CN105514351A - 柔性电极组件和具有该电极组件的电化学装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电极组件以及具有该电极组件的电化学装置，其中该电极组件包括：电极层叠结构，该电极层叠结构包括具有柔性的第一电极组件片和具有柔性的第二电极组件片，其中第一和第二电极组件交替地一个设置在另一个上；以及约束电极层叠结构的一部分的约束单元。第一电极组件片包括设置成彼此面对的第一和第二隔离膜、设置在第一和第二隔离膜之间并包括第一电极集流器和第一活性材料层的第一电极片、以及限制第一电极片相对于第一和第二隔离膜的运动的第一限制单元。

Description

柔性电极组件和具有该电极组件的电化学装置
技术领域
本公开涉及电极组件，更具体地，涉及柔性电极组件以及包括该柔性电极组件的电化学装置。
背景技术
随着电子技术的发展，针对各种便携式电子装置的市场快速成长，这些便携式电子装置不仅包括移动电话、游戏机、便携式多媒体播放器(PMP)和MPEG音频层-3(MP3)播放器，而且包括智能电话、智能触摸板(smartpad)、电子书终端、平板计算机和可穿戴医疗装置。随着针对便携式电子装置的市场成长，对适于驱动便携式电子装置的电池的需求也相应地增涨。而且，由于便携式电子装置被期望关于使用、携带和存放便携式电子装置是柔性的，以具有耐冲击性，所以对具有上述特征的柔性电池的需求也增涨。
不同于不可充电的原电池，二次电池是指能够被充电或放电的电池。尤其是，与镍镉(NiCd)电池或镍氢(Ni-H2)电池相比，锂(Li)二次电池具有更高的电压且更高的每单位质量能量密度的优点，因此，最近对于锂二次电池的需求增涨。当不足够柔性的电池弯曲时，电池的耐用性和稳定性会降低。
发明内容
本发明的实施方式涉及柔性电极组件以及包括该柔性电极组件的电化学装置。
根据本发明的实施方式，电极组件包括电极层叠结构，该电极层叠结构包括：具有柔性的第一电极组件片和具有柔性的第二电极组件片，其中第一电极组件片和第二电极组件片交替地一个设置在另一个上；以及约束单元，该约束单元约束电极层叠结构的一部分。在这样的实施方式中，第一电极组件片包括第一隔离膜、与第一隔离膜相对设置的第二隔离膜、设置在第一和第二隔离膜之间的第一电极片、以及第一限制单元，其中第一电极片包括第一电极集流器和第一活性材料层，该第一限制单元限制第一电极片相对于第一和第二隔离膜的运动。
在实施方式中，第一和第二隔离膜可以包括多孔聚合物膜。
在实施方式中，当电极层叠结构弯曲时，第一电极组件片和第二电极组件片之间的相对位置变化量可以在沿着电极层叠结构的长度方向最远离约束单元定位的部分中比在约束单元所处的部分中相对地大。
在实施方式中，第一电极组件片和第二电极组件片可以在沿着电极层叠结构的长度方向最远离约束单元定位的部分中可以彼此不连接。
在实施方式中，电极层叠结构还可以包括可伸展构件，该可伸展构件设置在沿着电极层叠结构的长度方向最远离约束单元定位的部分中，其中，该可伸展构件连接第一电极组件片和第二电极组件片。
在实施方式中，第一限制单元可以限制第一电极片在垂直于电极层叠结构的层叠方向的方向上的运动。
在实施方式中，第一限制单元可以包括连接构件或者约束部分，该连接构件连接第一隔离膜和第二隔离膜，该约束部分粘接第一隔离膜和第二隔离膜。
在实施方式中，第一隔离膜和第二隔离膜可以限定单个的整体的且不可分割的单元。
在实施方式中，第一电极片可以粘接到第一和第二隔离膜中的至少一个。
在实施方式中，第一和第二隔离膜中的所述至少一个可以粘接到第一电极片的第一活性材料层或第一电极集流器。
在实施方式中，第一电极片的运动范围可以被限制在约束单元和第一限制单元之间。
在实施方式中，第二电极组件片可以包括第二电极片，该第二电极片包括第二电极集流器和第二活性材料层。
在实施方式中，第二电极组件片还可以包括第三隔离膜、与第三隔离膜相对设置的第四隔离膜、以及第二限制单元，其中，第二电极片夹置在第三和第四隔离膜之间，第二限制单元限制第二电极片相对于第三和第四隔离膜的运动。
在实施方式中，第一和第二隔离膜可以包括多孔聚合物膜。
在实施方式中，第二电极片可以粘接到第三和第四隔离膜中的至少一个。
在实施方式中，电极层叠结构还可以包括设置在第一电极组件片和第二电极组件片之间的额外的隔离膜。
在实施方式中，约束单元可以设置在电极层叠结构的一个端部部分或者相对的端部部分的每个处，或者约束单元可以设置在电极层叠结构的相对端部部分之间。
在实施方式中，第一和第二隔离膜和第二电极组件片中的至少一个可以通过约束单元约束。
在实施方式中，第一电极片可以被约束单元约束。
在实施方式中，约束单元可以包括约束元件、约束孔、压力构件和电极层叠结构的被粘接部分中的至少一个。
在实施方式中，电极组件还可以包括设置在电极层叠结构的外表面上的保护膜。
在实施方式中，保护膜的柔性可以小于第一或第二隔离膜的柔性。
在实施方式中，电极组件还可以包括电极接线片，该电极接线片从电极层叠结构延伸并电连接到第一和第二电极组件片中的每个。
在实施方式中，电极接线片可以邻近约束单元设置。
在实施方式中，电极接线片延伸的位置与约束单元之间的间距可以等于或小于电极层叠结构的长度的约0.3倍。
在实施方式中，电极组件还可以包括围绕电极接线片设置的加强元件。
在实施方式中，由约束单元约束的区域的长度可以等于或小于电极层叠结构的长度的约0.5倍。
根据本发明的另一实施方式，一种电化学装置包括电极组件、电解质以及容纳电极组件和电解质的外部构件。在这样的实施方式中，电极组件可以包括电极层叠结构，该电极层叠结构包括具有柔性的第一电极组件片和具有柔性的第二电极组件片以及约束单元，该第一和第二电极组件交替地一个设置在另一个上，该约束单元约束电极层叠结构的一部分。在这样的实施方式中，第一电极组件片包括第一隔离膜、与第一隔离膜相对设置的第二隔离膜、第一电极片以及第一限制单元，该第一电极片设置在第一隔离膜和第二隔离膜之间并且包括第一电极集流器和第一活性材料层，第一限制单元限制第一电极片相对于第一和第二隔离膜的运动。
在实施方式中，第二电极组件片可以包括第二电极片，该第二电极片可以包括第二电极集流器和第二活性材料层。
在实施方式中，第二电极组件片还可以包括第三隔离膜、与第三隔离膜相对设置的第四隔离膜、以及第二限制单元，其中第二电极片夹置在第三和第四隔离膜之间，第二限制单元限制第二电极片相对于第三和第四隔离膜的运动。
在实施方式中，约束单元可以设置在电极层叠结构的一个端部部分或者相对的端部部分中的每个处，或者约束单元可以设置在电极层叠结构的相对的端部部分之间。
在实施方式中，电极组件还可以包括设置在电极层叠结构的外表面上的保护膜。
在实施方式中，电极组件还可以包括从电极层叠结构延伸并邻近约束单元设置的电极接线片。
附图说明
本发明的上述和其他特征将通过参照附图进一步详细描述本发明的示例性实施方式而变得更清楚，图中：
图1是示出根据本发明的电极组件的示例性实施方式的透视图；
图2是图1的电极组件的分解透视图；
图3是图1的电极组件的平面图；
图4是沿着图3的线I-I'截取的截面图；
图5是图1的第一电极组件片的示例性实施方式的分解透视图；
图6是图5的第一电极组件片的平面图；
图7是示出处于弯曲状态的图1的电极组件的截面图；
图8A至8G是示出图1的第一电极组件片的限制单元的示例性实施方式的平面图；
图9是示出图1的电极组件中电极接线片和约束单元(bindingunit)之间的关系的平面图；
图10是示出图1的电极组件中围绕电极接线片设置的加强元件的部分截面图；
图11是示出图1的第一电极组件片的备选示例性实施方式的截面图；
图12是示出图1的第一电极组件片的另一备选示例性实施方式的截面图；
图13是示出图1的电极组件的约束单元的备选示例性实施方式的平面图；
图14A至14C示出图1的电极组件的约束单元的其他备选示例性实施方式；
图15是示出根据本发明的电极组件的备选示例性实施方式的截面图；
图16是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图17是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图18是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图19是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图20是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的平面图；
