CN108028416B - 电极组件以及用于制造电极组件的方法 - Google Patents

电极组件以及用于制造电极组件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电极组件以及用于制造所述电极组件的方法，更具体地，涉及一种其中电池的对准度得以改善的电极组件以及一种用于制造所述电极组件的方法。根据本发明的电极组件包括折叠成锯齿形的隔板片和具有电极和隔板交替地堆叠的结构的单元电池，其中所述单元电池重复地置于折叠成锯齿形的所述隔板片之间，并且所述单元电池的至少一部分和所述隔板片的至少一部分彼此结合。

Description

电极组件以及用于制造电极组件的方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月8日提交的韩国专利申请第10-2016-0086662号和2017年7月6日提交的韩国专利申请第10-2017-0086059号的优先权益，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。
技术领域
本发明涉及一种电极组件以及用于制造所述电极组件的方法，更具体地，涉及一种其中电池的对准度得以改善的电极组件以及一种用于制造所述电极组件的方法。
背景技术
与原电池不同，二次电池是可再充电的，并且紧凑的尺寸和高的容量的可能性很高。因此，最近，许多关于二次电池的研究正在进行。随着技术发展以及对移动装置的需求增加，对于作为能源的二次电池的需求正在迅速地增加。
这种二次电池可构造为使得电极组件构建在电池壳体中。安装在电池壳体中的电极组件是具有正极/隔板/负极堆叠在一起的结构的可充电/可放电的发电装置。
图1是示出根据现有技术的电极组件的堆叠型电极组件的平面图。图2是示出根据现有技术的电极组件的堆叠型电极组件的截面图。
参照图1和图2，多个单元电池3堆叠在一起以构成电极组件1。然而，当大量的单元电池3堆叠在一起时，电极组件1的对准度可能劣化。这是因为，当大量的单元电池3堆叠在一起时，容易出现未保持在适当位置而与堆叠的单元电池3分离的单元电池5。
如上所述，当多个单元电池堆叠在一起以制造电极组件时，电极组件的对准度可能容易劣化。
发明内容
技术问题
已做出本发明来解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种在堆叠型电极组件中具有改善的对准度的电极组件以及一种用于制造所述电极组件的方法。特别地，本发明的一个目的是提供一种具有能够改善生产率的结构的电极组件，其中电极组件的对准度能够经由低成本且高效的方法而得以改善，以及一种用于制造所述电极组件的方法。此外，本发明的一个目的是提供一种能够在防止浸湿劣化的同时改善电极组件的对准度的电极组件，以及一种用于制造所述电极组件的方法。
技术方案
根据本发明的电极组件包括折叠成锯齿形的隔板片和具有电极和隔板交替堆叠的结构的单元电池，其中单元电池重复地置于折叠成锯齿形的隔板片之间，并且单元电池的至少一部分和隔板片的至少一部分彼此结合。
根据本发明的用于制造电极组件的方法包括：制备步骤，制备具有电极和隔板交替堆叠的结构的单元电池，以及隔板片；单元电池布置步骤，将单元电池重复地布置在折叠成锯齿形的隔板片之间；以及结合步骤，将单元电池的至少一部分结合到隔板片的至少一部分。
有益效果
按照根据本发明的电极组件以及用于制造所述电极组件的方法，在堆叠型电极组件中，电极组件的对准度可以得到改善，且具体地，在具有能够改善生产率的结构的电极组件中，电极组件的对准度可经由高效的方法而得以改善。除此之外，电极组件的对准度可在防止浸湿劣化的同时得以改善。
附图说明
图1是示出根据现有技术的电极组件的堆叠型电极组件的平面图。
图2是示出根据现有技术的电极组件的堆叠型电极组件的截面图。
图3是示出在根据本发明实施方式1的电极组件中的锯齿形堆叠结构的概念图。
图4是示出在根据本发明实施方式1的电极组件中另一形状的锯齿形层叠结构的概念图。
图5是在根据本发明实施方式1的电极组件中的第一单元电池的截面图。
图6是在根据本发明实施方式1的电极组件中的第二单元电池的截面图。
图7是示出根据本发明实施方式1用于制造电极组件的方法的透视图。
图8是示出根据本发明实施方式1的电极组件的透视图。
图9是示出根据本发明实施方式2的电极组件的透视图。
具体实施方式
下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式。然而，本发明并不限于以下各实施方式。
实施方式1
图3是示出在根据本发明实施方式1的电极组件中的锯齿形堆叠结构的概念图。图4是示出在根据本发明实施方式1的电极组件中另一形状的锯齿形层叠结构的概念图。图5是在根据本发明实施方式1的电极组件中的第一单元电池的截面图。图6是在根据本发明实施方式1的电极组件中的第二单元电池的截面图。图7是示出根据本发明实施方式1用于制造电极组件的方法的透视图。图8是示出根据本发明实施方式1的电极组件的透视图。
在下文中，将参照图3至图8描述根据本发明实施方式1的电极组件。
参照图3至图6，根据本发明实施方式1的电极组件包括隔板片150以及单元电池110、130。隔板片15折叠成锯齿形，单元电池110、130可重复地置于折叠成锯齿形的隔板片150之间(参照图3)。在此，单元电池110、130可具有电极10和电极20以及隔板30交替堆叠的结构。此外，因为设置在单元电池110、130中的电极10和电极20以及隔板30经由层压彼此结合，所以单元电池110、130中的每一个可设置为一个单元。
