CN108335915B - 电极组件的制造方法及包括该电极组件的电化学电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电极组件的制造方法及包括该电极组件的电化学电池。本发明的电极组件的制造方法，包括：基本单体形成步骤，第一电极、第一隔板、第二电极及第二隔板依次堆叠而形成四层结构的基本单体；以及基本单体堆叠步骤，依次堆叠至少一个基本单体，形成单体堆叠部。
Description
本申请是分案申请，其原申请的申请号为201380013608.1，原申请的国际申请号为PCT/KR2013/004526，申请日为2013年5月23日，发明名称为“电极组件的制造方法及包括由该方法制造的电极组件的电化学元件”。
技术领域
本发明涉及不经过折叠工艺来制造，而是经过堆叠工艺来形成的电极组件的制造方法及包括电极组件的电化学元件。
背景技术
本申请主张基于2012年5月23日申请的韩国特许申请第10-2012-0055074号及2013年5月23日申请的韩国特许申请第10-2013-0058165号的优先权，对应申请的说明书及附图中公开的所有内容援引于本申请。
二次电池，作为用于解决使用化石燃料的现有的汽油车辆、柴油车辆等的大气污染等的方案而提出的电动汽车(EV)、混合动力汽车(H EV)、并联式混合动力汽车(PHEV)等的动力源受人瞩目，在汽车等中大型设备中，由于高功率、大容量的必要性，使用将多个电池单元电连接的中大型电池组件。
但是，优选地，以尽量小的大小和重量制造中大型电池组件，因而主要制作能够以高集成度冲积，并且相对于容量而言重量小的角型电池、袋型电池等作为中大型电池组件的电池单元。
通常，电极组件也根据
正极/隔板/负极结构的电极组件由哪种结构构成来分类，代表性地，可分类为在介入隔板的状态下将长的薄片型的正极和负极进行卷绕的结构的凝胶卷型(卷绕型)电极组件、在介入隔板的状态下依次堆叠以预定大小的单位切取的多个正极和负极的堆叠型(层叠型)电极组件和堆叠/折叠型电极组件。其中，代表性地，使用堆叠/折叠型和堆叠型，以下探讨各结构所存在的问题。
首先，在本申请人的韩国特许申请公开第2001-0082058号、第2001-0082059号及第2001-0082060号中公开了堆叠/折叠型结构的电极组件相关的详细内容。
参照图13，在堆叠/折叠型结构的电极组件1中，作为单位电池，重叠多个依次放置正极/隔板/负极的全电池(full cell，以下称为“全电池”)(2、3、4……)，且各个重叠部介入有隔板片5。隔板片5具有可包围全电池的单位长度，并在每个单位长度向内侧折弯，从中央的全电池开始连续至最外围的全电池，包围各个全电池，并置于全电池的重叠部。通过热熔敷或以粘贴粘结胶带6等的方式最终处理隔板片5的末端部。这种堆叠/折叠型电极组件，例如，在长度长的隔板片5上排列全电池(2、3、4……)，并从隔板片5的一端部开始依次进行卷绕而成。但是，在这种结构中，在中心部的电极组件1a、1b、2和外围部的电极组件3、4之间，发生温度梯度，使得散热效率不同，存在长时间使用的情况下寿命变短的问题。
在形成这种电极组件的工序中，设置两台形成各电极组件的层压设备和作为另外的装备的一台折叠装备来实施工序，且在缩短工序的节拍时间(tact time)上受限，尤其，在折叠而实现堆叠结构的结构中，难以在配置于上下部的电极组件之间精密实现对准，从而难以实现具有可靠性的质量的组件。
在图14中，作为适用于图13中所述的折叠结构的单位电池，示出了与全电池结构不同的A型及C型双电池(bicell)结构。例示了在可适用于本发明的重叠的上述电化学电池中，在作为卷绕起始点的中央部由隔板片包围的(a)正极/隔板/负极/隔板/正极结构的双电池(“A型双电池”)或(b)负极/隔板/正极/隔板/负极结构的双电池(“C型双电池”)结构。即，现有的双电池结构由以下两种结构实现，即如图14(a)所示，两面正极10、隔板20、两面负极30、隔板40、两面正极50依次堆叠的结构的“A型双电池”，或者，如图14(b)所示，两面负极30、隔板20、两面正极10、隔板40、两面负极30依次堆叠的结构。
在这种适用折叠工序的电极组件的结构中，额外需要折叠设备，在适用双电池结构的情况下，双电池也以A型和C型的两个类型制成并执行堆叠，且在进行折叠之前，难以准确维持配置于长的隔板片上的双电池和双电池之间的间隔。即，在进行折叠的情况下，难以在上下单位电池之间实现准确的对准，且在制作高容量的电池的情况下，也会发生型交换时间长的问题。
下面，说明堆叠型电极组件，由于堆叠型结构是本领域中熟知的，因而以下仅对堆叠型电极组件所存在的问题进行简单的说明。
