。
可再充電電池的電極板100包括集流體110a和形成于集流體110a上的活性物質(zhì)層120。另外，電極板100上沒有形成活性物質(zhì)層120的兩端稱作無涂層部分115。
但是，在制造可再充電電池的電極板100的常規(guī)方法中，活性物質(zhì)層120必須形成于除了在由基膜110的兩端所界定的預(yù)定礦度W2之外的整個(gè)基膜110的面積上，所以基膜110造成了不必要的浪費(fèi)。
另外，根據(jù)制造可再充電電池的電極板100的常規(guī)方法，活性物質(zhì)必須沿基膜110長度方向?qū)?yīng)于活性物質(zhì)層120的長度而涂層，所以很難連續(xù)制造可再充電電池的電極板100。并且增加電極板100的制造時(shí)間。
圖2為可再充電電池的常規(guī)電極板100的截面圖。
如圖2所示，在可再充電電池的常規(guī)電極板100的基膜110a上形成的活性物質(zhì)層120具有不規(guī)則的截面形狀。由于活性物質(zhì)層120在電極板100的無涂層部分115之間延伸，所以活性物質(zhì)層120的前端可能會顯得大，而活性物質(zhì)層120的后端可能減少。活性物質(zhì)層120的這種現(xiàn)象可能會降低包含電極板100的可再充電電池的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可再充電電池的電極板及其制造方法，能夠提高電池的功率存儲容量，防止基膜損耗，并防止形成不規(guī)則的活性物質(zhì)層，同時(shí)提高單位時(shí)間內(nèi)電極板的生產(chǎn)率。通過沿基膜的表面在長度方向上連續(xù)涂活性物質(zhì)層并且然后切割基膜來達(dá)到此目的。
下面說明本發(fā)明的附加特征，根據(jù)描述，這些特征部分是明顯的，或者可以由實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而意識到。
本發(fā)明披露了一種制造可再充電電池的電極板的方法，包括沿基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)，以在除了基膜兩端預(yù)定區(qū)域的基膜上形成活性物質(zhì)層；以沿基膜長度方向的垂直方向切割具有活性物質(zhì)層的基膜以形成電極板。
本發(fā)明還披露了一種可再充電電池的電極板，包括集流體以及形成在該集流體表面上的活性物質(zhì)層，其中該集流體包括基膜。該活性物質(zhì)層由沿該基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)而形成在該基膜上，該包括活性物質(zhì)層的基膜在實(shí)質(zhì)上垂直于該基膜長度的方向上被切割。
本發(fā)明還披露了一種制造可再充電電池的電極板的方法，包括沿基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)，以在除了該基膜兩末端的預(yù)定部分之外的基膜上形成活性物質(zhì)層；以及在相對于該基膜的長度形成大于0°且小于90°的角度的方向上切割該具有活性物質(zhì)層的基膜。
本發(fā)明還披露了一種可再充電電池的電極板，包括具有四個(gè)邊緣的集流體，其中四個(gè)邊緣中的一個(gè)形成大于0°且小于90°的銳角；以及活性物質(zhì)層以預(yù)定寬度形成在該集流體的至少一個(gè)表面上。
可以意識到，所有前述概略說明以及下面的詳細(xì)說明都是示范性和解釋性的，用于對本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


以下附圖用于提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且結(jié)合到和組成說明書的一部分，用于對實(shí)施例進(jìn)行圖示，并且和說明一起用于解釋本發(fā)明的原則。
圖1A和1B描述制造可再充電電池的電極板的常規(guī)方法；圖2為說明可再充電電池的電極板的截面圖；圖3為具有根據(jù)本發(fā)明方法而制造的電極板的電極組件的透視圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的制造方法的透視圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的平面圖；圖4C為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的截面圖；圖5A為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的制造方法的透視圖；以及圖5B為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的平面圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明描述一種制造可再充電電池的電極板的方法，其可以減少基膜損耗，并防止活性物質(zhì)層不規(guī)則地形成。通過沿基膜的表面在長度方向上連續(xù)涂活性物質(zhì)層并且然后切割基膜來達(dá)到此目的。
由于本發(fā)明的活性物質(zhì)層也是通過連續(xù)過程而形成的，過程時(shí)間可以得到縮短，從而每單位時(shí)間的電極板的生產(chǎn)率得到了提高。另外，本發(fā)明的電極板具有相對長的長度，從而可以增加具有該電極板的可再充電電池的容量。
圖3為具有根據(jù)本發(fā)明方法而制造的電極板的電極組件200的透視圖；參見圖3，電極組件200包括具有涂有陰極活性物質(zhì)的陰極集流體的陰極板210，具有涂有陽極活性物質(zhì)的陽極集流體的陽極板220，在陰極板210和陽極板220之間的隔板230，其防止陰極板210和陽極板220之間短路，并僅允許鋰離子移動。
陰極活性物質(zhì)包括氧屬化物化合物。例如，包括LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)、或LiMnO2等的復(fù)合金屬氧化物可以作為陰極活性物質(zhì)，但是并不局限于此。另外，陽極活性物質(zhì)包括碳基材料、硅、錫、錫氧化物、復(fù)合錫合金、過渡金屬氧化物、鋰金屬氮化物或鋰金屬氧化物等。通常，陰極板210可以包括鋁材料，陽極板220可以包括銅，隔板230可以包括聚乙烯)或聚丙烯。但是，本發(fā)明并不限制陰極板210、陽極板220和隔板230的材料。
