提供兩種或更多種工作電壓的堆疊型二次電池的製作方法

2023-08-04 12:57:01 1

專利名稱：提供兩種或更多種工作電壓的堆疊型二次電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及堆疊型二次電池。更具體而言，本發明涉及一種包括
電池組電池的二次電池，所述電池組電池通過堆疊多個全電池(full cell)或者雙電池(bicell)作為單元電極組件而形成，所述全電池具有 陰極/分隔板/陽極的結構，所述雙電池具有陰極(陽極)/分隔板/陽極 (陰極)/分隔板/陰極(陽極)的結構，其中在兩個或更多個單元電極組 件中的陰極活性材料和/或陽極活性材料具有不同成分，因此通過在電 池組電池的外部設1_兩個或更多個電極終端，可同時提供兩種或更多 種電壓。
背景技術：
行動裝置的技術發展和需求的增加已導致對作為能量來源的二次 電池的需求急劇增加。在這些二次電池中，針對具有高能量密度和高 放電電壓的鋰二次電池已進行了大量研究和開發，因此這類鋰二次電 池中的一些已經可以在市場上買到並被廣泛使用。
所述鋰二次電池指的是包括一種電極組件的電池，所述電極組件 包括含有能夠進行鋰離子的嵌入/脫出的陰極活性材料的陰極、含有能
夠進行鋰離子的嵌入/脫出的陽極活性材料的陽極和布置在所述陰極 和陽極之間的多微孔的分隔板，以及含有鋰離子的無水電解質 (non-aqueous electrolyte)。
例如，作為鋰二次電池的陰極活性材料，可首先提及的是過渡金 屬氧化物，諸如鋰鈷氧化物(LiCo02)、鋰錳氧化物(LiMih04)、鋰鎳氧 化物(LiNi02)，或者其中氧化物中的這些過渡金屬中的一部分被其他 過渡金屬代替的複合氧化物。另外，作為陽極活性材料，基於無定形 碳的材料和基於結晶碳的材料大量用於當前對於使用基於矽的材料作 為陽極活性材料的現行研究中。
基於由陰極/分隔板/陽極組成的電極組件的構造形式，這類二次 電池被大致分為凝膠巻(巻繞)型和重疊(堆疊)型。凝膠巻型電極組件
3通過以下方式製造在作為集電器的金屬箔片上塗以電極活性材料， 將所形成的結構壓制和切割成具有預定寬度和長度的帶狀，使用分隔 板絕緣所述陰極和陽極，然後進行螺旋巻繞。所述凝膠巻型電極組件 適合於圓柱形電池，但是在將其應用到稜形或袋形電池時具有多種問 題，諸如電極活性材料與電極的分離，以及低空間利用性和效率。
正如在轉讓給本申請人的韓國專利申請公開文本編號 2001-82058Al、 2001-82059 Al和2001-82060A1中所詳細描述的，一 種能夠解決上述缺點和問題的更加高級的堆疊型電極組件，被配置為 具有這樣的結構，在該結構中依次堆疊具有給定尺寸的陰極/分隔板/ 陽極的全電池或者具有給定尺寸的陰極(陽極)/分隔板〃曰極(陰極)/ 分隔板/陰極(陽極)的雙電池，以使得所述陰極和所述陽極相對於彼此 布置，並且在所述陰極和所述陽極之間布置一分隔板。
通常，通過以下方式製造二次電池將具有各種如上所述配置的 電極組件放進圓柱形或稜形金屬罐(metal can)或袋形薄板殼中，然後 密封所形成的結構，並將一個陰極和陽極的電極終端對暴露到電池殼 的外部。因此， 一個電池組電池被配置為供應給定範圍內的僅一個具 體電壓。某些常規現有技術提供一種在電池殼的外部形成有兩個或更 多個電極終端來提高功率輸出效率的結構，但是從整個電池組電池提 供的電壓仍是恆定的。
然而，隨著電氣/電子設備已發展為非常多的各種形式，也必定會 有這樣的一些設備，它們具有這樣一種配置該配置根據所需的運行 模式需要一種或多種運行電壓。為了滿足這種需要兩種或更多種工作 電壓的設備，當前可用的技術僅是這樣一種方法組合使用彼此設置 有不同工作電壓的兩個或更多個二次電池。
