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CN105723557B - 包括具有不同输出和容量特性的电极的混合型二次电池 - Google Patents

包括具有不同输出和容量特性的电极的混合型二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电池单体，其特征在于：包括正电极、负电极和介于正电极与负电极之间的隔离膜的电极组件被安装在电池外壳的容纳部分中；正电极端子和负电极端子从电极组件的外周边表面中的至少一个表面突出；并且在电极组件和电池外壳之间添加了绝缘材料。

Description

包括具有不同输出和容量特性的电极的混合型二次电池
技术领域
本发明涉及一种二次电池，其具有安装在电池外壳中的电极组件，该电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极和至少一个分隔物，分隔物介于正电极和负电极之间，其中具有不同的输出和容量特性的正电极和负电极被设置在正电极和负电极的组合中，添加到正电极集电器的相反两个主表面的正电极材料呈现不同的输出和容量特性，添加到负电极集电器的相反两个主表面的负电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且，在其中分隔物介于正电极和负电极之间的状态下彼此面对的正电极和负电极中，添加到正电极集电器的面对分隔物的一个主表面的正电极材料和添加到负电极集电器的面对分隔物的一个主表面的负电极材料呈现比添加到正电极和负电极的组合中的电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或者更低的容量。
背景技术
近年来，随着移动装置已经日益地得到发展，并且对于这种移动装置的需求已经增加，对于作为用于移动装置的能源的、能够充电和放电的二次电池的需求也已经急剧地增加。结果，已经对于能够满足广泛的各种需求的二次电池进行了大量的研究。另外，作为用于已经为了解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的问题诸如空气污染而研制的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(Plug-in HEV)的电源，二次电池也已经吸引了相当多的关注。
因此，已经研制了能够仅使用电池驱动的电动车辆(EV)和使用电池和发动机这两者的混合动力电动车辆(HEV)，并且电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)中的某些现在已被商业化。已经为电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)主要地使用镍金属氢化物(Ni-MH)二次电池作为电源。另一方面，近年来，还已经对于具有高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池进行了大量的研究，并且某些锂二次电池现在已被商业化。
为了让二次电池用作诸如电动车辆(EV)或者混合动力电动车辆(HEV)的装置或者具有各种驱动状态的系统的电源，有必要使得二次电池具有对应于该装置或者该系统的驱动状态的各种输出和容量特性。为此目次，已经提出了一种混合型电池组，该混合型电池组构造为具有这样的结构，其中包括作为单元单体的多个高输出、低容量二次电池和多个低输出、高容量二次电池，并且其中单元单体相互串联和/或并联连接。
图1是示出构成接纳在上述混合型电池组中的高输出、低容量二次电池的电极组件的典型视图。
参考图1，构成高输出、低容量二次电池的电极组件100包括：正电极110，其包括正电极集电器111和添加到正电极集电器111的相反两个主表面的高输出、低容量的正电极材料112和113；负电极120，其包括负电极集电器121和添加到负电极集电器121的相反两个主表面的高输出、低容量的负电极材料122和123；和介于正电极110和负电极120之间的分隔物130。结果，电极组件100呈现高输出、低容量特性。
图2是示出构成接纳在上述混合型电池组中的低输出、高容量二次电池的电极组件的典型视图。
参考图2，构成低输出、高容量二次电池的电极组件200包括：正电极210，其包括正电极集电器211和添加到正电极集电器211的相反两个主表面的低输出、高容量的正电极材料212和213；负电极220，其包括负电极集电器221和添加到负电极集电器221的相反两个主表面的低输出、高容量的负电极材料222和223；和介于正电极210和负电极220之间的分隔物230。结果，电极组件200呈现低输出、高容量特性。