陰極板210與陰極接片215連接，陰極接片215包括鋁材料并從陰極板210的上端向上突出。另外，陽極板220與陽極接片225連接，陽極接片225包括鎳材料并從陽極板220的下端向下突出。但是，本發(fā)明并不限制陰極接片215和陽極接片225的材料以及伸出長度。
圖4A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板300的制造方法的透視圖；圖4B為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板300的平面圖；圖4C為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板300的截面圖。
根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的電極板300包括在集流體310a上形成的活性物質(zhì)層320，活性物質(zhì)層320沿其中心對稱，在活性物質(zhì)層320上沒有不規(guī)則部位產(chǎn)生。
另外，根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的制造電極板300的方法在基膜310的一側(cè)表面沿基膜310的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)層320。這樣，可以制造可再充電電池的電極板300，并且防止不規(guī)則地形成活性物質(zhì)層320。
參見圖4A，在基膜310的一側(cè)表面上、除基膜310兩端的預(yù)定部分之外連續(xù)涂活性物質(zhì)。活性物質(zhì)沿基膜310的長度方向涂在基膜310的表面上，從而形成活性物質(zhì)層320。
帶有活性物質(zhì)層320的基膜310，沿活性物質(zhì)層320的涂覆方向的垂直方向被切割，也就是說，用轉(zhuǎn)刀500沿垂直于基膜310長度的方向被切割?；?10被切割成與可再充電電池的電極板300的電極板相同的大小。因此，形成的電極板300包括集流體310a，形成于集流體310a上的活性物質(zhì)層320，以及在集流體310a兩端沒有活性物質(zhì)層320的無涂層部分315。
另外，由于在無涂層部分315和活性物質(zhì)層320之間形成的邊界線大致平行于活性材料的涂覆方向，活性物質(zhì)層320可以均勻地形成，而并不產(chǎn)生巨大和減小的部分，而通過常規(guī)方法形成活性物質(zhì)層時(shí)，在活性物質(zhì)層中存在這些部位。因而這種方法提高了鋰可再充電電池的穩(wěn)定性。
接著，使用傳送網(wǎng)絲410和刷子420，可以去除在轉(zhuǎn)刀500將基膜310切割成可再充電電池的電極板300時(shí)所產(chǎn)生的毛刺。在傳送網(wǎng)絲410下產(chǎn)生真空，以去除毛刺和雜質(zhì)，并且刷子420旋轉(zhuǎn)以去除毛刺。
然后電極接片330與在可再充電電池的電極板兩端上形成的無涂層部分315的之一相連接。通常，電極接片330通過超聲波焊接與無涂層部分315連接，當(dāng)電極板300為陰極板時(shí)使用鋁，當(dāng)電極板300為陽極板時(shí)使用鎳。但是，本發(fā)明并不限制電極接片330的附加方法以及附加方法所采用的材料。
然后，將裝配有電極接片330的電極板300裝入到430中。當(dāng)通過沿基膜310長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)，并實(shí)質(zhì)上在垂直于基膜310長度的方向上切割基膜310而制造電極板300時(shí)，活性物質(zhì)層320可以如圖4C所示關(guān)于基膜310的中心對稱形成。
圖5A為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的制造方法的透視圖，圖5B為根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的可再充電電池的電極板的平面圖。
圖5A和5B中所示的可再充電電池的電極板的制造方法大致上與圖4A、圖4B和4C中所示的可再充電電池的電極板的制造方法相同。但是，在這個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)刀800相對于涂有活性物質(zhì)層620的基膜610以預(yù)定的角度對齊。
參見圖5A，在基膜610的至少一側(cè)表面上在基膜610的除預(yù)定部位的兩側(cè)端之外，以箔的形式連續(xù)涂活性物質(zhì)。活性物質(zhì)沿基膜610的長度方向涂層在基膜610的表面上，從而在基膜610上形成活性物質(zhì)層620。
接著，包括活性物質(zhì)層620的基膜610用轉(zhuǎn)刀800切割成實(shí)質(zhì)上與可再充電電池的電極板600相同的大小，轉(zhuǎn)刀800傾斜于基膜610。特別是，轉(zhuǎn)刀800相對于活性物質(zhì)的涂覆方向以大于0°且小于90°的預(yù)定角(θ)傾斜。電極板600包括由基膜610制成的集流體610a、形成于集流體610a上的活性物質(zhì)層620、以及在集流體610a兩端沒有活性物質(zhì)層620的無涂層部分615。
接著，使用傳送網(wǎng)絲710和刷子720，去除用轉(zhuǎn)刀800將基膜610切割成可再充電電池的電極板600時(shí)所產(chǎn)生的毛刺。在傳送網(wǎng)絲710下產(chǎn)生真空，以去除毛刺和雜質(zhì)，并且刷子720旋轉(zhuǎn)以去除毛刺。
然后，630與在可再充電電池的電極板兩端上形成的無涂層部分615的之一相連接。
參見圖5B，如圖5A所示的可再充電電池的電極板600可以通過以下步驟得到，即用轉(zhuǎn)刀800切割基膜610，轉(zhuǎn)刀800傾斜于基膜610，即相對于活性物質(zhì)的涂覆方向具有預(yù)定的角度(θ)，基膜610切割線與基膜610長度方向之間的夾角與基膜610和轉(zhuǎn)刀800之間的預(yù)定角度(θ)相同。另外，活性物質(zhì)層620的方向大致平行于基膜610的長度方向。
