CN104685702A - 电极组件及二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适合制造能够提高安装二次电池的设备的设计自由度的结构的二次电池的电极组件及二次电池的制造方法，本发明优选的第一实施例的电极组件的制造方法包括：步骤(S11)，形成从第一电极和第二电极的边缘向内侧凹陷的陷入部；步骤(S20)，形成单位结构体，上述单位结构体具有使上述第一电极、第一隔膜、上述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极、上述第一隔膜、上述第二电极及上述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤(S31)，留边(margin)截取上述单位结构体所具有的上述第一隔膜和上述第二隔膜的与上述陷入部对应的区域，而在上述第一隔膜和上述第二隔膜也形成陷入部；以及步骤(S41)，以使相邻的单位结构体的上述陷入部能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件。

Description

电极组件及二次电池的制造方法
技术领域
本发明涉及电极组件及二次电池的制造方法，更详细地涉及适合制造能够提高安装二次电池的设备的设计自由度的结构的二次电池的电极组件及二次电池的制造方法。
背景技术
一般情况下，随着对移动设备的技术开发和需求的增加，二次电池的需求也急剧增加，其中，能量密度和工作电压较高且保存和寿命特性优秀的锂(离子/聚合物)二次电池不仅广泛使用于各种移动设备，而且也广泛用作多种电子产品的能源。
参照韩国公开专利第2008-0052869号，公开了普通二次电池的结构，更详细地公开了左右对称且大致为正立方体形状的袋形二次电池的结构。
通常，在设置二次电池的设备的空间利用方面，这种正立方体形状的二次电池是有利的。然而，在特定的情况下，正立方体形状的二次电池有时反而限制设备的空间利用。例如，智能手机为了便于携带而设计成超薄形且使整体厚度不到1cm的情况较多。但需要在有限的智能手机的内部空间中设置二次电池、各种电子部件及相机模块，因而部件的配置极其重要。然而，由于相机模块能够放大(zoom in)及缩小(zoom out)，并具有多个透镜，因而很难缩减厚度。并且，为了智能手机的长时间工作而使用大容量的二次电池，因而也很难缩减二次电池的厚度。因此，相机模块和二次电池需要隔开配置于智能手机的内部空间，而不能相互重叠配置。
如此，由于二次电池的形状受限，因而特别是在小型电子设备中部件的设置位置只能受限于特定位置，由此，设备的尺寸及设计相当受限。
另一方面，作为能够克服这种极限的结构，开发出了在中间形成有孔的孔型二次电池。二次电池按电极组件的形态具有卷型、堆叠折叠型、堆叠型等，但卷型和堆叠折叠型电极组件不适合于制造孔型二次电池。
因此，只有以一一层叠电极和隔膜的方式形成的堆叠型电极组件才能够使用于孔型二次电池。然而，在堆叠型电极组件的情况下，存在如下问题：一一匹配在构成电极组件的多层的电极及隔膜上形成的孔而整齐排列各层的工序耗费过量时间。即使一一匹配在多层的电极及隔膜上形成的孔而层叠电极及隔膜，在对其进行加压或加热的过程中也频频发生隔膜变形而孔的位置及形状变化的情况，因此，孔型二次电池仅停留在想法阶段，未能将其实际产品化为实际情况。
发明内容
要解决的技术问题
本发明为了解决上述的问题点而作出，其目的在于提供适合制造能够提高安装二次电池的设备的设计自由度的结构的二次电池的电极组件及二次电池的制造方法。
用于解决技术问题的手段
为了实现如上所述的目的，本发明的第一实施例的电极组件的制造方法可以包括：步骤S11，形成从第一电极和第二电极的边缘向内侧凹陷的陷入部；步骤S20，形成单位结构体，上述单位结构体具有使上述第一电极、第一隔膜、上述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极、上述第一隔膜、上述第二电极及上述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S31，留边(margin)截取上述单位结构体所具有的上述第一隔膜和上述第二隔膜的与上述陷入部对应的区域，而在上述第一隔膜和上述第二隔膜也形成陷入部；以及步骤S41，以使相邻的单位结构体的上述陷入部能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件。
并且，本发明的第二实施例的电极组件的制造方法可以包括：步骤S12，在第一电极和第二电极的内侧形成贯通孔；步骤S20，形成单位结构体，上述单位结构体具有使上述第一电极、第一隔膜、上述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极、上述第一隔膜、上述第二电极及上述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S32，留边截取上述单位结构体所具有的上述第一隔膜和上述第二隔膜的与上述贯通孔对应的区域，而在上述第一隔膜和上述第二隔膜也形成贯通孔；以及步骤S42，以使相邻的单位结构体的贯通孔能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件。
本发明的第一实施例的二次电池的制造方法可以包括：步骤S11，形成从第一电极和第二电极的边缘向内侧凹陷的陷入部；步骤S20，形成单位结构体，上述单位结构体具有使上述第一电极、第一隔膜、上述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极、上述第一隔膜、上述第二电极及上述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S31，留边截取上述单位结构体所具有的上述第一隔膜和上述第二隔膜的与上述陷入部对应的区域，而在上述第一隔膜和上述第二隔膜也形成陷入部；步骤S41，以使相邻的单位结构体的陷入部能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件；以及步骤S50，将电极组件收纳于袋外装材料，将上述袋外装材料中除了上述电极组件的垂直投影面之外的区域形成为熔合部。