作為在一個電池中提供兩個工作電壓的嘗試，曰本未審查專利公 開文本No. 2003-331813公開了 一種在一電池殼中具有兩個彼此處於 絕緣狀態的電池組電池(A，B)的電池，其中各個電池組電池(A，B)的電 極終端暴露到外部。上述日本專利的特徵在於所述電池被配置為，例 如，通過在一電池組電池中分開布置一 1. 5V-功率電池組電池(A)和另 一 1.5V-功率電池組電池(B)，並且將陰極終端和陽極終端連接至各個 電池組電池(A，B),使得當在以3. OV運行的設備中使用電池時，可使用上述單個電池而無需串聯兩個1. 5V的電池就能夠實現預期的電壓。 然而，上述日本專利的電池具有的效果是，通過在電池殼中簡單 安裝兩個電池組電池，不需要使用諸如間隔件等的用於構造電池模塊 的構件，但是在兩個電池組電池之間提供基本沒有差異的電壓。基於 所公開的上述日本專利，可能會考慮配置電池，使得電池組電池(A) 和電池組電池(B，)提供彼此不同的電壓。然而，為了該目的，存在諸 如需要一種用於在電池殼內分開布置電池組電池(A， B，)的分隔結構等 的基本問題。
因此，需要研發一種能夠從一電池中提供多種電壓而不需要較大 改變常規二次電池的結構的技術。

發明內容
因此，做出了本發明來解決上述問題以及其他一些一直渴求解決 的技術問題。
通過為解決上述問題而進行的各種廣泛深入研究和試驗，本發明 的發明人驚奇地發現，可以通過以下方式從一電池中提供諸多電壓而 無需修改電池殼的內部結構，即 一旦通過堆疊單元電極組件來製造 電極組件_一其中在基於已在本申請人的上述韓國專利申請中提出的
全電池或雙電池而堆疊的電極組件中---部分或全部單元電極組件
被配置為具有不同的活性材料成分，根據相應的電壓安裝電極終端來 構造電池，以提供多種電壓。本發明即基於這些發現完成。


通過以下結合附圖的詳細說明，可更加清晰地理解本發明的上述 和其他目的、特徵和優點。其中
圖1是一個具有陰極/分隔板/陽極/分隔板/陰極/分隔板/陽極結 構的全電池的示意圖2是一個使用圖1的全電池構造的示例性電池組電池的示意圖3是一個具有陰極/分隔板/陽極/分隔板/陰極結構的C-型雙電 池的示意圖，以及圖4是一個具有陽極/分隔板/陰極/分隔板/陽極結 構的A-型雙電池的示意圖；圖5是一個使用圖3和圖4的雙電池構造的示例性電池組電池的 示意圖6是一個根據本發明一實施方案的由兩個具有不同的活性材料 成分的全電池(Fd、 FC2)組成的電池組電池的示意圖；以及
圖7是根據本發明一實施方案的二次電池的示意圖，其中第一單 元電極組件的陰極終端和陽極終端被安裝在電池殼的頂部，第二單元 電極組件的陰極終端和陽極終端被安裝在電池殼的底部。
優選實施方案的詳細i兌明
根據本發明的一方面，可通過提供包括通過堆疊多個全電池或者 雙電池作為單元電極組件而形成的電池組電池的堆疊型二次電池來實 現上述和其他目的，所述全電池具有陰極/分隔板/陽極結構，所述雙
其中在兩個或更多個單元s電極組件中的陰極';J性材料和/或陽極活性
材料被配置為具有不同成分以產生電壓差，並且根據所述電壓差將分 離的電極終端安裝進一電池殼中，從而通過單個電池同時提供兩種或 更多種電壓。
所述全電池是一種在電極組件的兩個末端具有不同電極的單元電 池，並且可使用陰極/分隔板/陽極作為基本結構構造成陰極/分隔板/ 陽極/分隔板/陰極/分隔板/陽極的形式。圖1示出了具有陰極/分隔板 /陽極/分隔板/陰極/分隔板/陽極結構(全電池的示例性結構)的全電 池的示意圖。因此，可通過堆疊多個全電池並且在它們之間放入分隔 板來製造電池組電池，圖2示出了這種電池組電池配置的示例性結構。
所述雙電池是一種在電極組件的兩個末端具有相同電極的單元電 池，並且被細分為其中定位在電極組件的兩個末端的電極是陰極的C-型雙電池以及其中定位在電極組件的兩個末端的電極是陽極的A-型雙 電池。C-型雙電池可使用陰極/分隔板/陽極/分隔板/陰極這一基本結
