常规地，与不具有充电功能的一次电池不同，具有充电和放电特性的可充电二次电池随着包括数码相机、手机、笔记本电脑、混合动力车等先进技术的发展，处于积极研究中。二次电池的示例包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍氢电池、锂二次电池等。
在上述的二次电池中，锂二次电池具有3.6V或更大的驱动电压。锂二次电池可以用作便携式电子设备的电源，或者，当多个锂二次电池串联时，可以用在高功率混合动力车中。由于锂二次电池具有的驱动电压是镍镉电池或镍金属氢化物电池的三倍高，且同时在单位重量上具有更大的能量密度，因此锂二次电池的应用正在飞速地增长。
目前，已经制造出锂离子电池，其中阴极和阳极被置于它们之间的分隔板绝缘，并被卷绕为圆柱形或棱柱形的电极组件，接着，在所形成的电极组件被插入一个金属罐之后，向金属罐中注入电解质。随着金属罐被密封，锂离子电池的制造就完成了。
更具体而言，常规的锂离子电池包括：阴极，其中在阴极集电器的单面或双面提供了阴极活性材料覆盖层；阳极，其中在阳极集电器的单面或双面提供了阳极活性材料覆盖层；该阴极和阳极和置于它们之间的多个分隔板一起被卷绕。
在活性材料覆盖层被提供在电极集电器的双面的情况下，提供在电极集电器一表面上的活性材料覆盖层通常短于提供在电极集电器的另一表面上的活性材料覆盖层。通常，希望的是，阳极的长度和宽度大于阴极的长度和宽度，以防止锂离子离开阴极。
近来，电池已经进一步发展，电池在构造上发生改变，以使得应用在阴极集电器的双面上的活性材料覆盖层彼此纵向地偏离，从而使得一个活性材料覆盖层的一部分并不被包括在另一活性材料覆盖层中。
图1是具有上述构造的常规电池的截面图，图2图示了已卷绕的电池的“凝胶卷”构造。结合附图详细考虑常规电池的构造，该电池包括：阴极，其中阴极活性材料覆盖层20a和20b被提供在阴极集电器10的至少一个表面上；阳极，其中阳极活性材料覆盖层40a和40b被提供在阳极集电器30的至少一个表面上；以及被置于阴极和阳极之间的多个分隔板50a和50b。阴极集电器10或阳极集电器30的卷绕始部和卷绕末部中的至少一个包括其上不存在电极活性材料覆盖层的阴极无覆盖部分10’或阳极无覆盖部分30’。这些无覆盖部分10’和30’设有电极引线60和70以被连接至外部终端。两条电极引线——即阴极引线60和阳极引线70——均被布置为相同方向。
当阴极活性材料覆盖层20a与阳极接触且同时分隔板置于它们之间时，考虑到卷绕偏离和由电池充放电引起的位置改变，阴极活性材料覆盖层20a必须重叠所面向的阳极活性材料覆盖层40b(换言之，必须具有比阳极活性材料覆盖层40b更小的面积)。在此条件下，阴极活性材料覆盖层和阴极无覆盖部分10’之间边界碰到阳极活性材料覆盖层40b。这导致所面向的分隔板50的微孔或收缩的发生，并导致对所面向的分隔板50的其他功能的损害，从而因阳极活性材料覆盖层40b和阴极无覆盖部分10’之间的接触导致明显的热辐射。
如图1所示，阴极引线60面向阳极无覆盖部分30’，同时分隔板50b置于它们之间，因此在阴极引线60和阳极无覆盖部分30’之间存在短路的风险(见区域A)。
此外，如图1所示，因为提供在阳极集电器30的上表面的阳极活性材料覆盖层40a(见区域B)面向阴极活性材料覆盖层20b的边界(见区域C)同时分隔板50a置于它们之间，且提供在阳极集电器30的下表面的阳极活性材料覆盖层40b面向阴极活性材料覆盖层20a的边界(见区域C)同时分隔板50b置于它们之间，这里同样存在短路的风险。同时，当阳极和阴极的活性材料覆盖层在短路发生的情况下彼此接触时，由于阴极活性材料覆盖层的高电阻，存在一可忽略的短路电流和热辐射。但是，当阳极与阴极无覆盖部分(即，阴极集电器的不存在阴极活性材料覆盖层的部分)接触时，不足够的电阻导致了很大的短路电流和热辐射，该很大的短路电流和热辐射是使得电池的安全性显著恶化的危险因素。
为解决所述问题，通常采用一种在一阴极无覆盖部分和阳极之间的面向区域(facing region)提供绝缘体的方法。
图3图示了一种构造，其中绝缘体90a、90b、90c和90d被提供在图1示出的常规电池中。参照图3以及图1和2，阳极引线70被附接至阳极集电器30的不存在阳极活性材料覆盖层40a和40b的阳极无覆盖部分30’，以及阳极引线70面向阴极同时七层分隔板50置于它们之间。提供的充足数量的分隔板50消除了对于在面向分隔板50的阳极引线70周围的绝缘体需要。此外，在阳极引线70的相对侧提供了保护带80a，消除了对于绝缘体的需要。
应注意，阳极的卷绕末部的远端在两个方向都面向阳极，同时仅有一层分隔板置于它们之间，因此，必须在它们之间提供绝缘体。