并且，本发明的第二实施例的二次电池的制造方法可以包括：步骤S12，在第一电极和第二电极的内侧形成贯通孔；步骤S20，形成单位结构体，上述单位结构体具有使上述第一电极、第一隔膜、上述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极、上述第一隔膜、上述第二电极及上述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S32，留边截取上述单位结构体所具有的上述第一隔膜和上述第二隔膜的与上述贯通孔对应的区域，而在上述第一隔膜和上述第二隔膜也形成贯通孔；步骤S42，以使相邻的单位结构体的贯通孔能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件；以及步骤S50，将电极组件收纳于袋外装材料，将上述袋外装材料中除了上述电极组件的垂直投影面之外的区域形成为熔合部。
发明效果
根据本发明，可提供适合制造能够提高安装二次电池的设备的设计自由度的结构的二次电池的电极组件及二次电池的制造方法。
附图说明
本说明书所附的以下附图例示本发明的优选实施例，与上述发明内容一同起到使得更好地理解本发明的技术思想的作用，因此，本发明不应解释为仅限于这些附图所记载的事项。
图1为电极的俯视图。
图2为第一实施例的形成有陷入部的电极的俯视图。
图3为包括形成有陷入部的电极和未形成有陷入部的隔膜的第一实施例的单位结构体的分解立体图。
图4为包括形成有陷入部的电极和未形成有陷入部的隔膜的第一实施例的单位结构体的俯视图。
图5为在隔膜形成有陷入部的第一实施例的单位结构体的俯视图。
图6为层叠多个图5的单位结构体的第一实施例的电极组件的立体图。
图7作为层叠多个单位结构体的第一实施例的变形例的电极组件的分解图，是从陷入部侧观察电极组件而得到的侧视图。
图8为第二实施例的形成有贯通孔的俯视图。
图9为包括形成有贯通孔的电极和未形成有贯通孔的隔膜的第二实施例的单位结构体的俯视图。
图10为在隔膜形成有贯通孔的第二实施例的单位结构体的俯视图。
图11为层叠多个图10的单位结构体的第二实施例的电极组件的立体图。
图12作为层叠多个单位结构体的第二实施例的变形例的电极组件的分解图，是垂直地切割电极组件的贯通部分而得到的剖视图。
图13作为第一实施例的二次电池的俯视图，表示与陷入部对应的熔合部未被截取的状态。
图14表示在图13的二次电池中与陷入部对应的熔合部被截取的状态。
图15作为第二实施例的二次电池的俯视图，表示与贯通孔对应的熔合部未被截取的状态。
图16表示在图15的二次电池中与贯通孔对应的熔合部被截取的状态。
图17为表示根据本发明的电极组件的制造方法来制造的电极组件所具有的单位结构体第一结构的侧视图。
图18为表示根据本发明的电极组件的制造方法来制造的电极组件所具有的单位结构体第二结构的侧视图。
图19为表示制造本发明的单位结构体的工序的工序图。
图20为表示包括单位结构体和第一辅助单体的电极组件的第一结构的侧视图。
图21为表示包括单位结构体和第一辅助单体的电极组件的第二结构的侧视图。
图22为表示包括单位结构体和第二辅助单体的电极组件的第三结构的侧视图。
图23为表示包括单位结构体和第二辅助单体的电极组件的第四结构的侧视图。
图24为表示包括单位结构体、第一辅助单体和第二辅助单体的电极组件的第五结构的侧视图。
图25为表示包括单位结构体和第一辅助单体的电极组件的第六结构的侧视图。
图26为表示包括单位结构体和第二辅助单体的电极组件的第七结构的侧视图。
图27为表示本发明的电极组件的固定结构的概略立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施例详细地进行说明。但是，本发明并不局限或限定于以下的实施例。
本说明书及要求保护的范围所使用的术语或单词不应解释为限定于通常的含义或词典上的含义，应立足于发明人能够为了以最佳的方法来说明自己的发明而适当地定义术语的概念的原则，解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。
在附图中，为了说明的便利及明确性，各结构要素或形成这些结构要素的特定部分的大小以夸张、省略或概略的方式示出。因此，各结构要素的大小并不完全反应实际大小。在判断为对相关的公知功能或结构的具体说明会不必要地混淆本发明的要点的情况下，省略这种说明。
本发明的优选的第一实施例的电极组件的制造方法包括：步骤S11，形成从第一电极111和第二电极113的边缘向内侧凹陷的陷入部；步骤S20，形成单位结构体110，上述单位结构体110具有使上述第一电极111、第一隔膜112、上述第二电极113及第二隔膜114依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极111、上述第一隔膜112、上述第二电极113及上述第二隔膜114交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S31，留边(margin)截取单位结构体110所具有的第一隔膜112和第二隔膜114的与上述陷入部A1对应的区域，而在第一隔膜112和第二隔膜114也形成陷入部A2；以及步骤S41，以使相邻的单位结构体110的陷入部A1、A2能够相向的方式层叠多个单位结构体110而形成电极组件100。
首先，为了执行步骤S11，可以准备图1所示的电极111、113，并如图2所示，从第一电极111或第二电极113的一侧边缘向内侧形成陷入部A1。陷入部A1的形成也能够通过对图1所示的电极111、113进行切割来实现，但也能够从一开始就制造形成有陷入部A1的电极111、113。
然后，如图3及图4所示，执行步骤S20，在上述步骤S20中，将形成有陷入部A1的第一电极111、第二电极113和未形成有陷入部的第一隔膜112、第二隔膜114按第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114的顺序层叠，而形成单位结构体110。也能够假设包括多个这样的层叠结构的单位结构体110，单位结构体110也能够包括将要后述的辅助单体。