的形式。另一方面，A-型雙電池可使用陽極/分隔板/陰極/分隔板/陽
/分隔;fe^/陽極的形式Z圖3示出5了具有陰極/二隔板/陽極/二隔板/陰
6極的結構的C-型雙電池的示意圖，而圖4示出了具有陽極/分隔板/陰 極/分隔板/陽極的結構的A-型雙電池的示意圖。因此，可通過交替和 連續布置C-型雙電池和A-型雙電池來製造一個電池組電池，圖5示出 這種電池組電池配置的示例性結構。對於雙電池的交替布置的次數沒 有具體限制。
因此，根據本發明的二次電池可包括由兩個或更多個全電池組成 的電池組電池和由兩個或更多個C-型/A-型雙電池的組合組成的電池 組電池。更優選的是前一種電池組電池。
由於本發明的二次電池通過如上所討論的具有不同配置的單元電 極組件產生了兩種或更多種電壓差，所述電壓差的範圍不具體限制， 並且因而，例如，可設定在3. 35~3. 95V的範圍內。
當希望同時提供兩個不同電壓時，這樣一種要求，如其間具有1. 0V 電壓差的兩個不同電壓，可由單個電池同時提供，例如，通過堆疊多 個具有2. 5V工作電壓的全電池(Fd)和具有3. 5V工作電壓的全電池 (FC2)，並且在電池殼的外部分別安裝連接至全電池(Fd)的陰極和陽極 終端以及連接至全電池(FC2)的陰極和陽極終端。
圖6示出根據本發明的示例性電池組電池的示意圖，所述示例性
FC2)組成。
所述單元電極組件具有這樣的結構，其中通過將活性材料施加到 電極集電器的兩側而製備的陰極或陽極粘結至相應的陽極或陰極上， 同時在它們之間放置分隔板。
在本發明中，通過配置以確保在構成單元電極組件的陰極和陽極
的陰極活性材料和/或陽極活性材料成分，製造根據相應單元電極組件 的電壓差。例如，通過將一個或多個使用陰極活性材料(CA1)和陽極活 性材料(AA1)的單元電極組件(El),與一個或多個使用陰極活性材料 (CA2)和陽極活性材料(AA2)的單元電極組件(E2)相組合，可以製造同 時提供兩種不同電壓的電池。另外，可以有這樣的組合，其中單元電 極組件(El)使用陰極活性材料(CA1)，單元電極組件(E2)使用陰極活性 材料(CA2),而陽極活性材料(AA1)是相同的，以及與此相反。優選地，單元電極組件被配置為具有這樣的結構陰極活性材料的類型不相同， 但使用相同類型的陽極活性材料。
本發明的二次電池優選是鋰二次電池。在此情況下，陰極活性材 料可選擇自相對於鋰具有3. 4 ~ 4. 0V電位差(potent ial difference ) 的活性材料，而陽極活性材料可選擇自相對於鋰具有0~1.6V電位差 的活性材料。
當分別使用兩個或更多個單元電極組件(El)和單元電極組件(E2) 時，可通過交替布置、區組布置(block arrangement)、隨機布置等類 似結構布置這些電極組件，所述交替布置具有電極組件單元順序和交 替地布置的結構，所述區組布置具有相同種類單元電極組件共堆疊的 結構，所述隨機布置具有電極組件單元隨機堆疊的結構。更優選的是 交替布置和區組布置。
另外，本發明包括根據單元電極組件的種類，即電壓，在電池殼 的外部安裝不同的電極終端。例如，可將單元電極組件(E1)的陰極和 陽極終端安裝在電池殼的頂部，以及可將單元電極組件(E2)的陰極和 陽極終端安裝在電池殼的底部。在圖7中示出了這種電極組件的示例 性配置。在合適的地方，可在電池殼的橫向兩側面上附加安裝其他電 極組件(諸如，第三電極組件和第四電極組件)的陰極和陽極終端。
替代地，可在電池殼的頂部以彼此間隔的狀態安裝單元電極組件 (El)和單元電池組件(E2)各自的陰極終端，並且在電池殼的底部以彼 此間隔的狀態安裝所述單元電極組件各自的陽極終端。也可在電池殼 的橫向側面安裝電極終端，因而基於這些安裝模式可以實現多種配置。