而且，阴极引线60被附接至在阴极集电器10的卷绕始部中的不存在阴极活性材料覆盖层20a和20b的阴极无覆盖部分10’的一侧，且虽然未在附图中示出，阴极引线60面向另一阴极同时四层分隔板50置于它们之间，消除了对于绝缘体的需要。但是，阴极集电器10的与阴极引线60相对的另一侧面向阳极同时仅有一层分隔板50置于它们之间，因此需要绝缘体。
应注意，阴极活性材料层的始部和末部面向阳极同时仅有一层分隔板置于它们之间，因此需要在它们之间提供绝缘体。

技术问题
因此，做出了本发明来解决一种以下电池中的若干问题，该电池具有一阴极，在该阴极中被应用至阴极集电器的两面的活性材料覆盖层彼此纵向偏离，导致一个活性材料覆盖层中的一部分不被包含在另一活性材料覆盖层中，更具体而言，本发明是为了防止在不存在活性材料覆盖层的电极的无覆盖部分和一个所面向的电极之间引起短路。
为防止电极之间的短路和由此引起的电绝缘性能上的退化，本发明提出了将阴极引线和阳极引线布置在相反方向上，而非布置在相同方向上，并且提出了绝缘体带在一个以下位置被附加地附接至阴极活性材料覆盖层的边界，在该位置处阳极活性材料覆盖层面向一个不存在阴极活性材料覆盖层的阴极无覆盖部分。
相应地，本发明的目的是提供一种具有增强的电绝缘性能的电池。
技术解决方案
根据本发明，上述和其他目的可以通过提供一种电池来实现，该电池包括：阴极，其具有在阴极集电器的至少一表面上提供的阴极活性材料覆盖层；以及阳极，其具有在阳极集电器的至少一表面上提供的阳极活性材料覆盖层，所述阴极和阳极被卷绕为彼此相面向同时一个分隔板置于它们之间，其中，被应用至阴极集电器至少一表面的阴极活性材料覆盖层纵向偏离于被应用至阴极集电器的另一表面的阴极活性材料覆盖层，从而使得这两个阴极活性材料覆盖层的应用始部和末部彼此并不一致，以及仅阴极的卷绕始部和卷绕末部中的至少之一被提供了阴极无覆盖部分以用于阴极引线的安装，且其中绝缘体带在一个如下位置被附接至阴极活性材料覆盖层的边界，在该位置处阳极活性材料覆盖层面向阴极的未包含阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分。
有益效果
在电池被设计为使得被应用至阴极集电器的两面的活性材料覆盖层彼此纵向偏离，导致一个活性材料覆盖层中的一部分因而不被包含在另一活性材料覆盖层中的情况下，一个绝缘体带在一个以下位置被附接至阴极活性材料覆盖层的边界上，在该位置处阳极活性材料覆盖层面向不存在阴极活性材料覆盖层的阴极无覆盖部分，从而实现电池的增强的电绝缘性能以及安全性。

通过与附图相结合的下文的详细描述，本发明的上述和其他的目的、特征和其他优势将被更清晰地理解，在附图中：
图1是图示了常规电池的构造的截面图；
图2是图示了已卷绕的电池的凝胶卷构造的视图；
图3是图示了一种其中绝缘体被提供在图1中示出的电池中的构造的视图；
图4是图示了根据本发明的电池的构造的视图；
图5和6是图示了根据本发明的第一实施方案的一个电池和已卷绕的电池的凝胶卷构造的结构的视图；
图7和8是图示了根据本发明的第二实施方案的一个电池和已卷绕的电池的凝胶卷构造的结构的视图；
图9和10是图示了根据本发明的第三实施方案的一个电池和已卷绕的电池的凝胶卷构造的结构的视图；
图11和12是图示了根据本发明的第四实施方案的一个电池和已卷绕的电池的凝胶卷构造的结构的视图。

在下文中将结合附图更详细地描述本发明。
参考图示了根据本发明的电极构造的图4，电极——更确切地说，阴极——以以下方式被构造：阴极活性材料覆盖层120a和120b分别被应用至阴极集电器110的上表面和下表面，且阴极活性材料覆盖层120a和120b彼此纵向偏离，导致一个阴极活性材料覆盖层120a或120b的部分未被包括在另一阴极活性材料覆盖层120b或120a中。另外，阴极集电器110的卷绕始部和卷绕末部中的至少一个远端不具有阴极无覆盖部分(在附图中，箭头指示了卷绕方向)，而仅有阴极集电器110的另一端限定了阴极无覆盖部分110’，以用于安装将被连接至外部终端的电极引线160(即，阴极引线)。
在根据本发明的阴极中，由于阴极活性材料覆盖层120a和120b彼此纵向偏离，对于一个阴极活性材料覆盖层的一部分未包含在另一阴极活性材料覆盖层中的区域，阴极活性材料覆盖层被提供在阴极集电器110的仅一个面上并且阴极集电器110的另一个面限定了一个不包含阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分。