然后，如图5及图6所示，执行步骤S31，在上述步骤S31中，在第一隔膜112及第二隔膜114的整个区域中截取与形成于电极111、113的陷入部A1相向的区域，而在第一隔膜112及第二隔膜114也形成陷入部A2。隔膜112、114裁剪成略大于电极111、113的面积，以防止位于各个隔膜112、114的两面的电极111、113未通过隔膜112、114而短路。由于相同的理由，优选地，在隔膜112、114形成陷入部A2时，也从划分形成于电极111、113的陷入部A1的轮廓(outline)留有余量而沿着图4的虚线截取隔膜112、114。
然后，如图6所示，执行步骤S41，在上述步骤S41中，以使相邻的单位结构体110的陷入部A1、A2能够相向的方式层叠单位结构体110而形成电极组件100。
另一方面，形成于某一单位结构体110的陷入部A1、A2可以具有与形成于相邻的单位结构体110的陷入部A1、A2相同的尺寸，但形成于某一单位结构体110的陷入部A1、A2可以具有与形成于相邻的单位结构体110的陷入部A1、A2不同的尺寸，使得二次电池既不会与设于器械或电子设备的部件干涉，又能拥有最大限度的电容量。
例如，图7作为第一实施例的变形例，参照图7可以确认，在位于电极组件100的最上侧的单位结构体110的电极111、113形成的陷入部A1的宽度W1最窄，其次是在位于电极组件100的中间的单位结构体110的电极111、113形成的陷入部A1的宽度W2，而在位于电极组件100的最下侧的单位结构体110的电极111、113形成的陷入部A1的宽度W3最宽。
如此，形成于电极111、113的陷入部A1的尺寸可以从电极组件100的上表面向下表面逐渐变大，或者相反，可以逐渐变小。并且，形成于隔膜112、114的陷入部A2的尺寸也可以从电极组件100的上表面向下表面逐渐变大，或者相反，可以逐渐变小。
以下，对本发明的优选的第二实施例的电极组件的制造方法进行说明。
本发明的优选的第二实施例的电极组件的制造方法包括：步骤S12，在第一电极111和第二电极113的内侧形成贯通孔B1；步骤S20，形成单位结构体110，上述单位结构体110具有使上述第一电极111、第一隔膜112、上述第二电极113及第二隔膜114依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极111、上述第一隔膜112、上述第二电极113及上述第二隔膜114交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S32，留边截取单位结构体110所具有的第一隔膜112和第二隔膜114的与上述贯通孔B1对应的区域，而在第一隔膜112和第二隔膜114也形成贯通孔B2；以及步骤S42，以使相邻的单位结构体的贯通孔B 1、B2能够相向的方式层叠多个单位结构体110而形成电极组件100。
首先，为了执行步骤S12，可以准备图1所示的电极111、113，并如图8所示，在第一电极111或第二电极113的内侧形成贯通孔B1。贯通孔B1的形状并不局限于圆形，能够形成为多边形及不定形状，也可以在电极111、113形成多个贯通孔B1。贯通孔B1的形成也可以通过对图1所示的电极111、113进行切割来实现，但也可以从一开始就制造形成有贯通孔B1的电极111、113。
然后，如图9所示，执行步骤S20，在上述步骤S20中，将形成有贯通孔B 1的第一电极111、第二电极113和未形成有贯通孔的第一隔膜112、第二隔膜114按第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114的顺序层叠，而形成单位结构体110。也能够假设包括多个这样的层叠结构的单位结构体110，单位结构体110也能够包括将要后述的辅助单体。图3虽然表示第一实施例，但是第二实施例的单位结构体110所具有的各层也以与图3相同的方式层叠，因而若参照图3及图9，就能够容易地掌握第二实施例的单位结构体110的结构。
然后，如图10及图11所示，执行步骤S32，在上述步骤S32中，在第一隔膜112及第二隔膜114的整个区域中截取与形成于电极111、113的贯通孔B1相向的区域，而在第一隔膜112及第二隔膜114也形成贯通孔B2。隔膜112、114裁剪成略大于电极111、113的面积，以防止位于各个隔膜112、114的两面的电极111、113未通过隔膜112、114而短路。由于相同的理由，优选地，在隔膜112、114形成贯通孔B2时，也从划分形成于电极111、113的贯通孔B1的轮廓(outline)留有余量而沿着虚线截取由图9的虚线划分的内侧区域的隔膜112、114。
然后，如图11所示，执行步骤S42，在上述步骤S42中，以使相邻的单位结构体110的贯通孔B1、B2能够相向的方式层叠单位结构体110而形成电极组件100。
另一方面，与第一实施例同样地，在第二实施例中，形成于某一单位结构体110的贯通孔B1、B2的尺寸也可以具有与形成于相邻的单位结构体110的贯通孔B1、B2相同的尺寸，也可以具有不同的尺寸。
例如，图12作为第二实施例的变形例，参照图12可以确认，在位于电极组件100的最上侧的单位结构体110的电极111、113形成的贯通孔B1的宽度D1最窄，其次是在位于电极组件100的中间的单位结构体110的电极111、113形成的贯通孔B 1的宽度D2，而在位于电极组件100的最下侧的单位结构体110的电极111、113形成的贯通孔B1的宽度D3最宽。
如此，形成于电极111、113的贯通孔B1的尺寸可以从电极组件100的上表面向下表面逐渐变大，或者相反，可以逐渐变小。并且，形成于隔膜112、114的贯通孔B2的尺寸也可以从电极组件100的上表面向下表面逐渐变大，或者相反，可以逐渐变小。
以下，对具有上述的第一实施例的电极组件100的第一实施例的二次电池的制造方法进行说明。
第一实施例的二次电池的制造方法附加执行步骤S50，在上述步骤S50中，将经过步骤S11、步骤S20、步骤S31及步骤S41而制造的电极组件100收纳于袋外装材料200，且将上述袋外装材料200中的除了电极组件100的垂直投影面之外的区域形成为熔合部210、220(参照图13及图14)。