具体地，单元电池110、130可包括第一单元电池110和第二单元电池130。图5示出了第一单元电池110，图6示出了第二单元电池130。参照图5和图6，第一单元电池110包括顺序地堆叠的第一电极10、隔板30、第二电极20、隔板30和第一电极10。在此，第一电极10可以是正极。
第二单元电池130包括顺序地堆叠的第二电极20、隔板30、第一电极10、隔板30和第二电极20。在此，第二电极20可以是负极。
参照图3，根据本发明实施方式1的电极组件可具有这样的结构：其中第一单元电池110和第二单元电池130在折叠成锯齿形的隔板片150之间被重复地放置且交替地堆叠在一起。
尽管单元电池可具有如图3所示的相同的尺寸，本发明并不限于此。例如，单元电池可具有彼此不同的尺寸。图4示出了一种这样的形状：其中单元电池110、130具有向上分阶段减小的尺寸。
当单元电池分阶段减小尺寸时，如图4所示，电极组件100整体上可具有阶梯形状。当电极组件100具有阶梯形状时，可以实现具有各种形状的电极组件100。而且，在这种情况下，可以使二次电池的空间利用率最大化。
参照图7，在将隔板片150堆叠成锯齿形的同时用于制造电极组件100的方法可如下执行。隔板片150可相对于附图沿左侧方向L折叠，然后第一单元电池110可堆叠在隔板片150(A)上。之后，隔板片150可沿右侧方向R折叠，然后第二单元电池130可堆叠在隔板片150(B)上。
当以上述方式重复地执行上述将隔板片150折叠成锯齿形的同时将第一单元电池110和第二单元电池130置于隔板片150之间的工艺时，可制造出堆叠型电极组件100。具有锯齿形的电极组件100或用于制造具有锯齿形的电极组件100的方法可以是能够显著地改善生产率的电极组件100或用于制造电极组件100的方法。
在根据本发明实施方式1的电极组件100中，如上所述，隔板片150可折叠成锯齿形，单元电池110、130置于该折叠的隔板片150之间。在此，单元电池110、130的至少一部分和隔板片150的至少一部分可彼此结合。
当单元电池110、130与隔板片150彼此结合时，在堆叠型电极组件100中的电极组件100的对准度可得以改善。即，如图1和图2所示，单元电池可避免在适当位置分离，并且因此，电极组件100的对准度可得以显著地改善。尽管发生外部撞击或移动，但是电极组件100的对准度也不会受到干扰。
参照图8，在单元电池110、130与隔板片150的结合中，特别是在本发明实施方式1的电极组件100中，设置在每个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150可彼此结合。隔板30和隔板片150的结合可以是经由加热Q的热结合。
在此，经由加热Q的热结合可以是经由在50℃至120℃的温度范围内执行的加热的热结合。如果温度低于50℃，结合强度不会充分地表现。如果温度高于120℃，隔板会变形。
当执行热结合时，设置在单元电池中的隔板30和隔板片150可沿着设置在单元电池110、130中的每个电极10和电极20的侧表面彼此结合。此外，设置在单元电池中的隔板30和隔板片150可沿着设置在单元电池110、130中的每个电极的周边彼此结合。
如上所述，由于设置在每个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150彼此结合，因此设置在单元电池中的电极10和电极20可从外部密封。这意味着电极与外部隔离，或者电极是从外部密封的。
设置在每个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150中的至少一个可经由等离子体放电或电晕放电进行表面处理。
当诸如隔板或隔板片之类的聚合物材料的表面通过使用等离子体或电晕来处理时，结合强度可得以改善。结果，在隔板30和隔板片150彼此结合或被密封的同时，用于结合或密封的温度可被降低。根据上述方法，电极组件100的对准度可用低成本和高效率而得到改善。
根据本发明实施方式1的电极组件100已在上文描述。在下文中，将描述用于制造电极组件100的方法。
根据本发明实施方式1的用于制造电极组件100的方法包括制备步骤、单元电池布置步骤、以及结合步骤。
在此，制备步骤可以是制备具有其中电极10和电极20以及隔板30交替堆叠在一起的结构的单元电池110、130、以及隔板片150的步骤。在制备步骤中，可执行将设置在每个单元电池110、130中的电极10和电极20以及隔板30彼此结合的工艺。因此，单元电池的每一个可以形成为一个单元。
在制备步骤中，制备单元电池110、130，单元电池110、130包括将第一电极10、隔板30、第二电极20、隔板30和第一电极10顺序地堆叠于其中的第一单元电池110，以及将第二电极20、隔板30、第一电极10、隔板30和第二电极20顺序地堆叠于其中的第二单元电池130。
单元电池布置步骤可以是将单元电池110、130重复地布置在折叠成锯齿形的隔板片150之间的步骤。在单元电池布置步骤中，第一单元电池110、130在折叠成锯齿形的隔板片150之间被重复地放置且交替地堆叠在一起。