具有上述构造的阴极被布置为面向一阳极，同时一个分隔板150置于它们之间，且所述阳极被构造为使得阳极活性材料覆盖层140a和140b分别被应用至阳极集电器130的上表面和下表面。阳极集电器130的卷绕始部和卷绕终部中的至少一个末端限定了不存在阳极活性材料覆盖层140a和140b的阳极无覆盖部分130’。一个将被连接至外部终端的电极引线(即，阳极引线)170被连接至该阳极无覆盖部分130’。
在本发明中，阴极引线160和阳极引线170被布置在相反方向，而非布置在相同方向。如所知的，安装电极引线需要一个不被电极活性材料覆盖的电子无覆盖部分。因此，当阴极引线和阳极引线如关于常规电池的描述的那样被布置在同一方向时，阴极无覆盖部分和阳极无覆盖部分必须被布置在同一方向，从而导致上述包括短路的若干问题。为解决这些问题，根据本发明，阳极引线和阴极引线两者被布置在相反方向，且阴极的至少一侧上未提供阴极无覆盖部分。
在本发明中，如数幅附图所示，分隔板的末部被定位为纵向延伸超过阳极的卷绕末部。即使分隔板150a和150b经过了热收缩，这一布置也可以防止电极之间的短路。优选地，分隔板的末部从阳极的卷绕末部延伸出至少5mm或更多的长度。另外，分隔板的始部可以以常规的凝胶卷卷绕方式卷绕，但并不特别地限于此种方式。
在本发明的上述结构中，关于阳极集电器130的卷绕始部，被提供在阳极集电器130的上表面的阳极活性材料覆盖层140a在区域B与阴极活性材料覆盖层120b的边界间接接触，同时分隔板150a置于它们之间。在这种情况下，绝缘体带190c被附接至阴极活性材料覆盖层120b的边界，以防止不存在阴极活性材料覆盖层120b的无覆盖部分与阳极活性材料覆盖层140a接触。同样地，阳极集电器130的下表面上提供的阳极活性材料覆盖层140b在区域A面向阴极活性材料覆盖层120a，同时分隔板150b置于它们之间，而不是阳极活性材料覆盖层140b与不存在阴极活性材料覆盖层120a的无覆盖部分间接接触。
此外，关于阳极集电器130的卷绕末部，被提供在阳极集电器130的上表面上的阳极活性材料覆盖层140a在区域D与阴极活性材料覆盖层120b的边界间接接触，同时分隔板150a置于它们之间。在这一情况中，绝缘体带190a被附接至阴极活性材料覆盖层120b的边界，以防止不存在阴极活性材料覆盖层120a和120b的阴极无覆盖部分110’与阳极活性材料覆盖层140a接触。提供在阳极集电器130的下表面的阳极活性材料覆盖层140b在区域C与阴极活性材料覆盖层120a的边界间接接触同时分隔板150b置于它们之间。绝缘体带190b被附接至阴极活性材料覆盖层120a的边界，防止阳极活性材料覆盖层140b与不存在阴极活性材料覆盖层120a和120b的阴极无覆盖部分110’相接触。
绝缘体带190c也用于在阳极的尖端与阳极无覆盖部分130’的断面接触，以防止在阳极无覆盖部分130’的断面存在的尖锐毛刺可能导致的短路。同样地，绝缘体带190a和190b覆盖了在阳极的远端提供的阳极无覆盖部分130’的断面存在的毛刺，防止了与阴极集电器110的短路。
另外，在本发明中，用于将阳极引线170绝缘的绝缘体薄膜180a被提供在阳极引线170的后侧，以面向绝缘体带190c。因此，出于设计具有更简单的构造的电池的目的，绝缘体薄膜180a可以被省略。
在本发明中，阴极引线160被定位在卷绕末部的远端。在卷绕时，虽然包含阴极引线160的阴极区域F与阴极区域E(更具体而言，区域E的上表面)接触，但这些阴极区域之间的接触降低了由于接头边缘(tap edge)移动造成的短路风险。
在下文中，将结合附图更详细地说明本发明的示例性实施方案。显然，可以认识到的是，本发明并不限于这些实施方案。
图5和6分别是根据本发明的第一实施方案的电池的截面图，和图示了已卷绕的电池的凝胶卷构造的视图。参考图5和图6，电池包括：阴极，该阴极中提供在阴极集电器的上表面和下表面的阴极活性材料覆盖层彼此纵向偏离，导致一个阴极活性材料覆盖层的一部分因而不被包括在另一阴极活性材料覆盖层中；阳极，该阳极中提供在阳极集电器的一个表面的阳极活性材料覆盖层具有短于在阳极集电器另一个表面提供的阳极活性材料覆盖层的长度，从而被全部包括在另一阳极活性材料覆盖层中；以及置于面向的阴极和阳极之间的多个分隔板。
在卷绕中，在阴极的卷绕始部(即，凝胶卷构造的最内部)的阴极活性材料覆盖层与阳极活性材料覆盖层间接地接触，同时分隔板置于它们之间，且阴极集电器的无覆盖部分——其被提供在阴极活性材料覆盖层的相对侧，且并不包括阴极活性材料覆盖层——与另一无覆盖部分间接接触，同时至少两层分隔板(在图6中，四层分隔板)置于它们之间。
具体而言，在其中在阴极集电器的至少一个表面提供的阴极活性材料覆盖层彼此纵向偏离的根据当前实施方案的阴极中，对于一个阴极活性材料覆盖层的一部分并不被包括在另一阴极活性材料覆盖层中的区域，阴极活性材料覆盖层被提供在阴极集电器的仅一个表面上，且阴极集电器的另一个表面限定了不包含阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分。