图21是沿图20的线II-II'截取的截面图；
图22是处于弯曲状态的图20的电极组件的截面图；
图23是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图24是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图25是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图26是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的平面图；
图27是沿图26的线III-III'截取的截面图；
图28是示出处于弯曲状态的图27的电极组件的截面图；
图29是示出图26的电极组件中电极接线片和约束单元之间的关系的平面图；
图30是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的截面图；
图31是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的平面图；
图32是示出根据本发明的电极组件的另一备选示例性实施方式的平面图；以及
图33是示出根据本发明的电化学装置的示例性实施方式的透视图。
具体实施方式
现在参照附图在下面更全面描述本发明，图中示出各种实施方式。但是，本发明可以按照很多不同方式实施，且不应该理解为限制于在此阐述的实施方式。而是，这些实施方式被提供来使得本公开将全面和完整，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的附图标记始终表示相同的元件。
将理解，当元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在该另一元件上或者可以在其间存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，不存在中间元件。
将理解，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在此可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分区分开。从而，下面讨论的“第一元件”、“第一部件”、“第一区域”、“第一层”或“第一部分”可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分，而不背离在此的教导。
在此使用的术语仅用于描述具体实施方式而不意在限制。在此使用时，单数形式“一”和“该”旨在包括复数形式，包括“至少一个”，除非上下面清楚地另外表示。“或”意味着“和/或”。在此使用时，术语“和/或”包括相关列举项目中的一个或多个的任何和所有组合。将进一步理解，术语“包括”或“包含”当在本说明书中使用时，表明所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
此外，关系术语，如“下”或“底部”和“上”或“顶部”可以在此使用以描述一个元件与另一元件如图中所示的关系。将理解，关系术语旨在涵盖除了图中所描绘的取向之外该装置的其它不同取向。例如，如果其中一个图中的装置被颠倒，则被描述为在其他元件的“下”侧上的元件将取向为在所述其他元件的“上”侧。因此，取决于图的特定取向，示例性术语“下”可以涵盖“下”和“上”两种取向。类似地，如果在一个图中的装置被颠倒，则被描述为“在”其他元件“下面”或“下方”将取向为“在”所述其他元件“上方”。示例性术语“下面”或“下方”因此能够涵盖之上和之下两种取向。
“大约”或“近似”，在此使用时，包括所述数值并且指的是在特定数值的可接受变动范围之内，该范围如本领域技术人员考虑正被讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的限制)来确定。例如，“大约”可以指在一个或多个标准偏差之内，或者在所陈述数值的±30％、20％、10％、5％之内。
除非另外限定，在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属的技术领域内的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，术语，诸如在通用字典中定义的那些，应该被解释为具有与在相关技术的背景和本公开内它们的含义相一致的含义，并且将不被理解为理想化或者过分正式的意义，除非在此明确地如此限定。
在此参照作为理想化实施方式的示意性图示的截面图示来描述示例性实施方式。由此，可以预期到例如由于制造技术和/或误差导致的图示形状的变动。从而，在此描述的实施方式不应被理解为限制于在此所示的区域的特定形状，而是将包括由例如制造导致的形状的变动。例如，被图示为或者描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性特征。此外，所示的尖锐角度可以是倒圆的。从而，在图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出区域的精确形状并且不旨在限制本权利要求书的范围。
图1是示出根据本发明的电极组件100的示例性实施方式的透视图。图2是图1的电极组件100的分解透视图。图3是图1的电极组件100的平面图。图4是沿着图3的线I-I'截取的截面图。
参照图1至4，电极组件100的示例性实施方式可以包括电极层叠结构130和固定电极层叠结构130的端部部分的约束单元(bindingunit)140。在这样的实施方式中，电极层叠结构130可以包括具有柔性的第一电极组件片110和具有柔性的第二电极组件片120或120'。总地来说，材料的柔性可以由杨氏模量(即，抗张强度)来限定，片的柔性可以通过单位挠曲刚度(SpecificFlexureRigidity)(＝Et3/12)来限定。E是杨氏模量，且t是片的厚度。在此，具有柔性的材料指的是材料可以各自独立地具有大约0.01到大约300千兆帕(GPa)的杨氏模量(即，抗张强度)，例如大约0.05到大约220GPa。此外，在此，具有柔性的片指的是该片可以各自独立地具有大约1.04×10-10至大约1.2×10-1Nm，例如大约8.33×10-10至大约9.75×10-3Nm或大约1.15×10-9至2.6×10-3Nm的单位挠曲刚度。第一和第二电极组件片110、120和120'交替地一个层叠在另一个上或者一个设置在另一个上。在这样的实施方式中，如图3所示，第一和第二电极接线片151和152从电极层叠结构130沿着预定方向例如沿着x方向延伸，该x方向是电极层叠结构130的长度方向。第一电极接线片151电连接到第一电极组件片110，第二电极接线片152电连接到第二电极组件片120或120'。
图5是图1的第一电极组件片110的示例性实施方式的分解透视图。图6是图5的第一电极组件片110的平面图。
参照图5和图6，第一电极组件片110的示例性实施方式可以包括彼此相对或者彼此面对设置的第一和第二隔离膜115和116、设置在第一和第二隔离膜115和116之间的第一电极片113、以及约束或限制第一电极片113的运动的限制单元114。第一电极片113可以包括第一电极集流器111和设置在该第一电极集流器111上的第一活性材料层112。在一个示例性实施方式中，例如，第一活性材料层112可以设置在第一电极集流器111的两个相对表面(例如，顶表面和底表面)上。在备选示例性实施方式中，第一活性材料层112可以设置在第一电极集流器111的仅一个表面(例如，顶表面和底表面的其中一个)上。在示例性实施方式中，第一电极片113可以是正电极片。在这样的实施方式中，第一电极集流器111可以是正集流器，第一活性材料层112可以是正活性材料层。在备选示例性实施方式中，第一电极片113可以是负电极片。在这样的实施方式中，第一电极集流器111可以是负集流器，第一活性材料层112可以是负活性材料层。
在此，正集流器可以包括金属，包括例如铝、不锈钢、钛、铜、银或从其选择的材料的组合。正活性材料层可以包括正活性材料、粘合剂和导电材料。在示例性实施方式中，在电极组件100是锂二次电池的电极组件的情况下，正活性材料层可以包括可以可逆地嵌入锂离子和使锂离子脱离的材料。
在此，正活性材料可以包括例如从锂过渡金属氧化物(诸如锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴镁氧化物、锂镁氧化物)、磷酸锂铁、硫化镍、硫化铜、硫、氧化铁和氧化钒中选出的至少一种。