即，第一实施例的二次电池的制造方法包括：步骤S11，形成从第一电极111和第二电极113的边缘向内侧凹陷的陷入部；步骤S20，形成单位结构体110，上述单位结构体110具有使上述第一电极111、第一隔膜112、上述第二电极113及第二隔膜114依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极111、上述第一隔膜112、上述第二电极113及上述第二隔膜114交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S31，留边截取单位结构体110所具有的第一隔膜112和第二隔膜114的与上述陷入部A1对应的区域，而在第一隔膜112和第二隔膜114也形成陷入部A2；步骤S41，以使相邻的单位结构体110的陷入部A1、A2能够相向的方式层叠多个单位结构体110而形成电极组件100；以及步骤S50，将电极组件100收纳于袋外装材料200，将袋外装材料200中除了电极组件100的垂直投影面之外的区域形成为熔合部210、220。
省略对步骤S11、步骤S20、步骤S31及步骤S41的重复说明，而对步骤S50进行说明。
在步骤S50中，电极组件100的垂直投影面是指，袋外装材料200的上表面和下表面中与电极组件100重叠的区域。因此，袋外装材料200中的除了电极组件100的垂直投影面之外的区域是指，图13中以阴影表示的区域。结果是，将除了电极组件100的垂直投影面之外的区域形成为熔合部210、220是指对图13中以阴影表示的区域进行熔合。
如上所述，在电极组件100形成陷入部A1、A2的目的在于，提高器械或电子设备的设计自由度，为了充分地实现该目的，优选地，使电极组件100和袋外装材料200的形状大致相同。
因此，步骤S50可以包括将熔合部210、220中的与陷入部A1、A2对应的区域220截取小于第一隔膜112和第二隔膜114的陷入部A2的区域的工序，而完成此工序后的二次电池如图14所示。
以下，对具有上述的第二实施例的电极组件100的第二实施例的二次电池制造方法进行说明。
第二实施例的二次电池的制造方法附加执行步骤S50，在上述步骤S50中，将经过步骤S12、步骤S20、步骤S32及步骤S42而制造的电极组件100收纳于袋外装材料200，且将上述袋外装材料200中的除了电极组件100的垂直投影面之外的区域形成为熔合部210、230(参照图15及图16)。
即，第二实施例的二次电池的制造方法包括：步骤S12，在第一电极111和第二电极113的内侧形成贯通孔；步骤S20，形成单位结构体110，上述单位结构体110具有使上述第一电极111、第一隔膜112、上述第二电极113及第二隔膜114依次层叠而成的4层结构或使上述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使上述第一电极111、上述第一隔膜112、上述第二电极113及上述第二隔膜114交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有上述4层结构或使上述4层结构反复配置而成的结构；步骤S32，留边截取单位结构体110所具有的第一隔膜112和第二隔膜114的与上述贯通孔B1对应的区域，而在第一隔膜112和第二隔膜114也形成贯通孔B2；步骤S42，以使相邻的单位结构体110的贯通孔B1、B2能够相向的方式层叠多个单位结构体110而形成电极组件100；以及步骤S50，将电极组件100收纳于袋外装材料200，将袋外装材料200中除了电极组件100的垂直投影面之外的区域形成为熔合部210、230。
省略对步骤S12、步骤S20、步骤S32及步骤S42的重复说明，而对步骤S50进行说明。
在步骤S50中，电极组件100的垂直投影面以与第一实施例相同的含义使用，因此，将除了电极组件100的垂直投影面之外的区域形成为熔合部210、230是指对图15中以阴影表示的区域进行熔合。
并且，步骤S50可以包括将熔合部210、230中的与贯通孔B1、B2对应的区域230截取小于第一隔膜112和第二隔膜114的贯通孔B2的区域的工序，而完成此工序后的二次电池如图16所示。
无论第一实施例和第二实施例，在上述步骤S50中截取熔合部210、220、230的工序可以通过激光切割、超声波切割及模具切割来执行。
到目前为止，对单位结构体110的结构，仅简单地说明为包括按第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114的顺序层叠各层而成的结构。并且，也并未详细说明对形成单位结构体110的不同层的相对位置进行固定而形成一个单位结构体110或者制造包括单位结构体110的电极组件100的具体过程。
对此，以下将说明实际可以通过何种工序来制造单位结构体110和能够在本发明中采用的多种电极组件100的结构。
通过本发明的电极组件的制造方法来制造的电极组件100包括至少一个单位结构体110a、110b(参照图17及图18)。
在本发明的电极组件中，基本单体使电极和隔膜交替地配置而成。此时，电极和隔膜配置相同的数量。例如，基本单体110a可以使两个电极111、113和两个隔膜112、114层叠而形成。此时，正极(cathode)和负极(anode)显然可以通过隔膜而相向。若如此形成基本单体，则电极位于基本单体的一侧末端，隔膜位于基本单体的另一侧末端。
本发明的电极组件的基本特征在于，能够仅通过基本单体的层叠来形成单位结构体(即，电极组件)。即，本发明的基本特征在于，可以反复层叠一种基本单体，或者按指定的顺序层叠两种以上的基本单体来形成单位结构体。为了实现这种特征，基本单体可以具有如下结构。
第一，基本单体可以依次层叠第一电极、第一隔膜、第二电极及第二隔膜而形成。更具体地，基本单体110a、110b可以自上而下依次层叠第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114而形成，或者自下而上依次层叠第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114而形成。以下，将具有这种结构的基本单体称为第一基本单体。此时，第一电极111和第二电极113为相反的电极。例如，若第一电极111为正极，则第二电极113为负极。
如此，若依次层叠第一电极、第一隔膜、第二电极及第二隔膜而形成基本单体，则仅通过反复层叠一种基本单体110a也能够形成单位结构体100a。在此，基本单体除了具有这种4层结构之外，还可以具有8层结构或12层结构。即，基本单体可以具有使4层结构反复配置而成的结构。例如，基本单体也可以使第一电极、第一隔膜、第二电极、第二隔膜、第一电极、第一隔膜、第二电极及第二隔膜依次层叠而形成。