此外，在当前实施方案中，阴极的卷绕始部并不包含这样的阴极的无覆盖部分，在该阴极的无覆盖部分处阴极集电器的两面都未提供阴极活性材料覆盖层。这一构造可以通过例如区块切割(block cutting)方法或两次切割方法实现，在该两次切割方法中阴极集电器——其在被覆盖阴极活性材料之前初始地限定了阴极无覆盖部分——被切割一次，在阴极集电器的两面都覆盖阴极活性材料之后，所形成的阴极活性材料覆盖层被切割。
在上述的本发明的第一实施方案中，在阴极活性材料覆盖层的边界提供了防止电极之间短路的绝缘体带，以防止在阳极和无覆盖部分之间的短路，在该无覆盖部分处阴极活性材料覆盖层被提供在阴极集电器的仅一个表面上。
更具体而言，绝缘体带190c在阴极的尖端被附接至在阴极集电器的下表面提供的阴极活性材料覆盖层的边界，且绝缘体带190b和190a在阴极的卷绕末部中被附接至阴极集电器的下表面和上表面提供的阴极活性材料覆盖层120b和120a的边界，以防止不包含阴极活性材料的无覆盖部分、阳极活性材料覆盖层，以及阳极无覆盖部分之间的电短路。优选地，绝缘体带190a、190b和190c在电极卷绕过程或大宽度电极制造的过程中被附接至阴极活性材料覆盖层的边界。
如上所述，阴极引线160和阳极引线170被布置在相反方向，而非布置在相同方向。具体而言，阴极集电器110在阴极引线160的相反侧未设有阴极无覆盖部分，以防止与阳极发生短路。
对于在阳极尖端提供的阳极无覆盖部分130’的断面，在断面的一侧和已卷绕凝胶卷的最内侧之间提供了若干层的分隔板，且绝缘体带190c在断面的另一侧被附接至阴极活性材料覆盖层120b的边界，以克服断面上的毛刺实现增强的安全性。类似地，相对于在阳极的卷绕末部提供的阳极无覆盖部分130’的断面，绝缘体带190a和190b被附接至阴极活性材料覆盖层120b和120a的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。
根据本发明的分隔板150被定位为使得每一分隔板的末部纵向延伸超过阳极的远端。相应地，即使分隔板150a和150b经过了热收缩，也可以防止电极间的短路。优选地，分隔板的末部从阳极的卷绕末部延伸出至少5mm或更多的长度。
图7和8图示了本发明的示例性第二实施方案。与之前描述的第一实施方案相比，在安装有阴极引线260的阴极无覆盖部分的远端还提供了一阴极活性材料覆盖层220a’。通过在阴极无覆盖部分的远端附加阴极活性材料覆盖层220a’，本发明的第二实施方案可以通过一次切割方法实现。
参考上述附图，所述电池包括：阴极，该阴极中提供在阴极集电器的上表面和下表面上的阴极活性材料覆盖层彼此纵向偏离，导致一个阴极活性材料覆盖层的一部分不被包括在另一个阴极活性材料覆盖层中；阳极，该阳极中提供在阳极集电器的一个表面的阳极活性材料覆盖层具有短于提供在阳极集电器另一个表面的阳极活性材料覆盖层的长度，从而被全部包括在另一阳极活性材料覆盖层中；以及置于彼此面向的阴极和阳极之间的多个分隔板。
在卷绕中，在阴极的卷绕始部的阴极活性材料覆盖层与阳极活性材料覆盖层间接接触，同时分隔板置于它们之间，且阴极集电器的无覆盖部分——其被提供在阴极活性材料覆盖层的相对侧，且并不包括阴极活性材料覆盖层——与另一无覆盖部分间接接触，同时至少两层分隔板(在图10中，四层分隔板)置于它们之间。
具体而言，在其中在阴极集电器的两个表面提供的阴极活性材料覆盖层彼此纵向偏离的根据当前实施方案的阴极中，对于一个阴极活性材料覆盖层的一部分并不被包括在另一个阴极活性材料覆盖层中的区域，阴极活性材料覆盖层被提供在阴极集电器的仅一个表面上，且阴极集电器的另一个表面限定了不包含阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分。
此外，在当前实施方案中，阴极的卷绕始部并不包含阴极的无覆盖部分，在该阴极的无覆盖部分处阴极集电器的两面都未提供阴极活性材料覆盖层。这一构造可以通过一次切割法实现。
与前述的本发明第一实施方案类似，绝缘体带290c在阴极的尖端被附接至阴极集电器210的下表面提供的阴极活性材料覆盖层220b的边界上，且绝缘体带290b和290a在阴极的卷绕末部中被附接至的阴极集电器210的下表面和上表面提供的阴极活性材料覆盖层220b和220a的边界，以防止不包含阴极活性材料的无覆盖部分(阴极无覆盖部分)和阳极之间的电短路。绝缘体带290a、290b和290c在电极卷绕过程或大宽度电极的制造过程中被附接至阴极活性材料覆盖层220a和220b的边界。