即，常规的混合型电池组包括呈现高输出、低容量特性的二次电池和呈现低输出、高容量特性的二次电池，使得电池组能够针对使用该电池组作为电源的装置的各种驱动状态适当地操作。
图3是示出包括具有不同的输出和容量的多个二次电池的混合型电池组的典型视图。
参考图3，混合型电池组300构造为具有这样的结构，其中高输出、低容量二次电池302和低输出、高容量二次电池303作为单元单体安装在电池组外壳301中，使得二次电池依赖于其输出和容量特性独立地操作，并且其中二次电池经由电极端子连接部304相互连接。
然而，在使用电池组300的装置中，初始驱动条件通常不同于其它驱动条件。构成电池组300的二次电池302和303具有不同的自放电率。结果，二次电池302和303的剩余容量可随着时间而改变。
因此，为了克服在具有不同输出和容量的二次电池之间的容量失衡并且改进二次电池的安全性、寿命、输出和容量特性，单体平衡电流305在高输出、低容量二次电池302和低输出、高容量二次电池303之间流动，使得二次电池的电压是均匀的。
然而，因为二次电池302和303依赖于电池组的输出和容量特性在独立状态中经由电极端子作为单元单体相互串联和/或并联连接，所以单体平衡电流305流动通过电极端子连接部304，二次电池302和303经由电极端子连接部304相互连接。在此情形中，当单体平衡电流305连续地流动通过电极端子连接部304时，由于高电阻，在电极端子连接部304处产生了热。如果热不被有效地耗散，而是允许其积聚，则电池可能劣化，结果二次电池的耐久性和安全性可以大大地降低。
因此，能够基本上解决以上问题的技术是高度必要的。
发明内容
技术问题
已经作出本发明以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。
由于为了解决如上所述的问题的各种广泛和深入的研究和试验，本申请的发明人已经发现，在如下情形中：二次电池被构造为使得添加到电极集电器的相反两个主表面的电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且使得添加到正电极集电器的一个主表面和负电极集电器的在其中分隔物介于正电极集电器和负电极集电器之间的状态下面对正电极集电器的一个主表面的电极材料呈现比添加到正电极集电器的另一个主表面和负电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或者更低的容量，在二次电池之间流动的单体平衡电流(cell balancing current)不经由电极端子连接部地直接流动通过电极集电器，由此能够防止在常规混合型电池组中可归因于由于单体平衡电流而导致的从电极端子连接部和单体连接部产生的热的、二次电池的劣化，改进二次电池的安全性和耐久性，并且防止由于电极端子连接部和单体连接部中的电阻而引起能量损失。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供一种具有安装在电池外壳中的电极组件的二次电池而实现以上和其它目的，该电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极和至少一个分隔物，所述分隔物介于正电极和负电极之间，其中具有不同的输出和容量特性的正电极和负电极设置在正电极和负电极的组合中，添加到正电极集电器的相反两个主表面的正电极材料呈现不同的输出和容量特性，添加到负电极集电器的相反两个主表面的负电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且在其中分隔物介于正电极和负电极之间的状态下彼此面对的正电极和负电极中，添加到正电极集电器的面对分隔物的一个主表面的正电极材料和添加到负电极集电器的面对分隔物的一个主表面的负电极材料呈现比添加到正电极和负电极的组合中的电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或更低的容量。
根据本发明的二次电池的电极组件被构造为使得添加到电极集电器的相反两个主表面的电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且使得添加到正电极集电器的一个主表面和负电极集电器的在其中分隔物介于正电极集电器和负电极集电器之间的状态下面对正电极集电器的一个主表面的电极材料呈现比添加到正电极集电器的另一个主表面和负电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或者更低的容量。结果，在二次电池之间流动的单体平衡电流不经由电极端子连接部地直接流动通过电极集电器。因此，能够防止可归因于在电极端子连接部处产生的热的二次电池的劣化，改进二次电池的安全性和耐久性，并且防止由于电极端子连接部的电阻而引起能量损失。