在才艮據本發明的二次電池中，可以多種方式將全電池或雙電池配
置進電極組件。例如，可使用在轉讓給本專利申請人的韓國專利申請 7>開文本編號2001-82058 Al、 2001-82059 Al和2001 - 82060 Al中 所公開的堆疊方式，這些申請的公開文本通過引用整體納入本說明書。 在下文中，將更加詳細地描述用於構造根據本發明的二次電池所 需的各部分。
例如，通過將陰極活性材料、導電材料和粘合劑的混合物施加到 陰極集電器然後乾燥來製造全電池或雙電池中的陰極。如果需要，所 述混合物可進一步包括填充劑。
8所述陰極集電器通常被製造為具有3- 500 pm的厚度。對於陰極 集電器的材料沒有具體限制，只要它們具有高導電性而不引起在已制 造的電池中的化學變化。作為陰極集電器的材料的實施例，可提到的 是不鏽鋼、鋁、鎳、鈦、燒結碳，以及用碳、鎳、鈦或銀進行表面處 理過的鋁或不鏽鋼。可將集電器製造為在其表面具有細微不規則處 (irregularity),以提高陰極活性材料的粘附力。另外，集電器可採 用多種形式，包括薄膜、薄板、箔片、網狀物、多孔結構、泡沫以及 無紡織物。
在本發明中可以使用的陰極活性材料的實施例可包括，但不限於 諸如鋰鈷氧化物(LiCo02)和鋰鎳氧化物(LiNi02)等的層狀化合物，或者 由一種或多種過渡金屬取代的化合物；鋰錳氧化物，諸如化學式為 Lh+xMri2-x04、LiMn03、LiMn203和LiMn02等的化合物；鋰銅氧化物(Li2Cu02); 諸如LiV力8、 V20s和Cu2VA等的釩氧化物；化學式為LiNi卜美02 (M=Co、 Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga,並且0. 01 < x< 0. 3)的鎳定位型的(Ni-sited) 鋰鎳氧化物(lithiated nickel oxides );化學式為LiMn2—XMX02 (M=Co、 Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，並且0. 01<x<0. l)或者化學式為Li2Mn3M08 (M=Fe、 Co、 Ni、 Cu或Zn)的鋰錳複合氧化物；LiMn204，其中一部分Li由鹼 土金屬離子取代；二硫化合物；Fe2(Mo04)3、 LiFe力4等等。
基於包括陰極活性材料的混合物總重量，通常以按重量計1%~ 50%的量添加導電材料。對於導電材料沒有具體限制，只要導電材料 具有合適的傳導性而不引起在已製造的電池中的化學變化。作為導電 材料的實施例，可提及到的是石墨，諸如天然石墨或人工石墨；炭 黑，諸如炭黑、乙炔黑、科琴超導電炭黑(Ketjen black)、槽法炭黑、 爐黑、燈黑和熱碳黑；導電纖維，諸如碳纖維和金屬纖維；金屬粉， 諸如氟化碳粉、鋁粉和鎳粉；導電晶須(conductive whiskers)，諸如 氧化鋅和鈦酸鉀；導電金屬氧化物，諸如氧化鈦；以及聚苯衍生物。
所述粘合劑是一種幫助在電極活性材料和導電材料之間粘結、以 及幫助將電極活性材料粘結到集電器的成分。基於包括陰極活性材料 的混合物總重量，通常以按重量計1% ~50%的量添加粘合劑。作為 粘合劑的實施例，可提及的是聚乙烯醇、羧曱基纖維素(CMC)、澱粉、 羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrollidone)、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共 聚物(EPDM)、磺化EPDM、 丁苯橡膠、氟橡膠和各種共聚物。
填充劑是一種用於防止陰極膨脹的可選擇成分。對於填充劑沒有 具體限制，只要其不引起在已製造的電池中的化學改變並且是纖維材 料。作為填充劑的實施例，可使用諸如聚乙烯和聚丙烯等的烯烴聚 合物；以及諸如玻璃纖維和碳纖維等的纖維材料。