如上所述，阴极引线260和阳极引线270两者被布置在相反方向，而非布置在相同方向。具体而言，阴极集电器210在阴极引线260的相反侧未设有阴极无覆盖部分，以防止与阳极发生短路。
对于在阳极尖端提供的阳极无覆盖部分230’的断面，在断面的一侧和已卷绕凝胶卷的最内端之间提供了若干层的分隔板，且绝缘体带290c在断面的另一侧被附接至阴极活性材料覆盖层220b的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。类似地，相对于在阳极的卷绕末部上提供的阳极无覆盖部分230’的断面，绝缘体带290a和290b被附接至阴极活性材料覆盖层220b和220a的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。
根据本发明的分隔板250被定位为使得每一分隔板的末部纵向延伸超过阳极的远端。相应地，即使分隔板250a和250b经过了热收缩，也可以防止电极间的短路。优选地，分隔板的末部从阳极的卷绕末部延伸出至少5mm或更多的长度。
图9和10图示了本发明的示例性第三实施方案。与之前描述的第二实施方案相较，还以和阴极活性材料覆盖层220a’相同的方式提供了阴极活性材料覆盖层320a’，此外，在阴极活性材料覆盖层320a’上提供了绝缘体带390e，且还在阴极的尖端处在阴极活性材料覆盖层的始部提供绝缘体带390d。
根据当前实施方案的阴极的尖端可以通过一次切割方法实现，且在其上提供附加的绝缘体带390d。通过在阴极尖端上在阴极活性材料覆盖层的始部提供绝缘体带390d，可以防止阴极活性材料覆盖层320a和阳极活性材料覆盖层340b之间的短路，该两个覆盖层彼此面向同时分隔板置于它们之间。
详细解释根据本发明的第三实施方案的电池的结构，所述电池包括：阴极，该阴极中提供在阴极集电器的上表面和下表面的阴极活性材料覆盖层彼此纵向偏离，导致一个阴极活性材料覆盖层的一部分因而不被包括在另一个阴极活性材料覆盖层中；阳极，该阳极中提供在阳极集电器的一个表面的阳极活性材料覆盖层具有短于提供在阳极集电器另一个表面的阳极活性材料覆盖层更短的长度，从而被全部包括在另一阳极活性材料覆盖层中；以及置于彼此面向的阴极和阳极之间的多个分隔板。
在卷绕中，在阴极的卷绕始部(即，凝胶卷构造的最内部)的阴极活性材料覆盖层与阳极活性材料覆盖层间接接触，同时分隔板置于它们之间，且阴极集电器的无覆盖部分——其被提供在阴极活性材料覆盖层的相对侧，且并不包括阴极活性材料覆盖层——与另一无覆盖部分间接接触，同时至少两层分隔板(在图10中，四层分隔板)置于它们之间。
具体而言，在其中在阴极集电器的两面提供的阴极活性材料覆盖层彼此纵向偏离的根据当前实施方案的阴极中，对于一个阴极活性材料覆盖层的一部分并不被包括在另一阴极活性材料覆盖层中的区域，阴极活性材料覆盖层被提供在阴极集电器的仅一个表面上，且阴极集电器的另一表面限定了不包含阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分。
绝缘体带390d和390c在阴极的尖端被附接至在阴极集电器的上表面和下表面处提供的阴极活性材料覆盖层的边界，且绝缘体带390b和390a在阴极的卷绕末部中被附接至阴极集电器的下表面和上表面处提供的阴极活性材料覆盖层的边界，以防止彼此面对的不包含阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分和阳极活性材料覆盖层之间的电短路。所述绝缘体带在电极卷绕过程或大宽度电极的制造过程中被附接至阴极活性材料覆盖层的边界。
阴极引线360和阳极引线370两者被布置在相反方向，而非布置在相同方向。具体而言，阴极集电器310在阴极引线360的相反侧未设有阴极无覆盖部分，以防止与阳极发生短路。
对于在阳极尖端提供的阳极无覆盖部分330’的断面，在断面的一侧和已卷绕凝胶卷的最内端之间提供了若干层的分隔板，且绝缘体带390c在断面的另一侧被附接至阴极活性材料覆盖层320b的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。类似地，相对于在阳极的末部上提供的阳极无覆盖部分330’的断面，绝缘体带390a和390b被附接至阴极活性材料覆盖层320b和320a的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。
根据本发明的分隔板350被定位为使得每一分隔板的末部纵向延伸超过阳极的末端。相应地，即使分隔板350a和350b经过了热收缩，也可以防止电极间的短路。优选地，分隔板的末部从阳极的卷绕末部延伸出至少5mm或更多的长度。