因此，電極板600的集流體610a或活性物質(zhì)層620的四個(gè)邊緣之一具有實(shí)質(zhì)上相同于基膜610和轉(zhuǎn)刀800之間的預(yù)定角度(θ)的銳角。也就是說，優(yōu)選電極板600的集流體610a的四個(gè)邊緣之一具有大于0°且小于90°的銳角，而且電極板600的620a的四個(gè)邊緣之一優(yōu)選具有大于0°且小于90°的銳角。
另外，如等式1，可再充電電池的電極板600的長度L是根據(jù)基膜610和轉(zhuǎn)刀800之間的預(yù)定角度(θ)確定的。
等式1L＝W/sinθ如等式1所示，可再充電電池的電極板600的長度L與基膜的寬度W成正比例，與基膜610和轉(zhuǎn)刀800之間的預(yù)定角度(θ)的正弦值成反比例。
所以，當(dāng)基膜610和轉(zhuǎn)刀800之間的預(yù)定角度(θ)減小時(shí)，可再充電電池的電極板600的長度L會增加。因此，活性物質(zhì)層620的長度L′同樣增加，從而提高了可再充電電池的功率存儲容量。
本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然意識到，可以不脫離本發(fā)明的范圍或者精神而對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。因此，只要這些修改和變化在附錄的權(quán)利要求書及其對等的范圍之內(nèi)，那么本發(fā)明就包括這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種制造電極板的方法，包括沿基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)，以在該基膜上形成活性物質(zhì)層；以及在實(shí)質(zhì)上垂直于該基膜長度的方向上切割包括該活性物質(zhì)層的該基膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中利用轉(zhuǎn)刀切割該基膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括從該切割的基膜中去除毛刺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中去除毛刺包括通過傳送網(wǎng)絲施加真空到所述毛刺且使用刷子實(shí)質(zhì)上去除所述毛刺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括將電極接片與該電極接片的末端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該電極接片由超聲波焊接連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在殼體中容納該電極板。
8.一種電極板，包括集流體；以及形成在該集流體表面上的活性物質(zhì)層，其中該集流體包括基膜，其中該活性物質(zhì)層由沿該基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)而形成在該基膜上，以及其中該包括活性物質(zhì)層的基膜在實(shí)質(zhì)上垂直于該基膜長度的方向上被切割。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電極板，其中該活性物質(zhì)層實(shí)質(zhì)上關(guān)于該電極板的中心而對稱形成。
10.一種制造電極板的方法，包括沿基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)，以在除了該基膜兩末端的預(yù)定部分之外的基膜上形成活性物質(zhì)層；以及在相對于該基膜的長度而形成大于0°且小于90°的角度的方向上切割該包括該活性物質(zhì)層的該基膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中利用轉(zhuǎn)刀切割該基膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括從該切割的基膜去除毛刺。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中去除毛刺包括通過傳送網(wǎng)絲施加真空到所述毛刺且使用刷子實(shí)質(zhì)上去除所述毛刺。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括其中電極接片由超聲波焊接與該電極板的末端連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括在殼體中容納該電極板。
16.一種電極板，包括具有四個(gè)邊緣的集流體，其中四個(gè)邊緣中的一個(gè)形成大于0°且小于90°的角度；以及形成在該集流體表面上的活性物質(zhì)層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電極板，其中該活性物質(zhì)層具有四個(gè)邊緣，其中邊緣形成大于0°且小于90°的角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的電極板，其中該電極板的長度，與該集流體的基膜的寬度成正比例、并且與該集流體的邊緣的角度的正弦值成反比例。
全文摘要
公開了一種可再充電電池的電極板及其制造方法，該電極板能夠防止基膜損耗，并防止形成不規(guī)則的活性物質(zhì)層。通過在沿基膜的表面長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)層，并沿基膜長度方向的垂直方向或相對于基膜長度方向的預(yù)定角度切割基膜而生產(chǎn)該電極板。該方法包括沿基膜的長度方向連續(xù)涂活性物質(zhì)，在除了基膜兩端預(yù)定區(qū)域的基膜上形成活性物質(zhì)層，然后用工具沿實(shí)質(zhì)上垂直于基膜長度的方向切割形成有活性物質(zhì)層的基膜，以形成電極板。
文檔編號H01M4/02GK1728422SQ20051008570
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者金鐘九, 斎藤晶彥 申請人:三星Sdi株式會社