在本说明书中使用的术语“正电极材料”和“负电极材料”并不仅仅指材料的种类，而是，还意味着基于涂覆方法、孔隙度、涂覆量和混合比的组合(包括正电极材料和负电极材料的种类)而构造为呈现期望的输出和容量特性的正电极材料和负电极材料。
二次电池的电极组件的结构不受特别限制，只要电极组件如上所述地构造。例如，电极组件可以构造为具有缠绕型结构、堆叠型结构、堆叠和折叠型结构、或者层压和堆叠型结构。
构造为具有层压和堆叠型结构的电极组件是这样一种电极组件，该电极组件被构造为使得基础单体(radical cell)被构造为具有其中负电极、分隔物、正电极和分隔物被顺序地堆叠的结构或者其中正电极、分隔物、负电极和分隔物被顺序地堆叠的结构，并且使得一个或者多个基础单体被堆叠。在其中多个基础单体被堆叠以构成电极组件的情形中，构造为具有其中分隔物、负电极和分隔物被顺序地堆叠的结构的基础最后单体可以被堆叠在其中基础单体被堆叠的结构的最上端上。
不像其中使用构造为具有堆叠和折叠型结构的电极组件的情形那样，在其中使用了构造为具有层压和堆叠型结构的电极组件的情形中，能够通过简单的堆叠过程而不通过折叠过程地制造二次电池，由此简化过程并且降低制造二次电池的成本。
构造为具有缠绕型结构、堆叠型结构和堆叠和折叠型结构的电极组件在本发明所属技术领域中是众所周知的，并且因此其详细说明将省略。
在一个具体实例中，构成根据本发明的二次电池的电极组件的正电极可以包括添加到正电极集电器的一个主表面的相对高输出、低容量的正电极材料和添加到正电极集电器的另一个主表面的相对低输出、高容量的正电极材料，并且构成根据本发明的二次电池的电极组件的负电极可以包括添加到负电极集电器的一个主表面的相对高输出、低容量的负电极材料和添加到负电极集电器的另一个主表面的相对低输出、高容量的负电极材料。
即，正电极和负电极包括具有不同的输出和容量的电极材料，所述不同的输出和容量的电极材料被添加到电极集电器的相反两个主表面，使得单个二次电池具有高输出和低容量特性与低输出和高容量特性这两者。
在另一个具体实例中，根据本发明的二次电池的电极组件可以构造为使得正电极的添加有相对高输出、低容量的正电极材料的一个主表面(a)和负电极的添加有相对高输出、低容量的负电极材料的一个主表面(b)在其中分隔物介于正电极的该一个主表面(a)和负电极的该一个主表面(b)之间的状态下彼此面对。
另外，二次电池的电极组件可以构造为使得正电极的添加有相对低输出、高容量的正电极材料的另一个主表面(c)和负电极的添加有相对低输出、高容量的负电极材料的另一个主表面(d)在其中分隔物介于正电极的该另一个主表面(c)和负电极的该另一个主表面(d)之间的状态下彼此面对。
即，在其中分隔物介于正电极和负电极之间的状态下彼此面对的正电极和负电极的组合中，添加到正电极集电器的面对分隔物的一个主表面的正电极材料和添加到负电极集电器的面对分隔物的一个主表面的负电极材料呈现比添加到电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的输出和更低的容量或者更低的输出和更高的容量。结果，在具有不同输出和容量的二次电池之间流动的单体平衡电流不经由电极端子连接部地直接流动通过电极集电器。因此，能够防止二次电池由于从电极端子连接部产生的热而劣化，改进二次电池的安全性和耐久性，并且防止由于电极端子连接部的电阻而引起能量损失。
在具体实例中，呈现不同输出和容量特性的电极材料可以在电极材料的种类、涂覆方法、孔隙度、涂覆量或混合比方面相互不同。
换言之，与根据本发明的二次电池的电极组件是否构造为使得或者不同种类的电极材料或者相同种类的电极材料被添加到电极集电器的相反两个主表面以便呈现不同的输出和容量特性无关地，能够通过改变涂覆方法、孔隙度、涂覆量或混合比来实现期望的效果。
更加具体地，相对高输出、低容量的正电极材料可以是从由锂锰氧化物(LMO)、锂铁磷酸盐(LFP)、锂镍锰钴氧化物(NMC)和锂镍钴铝氧化物(NCA)组成的组中选择的至少一种。
另一方面，相对低输出、高容量的正电极材料可以是从由锂钴氧化物(LCO)、锂镍锰钴氧化物、锂镍钴铝氧化物和过锂化氧化物(over-lithiated oxide，OLO)组成的组中选择的至少一种。添加到正电极集电器的相反两个主表面的高输出、低容量的正电极材料和低输出、高容量的正电极材料的种类可以相互不同，使得正电极呈现不同的输出和容量特性。
另外，在其中添加到正电极集电器的相反两个主表面的高输出、低容量的正电极材料和低输出、高容量的正电极材料的种类彼此相同的情形中，相对高输出、低容量的正电极材料可以具有比相对低输出、高容量的正电极材料更高的孔隙度，或者可以在正电极集电器上涂覆比相对低输出、高容量的正电极材料更少量的相对高输出、低容量的正电极材料，由此实现不同的输出和容量特性。