图11和12图示了本发明的示例性第四实施方案。在当前实施方案中，阴极集电器410在其两个远端都提供了不存在阴极活性材料覆盖层的阴极无覆盖部分410’。因此，阴极活性材料覆盖层开始从与阴极的卷绕始部间隔开的位置延伸一预定距离。阴极的卷绕始部与阳极活性材料覆盖层间接接触，同时分隔板置于它们之间，且阴极集电器的无覆盖部分——其被提供在阴极活性材料覆盖层的相对侧，且并不包括阴极活性材料覆盖层——与另一无覆盖部分间接接触，同时至少两层分隔板(在图12中，四层分隔板)置于它们之间。
阴极的卷绕始部形成有阴极无覆盖部分，在该阴极无覆盖部分处通过一次切割方法处理不存在阴极活性材料覆盖层。为了防止彼此面对的未包括阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分和阳极活性材料覆盖层之间的短路，绝缘体带490d和490c在阴极的尖端被附接至在阴极集电器的上表面和下表面处提供的阴极活性材料覆盖层的边界，且绝缘体带490b和490a在阴极的末部被附接至在阴极集电器的下表面和上表面处提供的阴极活性材料覆盖层的边界。同样地，绝缘体带490e在阴极集电器的阴极引线所位于的远端被附接至阴极无覆盖部分的上表面。所述绝缘体带490a、490b、490c、490d和490e在电极卷绕过程中或在大宽度电极的制造过程中被优选地附接至阴极活性材料覆盖层的边界。
阴极引线460和阳极引线470两者被布置在相反方向，而非布置在相同方向。具体而言，阴极集电器410在阴极引线460的相反侧未设有阴极无覆盖部分，以防止与阳极发生短路。
对于在阳极尖端提供的阳极无覆盖部分430’的断面，在断面的一侧和已卷绕凝胶卷的最内端侧之间提供了若干分隔板层，且绝缘体带490c在断面的另一侧被附接至阴极活性材料覆盖层420b的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。类似地，相对于在阳极的卷绕末部上提供的阳极无覆盖部分430’的断面，绝缘体带490a和490b被附接至阴极活性材料覆盖层420b和420a的边界，以克服断面上的毛刺，实现增强的安全性。
根据本发明的分隔板450被定位为使得每一分隔板的末部纵向延伸超过阳极的远端的位置。相应地，即使分隔板450a和450b经过了热收缩，也可以防止电极间的短路。优选地，分隔板的末部从阳极的卷绕末部延伸出至少5mm或更多的长度。
虽然用于本发明的各个实施方案中的绝缘体带并不限于特定的绝缘体带，只要它们具有优良的电绝缘性能，但是，优选的是在高至200℃的温度下不发生热收缩的材料。此外，更为优选的是使用在热量影响下具有轻微收缩的材料，以防止置于电极之间的分隔板的任何问题。
所述的绝缘体带可以是从下组中选出的一种或几种，该组包括：聚酰亚胺带、醋酸纤维带、玻璃布带、聚酯带、聚亚苯基硫醚(PPS)带以及聚丙烯带，虽然本发明并不限于以上所列。
优选地，在根据本发明的电池中的提供绝缘体带具有10μm到100μm的厚度。
在下文中将描述根据本发明的电池——具体而言，关于二次电池——的其他组成元件。
优选地，根据本发明的阴极集电器可以由不锈钢、镍、铝、钛及其合金制成，或可以具有用碳、镍、钛或银处理过的铝或不锈钢表面。在所述各种材料中，优选的是铝或铝合金。
根据本发明的阴极活性材料的具体实施例可以包括但不限于：层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)等，或由一种或多种过渡金属取代的化合物；由化学式Li1+xMn2-xO4(其中，x的值为0-0.33)表示的锂锰氧化物，诸如LiMnO3、LiMn2O3、LiMnO2等；锂铜氧化物(Li2CuO2)；LiFe3O4；钒氧化物，诸如LiV3O8、V2O5、Cu2V2O7等；由化学式LiNi1-xMxO2(其中M是Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，且x的值为0.01-0.3)表示的镍基型(Ni-site)锂镍氧化物；由化学式LiMn2-xMxO2(其中M是Co、Ni、Fe、Cr、Zn，或Ta，且x的值是0.01-0.1)或Li2Mn3MO8(其中M是Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；LiMn2O4，其中Li在化学式中被碱土金属离子替代；二硫化物；Fe2(MoO4)3等。优选地，阴极活性材料可以是锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂锰钴镍氧化物，或其中两种或多种的复合物。
