[发明专利]电池电极和配置有该电池电极的无水电解质电池

说明书

本发明涉及一种显示出良好的柔韧性并同时保持其性能的电池电极。本发明还涉及一种无水电解质电池。

近年来已经出现了各种便携式电子机器和设备，如带有集成摄像机的VTR、便携式电话和便携式电脑。现在正在朝着尺寸小型化、重量轻盈化并提高性能方面努力。性能的提高还需要高性能的便携式电源，如电池，尤其是蓄电池，其中锂离子电池引起人们的注意。

这种电池需要有良好的电学特性和好的形状。换言之，需要一种柔韧的并能够装到可移动电子设备或弯曲部分中的新型电池。

但是，传统的电池构造成电池元件放置在金属壳中并因而几乎不改变形状。相比之下，采用凝胶电解质或固态电解质的片状电池可以在一定程度上改变形状，但是它们也还不够柔韧，因为它们有形成一个桥的金属电流集流器。

上述片状电池可以通过外力弯曲来改变形状。但是，弯曲导致正负电极在弯曲部分彼此分离，破坏正负电极之间的平衡，并导致活性材料从集流器中分离。这些都大大地减弱了电池的性能。

本发明提出了解决这些问题的办法。本发明的一个目的在于提供一种能够任意弯曲而不会导致活性材料剥离的电池电极。本发明的另一个目的在于提供一种可以改变形状而不减弱电池性能的无水电解质电池。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种电池电极，它包括一个片状金属集流器和一个形成在其上的活性材料层，其中至少金属集流器中有切割线，以致于是柔韧的。

根据本发明的第二方面，提供了一种无水电解质电池，它包括一个正电极，一个负电极，和一种无水电解质，其中正电极和/或负电极构造成在片状金属集流器上形成一个活性材料层，并且至少金属集流器中有切割线，以致于是柔韧的。

具有凝胶电解质的无水电解质电池采用一种所谓的桥式结构。换言之，对于一个置于另一个之上的正电极和负电极，它有各自的金属集流器，凝胶电解质夹在正负电极之间以阻截应力。

金属集流器本身可以弯曲；但如果用在桥式结构中就几乎不能弯曲。其原因如同金属管不易弯曲一样。

根据本发明的电池电极容易弯曲，因为金属集流器中有切割线。所以，无水电解质电池可以容易地弯曲，甚至在采用桥式结构时也是如此。

图1是表示具有凝胶电解质的锂离子蓄电池结构的平面图；

图2是沿图1中A-B线截取的截面图；

图3是表示电池如何缠绕到柱状物上的透视图；

图4是具有切割线的集流器平面图；

图5是表示另一种具有切割线的集流器平面图；

图6是表示具有孔状切割线的集流器平面图；

图7是另一个表示电池如何缠绕到柱状物上的透视图；

图8是表示如何形成切割线以致实现图7所示缠绕的平面图；

图9是另一个表示电池如何缠绕到柱状物上的透视图；

图10是表示如何形成切割线以致实现图9所示缠绕的平面图；

图11是表示电池如何缠绕到柱状物上的透视图；和

图12是表示如何形成切割线以致实现图11所示缠绕的平面图。

下面将参考附图对根据本发明的电池电极和无水电解质电池进行详细的描述。

根据本发明的电池电极用于带有凝胶电解质的锂离子蓄电池的正电极或负电极。

下面首先对带有凝胶电解质(或固体电解质)的锂离子蓄电池进行解释，然后再对其电极(正电极和负电极)进行解释。

图1表示带有凝胶电解质的锂离子蓄电池1。它由一个外包装盒3和一个包含其中的电池元件2组成。外包装盒3是一个折叠的夹层片，它的三边密封(阴影线区域)。电池元件2有一个引线4与其连接的负电极和一个引线5与其连接的正电极。引线4和引线5从外包装盒3经绝缘密封垫6向外延伸。

如图2所示，电池元件2由一个负电极片9和一个正电极品2以及夹置其中的固体电解质或凝胶电解质13组成，二电极片中的一个放置在另一个之上。

负电极片9由一个负电极集流器7和一种涂敷其上的负电极活性材料8组成。同样，正电极片2由一个正电极集流器10和一种涂敷其上的正电极活性材料11组成。

负电极片9和正电极片12通过热熔、应力结合或浇铸等结合到一起，固体电解质或凝胶电解质13夹置其间。

下面对用在上述结构的电池中的电池电极(负电极片9和正电极片12)进行解释。

负电极片9有由铜、镍、不锈钢等制成的负电极集流器7。同样，正电极片12有由铝、镍、不锈钢等制成的正电极集流器10。

负电极集流器7和正电极集流器10可以是任何形状，如薄片、板条、穿孔的金属、网状等。