在此，粘合剂可以包括从以下选出的至少一种：例如聚偏二氟乙烯基粘合剂，如聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物或者偏二氟乙烯/四氟乙烯共聚物；羧甲基纤维素基粘合剂，诸如钠-羧甲基纤维素或锂-羧甲基纤维素；丙烯酸酯基纤维素，诸如聚丙烯酸、锂-聚丙烯酸、丙烯酸树脂、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯酸丁酯粘合剂；聚酰胺酰亚胺；聚四氟乙烯；聚氧化乙烯；聚吡咯；全氟磺酸锂(lithium-nafion)；和苯乙烯-丁二烯橡胶基聚合物。
在此，导电材料可以包括从以下选出的至少一种：例如碳基导电材料，如碳黑、碳纤维、石墨烯、石墨烯氧化物和石墨；金属纤维，如导电纤维；金属粉，诸如铝粉和镍粉；氟化碳粉；导电晶须，如氧化锌和钛酸钾；导电金属氧化物，如二氧化钛；以及导电聚合物，如聚苯派生物。
在此，负集流器可以包括从例如铜、不锈钢、镍、铝和钛中选出的至少一种。负活性材料层可以包括负活性材料、粘合剂和导电材料。在实施方式中，在电极组件100是锂二次电池的电极组件的情况下，负活性材料层可以包括与锂成合金的材料或者可以可逆地插入锂离子和使锂离子脱离的材料。
在此，负活性材料可以包括从例如金属、碳基材料、金属氧化物和锂金属氮化物中选出的至少一种。金属可以包括从锂、硅、镁、钙、铝、锗、锡、铅、砷、锑、铋、银、金、锌、镉、汞、铜、铁、镍、钴和铟中选出的至少一种。碳基材料可以包括从石墨、石墨化碳纤维、焦炭、中间相炭微球(MCMB)、聚并苯、沥青基碳纤维和硬碳中选出的至少一种。金属氧化物可以包括从锂钛氧化物、钛氧化物、钼氧化物、铌氧化物、铁氧化物、钨氧化物、锡氧化物、非晶锡氧化物化合物、一氧化硅、钴氧化物和镍氧化物中选出的至少一种。备选地，在负活性材料层中包括的粘合剂和导电材料可以与正活性材料层中包括的基本上相同。
在示例性实施方式中，第一电极片113可以设置在第一和第二隔离膜115和116之间。第一和第二隔离膜115和116可以每个均包括多孔聚合物膜。在一个示例性实施方式中，例如，第一和第二隔离膜115和116可以包括包含聚乙烯、聚丙烯和聚合物纤维的纺织布或无纺布，但是不局限于此。在备选示例性实施方式中，第一和第二隔离膜115和116可以包括各种材料。
在示例性实施方式中，限制第一电极片113的运动的限制单元114设置在第一和第二隔离膜115和116之间。限制单元114限制第一电极片113相对于第一和第二隔离膜115和116的运动。在一个示例性实施方式中，例如，限制单元114可以限制第一电极片113在垂直于电极层叠结构130的层叠方向(即，图5中的z方向)的方向上的运动。在一个示例性实施方式中，例如，限制单元114可以包括连接构件，该连接构件连接第一隔离膜115和第二隔离膜116。连接构件可以将第一和第二隔离膜115和116的边缘彼此连接。连接构件可以包括具有柔性的材料。于是，第一和第二隔离膜115和116之间的第一电极片113可以被限制单元114限制而不能沿着垂直于电极层叠结构130的层叠方向(即，图5的z方向)的四个方向，即，x、-x、y、-y方向移动。
限制单元114和第一电极片113可以不处于接触状态。在示例性实施方式中，第一电极片113可以与限制单元114分离或间隔开一间距。限制单元114可以通过连接第一隔离膜115和第二隔离膜116而在垂直于第一电极片113的层叠方向的方向上间接限制第一电极片113，尽管在垂直于层叠方向的方向上不直接限制第一电极片113。在备选示例性实施方式中，通过在靠近限制单元114的位置处将第一隔离膜115和第二隔离膜116之间的间距保持为小于第一电极片113的厚度，可以防止第一电极片113靠近限制单元114。当电极组件100变形时，即使第一和第二隔离膜115和116与第一电极片113之间发生相对运动，限制单元114也可以有效地防止第一电极片113移动到预定区域、空间或约束范围之外。在这样的实施方式中，通过保持限制单元114的强度大于第一和第二隔离膜115和116的强度，可以防止第一电极组件片110的边缘被轻易损坏。在备选示例性实施方式中，限制单元114可以防止外来物质在由第一和第二隔离膜115和116所围绕的区域的内侧和外侧之间的运动。
在示例性实施方式中，第一和第二隔离膜115和116之间的第一电极片113可以粘接到第一和第二隔离膜115和116中的至少一个上。第一电极片113的粘接到第一和/或第二隔离膜115和116的部分可以是第一活性材料层112或者第一电极集流器111。在这样的实施方式中，在第一电极片113被粘接到第一和第二隔离膜115和116的至少一个上时，第一电极片113的运动被有效地约束。
返回参照图1至4，在示例性实施方式中，第二电极组件片120和120'可以是第二电极片，每个第二电极片包括第二电极集流器121和设置在第二电极集流器121上的第二活性材料层122。第二活性材料层122可以设置在第二电极集流器121的相对表面中的一个或二者上。在一个示例性实施方式中，例如，设置在电极层叠结构130内侧的第二电极组件片120的第二活性材料层122可以设置在其第二电极集流器121的相对表面中的两个表面上，设置在电极层叠结构130的外侧的第二电极组件片120'的第二活性材料层122可以设置在其第二电极集流器121的相对表面中的一个上，但不局限于此。
在示例性实施方式中，第二电极片可以是负电极片或者正电极片。在示例性实施方式中，在第一电极片113是正电极片的情况下，第二电极片可以是负电极片。在这样的实施方式中，第二电极集流器121可以是负集流器且第二活性材料层122可以是负活性材料层。在示例性实施方式中，在第一电极片113是负电极片的情况下，第二电极片可以是正电极片。在这样的实施方式中，第二电极集流器121可以是正集流器，而第二活性材料层122可以是正活性材料层。
在示例性实施方式中，约束单元140设置在电极层叠结构130的端部部分处，使得电极层叠结构130的端部部分可以被约束单元140限制。电极层叠结构130的端部部分例如可以具有在第一和第二电极接线片151和152之间设置的延伸部的形状。因此，电极层叠结构130的所述端部部分具有比其相对的端部部分窄的宽度。在这样的实施方式中，在电极层叠结构130的所述端部部分以相对窄的宽度延伸且第一和第二电极接线片151和152布置在其相对侧的情况下，可以限定容纳第一或第二电极接线片151或152的相对大的空间。因而，在这样的实施方式中，即使当第一或第二电极接线片151或152在电极层叠结构130弯曲时变形时，也可以减小施加到第一或第二电极接线片151或152的应力，并由此包括该电极组件100的电化学装置的耐弯曲性可以提高。在这样的实施方式中，在约束单元140设置在电极层叠结构130的具有窄宽度的端部部分处的情况下，由约束单元140限制的区域之外的空间可以允许确保更大容量，由此提高电化学装置的能量密度。
在示例性实施方式中，如图3中所示，由约束单元140限制的区域在电极层叠结构130的长度方向上的长度w可以等于或小于电极层叠结构130的长度l的大约0.5倍。当电极层叠结构130的长度l等于或大于25毫米(mm)时，由约束单元140限制的区域的长度w可以等于或小于电极层叠结构130的长度l的大约0.3倍。在示例性实施方式中，由约束单元140所限制的区域的长度w可以等于或小于电极层叠结构130的长度l的大约0.25倍，以改善电极组件100的柔性。但是，本发明不局限于此。约束单元140可以围绕第一和第二电极接线片151和152延伸的位置设置，如下面所描述的。
在示例性实施方式中，约束单元140可以包括约束第一和第二电极组件片110、120和120'的端部部分的约束构件。参照图4，在示例性实施方式中，第一电极组件片110的端部部分以及第二电极组件片120和120'的每个的端部部分可以被约束单元140约束。在这样的实施方式中，第一电极组件片110的第一和第二隔离膜115和116由约束单元140约束，第二电极组件片120和120'中的每个的第二电极集流器121被约束单元140约束。在备选示例性实施方式中，取代第二电极集流器121，第二活性材料层122可以被约束单元140约束，或者第二电极集流器121和第二活性材料层122二者均可以被约束单元140约束。在约束单元140中，第一电极组件片110以及第二电极组件片120和120'可以在第一和第二电极组件片110、120和120'的在电极层叠结构130的长度方向上最远离约束单元140定位的相对端部部分处不彼此连接。在示例性实施方式中，如图4所示，第一和第二隔离膜115和116二者均可以由约束单元140约束，但不局限于此。在备选示例性实施方式中，第一和第二隔离膜115和116中的其中一个的隔离膜可以被约束单元140约束。在一个示例性实施方式中，例如，第一隔离膜115可以比第二隔离膜116短，且仅第二隔离膜116可以被约束单元140约束。