根据本发明的阳极集电器可以由不锈钢、镍、铜、钛及其合金，或可以具有用碳、镍、钛或银处理过的铜或不锈钢表面。在所述各种材料中，优选的是铝或铝合金。
根据本发明的阳极活性材料的具体实施例可以包括但不限于：碳和石墨材料，诸如天然石墨、人造石墨、膨胀石墨、碳素纤维、非石墨化碳、碳黑、碳纳米管、富勒烯、活性碳等；能够与锂形成合金的金属，诸如，Al、Si、Sn、Ag、Bi、Mg、Zn、In、Ge、Pb、Pd、Pt、Ti等，以及包括所述元素的化合物；以及金属及其化合物和碳和石墨材料的复合物；锂基氮化物等。优选地，阳极活性材料可以仅是下组中选出的一种、或者是两种或多种材料的组合，该组包括：结晶碳、无定形碳、硅基活性材料、锡基活性材料，以及硅碳基活性材料。此外，可以在阳极上添加常规粘合剂、导体和添加剂，且详细的实施例及其含量是充足的，如果这些材料满足常规的等级。
所述粘合剂的作用为辅助活性材料和导体之间的联接，以及辅助活性材料和集电器之间的联接，且可以基于电极化合物的混合物的总重量以1-50重量％而被添加。粘合剂的实施例包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯-丁二烯橡胶、氟橡胶，以其各种共聚物。
所述导体是进一步增强电极活性材料的导电性的成分，且可以基于电极化合物的混合物的总重量以1至20重量％而被添加。所述导体不被特别限制，可以从具有所需的导电性且并不导致电池的任何化学变化的材料中选出。导体的实例可以包括石墨，诸如天然石墨、人造石墨等；黑色物质(black matters)，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑(Ketjen black)、槽法炭黑、perneis黑、灯黑、夏用黑(summer black)等；导体纤维，诸如碳纤维、金属纤维等；金属粉末，诸如碳氟化合物、铝、镍的粉等；导体晶须，诸如氧化锌、钛酸钾等；导体金属氧化物，诸如钛氧化物等；聚亚苯基衍生物等。
所述添加剂被选择用于限制阳极的膨胀。所述添加剂没有具体限制，从不导致电池的化学变化的纤维材料中选出。所述添加剂的实施例包括石蜡基聚合物，诸如聚乙烯、聚丙烯等；以及其他纤维材料，诸如玻璃纤维、碳纤维等。
置于阴极和阳极之间的分隔板是具有高离子透过率和机械强度的绝缘薄膜。该分隔板具有直径为0.01μm至10μm的微孔孔径，且该分隔板的厚度在5μm至300μm的范围内。例如，该分隔板可以包括耐化学性和疏水性的石墨基聚合物，诸如聚丙烯等；由玻璃纤维或聚乙烯等形成的薄片或无纺纤维；以及牛皮纸等。当前可从商业途径获得的分隔板的代表性实施例包括，Hoechest Celanese Corp.的Celgard系列产品(Celgard TM 2400&2300)、Ube Industries Ltd.或Pall RAI MFG Co.的聚丙烯分隔板，或Tonen或Entek的聚乙烯基的分隔板等。
在需要增强电池稳定性时，可以在分隔板上覆盖凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物的代表性实例可以包括聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等。当使用固态电解液诸如聚合物时，该固态电解液也可以作为分隔板。
阴极引线和阳极引线被以电传导方式经由焊接诸如激光焊接、超声波焊接或电阻焊接，或通过使用导电粘合剂附接至阴极和阳极。由绝缘材料制成的保护带被附接至电极引线以防止电极之间的短路。
本发明提供了一种棱柱形电池，其通过将具有上述结构的电池容纳在棱柱电池罐中，然后添加非水性电解质来获得。
所述非水性电解质包含锂盐，由非水性电解质溶液和锂盐组成。所述非水性电解质从非水性电解质溶液、固体电解质、无机固体电解质以及诸如此类中选择。
例如，所述无水电解溶液可以是非质子有机溶剂，诸如N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrollidinon)、碳酸丙烯、碳酸乙烯、碳酸丁烯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯(gamma-butyro lactone)、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、四羟基franc、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1，3-间二氧环戊烯(1，3-dioxolene)、4-甲基-1，3-二恶烷、二乙醚、甲酰胺、二甲基甲酰胺、间二氧环戊烯、乙腈、硝基甲烷、甲基蚁酸、丙酸、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、间二氧环戊烯衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙烯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、甲基丙酸、乙基丙酸以及诸如此类。