第二，基本单体可以依次层叠第一电极、第一隔膜、第二电极、第二隔膜、第一电极及第一隔膜而形成，或者可以依次层叠第二电极、第二隔膜、第一电极、第一隔膜、第二电极及第二隔膜而形成。以下，将具有前者结构的基本单体称为第二基本单体，将具有后者结构的基本单体称为第三基本单体。
更具体地，第二基本单体110c可以自上而下依次层叠第一电极111、第一隔膜112、第二电极113、第二隔膜114、第一电极111及第一隔膜112而形成。并且，第三基本单体110d可以自上而下依次层叠第二电极113、第二隔膜114、第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114而形成。与此相反地，也可以自下而上依次层叠而形成。
若仅各层叠一个第二基本单体和第三基本单体，则形成使4层结构反复层叠而成的结构。因此，若将第二基本单体和第三基本单体继续每次各交替一个地层叠，则如图6所示，只通过第二基本单体及第三基本单体的层叠，也能够形成单位结构体。
如此，在本发明中，一种基本单体具有使第一电极、第一隔膜、第二电极及第二隔膜依次配置而成的4层结构或使4层结构反复配置而成的结构。并且，在本发明中，若将2种以上的基本单体按指定顺序每次各配置1个，则形成4层结构或使4层结构反复配置而成的结构。例如，上述的第一基本单体具有4层结构，若将上述第二基本单体和第三基本单体每次各层叠1个而总共层叠2个，则形成使4层结构反复层叠而成的12层结构。
因此，在本发明中，若反复层叠一种基本单体或者按指定的顺序依次层叠两种以上的基本单体，则仅通过层叠也能够形成单位结构体(即，电极组件)。
在本发明中，单位结构体使基本单体以基本单体为单位进行层叠而形成。即，首先制造基本单体，之后将其反复或按指定的顺序依次层叠而制造单位结构体。如此，本发明能够仅通过基本单体的层叠来形成单位结构体。因此，本发明能够非常精密地整齐排列基本单体。若精密地整齐排列基本单体，则电极和隔膜在单位结构体中也能够被精密地整齐排列。并且，本发明可以大大提高单元结构体(电极组件)的生产率。这是因为工序变得非常简单。
单位结构体110所具有的第一电极111具有集电体及活性物质层(活性物质)，且活性物质层涂敷于集电体的两面。与此同样地，单位结构体110的第二电极113也具有集电体及活性物质层(活性物质)，且活性物质层涂敷于集电体的两面。
另一方面，制造单位结构体110的工序能够以如下的连续工序来实现(参照图19)。首先，准备第一电极材料121、第一隔膜材料122、第二电极材料123及第二隔膜材料124。在此，如下所示，电极材料121、123被切割成预定大小而形成电极111、113。这对于隔膜材料122、124也相同。为了工序的自动化，电极材料121、123和隔膜材料122、124可以具有卷绕于辊的形态。在如此准备材料后，通过切割器C1将第一电极材料121切割成预定大小。然后，通过切割器C2将第二电极材料123也切割成预定大小。之后，向第一隔膜材料122上供给预定大小的第一电极材料121。并且，也向第二隔膜材料124上供给预定大小的第二电极材料123。然后，向层压机L1、L2一同供给所有材料。
如上所示，电极组件100使单位结构体110反复层叠而形成。然而，若构成单位结构体110的电极和隔膜相互分离，则可能很难反复层叠单位结构体110。因此，优选地，使单位结构体110所具有的电极和隔膜相互粘结，层压机L1、L2用于如此使电极和隔膜相互粘结。即，层压机L1、L2向材料施加压力或施加热和压力来使电极材料和隔膜材料相互粘结。如此，电极材料和隔膜材料借助层压机L1、L2，通过层压工序而相互粘结，通过这种粘结，单位结构体110可以更加稳定地维持自身形状。
在层压各层之后，通过切割器C3将第一隔膜材料122和第二隔膜材料124切割成预定大小。能够通过这种切割来形成单位结构体110。根据需要，也可以附加执行对单位结构体110的各种检测。例如，也可以附加执行厚度检测、视觉检测、短路检测那样的检测。
制造单位结构体110的工序能够以如上所述的连续工序来执行，但并非必须以连续工序来执行。即，首先将第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114切割成适当的尺寸之后，将它们层叠而形成单位结构体110，当然这也是可以的。
另一方面，隔膜112、114或隔膜材料122、124可以被具有粘结力的涂敷物质涂敷表面。此时，涂敷物质可以为无机物粒子和粘结剂聚合物的混合物。在此，无机物粒子可以提高隔膜的热稳定性。即，无机物粒子可以防止隔膜在高温下收缩。并且，粘结剂聚合物能够固定无机物粒子，由此，可以在固定于粘结剂聚合物之间的无机物粒子之间形成预定的气孔结构。由于这种气孔结构，即使无机物粒子涂敷于隔膜，也能够使离子从正极向负极顺畅地移动。并且，粘结剂聚合物能够将无机物粒子稳定地维持于隔膜，从而能够提高隔膜的机械稳定性。进一步，粘结剂聚合物能够使隔膜更加稳定地与电极粘结。作为参照，隔膜可以由聚烯烃系列的隔膜基材形成。
然而，如图17和图18所示，第一隔膜112在两面设有电极111、113，相反，第二隔膜114仅在一面设有电极113。因此，第一隔膜112可以在两面涂敷有涂敷物质，第二隔膜114可以仅在一面涂敷有涂敷物质。即，第一隔膜112可以在与第一电极111和第二电极113相向的两面涂敷有涂敷物质，第二隔膜114可以仅在与第二电极113相向的一面涂敷有涂敷物质。
如此，基于涂敷物质的粘结只要在单位结构体110内形成就很充分。因此，如上所述，第二隔膜114仅在一面形成涂敷也无妨。只是，单位结构体110之间也可以通过热压(heat press)等方法来相互粘结，因而根据需要，第二隔膜114也可以在两面形成涂敷。即，第二隔膜114也可以在与第二电极113相向的一面和其相反面涂敷涂敷物质。在这种情况下，位于上侧的单位结构体110和位于该单位结构体110的正下方的单位结构体110可以通过第二隔膜114的外表面的涂敷物质来相互粘结。
作为参照，在将具有粘结力的涂敷物质涂敷于隔膜的情况下，利用预定的物体来直接向隔膜施压是并不优选的。在通常情况下，隔膜比电极向外侧延伸。因此，可能试图使第一隔膜112的末端和第二隔膜114的末端相互结合。例如，可能试图利用超声波焊接来使第一隔膜112的末端和第二隔膜114的末端熔合，在超声波焊接的情况下，需要利用焊头(horn)直接对对象进行加压。然而，若如此利用焊头直接对隔膜的末端进行加压，则因具有粘结力的涂敷物质而可能使焊头粘结于隔膜。由此，可能引起装置的故障。因此，在将具有粘结力的涂敷物质涂敷于隔膜的情况下，适用利用预定的物质来直接向隔膜加压的工序是并不优选的。