通過將陽極活性材料施加到陽極集電器然後進行乾燥來製造陽極。
通常，陽極集電器被製造為具有3~ 500jim的厚度。對於陽極集 電器的材料沒有具體限制，只要其具有合適的導電性而不引起在已制 造的電池中的化學變化。例如，作為陽極集電器材料的實施例，可提 到的是銅、不鏽鋼、鋁、鎳、鈦、燒結碳，表面被碳、鎳、鈦或者銀 處理過的銅或不鏽鋼，以及鋁-鎘合金。與陰極集電器相類似，也可處 理陽極集電器使得在其表面上形成細微不規則性，以增加陽極活性材 料的粘附力。另外，可以多種形式使用陽極集電器，諸如以薄膜、薄 板、箔片、網狀物、多孔體、泡沫體和無紡織物的形式。
作為在本發明中可使用的陽極材料的實施例，可提及的是碳， 諸如非石墨化碳和基於石墨的碳；金屬複合氧化物，諸如LixFe203 (0 《x")、 Li萬((Kx")和SrixMe卜xMe，yOz(Me:Mn、 Fe、 Pb、或Ge; Me，Al、 B、 P、 Si，元素周期表的1、 2和3族的元素，或者囟素；0 《x《l; l<y<3;並且1 < z < 8);鋰金屬；鋰合金；基於矽的合金； 基於錫的合金；金屬氧化物，諸如Sn0、 Sn02、 Pb0、 Pb02、 Pb203、 Pb304、 Sb203、 Sb204、 Sb204、 Sb205、 GeO、 Ge02、 Bi203、 BiA和Bi205;導電聚 合物，諸如聚乙炔；以及基於Li-Co-Ni的材料。
將分隔板布置在陰極和陽極之間。針對分隔板，使用具有高離子 滲透性和機械應力的絕緣薄膜。分隔板典型地具有0. 01 10jim的孔 徑，5~300ym的厚度。針對分隔板，使用的是由具有耐化學性和疏 水性的諸如聚丙烯和/或玻璃纖維或聚乙烯等烯烴聚合物製成的薄板 或無紡織物。當將諸如聚合物等的固態電解質用作電解質時，該固態 電解質也可同時用作分隔板和電解質。
包含有鋰鹽的無水電解質由無水電解質和鋰組成。針對無水電解
10質，可使用無水電解質溶液、有機固態電解質或者無機固態電解質。
作為在本發明中可使用的無水電解質溶劑的實施例，可提及的是 非質子有機溶劑，諸如N-曱基-2-吡咯烷酮、碳酸異丙烯酯、碳酸亞 乙酯、碳酸丁烯(butylene carbonate)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate)、碳酸二乙酉旨、y 丁內酉旨(gamma— butyro lactone)、 1， 2-二曱氧基乙烷(dimethoxy ethane )、四鞋基Franc( tetrahydroxy Franc) 、 2-曱基四氫呋喃、二曱亞碸、1， 3-二氧戊環、曱醯胺、二曱 基曱醯胺、二氧戊環、乙腈、硝基曱烷、曱酸曱酯、乙酸甲酯、磷酸 三酉旨(phosphoric acid triester)、 三曱氧基曱烷(trimethoxy methane) 、 二氧戊環衍生物、環丁碸、曱基環丁碸、1， 3-二曱基-2-咪唑烷酮、碳酸異丙烯酯衍生物、四氫呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯和 丙酸乙酯。
作為在本發明中可使用的有機固態電解質的實施例，可提及的是 聚乙烯衍生物、聚環氧乙烷衍生物、聚環氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合 物(phosphoric acid ester polymers )、聚攪拌賴氨酸(poly agitation lysine)、聚酯硫化物(polyester sulfide),聚乙烯醇、聚偏二氟乙 烯以及包含離子離解基的聚合物等。