例如，有机固体电解质可以是聚乙烯衍生物、聚氧化乙烯衍生物、聚氧化丙烯衍生物、磷酸酯聚合物、多聚搅拌赖氨酸(polyagitationlysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚氟亚乙烯(polyfluo-rovinylidene)、包含离子分解剂的聚合物以及诸如此类。
无机电解质，例如，可以包括锂基氮化物，诸如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4、LiI-LiOH、Li3PO4-Li2S-SiS2以及诸如此类，卤化物、硫酸盐以及诸如此类。
锂盐是充分可溶于非水性电解质的材料，例如，可以是LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiSCN、LiC(CF3SO2)3、(CF3SO2)2NLi、chloroboranlithium、低阶脂族碳酸锂、四苯基硼酸锂、酰亚胺以及诸如此类。
为了增强充放电性能、阻燃性等等，可以向非水性电解质中加入例如吡啶、三乙基亚磷酸盐、三乙醇胺、环醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺(hexa phosphoric acid tri amide)、硝基苯衍生物、硫磺、醌亚胺染色剂、N-代唑烷酮(N-substituted oxasolidinone)、N-代咪唑啉(N-substituted imidasolidine)、乙二醇二羟基醚(ethylene glycol dialkyl ether)、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等。在需要具有不可燃性时，可以将含卤素溶剂诸如四氯化碳、三氟乙烯等添加至非水性电解质。此外，为了加强高的温度保持特性，还可以将二氧化碳气体添加至非水性电解质中。
现在将简单描述根据本发明的棱柱形锂电池的制造。首先，通过卷绕其间置有分隔板的阴极和阳极来制备一具有大约卵形横截面的电极组，所述分隔板由具有20μm厚度的非微孔聚乙烯薄膜形成。所述电极组被容纳在具有底面和侧壁的棱柱形铝电池罐中。电池的顶部可以限定一开口，并具有大体方形的形状。接着，制备一用于防止阴极引线或阳极引线和电池罐之间的短路的绝缘体带，另外，在具有短路风险的各个区域准备绝缘体带。
在本发明中，当绝缘体带被附接至面向阳极活性材料覆盖层的不包括阴极活性材料覆盖层的无覆盖部分时，绝缘体带可以经由卷绕过程中的绝缘体带附接装置形成，或者可被附接的长度对应于电极覆盖过程中的电极宽度。接着，一个球形密封构件被布置在电池罐的开口，在该球形密封构件中被绝缘垫圈围绕的阳极终端在中心设置，且阳极引线被联接至阳极终端。阴极引线被联接至密封构件的下表面。随着将密封构件通过激光焊接而焊接至开口的周围，电池罐的开口被密封。之后，非水性电解质通过在密封构件上预先穿孔的注入孔被注入电池罐。最后，随着注入孔经由焊接被塞子堵塞，棱柱形锂二次电池的装配就完成了。
如图5和6、图7和8、图9和10以及图11和12中示出的根据第一至第四实施方案制造的电池以及图1中示出的常规电池通过隔热箱实验进行了稳定性评估，其结果在下表1中示出。这里，隔热箱实验在150℃下进行1小时。
表1
  现有技术   8/30ea着火   第一实施方案   0/30ea着火   第二实施方案   0/30ea着火   第三实施方案   0/30ea着火   第四实施方案   0/30ea着火
如上表1中可以看出的，根据本发明装配的棱柱形电池在任何危险的环境下都不具有内部短路的风险，实现了电池安全性的显著增强。
发明形式
多个实施例被以最佳形式示出，以用于实现本发明。
工业实用性
本发明可以被应用至锂二次电池以用于实现增强s的电绝缘性能，从而增强电池安全性。
虽然本发明的优选实施方案出于说明目的被公开，本领域普通技术人员将认识到，在不背离如附图所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改型、增加和替代都是可能的。