在示例性实施方式中，如图1至3所示，约束单元140设置在第一和第二电极接线片151和152之间，但是在备选示例性实施方式中，约束单元140和第一及第二电极接线片151和152的位置不局限于此。在一个备选示例性实施方式中，例如，第一和第二电极接线片151和152可以布置成彼此邻近，使得第二电极接线片152设置在第一电极接线片151和约束单元140之间。
在示例性实施方式中，如图1所示，两个第一电极组件片110和三个第二电极组件片120和120'彼此交替地层叠，但是第一和第二电极组件片110、120和120'的数量可以各种各样地修改。在示例性实施方式中，如图1所示，第二电极组件片120'设置在电极层叠结构130的外侧，但是在备选示例性实施方式中，第一电极组件片110可以设置在电极层叠结构130的外侧。在另一备选示例性实施方式中，第一和第二电极组件片110、120和120'可以设置在电极层叠结构130的外侧。
图7是图1的电极组件100处于弯曲状态下的截面图。
参照图7，当电极组件100弯曲时，即，处于弯曲状态时，在第一电极组件片110与第二电极组件片120和120'之间会发生滑动。在弯曲状态下，由于电极层叠结构130的第一端部部分A被约束单元140约束，与没有被约束单元140约束的部分相比，在约束单元140所处的第一端部部分A中发生较小的滑动。因此，在约束单元140所处的第一端部部分A处，在电极层叠结构130的弯曲过程中发生的在第一电极组件片110与第二电极组件片120和120'之间相对位置变化的程度可以小于在沿着电极层叠结构130的长度方向上最远离第一端部部分A定位的第二端部部分B中的相对位置变化的程度。
通常，当未被约束的电极层叠结构被反复弯曲时，电极层叠结构的单个层的相对位置变化，并因此，单个层可以彼此错位，使得稳定性退化。而且，如果增大正电极片、隔离膜和负电极片的尺寸差异以提高稳定性，则能量密度降低。
在示例性实施方式中，电极层叠结构130的所述一个端部部分被约束单元140约束，从而即使在电极层叠结构130被反复弯曲时，第一和第二电极组件片110、120和120'的错位也可以减小。在这样的实施方式中，约束单元140约束第一和第二隔离膜115和116而不是第一电极片113，在约束单元140中第一电极片113和第二电极片之间会发生的短路问题可以被有效地防止。在这样的实施方式中，用于限制第一电极片113的运动的限制单元114设置在第一和第二隔离膜115和116之间，使得即使在约束单元140中发生错位，也可以有效地防止在第一电极片113和第二电极片之间发生短路。在这样的实施方式中，第一电极片113、第一和第二隔离膜115和116以及第二电极片的尺寸的差异可以被显著地最小化，并且能量密度由此可以被显著提高。
图8A至8G示出图1的第一电极组件片的限制单元114的各种示例性实施方式。
参照图8A，约束第一电极片113的运动的限制单元114a的示例性实施方式可以包括设置在第一电极片113的下侧的连接构件。在这样的实施方式中，限制单元114a可以仅约束第一电极片113在垂直于电极层叠方向的一个方向(即，-x方向)上的运动。在这样的实施方式中，第一电极片113在x方向上的运动可以被图1的约束单元140进一步约束，该约束单元140设置在第一电极片113的上侧，即，在电极层叠结构130的相对的端部部分处。在这样的实施方式中，第一电极片113在约束单元140和限制单元114a之间的运动范围可以被有效地限制。
参照图8B，约束第一电极片113的运动的限制单元114b的另一示例性实施方式可以包括设置在第一电极片113的左侧和右侧的多个连接构件。在这样的实施方式中，限制单元114b可以约束第一电极片113在垂直于电极层叠方向的两个方向，即，y和-y方向上的运动。在这样的实施方式中，第一电极片113在x方向上的运动可以被第一电极片113的上侧的约束单元140进一步限制。
参照图8C，约束第一电极片113的运动的限制单元114c的另一示例性实施方式可以包括设置在第一电极片113的左侧、右侧和上侧的多个连接构件。在这样的实施方式中，限制单元114c可以约束第一电极片113在垂直于电极层叠方向的三个方向，即，在x、-y和y方向上的运动。
参照图8D，约束第一电极片113的运动的限制单元114d的另一示例性实施方式可以包括设置在第一电极片113的左侧、右侧和下侧的多个连接构件。在这样的实施方式中，限制单元114d可以约束第一电极片113在垂直于电极层叠方向的三个方向，即，-x、y和-y方向上的运动。在这样的实施方式中，第一电极片113在x方向上的运动可以被第一电极片113的上侧中的约束单元140进一步约束。
参照图8E，约束第一电极片113的运动的限制单元114e的另一示例性实施方式可以包括设置在第一电极片113的上侧和下侧的多个连接构件。在这样的实施方式中，在第一电极片113的上侧的连接构件可以约束第一电极片113在x方向的运动。在这样的实施方式中，第一电极片113在y方向的运动可以被设置在第一电极片113的上侧处的连接构件以及连接到第一电极片113的第一电极接线片151进一步约束。因此，限制单元114e可以约束第一电极片113在垂直于电极层叠方向的三个方向，即，x、-x和y方向上的运动。
参照图8F，约束第一电极片113的运动的限制单元114f的另一示例性实施方式可以包括设置在第一电极片113的上侧和下侧的多个连接构件。在这样的实施方式中，在第一电极片113的上侧的连接构件可以约束第一电极片113在x方向上的运动。在这样的实施方式中，第一电极片113在y和-y方向上的运动可以被第一电极片113的上侧的连接构件以及连接到第一电极片113的第一电极接线片151进一步约束。因此，在这样的实施方式，限制单元114f可以约束第一电极片113在垂直于电极层叠方向的四个方向上，即，在x、-x、y和-y方向上的运动。
参照图8G，约束第一电极片113的运动的限制单元114g的另一示例性实施方式可以包括设置成沿着第一电极片113的边缘彼此间隔开的多个连接构件。限制单元114g可以限制第一电极片113在垂直于电极层叠方向的四个方向上，即，在x、-x、y和-y方向上的运动。上面参照图8A至8G描述的限制单元114a至114g的示例性实施方式仅是示例性的，本发明不局限于此。在备选示例性实施方式中，限制单元的连接构件的形状和数量可以各种各样地修改。
图9示出在图1的电极组件100内的电极接线片和约束单元140之间的关系。参照图9，在示例性实施方式中，第一和第二电极接线片151和152可以邻近约束单元140设置以防止其中的损坏。在这样的实施方式中，约束单元140与第一和第二电极接线片151和152的每个从其延伸的位置之间的间距d可以等于或小于电极层叠结构的长度l的大约0.3倍。然而，本发明不局限于此。
图10示出了电极组件100的示例性实施方式，其中加强元件175围绕电极接线片152设置。参照图10，第二电极接线片152包括从电极层叠结构130突出的延伸部分，且第二电极接线片152的延伸部分电连接到外部引线片162。在这样的实施方式中，第二电极接线片152的延伸部分和引线片162之间或者第二电极接线片152的延伸部分之间的连接会被减弱。因此，在这样的实施方式中，电极组件100可以进一步包括加强元件175，该加强元件175围绕第二电极接线片152设置，以加强第二电极接线片152的延伸部分与引线片162之间或者第二电极接线片152的延伸部分之间的连接。加强元件175可以例如利用刚性膜或者外部袋来提供或形成。虽然图10示出了围绕第二电极接线片152设置的加强元件175的示例性实施方式，但并不局限于此。在备选实施方式中，加强元件175可以由各种方法围绕第二电极接线片152设置。在示例性实施方式中，如图10所示，加强元件175可以围绕第二电极接线片152设置，但是不局限于此。在备选示例性实施方式中，加强元件175可以进一步围绕图3的第一电极接线片151设置。