结合步骤可以是将单元电池110、130中的至少一部分结合到隔板片150的至少一部分的步骤。具体地，结合步骤可以是将设置在每个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150彼此结合的步骤。
结合可通过将设置在每个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150进行加热来执行。当执行结合时，设置在单元电池中的隔板30和隔板片150可沿设置在单元电池110、130中的每个电极10和电极20的侧表面彼此结合。或者，设置在单元电池中的隔板30和隔板片150可沿设置在单元电池中的每个电极的周边彼此结合。
在此，经由加热的结合可在50℃至120℃的温度范围内执行。如果温度低于50℃，结合强度不会充分地表现。如果温度高于120℃，隔板会变形。
如上所述，当设置在每个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150彼此结合时，设置在单元电池中的电极可从外部密封。
根据本发明实施方式1用于制造电极组件100的方法可进一步包括在结合步骤之前的表面处理步骤，经由等离子体放电或电晕放电对设置在每一个单元电池110、130中的隔板30和隔板片150中的至少一个进行表面处理。
当执行等离子体处理或电晕处理时，诸如隔板30或隔板片150之类的聚合物材料的表面的结合强度可得以改善。因此，制造电极组件100的工艺可更加有效率和有效果地执行。
实施方式2
图9是示出根据本发明实施方式2的电极组件的透视图。
根据实施方式2的电极组件可与根据实施方式1的电极组件类似。然而，实施方式2与实施方式1在单元电池和隔板片彼此结合的结构和方式上不同。
作为参考，与前述实施方式相同的(同等的)部件由相同的(同等的)附图标记给出，并且因此将省略其详细描述。
在下文中，将参照图9描述根据本发明实施方式2的电极组件。
根据本发明实施方式2的电极组件200可包括隔板片150以及单元电池110、130。隔板片150可折叠成锯齿形，单元电池可重复地置于折叠成锯齿形的隔板片150之间。
在此，单元电池110、130中的至少一部分与隔板片150的至少一部分可彼此结合。
具体地，在根据本发明实施方式2的电极组件200中，设置在单元电池中电极10和电极20与隔板片150可彼此结合。结合可经由加热和施压P来执行。加热和施压P可通过使用热压在覆盖了单元电池的电极10和电极20的隔板片150上来执行。结果，单元电池10和单元电池20中的至少一部分和隔板片150的至少一部分可彼此结合。
在此，经由加热的结合可在50℃至120℃的温度范围内执行。如果温度低于50℃，结合强度不会充分地表现。如果温度高于120℃，隔板会变形。
另外，经由施压P的结合可在100kgf/cm2至400kgf/cm2的压力范围内执行。当压力大于100kgf/cm2时，电极的一部分可被有效地执行。此外，当压力大于400kgf/cm2时，电极或隔板会损坏或变形。
在根据本发明实施方式2的电极组件200中，设置在单元电池中的电极的最外侧电极T的一部分与隔板片150的一部分可彼此结合。图9示出了在电极区域的一部分Z上执行加热和施压P的状态。
当设置在单元电池中的电极的一部分与隔板片150的一部分彼此结合时，在电极和隔板片之间的界面上的结合强度可相对于负极/隔板具有从20gf/20mm至30gf/20mm范围内的值。当结合强度小于20gf/20mm时，可能会在电池制造工艺(各种电池制造步骤)中发生对准问题。当结合强度大于30gf/20mm时，难以将电解液浸湿到电池中。
当电极和隔板片150在所述区域的部分Z上彼此结合时，可防止电极组件200的浸湿劣化。当电极结合到隔板片150的整个表面时，电极组件200的浸湿会显著地劣化。
因此，在根据本发明实施方式2的电极组件200中，电极组件200的对准度可在防止电极组件200的浸湿劣化的同时得以显著地改善。
根据本发明实施方式2用于制造电极组件200的方法与根据本发明实施方式1用于制造电极组件100的方法类似。然而，在结合步骤方面存在差异。
具体地，按照根据本发明实施方式2用于制造电极组件200的方法，结合步骤以这样的方式执行：其中设置在每个单元电池110、130中的电极10和电极20以及隔板片150彼此结合。结合可通过加热和施压P设置在单元电池中的电极和隔板片150来执行。此外，在这一工艺中，最外侧电极T的仅一部分和隔板片150的仅一部分可彼此结合。
尽管已参照具体实施方式描述了本发明的各实施方式，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离如在以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。
符号说明
1：电极组件
3：单元电池
5：分离的单元电池
10：第一电极
20：第二电极
30：隔板
100、200：电极组件
110：第一单元电池
130：第二单元电池
150：隔板片
L：左侧方向
R：右侧方向
Z：区域的部分
T：最外侧电极

Claims (22)

1.一种电极组件，包括：
折叠成锯齿形的隔板片；和
具有电极和隔板交替地堆叠的结构的单元电池，
其中所述单元电池重复地置于所述折叠成锯齿形的所述隔板片之间，
所述单元电池的至少一部分和所述隔板片的至少一部分彼此结合，并且