具体地，在其中相对高输出、低容量的正电极材料和相对低输出、高容量的正电极材料种类彼此相同的情形中，相对高输出、低容量的正电极材料的孔隙度可以是相对低输出、高容量的正电极材料的孔隙度的110％至300％，或者涂覆在正电极集电器上的相对高输出、低容量的正电极材料的量可以是涂覆在正电极集电器上的相对低输出、高容量的正电极材料的量的50％至90％。
如果高输出、低容量的正电极材料的孔隙度小于低输出、高容量的正电极材料的孔隙度的110％，或者如果涂覆在正电极集电器上的高输出、低容量的正电极材料的量超过涂覆在正电极集电器上的低输出、高容量的正电极材料的量的90％，则在高输出、低容量的正电极材料和低输出、高容量的正电极材料之间的输出和容量特性的差异可能不足以实现期望的单体平衡电流效应。
另一方面，如果高输出、低容量的正电极材料的孔隙度超过低输出、高容量的正电极材料的孔隙度的300％，或者如果涂覆在正电极集电器上的高输出、低容量的正电极材料的量少于涂覆在正电极集电器上的低输出、高容量的正电极材料的量的50％，则高输出、低容量的正电极材料可能不呈现期望的电学特性。
在另一个具体实例中，相对高输出、低容量的负电极材料可以是从由无定形碳和石墨基负电极材料组成的组中选择的至少一种。另一方面，相对低输出、高容量的负电极材料可以是从由石墨基负电极材料、硅(Si)基负电极材料和锡(Sn)基负电极材料组成的组中选择的至少一种。添加到负电极集电器的相反两个主表面的高输出、低容量的负电极材料和低输出、高容量的负电极材料的种类可以相互不同，使得负电极呈现不同的输出和容量特性。
另外，在其中添加到负电极集电器的相反两个主表面的高输出、低容量的负电极材料和低输出、高容量的负电极材料的种类彼此相同的情形中，相对高输出、低容量的负电极材料可以具有比相对低输出、高容量的负电极材料更高的孔隙度，或者可以在负电极集电器上涂覆比相对低输出、高容量的负电极材料更少量的相对高输出、低容量的负电极材料，由此实现不同的输出和容量特性。
具体地，在其中相对高输出、低容量的负电极材料和相对低输出、高容量的负电极材料的种类彼此相同的情形中，相对高输出、低容量的负电极材料的孔隙度可以是相对低输出、高容量的负电极材料的孔隙度的110％至300％，或者涂覆在负电极集电器上的相对高输出、低容量的负电极材料的量可以是涂覆在负电极集电器上的相对低输出、高容量的负电极材料的量的50％至90％。
如果高输出、低容量的负电极材料的孔隙度小于低输出、高容量的负电极材料的孔隙度的110％，或者如果涂覆在负电极集电器上的高输出、低容量的负电极材料的量超过涂覆在负电极集电器上的低输出、高容量的负电极材料的量的90％，则在高输出、低容量的负电极材料和低输出、高容量的负电极材料之间的输出和容量特性的差异可能不足以实现期望的单体平衡电流效应。
另一方面，如果高输出、低容量的负电极材料的孔隙度大于低输出、高容量的负电极材料的孔隙度的300％，或者如果涂覆在负电极集电器上的高输出、低容量的负电极材料的量少于涂覆在负电极集电器上的低输出、高容量的负电极材料的量的50％，则高输出、低容量的负电极材料可能不呈现期望的电学特性。
这里，正电极材料或者负电极材料不受特别限制，只要正电极材料或者负电极材料呈现上述输出和容量特性，由此实现期望的效果。例如，正电极材料或者负电极材料可以是从用于镍金属氢化物二次电池的电极材料、用于镍镉二次电池的电极材料和用于电容器的电极材料当中选择的至少一种。
在此情形中，当正电极材料或负电极材料被添加到电极集电器时，可以进一步将粘结材料添加到电极集电器，粘结材料用于增加在正电极材料或者负电极材料与电极集电器之间的粘附力。
在另一个具体实例中，可以通过包括高温、高压挤压的制造过程来制造该电极组件。因此，能够改进在电极材料、电极集电器和分隔物之间的粘附，并且改进电池的耐久性。
另外，构成根据本发明的二次电池的电极组件的分隔物可以包括一种或多种分隔物。
具体地，在正电极和负电极的组合中，基于电极材料的输出和容量特性，介于正电极集电器的添加有高输出、低容量的正电极材料的一个主表面和负电极集电器的添加有高输出、低容量的负电极材料的一个主表面之间的分隔物和介于正电极集电器的添加有低输出、高容量的正电极材料的一个主表面和负电极集电器的添加有低输出、高容量的负电极材料的一个主表面之间的另一个分隔物可以是种类彼此相同的，或者可以是种类彼此不同的。
根据本发明的另一个方面，提供一种电池组，其包括带有上述构造的二次电池作为单元单体。
在一个具体实例中，该电池组可以进一步包括冷却构件，用于有效地移除从二次电池产生的热。
