[发明专利]卷绕电极组

说明书

本发明涉及一种卷绕电极组，尤其是涉及具有新颖形状的隔板、长的使用寿命和大容量、低的内压例如用于圆柱形电池或电容器的卷绕电极组。

卷绕电极组例如圆柱形电池和电容器具有防止阴极和阳极短路的隔板。本发明涉及具有阴极、阳极和隔板的卷绕电极组技术。以圆柱形电池、尤其是圆柱形镍-氢电池为例说明。

越来越多的便携式电子器件例如照相机、摄像机、便携式CDP、收音机、盒式磁带录音机、笔记本电脑、寻呼机、蜂窝式移动电话等需要高容量和更长作用寿命的电池。

通常，电池是利用接触电位差把化学能转变为电能的器件，其具有许多种类。电化学电池在技术上可分为不可充电的一次电池、可充电的二次电池、把燃烧热能转变为电能的燃料电池或把光能转变为电能的太阳能电池。电化学电池按电解质的组成和电池形状来分类。电解质组成和电池形状分别可以是碱性的、固体或无水的电池和圆柱形、钮扣或硬币式。

在这些电池种类中，圆柱形电池(胶体卷式)释放电流，并由阴极、阳极、防止阴极和阳极短路的隔板、电解质、正极端和负极端组成。为了具体说明，镍-氢电池的结构示于图8。圆柱形镍-氢电池的组成如下，涂敷有Ni(OH)₂作为正极活性材料的阴极13，涂敷有主要由LaNi₅、MmNi₅、Ti-Fe或Ti-Ni合金组成的负极活性材料的氢化合金的阳极15，由无纺布和赛珞玢制成用于防止阴极13和阳极15短路的隔板17，用做正极端的帽盖19，用做负极端和封装装置的外壳12，除此之外还有密封垫21，安全气孔23，端盖板25，绝缘环27和绝缘板29。

制造圆柱形镍-氢电池的工艺如下，首先，通过在金属支撑上涂敷正极活性材料浆料、干燥和辊压来制造阴极，然后通过在金属支撑上涂敷负极活性材料浆料、干燥和辊压来制造阳极。之后，把隔板17置于阴极13与阳极15之间，并卷绕，把此电极和隔板的卷绕组件插入外壳12。之后把电解质注入外壳，在上部进口安装帽盖组件。

以下详细说明按照上述方法制造的圆柱形镍-氢电池的充电和放电反应。

负极活性材料采用氢化合金，正极活性材料采用氢氧化镍，电解质采用氢氧化钾(KOH)水溶液。在充电过程中，氢化合金存储由电解质中的水的分裂而产生的氢离子，在放电过程中释放氢离子返回电解质。充电和放电反应如下：

在上述反应中，M是吸收和放出氢离子的氢化合金，确定为由稀土元素制成的AB₅系列或由Ti、Zr、V等制成的AB₂系列。根据上述反应，电池进行多于数百次的充电和放电。

在制造具有上述功能和结构的圆柱形镍-氢电池的工艺中，如图1所示，阴极13和阳极15置于隔板17的相反两侧，利用心轴围绕卷绕轴11的中央卷绕。但是，采用隔板来防止阴极和阳极短路，在外壳内占用很多空间，因而减少了电池内部空间的电解质注入量和电池容量。此外，当阴极13、阳极15和隔板17在上述电池内卷绕时，存在隔板撕裂，阴极和阳极发生短路的问题。

如图2所示，为了防止因破裂而产生的短路问题，开发了从阴极13的起始部分覆盖至阳极15的起始部分的附加隔板31的技术。虽然在隔板17添加附加隔板31时减少了因破裂产生的短路，但由于附加隔板占据了额外的空间，所以电池容量减少更多。

如图3所示，虽然开发了采用从卷绕轴覆盖至阴极13的起始部分的附加隔板41的技术来解决电池容量减少的问题。但是，由于此技术减少隔板体积有限，因而仍存在增加电池容量不多的问题。

上述缺陷存在于各种卷绕电极组中，包括圆柱形电池和圆柱形电容器，以及上述圆柱形镍-氢电池。

为了解决传统技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种卷绕电极组，包括：阴极；与所述阴极连接的正极端；阳极；与所述阳极连接的负极端；置于所述阴极和所述阳极之间的隔板；电解质；在未被所述阴极或所述阳极叠置的区域，所述隔板具有大量孔隙。

所述卷绕电极组最好还包括位于所述隔板一侧的附加隔板。