堆叠型电极组件而言，通常，使隔板的横向或纵向的宽度大于电极，在具有与隔板的横向或纵向的宽度相对应的宽度的盒或夹具上堆叠隔板，并在该隔板上堆叠电极，反复执行这样的步骤，由此制造堆叠型电极组件。
但是，若以这种方式制造堆叠型电极组件，则需要一一堆叠电极及隔板，因而作业所需的时间变长，使得生产率明显下降。并且，可整列多个层的隔板的横向及纵向，但由于不存在将放置在隔板的电极的位置整列至准确位置的盒或夹具，因而存在设置于堆叠型电极组件的多个电极并未整列，而是相错开的问题。
并且，由于隔着隔板相向的正极及负极的一面相错开，因而在涂敷于正极及负极的表面的活性物质的一部分区域，不发生电化学反应，从而存在电池单元的效率下降的问题。
发明内容
发明要解决的技术问题
因此，本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于，以如下方式实现制造工序，即，摆脱适用于折叠(folding)工序的A型和C型的双电池结构的单位电池的结构，制造基本单体(rad ical cell)结构的单位电池，从而仅通过非折叠工序的堆叠工序来实现二次电池，能够使得简化工序、并将降低成本的效果最大化。
解决问题的手段
本发明的电极组件的制造方法，包括：基本单体形成步骤，依次堆叠第一电极、第一隔板、第二电极及第二隔板而形成四层结构的基本单体；以及基本单体堆叠步骤，依次堆叠至少一个以上的基本单体，形成单体堆叠部。
进而，还可以包括：第一辅助单体堆叠步骤，在作为第一电极的第一末端电极堆叠第一辅助单体，上述第一末端电极位于单体堆叠部的最上侧或最下侧；以及第二辅助单体堆叠步骤，在作为第二隔板的第二末端隔板堆叠第二辅助单体，上述第二末端隔板位于单体堆叠部的最上侧或最下侧。
并且，还可以包括固定步骤，以利用聚合物胶带来粘贴的方式固定单体堆叠部的侧面或所有面。
发明的效果
利用本发明的电极组件的制造方法，能够具有可以非常精密地整列基本单体、并提高生产率的优点。
并且，根据本发明的电极组件的制造方法，第二隔板仅在与第二电极相向的一面涂敷有涂敷物质，因此降低成本的效果大。
并且，根据本发明的电极组件的制造方法，包括如下步骤，从而能够防止浪费活性物质层，即，将在最外侧，仅在一端面涂敷有活性物质层的第一辅助单体及第二辅助单体堆叠在单体堆叠部的步骤。
附图说明
图1为示出本发明的基本单体的第一结构的侧视图。
图2为示出本发明的基本单体的第二结构的侧视图。
图3为示出制造本发明的基本单体的工序的工序图。
图4为示出包括本发明的基本单体和第一辅助单体的单体堆叠部的第一结构的侧视图。
图5为示出包括本发明的基本单体和第一辅助单体的单体堆叠部的第二结构的侧视图。
图6为示出包括本发明的基本单体和第二辅助单体的单体堆叠部的第三结构的侧视图。
图7为示出包括本发明的基本单体和第二辅助单体的单体堆叠部的第四结构的侧视图。
图8为示出包括本发明的基本单体、第一辅助单体和第二辅助单体的单体堆叠部的第五结构的侧视图。
图9为示出包括本发明的基本单体和第一辅助单体的单体堆叠部的第六结构的侧视图。
图10为示出包括本发明的基本单体和第二辅助单体的单体堆叠部的第七结构的侧视图。
图11为示出本发明的电极组件的制造方法的顺序图。
图12为示出本发明的电极组件的固定结构的概念图。
图13为示出现有的电极组件的折叠结构的概念图。
图14为示出适用于图13的折叠结构的A型和C型的双电池结构的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。但是，本发明不会因以下实施例而受到限制或限定。
单体堆叠部(参照图4的附图标记100a等)包括至少一个基本单体(参照图1的110a等)。即，单体堆叠部100由一个基本单体110形成或者由至少两个基本单体110形成。并且，单体堆叠部100由基本单体110堆叠而成。例如，可在一个基本单体110上堆叠另一个基本单体110来形成单体堆叠部100。这样，单体堆叠部100由基本单体110作为基本单体单位堆叠而成。即，在预先形成基本单体110之后，依次堆叠基本单体110来形成单体堆叠部100。
这样，本实施例的单体堆叠部100由基本单体110反复堆叠而成，这一点为基本特征。若以如上所述的方式形成单体堆叠部100，则能够非常精密地整列基本单体110，并且具有提高生产率的优点。