其中在上述单元电池的至少一部分和上述隔板片的至少一部分彼此结合的同时，设置在所述单元电池中的所述电极的最外侧电极的仅一部分与所述隔板片的仅一部分彼此结合。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中设置在所述单元电池中的所述电极和所述隔板经由层压彼此结合。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述单元电池包括：
第一单元电池，其中第一电极、隔板、第二电极、隔板和第一电极顺序地堆叠在一起；和
第二单元电池，其中第二电极、隔板、第一电极、隔板和第二电极顺序地堆叠在一起；
其中所述第一单元电池和所述第二单元电池在折叠成锯齿形的所述隔板片之间被重复地放置且交替地堆叠在一起。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板彼此结合。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其中所述结合包括经由加热的热结合。
6.根据权利要求4或5所述的电极组件，其中所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板沿设置在所述单元电池中的电极的侧表面彼此结合。
7.根据权利要求4或5所述的电极组件，其中所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板沿所述单元电池中的电极的周边彼此结合。
8.根据权利要求7所述的电极组件，其中设置在所述单元电池中的所述电极经由所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板的结合而从外部密封。
9.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述电极彼此结合。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其中所述结合是经由加热和施压来执行。
11.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述隔板片和设置在所述单元电池中的所述隔板中的至少一个经由等离子体放电或电晕放电进行表面处理。
12.一种用于制造电极组件的方法，所述方法包括：
制备步骤，所述制备步骤是制备具有电极和隔板交替地堆叠的结构的单元电池，以及隔板片；
单元电池布置步骤，所述单元电池布置步骤是将所述单元电池重复地布置在折叠成锯齿形的所述隔板片之间；和
结合步骤，所述结合步骤是将所述单元电池的至少一部分结合到所述隔板片的至少一部分，
其中在将上述单元电池的至少一部分结合到上述隔板片的至少一部分的同时，设置在所述单元电池中的所述电极的最外侧电极的仅一部分与所述隔板片的仅一部分彼此结合。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述制备步骤中，设置在所述单元电池中的所述电极和所述隔板经由层压彼此结合。
14.根据权利要求12所述的方法，其中在所述制备步骤中，所述单元电池包括：第一单元电池，其中第一电极、隔板、第二电极、隔板和第一电极顺序地堆叠在一起；和第二单元电池，其中第二电极、隔板、第一电极、隔板和第二电极顺序地堆叠在一起；和
在所述单元电池布置步骤中，所述第一单元电池和所述第二单元电池在折叠成锯齿形的所述隔板片之间被重复地放置且交替地堆叠在一起。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述结合步骤，所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板彼此结合。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述结合是通过加热所述隔板片和设置在所述单元电池中的所述隔板来执行。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板沿设置在所述单元电池中的电极的侧表面彼此结合。
18.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板沿所述单元电池中的电极的周边彼此结合。
19.根据权利要求18所述的方法，其中设置在所述单元电池中的所述电极经由所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述隔板的结合而从外部密封。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述结合步骤中，所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述电极彼此结合。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述结合是经由加热和施压所述隔板片与设置在所述单元电池中的所述电极来执行。
22.根据权利要求12所述的方法，在所述结合步骤之前，进一步包括表面处理步骤，所述表面处理步骤是经由等离子体放电或电晕放电处理对所述隔板片和设置在所述单元电池中的所述隔板中的至少一个进行表面处理。
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