另一方面，电极组件100可以包括第一辅助单体130和第二辅助单体140中的至少一个。首先，对第一辅助单体130进行观察。单位结构体110使第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114自上而下或自下而上依次层叠而形成。因此，若使这种单位结构体110反复层叠而形成电极组件100，则第一电极111、116(以下称之为“第一末端电极”)位于电极组件100的最上侧(参照图17)或最下侧(参照图18)(第一末端电极可以为正极，也可以为负极)。第一辅助单体130附加层叠于这种第一末端电极116。
更具体地，如图20所示，若第一电极111为正极且第二电极113为负极，则第一辅助单体130a从第一末端电极116依次、即从第一末端电极116向外侧(以图20为基准的上侧)依次层叠隔膜114、负极113、隔膜112及正极111而形成。并且，如图21所示，若第一电极111为负极且第二电极113为正极，则第一辅助单体130b从第一末端电极116依次、即从第一末端电极116向外侧层叠隔膜114及正极113而形成。如图20或图21所示，电极组件100可以通过第一辅助单体130而使正极位于第一末端电极116侧的最外侧。
一般，电极具有集电体和活性物质层(活性物质)，活性物质层涂敷于集电体的两面。由此，以图20为基准，正极的活性物质层中位于集电体的下侧的活性物质层以隔膜为介质而与负极的活性物质层中位于集电体的上侧的活性物质层发生反应。但是，若在以相同的方式形成单位结构体110之后，将其依次层叠而形成电极组件100，则位于电极组件100的最上侧或最下侧的第一末端电极只能与其他第一电极111同样地在集电体的两面具有活性物质层。但是，若第一末端电极具有在集电体的两面涂敷有活性物质层的结构，则第一末端电极的活性物质层中位于外侧的活性物质层无法与其他活性物质层发生反应。因此导致浪费活性物质层的问题。
第一辅助单体130用于解决这种问题。即，第一辅助单体130与单位结构体110单独形成。因此，第一辅助单体130可以具有仅在集电体的一面形成有活性物质层的正极。即，第一辅助单体130可以具有仅在集电体的两面中的与单位结构体110相向的一面(以图20为基准，面向下侧的一面)涂敷有活性物质层的正极。结果是，若在第一末端电极116附加层叠第一辅助单体130而形成电极组件100，则可以使仅单面被涂敷的正极位于第一末端电极116侧的最外侧。因此，可以解决浪费活性物质层的问题。并且，正极(例如)为放出镍离子的结构，因而使正极位于最外侧这有利于电池的容量。
然后，对第二辅助单体140进行观察。第二辅助单体140执行与第一辅助单体130基本相同的作用。更具体地进行说明。单位结构体110使第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114自上而下或自下而上依次层叠而形成。因此，若使这种单位结构体110反复层叠而形成电极组件100，则第二隔膜114(117)(以下称之为“第二末端隔膜”)位于电极组件100的最上侧(参照图18)或最下侧(参照图17)。第二辅助单体140附加层叠于这种第二末端隔膜117。
更具体地，如图22所示，若第一电极111为正极且第二电极113为负极，则第二辅助单体140a可以由正极111形成。并且，如图23所示，若第一电极111为负极且第二电极113为正极，则第二辅助单体140b可以从第二末端隔膜117依次、即从第二末端隔膜117向外侧(以图23为基准的下侧)依次层叠负极111、隔膜112及正极113而形成。第二辅助单体140与第一辅助单体130同样地，可以具有仅在集电体的两面中的与单位结构体110相向的一面(以图23为基准，面向上侧的一面)涂敷有活性物质的正极。结果是，若在第二末端隔膜117附加层叠第二辅助单体140而形成电极组件100，则可以使仅单面被涂敷的正极位于第二末端隔膜117侧的最外侧。
作为参照，图20、图21、图22及图23例示了使第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114自上而下依次层叠的情况。与其相反地，也可以与如上所述的内容同样地说明使第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114自下而上依次层叠的情况。并且，根据需要，第一辅助单体130和第二辅助单体140也可以还在最外侧包括隔膜。作为一例，在需要使位于最外侧的正极与壳体电绝缘的情况下，第一辅助单体130和第二辅助单体140可以还在正极的外侧包括隔膜。基于相同理由，如图22所示，在层叠有第二辅助单体140的一侧的相反侧(即，图22的电极组件100的最上侧)露出的正极也可以还包括隔膜。
另一方面，优选地如图24至图26所示地形成电极组件100。首先，可以如图24所示地形成电极组件100e。单位结构体110b可以使第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114自下而上依次层叠而形成。此时，第一电极111可以为正极，第二电极113可以为负极。并且，第一辅助单体130c可以从第一末端电极116依次、即以图24为基准自上而下层叠隔膜114、负极113、隔膜112及正极111而形成。此时，第一辅助单体130c的正极111可以仅在与单位结构体110b相向的一面形成活性物质层。
并且，第二辅助单体140c可以从第二末端隔膜117依次、即以图24为基准自下而上层叠正极(第一正极)111、隔膜112、负极113、隔膜114及正极(第二正极)118而形成。此时，第二辅助单体140c的正极中位于最外侧的正极(第二正极)118可以仅在与单位结构体110b相向的一面形成活性物质层。作为参照，若辅助单体包括隔膜，则有利于单体的整齐排列。