根据本发明的另一方面，提供一种包括该电池组的装置。具体地，该装置可以从由以下装置组成的组中选择：膝上型计算机、移动电话、便携式显示播放器(PDP)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器、数字静态照相机(DSC)、数字视频记录器(DVR)、智能手机、全球定位系统(GPS)、摄像机、电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和电力存储装置。
在本发明所属技术领域中，所述装置的结构和制造方法是众所周知的，并且因此其详细说明将省略。
附图说明
根据结合附图的以下详细描述，将更加清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和其它优势，其中：
图1是示出构成作为单元单体接纳在常规混合型电池组中的高输出、低容量二次电池的电极组件的典型视图；
图2是示出构成作为单元单体接纳在常规混合型电池组中的低输出、高容量二次电池的电极组件的典型视图；
图3是示出包括由具有不同的输出和容量的多个电极组件构成的二次电池的常规混合型电池组的典型视图；
图4是示出构成根据本发明的实施例的二次电池的电极组件的正电极的典型视图；
图5是示出构成根据本发明的另一个实施例的二次电池的电极组件的负电极的典型视图；
图6是示出构成根据本发明的实施例的二次电池的电极组件的典型视图；并且
图7是示出构成根据本发明的另一个实施例的二次电池的电极组件的典型视图。
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该指出，本发明的范围不受所示意的实施例限制。
图4和5是分别示出构成根据本发明的实施例的二次电池的电极组件的正电极和负电极的典型视图。
首先参考图4，构成根据本发明的二次电池的电极组件的正电极400包括正电极集电器401、添加到正电极集电器401的一个主表面的相对高输出、低容量的正电极材料402以及添加到正电极集电器401的另一个主表面的相对低输出、高容量的正电极材料403。相对高输出、低容量的正电极材料和相对低输出、高容量的正电极材料可以是种类相互不同的。可替代地，相对高输出、低容量的正电极材料和相对低输出、高容量的正电极材料可以是种类彼此相同的。在此情形中，相对高输出、低容量的正电极材料可以具有比相对低输出、高容量的正电极材料更高的孔隙度，或者可以在正电极集电器上涂覆比相对低输出、高容量的正电极材料的量更少量的相对高输出、低容量的正电极材料，由此实现期望的效果。
参考图5，另一方面，构成根据本发明的二次电池的电极组件的负电极500包括负电极集电器501、添加到负电极集电器501的一个主表面的相对高输出、低容量的负电极材料502以及添加到负电极集电器501的另一个主表面的相对低输出、高容量的负电极材料503。相对高输出、低容量的负电极材料和相对低输出、高容量的负电极材料可以是种类相互不同的。可替代地，相对高输出、低容量的负电极材料和相对低输出、高容量的负电极材料可以是种类彼此相同的。在此情形中，相对高输出、低容量的负电极材料可以具有比相对低输出、高容量的负电极材料更高的孔隙度，或者可以在负电极集电器上涂覆比相对低输出、高容量的负电极材料的量更少量的相对高输出、低容量的负电极材料，由此实现期望的效果。
即，构成根据本发明的二次电池的电极组件的正电极400和负电极500包括具有不同输出和容量的电极材料402、403、502和503，所述不同输出和容量的电极材料402、403、502和503添加到电极集电器401和501的相反两个主表面，使得单个二次电池具有高输出、低容量特性和低输出、高容量特性这两者。
图6是示出构成根据本发明的实施例的二次电池的电极组件的典型视图。该图所示电极组件包括图4和5所示正电极和负电极。
参考图6，二次电池的电极组件600包括正电极610、负电极620，和介于正电极610和负电极620之间的分隔物630。正电极610包括正电极集电器611、添加到正电极集电器611的一个主表面的相对高输出、低容量的正电极材料612以及添加到正电极集电器611的另一个主表面的相对低输出、高容量的正电极材料613。负电极620包括负电极集电器621、添加到负电极集电器621的一个主表面的相对高输出、低容量的负电极材料622以及添加到负电极集电器621的另一个主表面的相对低输出、高容量的负电极材料623。
具体地，在其中分隔物630介于正电极610和负电极620之间的状态下面对彼此的正电极610和负电极620中，添加到正电极集电器611的面对分隔物630的一个主表面的正电极材料612和添加到负电极集电器621的面对分隔物630的一个主表面的负电极材料622呈现比添加到电极集电器611和621的另一个主表面的电极材料613和623更高的输出和更低的容量。