图11是示出图1的第一电极组件片110的备选示例性实施方式的横截面图。参照图11，第一电极组件片110a的示例性实施方式可以包括设置成彼此面对的第一和第二隔离膜115a和116a、设置在第一和第二隔离膜115a和116a之间的第一电极片113、以及约束第一电极片113的运动的限制单元114'。第一电极片113包括第一电极集流器111和设置在第一电极集流器111上的第一活性材料层112。限制单元114'可以由第一和第二隔离膜115a和116a的彼此粘接的部分限定。在一个示例性实施方式中，例如，限制单元114'可以由第一和第二隔离膜115a和116a的被粘接部分限定，所述被粘接部分通过粘接第一和第二隔离膜115a和116a的边缘而形成。限制单元114'可以由通过利用粘合剂或者利用热焊接来粘接第一和第二隔离膜115a和116a而形成的第一和第二隔离膜115a和116a的被粘接部分限定。但是，本发明不局限于此，第一和第二隔离膜115a和116a的被粘接部分可以按照各种方式或方法来提供。
图12是图1的第一电极组件片110的另一备选示例性实施方式的横截面图。参照图12，第一电极组件片110b的示例性实施方式可以包括设置成彼此面对的第一和第二隔离膜115b和116b、设置在第一和第二隔离膜115b和116b之间的电极片113、以及约束第一电极片113的运动的限制单元114”。在这样的实施方式中，第一和第二隔离膜115b和116b可以限定单一的整体且不可分割的单元或者一体地形成为单一的整体且不可分割的单元，限制单元114”可以由第一和第二隔离膜115b和116b被折叠的位置处的被折叠部分限定。
图13是图1的电极组件100的约束单元140的示例性实施方式的平面图。参照图13，多个约束单元141和142设置在电极层叠结构130的端部部分处。所述约束单元141和142可以在垂直于电极层叠结构130的长度方向的方向上彼此分离。在这样的实施方式中，如图13所示，两个约束单元141和142设置在电极层叠结构130的一个端部部分处，但是不局限于此。在备选示例性实施方式中，三个或多个约束单元可以设置在电极层叠结构130的一个端部部分处。
图14A至14C示出了图1的电极组件的约束单元140的各种示例性实施方式。参照图14A，约束单元140a的示例性实施方式可以通过形成在电极层叠结构130的一个端部部分内的约束孔以及填充在该约束孔内部的约束材料来限定。参照图14B，约束单元140b的备选示例性实施方式可以通过在电极层叠结构130的一个端部部分内形成的约束孔以及插入到该约束孔内的约束环或约束带来限定。参照图14C，约束单元140c的另一备选示例性实施方式可以由压力构件限定，该压力构件向第一和第二电极组件片110、120和120'的从电极层叠结构130突出的所述一个端部部分中的每个施加压力，以约束第一和第二电极组件片110、120和120'的所述一个端部部分。在示例性实施方式中，约束单元不局限于图14A至14C中示出的约束单元140a至140c，约束单元可以以各种方法限定或提供。在一个示例性实施方式中，例如，约束单元可以由电极层叠结构的被粘接部分限定，该被粘接部分例如是通过利用粘合剂或者热焊接而粘接第一和第二电极组件片110、120和120'的所述一个端部部分来提供的第一和第二电极组件片110、120和120'的被粘接部分。
图15是示出根据本发明的电极组件100a的备选示例性实施方式的横截面图。
参照图15，在电极组件100a的示例性实施方式中，约束单元140设置在电极层叠结构130的第一端部部分A处，电极层叠结构130可以进一步包括可伸展构件190，该可伸展构件190连接第一电极组件片110和第二电极组件片120和120'并设置在电极组件100a的在电极层叠结构130的长度方向上最远离第一端部部分A定位的部分(即，第二端部部分B)处。该可伸展构件190不约束电极层叠结构130的第二端部部分B，但可以使得在第二端部部分B处在第一电极组件片110与第二电极组件片120和120'之间的间距在电极层叠结构130弯曲过程中是均匀的。
图16是示出根据本发明的电极组件100b的另一备选示例性实施方式的横截面图。
在示例性实施方式中，如图16所示，电极组件100b可以包括电极层叠结构130、设置在电极层叠结构130的一个端部部分处的约束单元140以及设置在电极层叠结构130的外表面上的保护膜180。保护膜180可以保护电极层叠结构130免受可以从外部施加到电极层叠结构130的物理冲击或化学影响。保护膜180可以包括具有预定程度的柔性和强度的材料，所述柔性和强度被确定成基本上不影响电极层叠结构130的弯曲。保护膜180可以包括例如聚合物、金属或者纤维增强材料。在一个示例性实施方式中，例如，保护膜180可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚酮(PK)、不锈钢(SUS)或者碳纤维。保护膜180的一个端部部分可以由约束单元140约束。保护膜180可以设置成分离的层，或者可以通过粘接到第一电极组件片110、第二电极组件片120和120'或者隔离膜115和116而提供。在这样的实施方式中，保护膜190的刚度可以大于第一或第二隔离膜115或116的刚度。即，保护膜180的柔性可以小于第一或第二隔离膜115或116的柔性。在示例性实施方式中，保护膜180的柔性可以小于第一电极片113的柔性。
图17是示出根据本发明的电极组件100c的另一备选示例性实施方式的横截面图。图17的电极组件100c的示例性实施方式基本上与图4的电极组件100相同，除了第一电极片113的一个端部部分被约束单元140约束之外。在这样的实施方式中，如图17所示，第一电极片113的第一电极集流器111可以被约束单元140约束。备选地，第一活性材料层112可以被约束单元140约束，或者第一电极集流器111和第一活性材料层112二者都可以被约束单元140约束。
图18是示出根据本发明的电极组件100d的另一备选示例性实施方式的横截面图。在示例性实施方式中，如图18所示，第二电极组件片120'仅设置在电极层叠结构的外侧。图18的电极组件100d基本上与图4的电极组件100相同，除了额外的隔离膜117进一步设置在第一电极组件片110和第二电极组件片120'之间。该额外的隔离膜117可以有效地防止在图4的第一和第二隔离膜115和116中的至少一个被损坏时在第一电极片113和第二电极片之间可能发生的短路。在这样的实施方式中，该额外的隔离膜117的一个端部部分可以被约束单元140约束。
图19是示出根据本发明的电极组件100e的另一备选示例性实施方式的横截面图。
参照图19，电极组件100e的示例性实施方式可以包括电极层叠结构和约束电极层叠结构的一个端部部分的约束单元140。电极层叠结构可以包括具有柔性的第一电极组件片110以及每个均具有柔性的第二电极组件片120和120'。第一和第二电极组件片110、120和120'彼此交替地层叠或一个设置在另一个上。
第一电极组件片110可以包括设置成彼此面对并包括多孔聚合物膜的第一和第二隔离膜115和116、设置在第一和第二隔离膜115和116之间的第一电极片113、以及约束第一电极片113的运动的第一限制单元114。第一电极片113可以包括第一电极集流器111和设置在第一电极集流器111上的第一活性材料层112。第一活性材料层112可以设置在第一电极集流器111的相对表面中的其中一个上或者相对表面的两个上。约束第一电极片113的运动的第一限制单元114可以设置在第一和第二隔离膜115和116之间。在这样的实施方式中，第一限制单元114可以包括连接第一隔离膜115和第二隔离膜116的第一连接构件。在备选示例性实施方式中，第一限制单元114可以由第一和第二隔离膜115和116的粘接部分(见图11)或者一体形成为单个整体的且不可分割单元的第一和第二隔离膜115和116的被折叠部分(见图12)限定。在这样的实施方式中，第一电极片113可以粘接到第一和第二隔离膜115和116中的至少一个上。
第二电极组件片120和120'可以包括设置成彼此面对并且包括多孔聚合物膜的第三和第四隔离膜125和126、设置在第三和第四隔离膜125和126之间的第二电极片123和123'、约束第二电极片123和123'的运动的第二限制单元124。第二电极片123和123'可以包括第二电极集流器121和设置在第二电极集流器121上的第二活性材料层122。第二活性材料层122可以设置在第二电极集流器121的相对表面中的其中一个上或者相对表面中的两个上。约束第二电极片123和123'的运动的第二限制单元124设置在第三和第四隔离膜125和126之间。第二限制单元124可以包括连接第三隔离膜125和第四隔离膜126的第二连接构件。在备选示例性实施方式中，第二限制单元124可以由第三和第四隔离膜125和126的被粘接部分相对或者由一体形成为单个整体的且不可分割的单元的第三和第四隔离膜125和126的被折叠部分限定。在这样的实施方式中，第二电极片123可以粘接到第三和第四隔离膜125和126中的至少一个上。