然后，可以如图25所示地形成电极组件100f。单位结构体110b可以自下而上依次层叠第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114而形成。此时，第一电极111可以为正极，第二电极113可以为负极。并且，第一辅助单体130d可以从第一末端电极116依次层叠隔膜114、负极113及隔膜112而形成。此时，不具有第二辅助单体也无妨。作为参照，负极可能因电位差而与袋外装材料200的铝层发生反应。因此，优选地，负极通过隔膜而与袋外装材料绝缘。
最后，可以如图26所示地形成电极组件100g。单位结构体110c可以自上而下层叠第一电极111、第一隔膜112、第二电极113及第二隔膜114而形成。此时，第一电极111可以为负极，而第二电极113可以为正极。并且，第二辅助单体140d可以从第二末端隔膜117依次层叠负极111、隔膜112、正极113、隔膜114及负极119而形成。此时，不具有第一辅助单体也无妨。
以下，参照图27，对本发明的电极组件100的固定结构进行说明。
本发明的电极组件100还可以包括固定部T1，上述固定部T1对单位结构体110或使单位结构体110层叠而成的结构的电极组件100的侧面或整个面进行固定。
即，为了确保层叠结构的稳定性，可以利用单独的部件来对电极组件100的侧面进行固定，这种固定部能够如图27a所示地以对层叠的电极组件100的整个面进行卷绕的方式来实现，或者如图27b所示地以仅固定电极组件100的侧面的固定部T2来体现。并且，在图27a、图27b的情况下，可以采用聚合物胶带作为固定部。
在如上所述的本发明的详细说明中对具体的实施例进行了说明。但在不超过本发明的范畴的限度内，能够进行多种变形。本发明的技术思想不应局限于本发明所记述的实施例，而是应由要求保护的范围及与要求保护的范围等同的技术方案来定义。

Claims (27)

1.一种电极组件的制造方法，包括：
步骤(S11)，形成从第一电极和第二电极的边缘向内侧凹陷的陷入部；
步骤(S20)，形成单位结构体，所述单位结构体具有使所述第一电极、第一隔膜、所述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使所述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使所述第一电极、所述第一隔膜、所述第二电极及所述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有所述4层结构或使所述4层结构反复配置而成的结构；
步骤(S31)，留边截取所述单位结构体所具有的所述第一隔膜和所述第二隔膜的与所述陷入部对应的区域，而在所述第一隔膜和所述第二隔膜也形成陷入部；以及
步骤(S41)，以使相邻的单位结构体的所述陷入部能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件。
2.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
形成于某一单位结构体的陷入部具有与形成于相邻的单位结构体的陷入部不同的尺寸。
3.根据权利要求2所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述陷入部的尺寸从所述电极组件的上表面向下表面逐渐增大或减小。
4.一种电极组件的制造方法，包括：
步骤(S12)，在第一电极和第二电极的内侧形成贯通孔；
步骤(S20)，形成单位结构体，所述单位结构体具有使所述第一电极、第一隔膜、所述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使所述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使所述第一电极、所述第一隔膜、所述第二电极及所述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有所述4层结构或使所述4层结构反复配置而成的结构；
步骤(S32)，留边截取所述单位结构体所具有的所述第一隔膜和所述第二隔膜的与所述贯通孔对应的区域，而在所述第一隔膜和所述第二隔膜也形成贯通孔；以及
步骤(S42)，以使相邻的单位结构体的所述贯通孔能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件。
5.根据权利要求4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
形成于某一单位结构体的贯通孔具有与形成于相邻的单位结构体的贯通孔不同的尺寸。
6.根据权利要求5所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述贯通孔的尺寸从所述电极组件的上表面向下表面逐渐增大或减小。
7.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述单位结构体以使所述电极和所述隔膜相互粘结的方式形成。
8.根据权利要求7所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述电极和所述隔膜的粘结为基于向所述电极和所述隔膜施加压力的粘结或者基于向所述电极和所述隔膜施加压力和热的粘结。
9.根据权利要求7所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述单位结构体通过对所述电极和所述隔膜进行层压而形成。
10.根据权利要求7所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述隔膜在表面涂敷有具有粘结力的涂敷物质。
11.根据权利要求10所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述涂敷物质为无机物粒子和粘结剂聚合物的混合物。
12.根据权利要求10所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述第一隔膜在与所述第一电极和所述第二电极相向的两面涂敷有所述涂敷物质，所述第二隔膜仅在与所述第二电极相向的一面涂敷有所述涂敷物质。
13.根据权利要求10所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述第一隔膜在与所述第一电极和所述第二电极相向的两面涂敷有涂敷物质，所述第二隔膜在与所述第二电极相向的一面和其相反面涂敷有所述涂敷物质，所述电极组件所具有的多个单位结构体借助所述第二隔膜的涂敷物质而相互粘结。