图7是示出构成根据本发明的另一个实施例的二次电池的电极组件的典型视图。该图所示电极组件包括图4和5所示正电极和负电极。
参考图7，二次电池的电极组件700包括正电极710和730、负电极720以及分隔物740和750，分隔物740和750分别介于正电极710与负电极720之间和正电极730与负电极720之间。以与在图6所示电极组件600中相同的方式，具有不同的输出和容量的正电极材料712、713、732和733被添加到正电极集电器711和731的相反两个主表面，并且具有不同的输出和容量的负电极材料722和723被添加到负电极集电器721的相反两个主表面。
具体地，在其中分隔物740介于正电极710和负电极720之间的状态下彼此面对的正电极710和负电极720中，添加到正电极集电器711的面对分隔物740的一个主表面的正电极材料712和添加到负电极集电器721的面对分隔物740的一个主表面的负电极材料722呈现比添加到电极集电器711和721的另一个主表面的电极材料713和723更高的输出和更低的容量。另外，在其中分隔物750介于正电极730和负电极720之间的状态下面对彼此的正电极730和负电极720中，添加到正电极集电器731的面对分隔物750的一个主表面的正电极材料732和添加到负电极集电器721的面对分隔物750的一个主表面的负电极材料723呈现比添加到电极集电器731和721的另一个主表面的电极材料733和723更低的输出和更高的容量。
在此情形中，在高输出、低容量二次电池和低输出、高容量二次电池之间流动以便克服在常规混合型电池组中发生的在具有不同输出和容量的多个二次电池之间的容量失衡并改进二次电池的安全性、寿命、输出和容量特性从而使得二次电池的电压均匀的单体平衡电流不经由电极端子连接部地直接流动通过电极集电器。
因此，在根据本发明的二次电池中，能够防止二次电池由于从电极端子连接部产生的热而劣化，改进二次电池的安全性和耐久性，并且防止由于电极端子连接部的电阻而引起的能量损失。
工业实用性
如根据以上描述显而易见，根据本发明的二次电池被构造为使得添加到电极集电器的相反两个主表面的电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且使得添加到正电极集电器的一个主表面和在其中分隔物介于正电极集电器和负电极集电器之间的状态下面对正电极集电器的负电极集电器的一个主表面的电极材料呈现比添加到正电极集电器的另一个主表面和负电极集电器的另一个主表面的电极材料更高的容量或者更低的容量。结果，在二次电池之间流动的单体平衡电流不经由电极端子连接部地直接流动通过电极集电器。因此，能够防止可归因于在电极端子连接部处产生的热的二次电池的劣化，改进二次电池的安全性和耐久性，并且防止由于电极端子连接部的电阻而引起能量损失。

Claims (21)

1.一种二次电池，所述二次电池具有安装在电池外壳中的电极组件，所述电极组件包括至少一个正电极、至少一个负电极以及至少一个分隔物，所述分隔物介于所述正电极和所述负电极之间，其中，
在正电极和负电极的组合中设置了具有不同的输出和容量特性的正电极和负电极，
添加到正电极集电器的相反两个主表面的正电极材料呈现不同的输出和容量特性，
添加到负电极集电器的相反两个主表面的负电极材料呈现不同的输出和容量特性，并且
在其中所述分隔物介于所述正电极和所述负电极之间的状态下彼此面对的所述正电极和所述负电极中，添加到所述正电极集电器的面对所述分隔物的一个主表面的所述正电极材料和添加到所述负电极集电器的面对所述分隔物的一个主表面的所述负电极材料呈现比添加到在所述正电极和所述负电极的组合中的所述电极集电器的另一主表面的所述电极材料更高的容量或更低的容量，
所述正电极包括添加到所述正电极集电器的一个主表面的相对高输出、低容量的正电极材料和添加到所述正电极集电器的另一个主表面的相对低输出、高容量的正电极材料，
所述负电极包括添加到所述负电极集电器的一个主表面的相对高输出、低容量的负电极材料和添加到所述负电极集电器的另一个主表面的相对低输出、高容量的负电极材料，
其中：
所述相对高输出、低容量的正电极材料与所述相对低输出、高容量的正电极材料的种类彼此相同，并且所述相对高输出、低容量的正电极材料的孔隙度是所述相对低输出、高容量的正电极材料的孔隙度的110％至300％，或者