约束单元140设置在电极层叠结构的一个端部部分处，且第一和第二电极组件片110、120和120'的一个端部部分可以被约束单元140约束。在这样的实施方式中，第一电极组件片110的第一和第二隔离膜115和116以及第二电极组件片120和120'的第三和第四隔离膜125和126可以被约束单元140约束。在这样的实施方式中，虽然在图19中未示出，但是第一电极片113以及第二电极片123和123'可以由约束单元140约束。
图20是示出根据本发明的电极组件200的示例性实施方式的平面图，图21是沿着图20的线II-II'截取的横截面图。
参照图20和21，电极组件200可以包括电极层叠结构230以及约束电极层叠结构230的相对的端部部分的第一和第二约束单元241和242。电极层叠结构230可以包括具有柔性的至少一个第一电极组件片210以及每个均具有柔性的第二电极组件片220和220'中的至少一个。第一和第二电极组件片210、220和220'彼此交替层叠或者一个设置在另一个上。第一和第二电极接线片251和252沿着预定方向从电极层叠结构230延伸。
第一电极组件片210可以包括设置成彼此面对的第一和第二隔离膜215和216、设置在第一和第二隔离膜215和216之间的第一电极片213以及约束第一电极片213的运动的限制单元。第一电极片213可以包括第一电极集流器211和设置在第一电极集流器211的至少一个表面上的第一活性材料层212。第一电极片213可以是正电极片或者负电极片。
第一电极片213设置在包括多孔聚合物膜的第一和第二隔离膜215和216之间。约束第一电极片213的运动的限制单元214设置在第一和第二隔离膜215和216之间。限制单元214可以约束第一电极片213在与电极层叠结构230的层叠方向垂直的方向上移动。限制单元214可以包括连接第一隔离膜215和第二隔离膜216的连接构件。在备选示例性实施方式中，限制单元214可以包括第一和第二隔离膜215和216的被粘接部分或者一体形成的第一和第二隔离膜215和216的被折叠部分，如上所述。另外，设置在第一和第二隔离膜215和216之间的第一电极片213可以粘接到第一和第二隔离膜215和216中的至少一个。第二电极组件片220和220'可以是第二电极片，该第二电极片包括第二电极集流器221和设置在第二电极集流器221的至少一个表面上的第二活性材料层222。第二电极片可以是负电极片或者正电极片。
第一和第二约束单元241和242设置在电极层叠结构230的相对的端部部分处。电极层叠结构230的相对的端部部分可以通过第一和第二约束单元241和242约束。由约束单元241和242约束的区域在电极层叠结构230的长度方向上的长度w”和w'可以等于或小于电极层叠结构230的长度l的大约0.5倍。第一和第二电极接线片251和252被拉出的位置可以分别围绕第一和第二约束单元241和242。在备选示例性实施方式中，加强元件(未示出)可以进一步围绕第一和第二电极接线片251和252设置，如上所述。第一和第二约束单元241和242中的每个可以包括约束构件。在备选实施方式中，第一和第二约束单元241和242中的每个可以由约束孔和填充在该约束孔内部的约束材料限定，或者第一和第二约束单元241和242中的每一个可以由约束孔和插入到该约束孔内的约束环限定。在这样的实施方式中，第一和第二约束单元241和242中的每一个可以由压力构件限定或者通过利用粘合剂或热焊接的粘接方法来提供。在备选示例性实施方式中，虽然图中未示出，但是保护膜可以进一步设置在电极层叠结构230的外表面上。
参照图21，设置在电极层叠结构230的一个端部部分处的第一约束单元241约束第一电极组件片210，并且设置在电极层叠结构230的另一端部处的第二约束单元242约束第二电极组件片220和220'。在这样的实施方式中，第一约束单元241约束第一电极组件片210的第一和第二隔离膜215和216。第二约束单元242约束第二电极组件片220和220'的第二电极集流器221。在备选示例性实施方式中，第二约束单元242可以约束第二活性材料层222而不是第二电极集流器221。在备选示例性实施方式中，第二约束单元242可以约束第二电极集流器221和第二活性材料层222二者。
图22是示出处于弯曲状态的图20的电极组件200的横截面图。
参照图22，当电极组件200弯曲时，在第一电极组件片210与第二电极组件片220和220'之间会发生滑动。在这样的实施方式中，在电极层叠结构230的第一端部部分A和第二端部部分B被第一和第二约束单元241和242约束的情况下，与没有被约束的部分相比，在第一和第二约束单元241和242所处的第一端部部分A和第二端部部分B中发生较小的滑动。因此，在电极层叠结构230弯曲时在第一电极组件片210与第二电极组件片220和220'之间的相对位置变化量可以在第一和第二约束单元241和242所处的第一端部部分A和第二端部部分B中比沿着电极层叠结构230的长度方向最远离第一和第二约束单元241和242定位的中心部分C中小。
图23是示出根据本发明的电极组件200a的另一备选示例性实施方式的横截面图。
图23的电极组件200a基本上与图21的电极组件200相同，除了第一电极片213的一个端部部分额外地被第一约束单元241约束。在这样的实施方式中，如图23所示，第一电极片231的第一电极集流器211可以被第一约束单元241约束。在备选示例性实施方式中，第一活性材料层212可以被第一约束单元241约束，或者第一电极集流器211和第一活性材料层212二者均可以被第一约束单元241约束。
图24是示出根据本发明的电极组件200b的备选示例性实施方式的横截面图。
图24的电极组件200b基本上与图21的电极组件200相同，除了单独的隔离膜217进一步设置在第一电极组件片210和第二电极组件片220'之间。隔离膜217可以被第一约束单元241约束。在备选示例性实施方式中，隔离膜217的一部分可以被第二约束单元242而不是第一约束单元241约束。
图25是示出根据本发明的电极组件200c的备选示例性实施方式的横截面图。
参照图25，电极组件200c的示例性实施方式可以包括电极层叠结构以及约束电极层叠结构的相对的端部部分的第一和第二约束单元241和242。电极层叠结构可以包括具有柔性的第一电极组件片210以及每个均具有柔性的第二电极组件片220和220'。第一和第二电极组件片210、220和220'彼此交替地层叠或者一个设置在另一个上。
第一电极组件片210可以包括设置成彼此面对并包括多孔聚合物膜的第一和第二隔离膜215和216、设置在第一和第二隔离膜215和216之间的第一电极片213、以及约束第一电极片213的运动的第一限制单元214。第一电极片213可以包括第一电极集流器211和设置在第一电极集流器211的表面上的第一活性材料层212。约束第一电极片213的运动的第一限制单元214设置在第一和第二隔离膜215和216之间。第一限制单元214可以包括第一连接构件，该第一连接构件连接第一隔离膜215和第二隔离膜216。在备选示例性实施方式中，第一限制单元214可以由第一和第二隔离膜215和216的被粘接部分限定，或者由一体形成的第一和第二隔离膜215和216的被折叠部分限定，如上所述。在这样的实施方式中，第一电极片213可以被粘接到第一和第二隔离膜215和216中的至少一个上。
第二电极组件片220和220'可以包括设置成彼此面对并包括多孔聚合物膜的第三和第四隔离膜225和226、设置在第三和第四隔离膜225和226之间的第二电极片223和223'、以及约束第二电极片223和223'的运动的第二限制单元224。第二电极片223和223'可以包括第二电极集流器221以及设置在该第二电极集流器221的至少一个表面上的第二活性材料层222。约束第二电极片223和223'的运动的第二限制单元224设置在第三和第四隔离膜225和226之间。第二限制单元224可以包括连接第三隔离膜225和第四隔离膜226的第二连接构件。在备选示例性实施方式中，第二限制单元224可以包括第三和第四隔离膜225和226的被粘接部分或者被一体形成为单个的整体的且不可分割的单元的第三和第四隔离膜225和226的被折叠部分。在这样的实施方式中，第二电极片223可以粘接到第三和第四隔离膜225和226中的至少一个上。