14.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述电极组件还包括第一辅助单体，所述第一辅助单体层叠于位于所述电极组件的最上侧或最下侧的第一电极即第一末端电极，
当所述第一电极为正极且所述第二电极为负极时，所述第一辅助单体以从所述第一末端电极依次层叠隔膜、负极、隔膜及正极的方式形成，当所述第一电极为负极且所述第二电极为正极时，所述第一辅助单体以从所述第一末端电极依次层叠隔膜及正极的方式形成。
15.根据权利要求14所述的电极组件的制造方法，其特征在于，所述第一辅助单体的正极包括：
集电体；以及
正极活性物质，仅涂敷于所述集电体的两面中与所述单位结构体相向的一面。
16.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述电极组件还包括第一辅助单体，所述第一辅助单体层叠于位于所述电极组件的最上侧或最下侧的第一电极即第一末端电极，
当所述第一电极为正极且所述第二电极为负极时，所述第一辅助单体以从所述第一末端电极依次层叠隔膜、负极及隔膜的方式形成。
17.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述电极组件还包括第二辅助单体，所述第二辅助单体层叠于位于所述电极组件的最上侧或最下侧的第二隔膜即第二末端隔膜，
当所述第一电极为正极且所述第二电极为负极时，所述第二辅助单体由正极形成，当所述第一电极为负极且所述第二电极为正极时，所述第二辅助单体以从所述第二末端隔膜依次层叠负极、隔膜及正极的方式形成。
18.根据权利要求17所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述第二辅助单体的正极包括：
集电体；以及
正极活性物质，仅涂敷于所述集电体的两面中与所述单位结构体相向的一面。
19.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述电极组件还包括第二辅助单体，所述第二辅助单体层叠于位于所述电极组件的最上侧或最下侧的第二隔膜即第二末端隔膜，
当所述第一电极为正极且所述第二电极为负极时，所述第二辅助单体以从所述第二末端隔膜依次层叠第一正极、隔膜、负极、隔膜及第二正极的方式形成，所述第二辅助单体的第二正极包括集电体和正极活性物质，所述正极活性物质仅涂敷于集电体的两面中与所述单位结构体相向的一面。
20.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述电极组件还包括第二辅助单体，所述第二辅助单体层叠于位于所述电极组件的最上侧或最下侧的第二隔膜即第二末端隔膜，
当所述第一电极为负极且所述第二电极为正极时，所述第二辅助单体以从所述第二末端隔膜依次层叠负极、隔膜、正极、隔膜及负极的方式形成。
21.根据权利要求1或4所述的电极组件的制造方法，其中，
还包括对所述电极组件的侧面或整个面进行固定的固定部。
22.根据权利要求21所述的电极组件的制造方法，其中，
所述固定部利用对所述电极组件的侧面或整个面进行卷绕的聚合物胶带来实现。
23.一种二次电池的制造方法，包括：
步骤(S11)，形成从第一电极和第二电极的边缘向内侧凹陷的陷入部；
步骤(S20)，形成单位结构体，所述单位结构体具有使所述第一电极、第一隔膜、所述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使所述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使所述第一电极、所述第一隔膜、所述第二电极及所述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有所述4层结构或使所述4层结构反复配置而成的结构；
步骤(S31)，留边截取所述单位结构体所具有的所述第一隔膜和所述第二隔膜的与所述陷入部对应的区域，而在所述第一隔膜和所述第二隔膜也形成陷入部；
步骤(S41)，以使相邻的单位结构体的所述陷入部能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件；以及
步骤(S50)，将所述电极组件收纳于袋外装材料，将所述袋外装材料中除了所述电极组件的垂直投影面之外的区域形成为熔合部。
24.根据权利要求23所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
所述步骤(S50)包括将所述熔合部中与所述陷入部对应的区域截取小于所述第一隔膜和第二隔膜的陷入部的面积的工序。
25.一种二次电池的制造方法，包括：
步骤(S12)，在第一电极和第二电极的内侧形成贯通孔；
步骤(S20)，形成单位结构体，所述单位结构体具有使所述第一电极、第一隔膜、所述第二电极及第二隔膜依次层叠而成的4层结构或使所述4层结构反复层叠而成的结构，或者将使所述第一电极、所述第一隔膜、所述第二电极及所述第二隔膜交替地配置并结合为一体而成的两种以上的基本单体按指定的顺序每次各层叠1个而具有所述4层结构或使所述4层结构反复配置而成的结构；
步骤(S32)，留边截取所述单位结构体所具有的所述第一隔膜和所述第二隔膜的与所述贯通孔对应的区域，而在所述第一隔膜和所述第二隔膜也形成贯通孔；
步骤(S42)，以使相邻的单位结构体的所述贯通孔能够相向的方式层叠多个单位结构体而形成电极组件；以及
步骤(S50)，将所述电极组件收纳于袋外装材料，将所述袋外装材料中除了所述电极组件的垂直投影面之外的区域形成为熔合部。
26.根据权利要求25所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
所述步骤(S50)包括将所述熔合部中与所述贯通孔对应的区域截取小于所述第一隔膜和第二隔膜的陷入部的面积的工序。
27.根据权利要求24或26所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
截取所述熔合部的工序通过激光切割、超声波切割、模具切割来执行。
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