作為在本發明中可使用的無機固態電解質的實施例，可提及的是 鋰的氮化物、滷化物和硫酸鹽，諸如Li3N、 Lil、 Li5NI2、 Li3N-LiI-LiOH、 LiSiO" LiSiO廣LiI一LiOH、 Li2SiS3、 Li4Si04、 Li4Si04-LiI-LiOH和 Li3P04-Li2S-SiS2。
鋰鹽是一種在上述無水電解質中易溶的材料，並且可包括諸如， LiCl、 LiBr、 Lil、 LiC104、 LiBF4、 LiB10Cl10、 LiPF6、 LiCF3S03、 LiCF3C02、 LiSbF6、 LiAlCl4、 CH3S03Li 、 CF3S03LI 、 (CF3S02) 2NLi 、氯硼氫4匕鋰 (chloroborane lithium)、 低月旨族羧酸鋰(lower aliphatic carboxylic acid lithium)、 四苯基硼酸鋰(lithium tetraphenyl borate)和醯亞胺。
另外，為了提高充電/放電特徵和阻燃性，可向無水電介質中添加 以下物質，諸如吡啶、亞磷酸三乙酯、三乙醇胺、環醚、1，2-乙二胺、 n-甘醇二曱醚、六磷醯三胺(hexaphosphoric triamide)、硝基苯衍 生物、硫磺、醌亞胺染料、N-取代咪唑烷(N-substitutedoxazolidinone ) 、 N， N-取代咪哇烯 (N， N-substituted imidazol idine)、乙二醇二烴基醚(ethylene glycol dialkyl ether)、 銨鹽、吡咯、2-曱氧基乙醇、三氯化鋁或者類似的化合物。如果需要 的話，為了提供不燃性，無水電解質可進一步包括含有滷素的溶劑， 諸如四氯化碳和三氟代乙烯。而且，為了提高高溫存儲特性，無水電 解質可附加地包括二氧化碳氣體。
實施例
現在，將參考下面的實施例更加詳細地描述本發明。這些實施例 僅為了示例性目的而提供，並且不應該被理解為限制本發明的範圍和 主旨。
一種具有Li^AlHMriL804成分的鋰錳氧化物作為陰極活性材料，炭 黑和PVDF[聚(偏二氟乙烯)]作為粘合劑，以85: 10: 5的重量比在作 為有機溶劑的NMP中混合從而製備漿體。將形成的漿體施加到具有20 nm厚度的鋁(Al)箔片的兩面，然後乾燥以製造陰極(CA1)。這樣所制 造的陰極(C1)相對於鋰具有約4. 0V的電位差。
進一步，使用具有LiNi^Mnu3Co^02成分的鋰鎳鈷錳複合氧化物作 為陰極活性材料，根據如上所述的相同方法製造陰極(CA2)。這樣所制 造的陰極(C2)相對於鋰具有約3. 75V的電位差。
作為粘合劑的具有高結晶度和平均粒度12jum的球狀人工石墨粉 和PVDF，以90: 10的重量比混合進NMP以製備漿體。將形成的漿體 施加到具有10Mm厚度的銅(Cu)箔片上，然後乾燥並輥壓製成60jam 的厚度以製造陽極(AA1)。這樣所製造的陽極(A1)相對於鋰具有0. 05V 的電位差。
這樣所製造的陰極(Cl)和陽極(Al)被用來分別製造具有 C1-A1-C1結構的C-型雙電池(CB1)和具有A1-C1-A1結構的A-型雙電 池(AB1)，並且陰極(C2)和陽極(A1)被用來分別製造具有C2-Al-C2結 構的C-型雙電池(CB2)和具有A1-C2-A1結構的A-型雙電池(AB2)。接 著，將所述雙電池以CB1-AB1-CB2-AB2的布置來堆疊並且布置分隔板， 使得在雙電池之間的電極終端位於相反方向，從而製造電極組件。使用1M LiPF6EC/DEC溶液作為電池電解質。
最後，將兩個雙電池(CBl, AB1)的電極頭熔焊至陰極和陽極引線 (El)，並且將兩個雙電池(CB2， AB2)的電極頭熔焊至陰極和陽極引線 (E2),從而形成兩種電極終端。接下來，將所形成的電極組件結構密 封在由鋁薄板製成的袋形殼內以形成電池。