第一和第二约束单元241和242设置在电极层叠结构的相对的端部部分处。设置在电极层叠结构的一个端部部分处的第一约束单元241约束第一电极组件片210，设置在电极层叠结构的另一个端部部分处的第二约束单元242约束第二电极组件片220和220'。在示例性实施方式中，第一约束单元241约束第一电极组件片210的第一和第二隔离膜215和216，第二约束单元242约束第二电极组件片220和220'的第三和第四隔离膜225和226。在备选示例性实施方式中，第一约束单元241可以额外地约束第一电极片213，或者第二约束单元242可以额外地约束第二电极片223和223'。
图26是示出根据本发明的电极组件300的示例性实施方式的平面图，图27是沿着图26的线III-III'截取的横截面图。
参照图26和27，电极组件300的示例性实施方式可以包括电极层叠结构330以及约束单元340，该约束单元340约束在电极层叠结构330的相对的端部部分A和B之间的部分。电极层叠结构330可以包括具有柔性的第一电极组件片310以及每个均具有柔性的第二电极组件片320和320'。第一和第二电极组件片310、320和320'彼此交替层叠或者一个设置在另一个上。第一和第二电极接线片351和352从电极层叠结构330沿着预定方向，例如垂直于电极层叠结构330的长度方向的方向延伸。
第一电极组件片310可以包括设置成彼此面对的第一和第二隔离膜315和316、设置在第一和第二隔离膜315和316之间的第一电极片313、以及约束第一电极片313的运动的限制单元314。第一电极片313可以包括第一电极集流器311和设置在第一电极集流器311的表面上的第一活性材料层312。第一电极片313可以是正电极片或负电极片。
第一电极片313设置在包括多孔聚合物膜的第一和第二隔离膜315和316之间。约束第一电极片313的运动的限制单元314设置在第一和第二隔离膜315和316之间。限制单元314可以约束第一电极片313使其不在垂直于电极层叠结构330的层叠方向的至少一个方向上运动。限制单元314可以包括连接第一隔离膜315和第二隔离膜316的连接构件。在备选示例性实施方式中，限制单元314可以包括第一和第二隔离膜315和316的被粘接部分或者一体形成的第一和第二隔离膜315和316的被折叠部分，如上所述。在这样的实施方式中，设置在第一和第二隔离膜315和316之间的第一电极片313可以粘接到第一和第二隔离膜315和316的至少一个上。第二电极组件片320和320'可以是第二电极片，该第二电极片包括第二电极集流器321以及设置在第二电极集流器321的至少一个表面上的第二活性材料层322。第二电极片可以是负电极片或正电极片。
约束单元340设置在电极层叠结构330的相对的端部部分A和B之间。在示例性实施方式中，约束单元340可以设置在电极层叠结构330的中心部分C处。第一和第二电极组件片310、320和320'的中心部分C可以被约束单元340约束。在示例性实施方式中，如图26和27所示，两个约束单元340可以设置成在电极层叠结构330的中心部分C处彼此分离。第一电极接线片351在约束单元340之间从电极层叠结构330延伸，第二电极接线片352邻近约束单元340从电极层叠结构330延伸，而不是从约束单元340之间延伸。但是，示例性实施方式不局限于此，第一和第二电极接线片351和352从其延伸的位置可以各种各样地修改。在备选示例性实施方式中，一个或三个或更多约束单元340可以设置在电极层叠结构330的中心部分C处。第一和第二电极接线片351和352从其延伸的位置可以被限定在约束单元340周围，加强元件(未示出)可以围绕第一和第二电极接线片351和352设置。约束单元340可以被约束构件限定，或者由约束孔和填充在约束孔内部的约束材料限定。在示例性实施方式中，约束单元340可以由约束孔和插入到约束孔中的约束环来限定。约束单元340可以通过利用粘合剂或热焊接来提供。在备选示例性实施方式中，虽然在图中未示出，但是保护膜可以进一步设置在电极层叠结构330的外表面上。
图28是示出图27的电极组件300处于弯曲状态的横截面图。
参照图28，在电极组件300的示例性实施方式弯曲时，在第一电极组件片310与第二电极组件片320和320'之间会发生滑动。在这样的实施方式中，如图27和28所示，由于电极层叠结构330的中心部分C被约束单元340约束，所以与没有被约束的部分相比，在中心部分C，滑动发生较少。于是，在电极层叠结构330弯曲时在第一电极组件片310与第二电极组件片320和320'之间的相对位置变化量可以在中心部分C中比在沿着电极层叠结构330的长度方向最远离约束单元340定位的相对的端部部分A和B中的小。
图29是示出在图26的电极组件300中第一和第二电极接线片351和352与约束单元340之间的关系的平面图。参照图29，在电极组件300的示例性实施方式中，第一和第二电极接线片351和352可以邻近约束单元340设置，以防止在其中的损坏或其损坏。在这样的实施方式中，第一电极接线片351可以从由约束单元340约束的区域沿着电极层叠结构330的层叠方向延伸，第二电极接线片352可以从由约束单元340约束的区域之外的区域延伸。在一个示例性实施方式中，例如，约束单元340与第二电极接线片352延伸的位置之间的间距d可以等于或小于电极层叠结构330的长度l的大约0.3倍。但是，本发明不局限于此。在示例性实施方式中，在电极层叠结构330的长度方向上由约束单元340约束的区域的长度w可以等于或小于电极层叠结构330的长度l的大约0.5倍。
图30是根据本发明的电极组件300a的另一备选示例性实施方式的横截面图。
参照图30，电极组件300a的示例性实施方式可以包括电极层叠结构以及约束电极层叠结构的在相对的端部部分之间的部分的约束单元340。电极层叠结构可以包括具有柔性的第一电极组件片310以及每个均具有柔性的第二电极组件片320和320'。第一电极组件片310可以包括设置成彼此面对并包括多孔聚合物膜的第一和第二隔离膜315和316、设置在第一和第二隔离膜315和316之间的第一电极片313、以及约束第一电极片313的运动的第一限制单元314。第一限制单元314可以包括连接第一隔离膜315和第二隔离膜316的第一连接构件。在备选示例性实施方式中，第一限制单元314可以包括第一和第二隔离膜315和316的被粘接部分或者一体形成的第一和第二隔离膜315和316的被折叠部分，如上所述。在这样的实施方式中，第一电极片313可以粘接到第一和第二隔离膜315和316的至少一个上。
第二电极组件片320和320'可以包括设置成彼此面对的第三和第四隔离膜325和326、设置在第三和第四隔离膜325和326之间的第二电极片323和323'、以及约束第二电极片323和323'的运动的第二限制单元324。第二限制单元324可以包括连接第三隔离膜325和第四隔离膜326的第二连接构件。在备选示例性实施方式中，第二限制单元324可以包括第三和第四隔离膜325和326的粘接部分或者一体形成的第三和第四隔离膜325和326的被折叠部分，如上所述。在示例性实施方式中，第二电极片323可以粘接到第三和第四隔离膜325和326的至少一个上。在示例性实施方式中，约束单元340可以设置在电极层叠结构的相对的端部部分之间。在这样的实施方式中，约束单元340可以设置在电极层叠结构的中心部分处。第一和第二电极组件片310、320和320'的中心部分可以由约束单元340约束。
图31是示出根据本发明的电极组件300b的另一备选示例性实施方式的平面图。图31的电极组件300b与图26的电极组件300基本上相同，除了仅第一和第二隔离膜315和316被设置在中心部分的约束单元340约束之外。参照图31，第一电极片313设置在约束单元340的相对两侧处，并且限制第一电极片313的运动的限制单元314设置在第一和第二隔离膜315和316之间。限制单元314可以包括连接第一和第二隔离膜315和316以围绕第一电极片313的连接构件。在这样的实施方式中，限制单元314可以包括第一和第二隔离膜315和316的粘接部分或者一体形成的第一和第二隔离膜315和316的被折叠部分，如上所述。在这样的实施方式中，虽然在图31中未示出，但是对应于第一电极片313的第二电极片可以设置在约束单元340的相对两侧。
图32是示出根据本发明的电极组件300c的另一备选示例性实施方式的平面图。图32的电极组件300c与图31的电极组件基本上相同，除了围绕第一电极片313的限制单元314设置在约束单元340的相对两侧处。