所述相对高输出、低容量的负电极材料与所述相对低输出、高容量的负电极材料的种类彼此相同，并且所述相对高输出、低容量的负电极材料的孔隙度是所述相对低输出、高容量的负电极材料的孔隙度的110％至300％。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件被构造为具有缠绕型结构、堆叠型结构、堆叠和折叠型结构、或者层压和堆叠型结构。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件被构造为使得所述正电极的添加有所述相对高输出、低容量的正电极材料的一个主表面(a)和所述负电极的添加有所述相对高输出、低容量的负电极材料的一个主表面(b)在所述分隔物介于所述正电极的所述一个主表面(a)和所述负电极的所述一个主表面(b)之间的状态下彼此面对。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件被构造为使得所述正电极的添加有所述相对低输出、高容量的正电极材料的另一个主表面(c)和所述负电极的添加有所述相对低输出、高容量的负电极材料的另一个主表面(d)在其中所述分隔物介于所述正电极的所述另一个主表面(c)和所述负电极的所述另一个主表面(d)之间的状态下彼此面对。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，呈现不同的输出和容量特性的所述电极材料在涂覆方法、孔隙度、涂覆量或混合比方面彼此不同。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述相对高输出、低容量的正电极材料是从由锂锰氧化物、锂铁磷酸盐、锂镍锰钴氧化物和锂镍钴铝氧化物组成的组中选择的至少一种。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述相对低输出、高容量的正电极材料是从由锂钴氧化物、锂镍锰钴氧化物、锂镍钴铝氧化物和过锂化氧化物组成的组中选择的至少一种。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述相对高输出、低容量的负电极材料是从由无定形碳和石墨基负电极材料组成的组中选择的至少一种。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述相对低输出、高容量的负电极材料是从由石墨基负电极材料、硅基负电极材料和锡基负电极材料组成的组中选择的至少一种。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述相对高输出、低容量的正电极材料与所述相对低输出、高容量的正电极材料的种类彼此相同，并且涂覆在所述正电极集电器上的所述相对高输出、低容量的正电极材料的量是涂覆在所述正电极集电器上的所述相对低输出、高容量的正电极材料的量的50％至90％。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述相对高输出、低容量的负电极材料与所述相对低输出、高容量的负电极材料的种类彼此相同，并且涂覆在所述负电极集电器上的所述相对高输出、低容量的负电极材料的量是涂覆在所述负电极集电器上的所述相对低输出、高容量的负电极材料的量的50％至90％。
12.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正电极材料或所述负电极材料是从用于镍金属氢化物二次电池的电极材料、用于镍镉二次电池的电极材料和用于电容器的电极材料中选择的至少一种。
13.根据权利要求1所述的二次电池，其中，当所述正电极材料或者所述负电极材料被添加到所述电极集电器时，粘结材料被进一步添加到所述电极集电器，所述粘结材料用于增加在所述正电极材料或者所述负电极材料与所述电极集电器之间的粘附力。
14.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电极组件是通过包括高温高压挤压的制造过程来制造的。
15.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述分隔物包括一种或多种分隔物。
16.一种电池组，所述电池组包括作为单元单体的根据权利要求1的二次电池。
17.根据权利要求16所述的电池组，其中，所述电池组进一步包括冷却构件。
18.一种包括根据权利要求16所述的电池组的装置。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述装置选自膝上型计算机、移动电话、便携式显示播放器、数字静态照相机、数字视频记录器、全球定位系统、摄像机、电动车辆和电力存储装置。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述装置选自便携式多媒体播放器、智能手机和混合动力电动车辆。
21.根据权利要求18所述的装置，其中，所述装置选自MP3播放器和插电式混合动力电动车辆。
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