將這樣製造的電池進行5次充電/放電循環，並且在電池的50 o/o S0C(充電狀態)下測量電極終端(E1，E2)的電壓。結果，El顯示為 3.95V, E2顯示為3.73V，從而在它們之間呈現出不同的電位。
除了使用具有LiFeP04成分的磷酸鋰鐵作為陰極活性材料來製造 陰極(C3)之外，以與實施例1中相同的方式製造雙電池。構造一電池， 使得橫向暴露實施例1中的堆疊雙電池中的陰極和陽極引線(E3)。重 復充電/放電循環並且在50%SOC測量E3的電位。結果，E3顯示為 3. 35V,從而實現單個電池提供三種不同電位的目的。
工業實用性
正如從上述說明中顯而易見的，通過從一個電池中同時給予兩種 或更多種電壓，根據本發明的堆疊型電池可被有效應用到需要兩種或 更多種不同工作電壓的設備中。另外，電極組件的串聯連接也可提供 一個高工作電壓。
儘管出於示例性目的已公開了本發明的優選實施方案，本領域中 的普通技術人員將意識到，可以做出多種修改、添加和替換，而不偏 離所附權利要求中所公開的本發明的範圍和主旨。
1權利要求
1. 一種包括電池組電池的堆疊型二次電池，所述電池組電池通過堆疊多個全電池或雙電池作為單元電極組件而形成，所述全電池具有陰極/分隔板/陽極結構，所述雙電池具有陰極(陽極)/分隔板/陽極(陰極)/分隔板/陰極(陽極)結構，其中在兩個或更多個單元電極組件中的陰極活性材料和/或陽極活性材料被配置為具有不同成分以產生電壓差，並且根據所述電壓差將分離的電極終端分別安裝到一電池殼內，從而由單個電池同時提供兩種或更多種電壓。
2. 根據權利要求1所述的二次電池，其中所述電池包括由兩個全 電池組成的電池組電池，所述兩個全電池具有不同的活性材料成分。
3. 根據權利要求1所述的二次電池，其中所述電池包括由兩個 C-型/A-型雙電池的組合組成的電池組電池，所述兩個雙電池具有不同 的活性材料成分。
4. 根據權利要求1所述的二次電池，其中所述電壓差被設定在 3. 35~3. 95V的範圍內。
5. 根據權利要求1所述的二次電池，其中所述電池是鋰二次電池。
6. 根據權利要求5所述的二次電池，其中所述鋰二次電池的陰極 活性材料選自相對於鋰具有3. 4~4. 0V電位差的活性材料。
7. 根據權利要求5所述的二次電池，其中所述鋰二次電池的陽極 活性材料選自相對於鋰具有0 ~ 1. 6V電位差的活性材料。
8. 根據權利要求1所述的二次電池，其中在使用兩個不同的單元 電極組件時，第一單元電極組件的陰極和陽極終端安裝在所述電池殼 的頂部，第二單元電極組件的陰極和陽極終端安裝在所述電池殼的底部。
9. 根據權利要求8所述的二次電池，其中在所述電池殼的兩個橫 向兩側面上附加安裝第三和第四單元電極組件的陰極和陽極終端。
10. 根據權利要求1所述的二次電池，其中在使用兩個不同的單 元電極組件時，在所述電池殼的頂部以彼此間隔的狀態安裝第一單元 電極組件和第二單元電極組件各自的陰極終端，並且在所述電池殼的 底部以彼此間隔的狀態安裝所述單元電極組件各自的陽極終端。
全文摘要
所提供的是一種包括電池組電池的堆疊型二次電池，所述電池組電池通過堆疊多個全電池或者雙電池作為單元電極組件而形成，所述全電池具有陰極/分隔板/陽極的結構，所述雙電池具有陰極(陽極)/分隔板/陽極(陰極)/分隔板/陰極(陽極)的結構，其中在兩個或更多個單元電極組件中的陰極活性材料和/或陽極活性材料被配置為具有不同成分以產生電壓差，並且根據所述電壓差將電極終端分別安裝在一電池殼內，從而由一個電池同時提供兩種或更多種電壓。
文檔編號H01M10/04GK101501919SQ200780029551
公開日2009年8月5日 申請日期2007年6月5日 優先權日2006年6月13日
發明者劉智相, 南宮檍, 樸慧雄, 洪升澤, 黃羅英 申請人:株式會社Lg化學