图33示出根据本发明的电化学装置1000的示例性实施方式。参照图33，电化学装置1000可以包括外部构件1100、电极组件1200和被封装或容纳在外部构件1100内的电解质。在这样的实施方式中，电极组件1200可以是在此描述的电极组件100、100a、100b、100c、100d、100e、200、200a、200b、200c、300、300a、300b和300c的示例性实施方式中的一个。在这样的实施方式中，引线片1161和1162穿过外部构件1100延伸到电化学装置1000的外部。
如上所述，根据示例性实施方式，电极层叠结构的一部分(例如，第一和第二电极组件片的一部分)被约束单元约束，使得即使在电极层叠结构被反复弯曲时，也可以减小第一和第二电极组件片的错位。在这样的实施方式中，由于约束单元仅固定隔离膜，所以可以有效防止在约束单元中发生短路。在这样的实施方式中，由于限制单元限制电极片在隔离膜之间的运动，所以即使在约束单元中产生错位时，也可以有效地防止在正电极片和负电极片之间发生短路。在这样的实施方式中，在正电极片、隔离膜和负电极片之间的尺寸的差异可以被最小化，使得能量密度可以显著提高。
应该理解，在此描述的示例性实施方式应被认为仅是描述含义，并且不用于限制。在每个实施方式中的特征或方面的描述典型地应被认为可用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。
虽然已经参照附图描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不背离由权利要求限定的本发明的精髓和范围的前提下，可以在其中进行形式和细节上的各种变化。
本申请要求2014年10月10日提交的第10-2014-0136960号韩国专利申请和2015年4月28日提交的第10-2015-0060089号韩国专利申请的优先权，这些专利申请的内容通过引用全部合并于此。

Claims (33)

1.一种电极组件，包括：
电极层叠结构，包括：
具有柔性的第一电极组件片；以及
具有柔性的第二电极组件片，其中，所述第一电极组件片和所述第二电极组件片交替地一个设置在另一个上；以及
约束所述电极层叠结构的一部分的约束单元，
其中，所述第一电极组件片包括：
第一隔离膜；
与所述第一隔离膜相对地设置的第二隔离膜；
设置在所述第一和第二隔离膜之间的第一电极片，其中所述第一电极片包括第一电极集流器和第一活性材料层；以及
第一限制单元，约束所述第一电极片相对于所述第一和第二隔离膜的运动。
2.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一和第二隔离膜包括多孔聚合物膜。
3.如权利要求1所述的电极组件，其中：
在所述电极层叠结构弯曲时，所述第一电极组件片和所述第二电极组件片之间的相对位置变化量在沿着所述电极层叠结构的长度方向的最远离所述约束单元定位的部分中比在所述约束单元所处的部分中相对地大。
4.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一电极组件片和所述第二电极组件片在沿着所述电极层叠结构的长度方向最远离所述约束单元定位的部分中彼此并不连接。
5.如权利要求1所述的电极组件，其中所述电极层叠结构还包括：
可伸展构件，设置于在所述电极层叠结构的长度方向上最远离所述约束单元定位的部分中，其中所述可伸展构件连接所述第一电极组件片和所述第二电极组件片。
6.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一限制单元限制所述第一电极片在垂直于所述电极层叠结构的层叠方向的方向上的运动。
7.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一限制单元包括：
连接所述第一隔离膜和所述第二隔离膜的连接构件；或
粘接所述第一隔离膜和所述第二隔离膜的粘接部分。
8.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一隔离膜和所述第二隔离膜限定单一的整体不可分割单元。
9.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一电极片粘接到所述第一和第二隔离膜的至少一个。
10.如权利要求9所述的电极组件，其中所述第一和第二隔离膜的所述至少一个粘接到所述第一电极片的所述第一活性材料层或所述第一电极集流器。
11.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一电极片的运动范围被限制在所述约束单元与所述第一限制单元之间。
12.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第二电极组件片包括：
第二电极片，所述第二电极片包括第二电极集流器和第二活性材料层。
13.如权利要求12所述的电极组件，其中所述第二电极组件片还包括：
第三隔离膜；
第四隔离膜，所述第四隔离膜设置成与所述第三隔离膜相对，其中，所述第二电极片被夹置在所述第三隔离膜和所述第四隔离膜之间；以及
第二限制单元，所述第二限制单元限制所述第二电极片相对于所述第三和第四隔离膜的运动。
14.如权利要求13所述的电极组件，其中所述第三和第四隔离膜包括多孔聚合物膜。
15.如权利要求13所述的电极组件，其中所述第二电极片粘接到所述第三和第四隔离膜中的至少一个。
16.如权利要求12所述的电极组件，其中所述电极层叠结构还包括设置在所述第一电极组件片和所述第二电极组件片之间的额外的隔离膜。
17.如权利要求1所述的电极组件，其中：
所述约束单元设置在所述电极层叠结构的相对的端部部分中的一个端部部分处或者每个端部部分处，或者设置在所述电极层叠结构的所述相对的端部部分之间。
18.如权利要求1所述的电极组件，其中所述第一隔离膜、所述第二隔离膜和所述第二电极组件片中的至少一个被所述约束单元约束。
19.如权利要求18所述的电极组件，其中所述第一电极片被所述约束单元约束。
20.如权利要求1所述的电极组件，其中所述约束单元包括约束构件、约束孔、压力构件和电极层叠结构的被粘接部分中的至少一个。
21.如权利要求1所述的电极组件，还包括：
设置在所述电极层叠结构的外表面上的保护膜。
22.如权利要求21所述的电极组件，其中所述保护膜的柔性小于所述第一或第二隔离膜的柔性。
23.如权利要求1所述的电极组件，还包括：
电极接线片，该电极接线片从所述电极层叠结构延伸并且电连接到所述第一和第二电极组件片的每个。
24.如权利要求23所述的电极组件，其中所述电极接线片邻近所述约束单元设置。
25.如权利要求24所述的电极组件，其中
在所述电极接线片延伸的位置与所述约束单元之间的间距等于或小于所述电极层叠结构的长度的大约0.3倍。
26.如权利要求23所述的电极组件，还包括：
围绕所述电极接线片设置的加强元件。
27.如权利要求1所述的电极组件，其中
被所述约束单元约束的区域的长度等于或小于所述电极层叠结构的长度的大约0.5倍。
28.一种电化学装置，包括：
电极组件；
电解质；以及
容纳所述电极组件和所述电解质的外部构件，
其中，所述电极组件包括：
电极层叠结构，包括：
具有柔性的第一电极组件片；以及
具有柔性的第二电极组件片，其中所述第一和第二电极组件片交替地一个设置在另一个上；以及
约束所述电极层叠结构的一部分的约束单元，
其中，所述第一电极组件片包括：
第一隔离膜；
设置成与所述第一隔离膜相对的第二隔离膜；
设置在所述第一和第二隔离膜之间的第一电极片，其中所述第一电极片包括第一电极集流器和第一活性材料层；以及
限制所述第一电极片相对于所述第一和第二隔离膜的运动的第一限制单元。
29.如权利要求28所述的电化学装置，其中所述第二电极组件片包括：
包括第二电极集流器和第二活性材料层的第二电极片。
30.如权利要求29所述的电化学装置，其中所述第二电极组件片还包括：
第三隔离膜；
与所述第三隔离膜相对设置的第四隔离膜，其中所述第二电极片夹置在所述第三和第四隔离膜之间；以及
第二限制单元，所述第二限制单元限制所述第二电极片相对于所述第三和第四隔离膜的运动。
31.如权利要求28所述的电化学装置，其中：
所述约束单元设置在所述电极层叠结构的相对端部部分中的一个端部部分处或每个端部部分处，或
所述约束单元设置在所述电极层叠结构的相对的端部部分之间。
32.如权利要求28所述的电化学装置，其中，所述电极组件还包括：
设置在所述电极层叠结构的外表面上的保护膜。
33.如权利要求28所述的电化学装置，其中，所述电极组件还包括：
从所述电极层叠结构延伸并邻近所述约束单元设置的电极接线片。
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