基本单体110由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114依次堆叠而成。这样，基本单体110基本上具有四层结构。更具体地，如图1所示，基本单体110可由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从上侧向下侧依次堆叠而成，或者如图2所示，可由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从下侧向上侧依次堆叠而成。此时，第一电极111和第二电极113是彼此相反的电极。例如，若第一电极111为正极，则第二电极113为负极。当然，可以是与其相反的情况。
基本单体110可通过如下所述的工序形成(参照图3)。首先，准备第一电极材料121、第一隔板材料122、第二电极材料123及第二隔板材料124。在这里，如下所述，以预定大小切割电极材料121、123来形成电极111、113。这一情况与隔板材料122、124相同。为了工序的自动化，电极材料和隔板材料优选具有卷绕在辊的形态。这样，在准备材料之后，通过切割器C1以预定大小切割第一电极材料121。并且，通过切割器C2以预定大小切割第二电极材料123。之后，在第一隔板材料122上供给预定大小的第一电极材料121。并且，在第二隔板材料124上供给预定大小的第二电极材料123。之后，向层压机L1、L2同时供给这些材料。
如上所述，单体堆叠部100由基本单体110反复堆叠而成。但是，若构成基本单体110的电极和隔板相分离，则难以反复堆叠基本单体110。因此，优选地，当形成基本单体110时，将电极与隔板相粘结。层压机L1、L2就用于这样将电极和隔板相粘结。即，层压机L1、L2通过向材料施压或者以加热和施压的方式将电极材料和隔板材料相粘结。这样，在层压机L1、L2中电极材料和隔板材料相粘结。可通过这种粘结，使基本单体110更加稳定地维持其本身的形状。
最后，通过切割器C3以预定大小同时切割第一隔板材料122和第二隔板材料124。可通过这种切割，形成基本单体110。追加地，也可以根据需要执行基本单体110相关各种检查。例如，也可以执行厚度检查、视觉检查、短路检查等检查。
另一方面，隔板(隔板材料)的表面可涂敷有具有粘结力的涂敷物质。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。在这里，无机物粒子能够提高隔板的热稳定性。即，无机物粒子能够防止在高温条件下隔板收缩的情况。并且，粘结剂聚合物可固定无机物粒子。由此，无机物粒子可具有预定的气孔结构。由于这种气孔结构，即使无机物粒子涂敷于隔板，离子也可以从正极顺畅地向负极移动。并且，粘结剂聚合物也可以使无机物粒子稳定地维持在隔板，由此提高隔板的机械稳定性。进而，粘结剂聚合物可将隔板更加稳定地粘结在电极。作为参考，隔板可由聚烯烃(polyolefin)类的隔板基材形成。
但是，如图1和图2所示，在第一隔板112的两面具有电极111、113，而相反，第二隔板114则仅在一面具有电极113。因此，可在第一隔板112的两面涂敷涂敷物质，且仅在第二隔板114的一面涂敷涂敷物质。即，第一隔板112可在与第一电极111和第二电极113相向的两面涂敷涂敷物质，第二隔板114可仅在与第二电极113相向的一面涂敷涂敷物质。
这样，借助涂敷物质的粘结，在基本单体内进行即是充分的。因此，如上所述，第二隔板114也可以仅在一面进行涂敷。只是，基本单体之间也可以通过热压(heat press)等方法来相粘结，因而根据需要，第二隔板114也可以在两面进行涂敷。即，第二隔板114也可以在与第二电极113相向的一面和与该一面相反的一面涂敷涂敷物质。这种情况下，位于上侧的基本单体和位于上述基本单体的正下方的基本单体可通过第二隔板的外面的涂敷物质相粘结。
作为参考，在将具有粘结力的涂敷物质涂敷于隔板的情况下，利用预定的物体来直接对隔板施压是不优选的。通常，隔板与电极相比，更向外侧延长。因此，有可能试图将第一隔板112的末端与第二隔板114的末端相结合。例如，有可能通过超声波熔敷来对第一隔板112的末端和第二隔板114的末端进行熔敷。但是，这种超声波熔敷需要利用焊头(horn)来直接对对象加压。但是，像这样，若利用焊头来直接对隔板的末端加压，则由于具有粘结力的涂敷物质，焊头有可能粘附在隔板。由此，会使装置发生故障。因此，在将具有粘结力的涂敷物质涂敷于隔板的情况下，适用利用预定的物体来直接对隔板加压的工序是不优选的。
追加地，基本单体110并非必须具有四层结构。例如，基本单体110也可以具有第一电极111、第一隔板112、第二电极113、第二隔板114、第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114依次堆叠而成的八层结构。即，基本单体110也可以具有四层结构反复堆叠而成的结构。如上所述，单体堆叠部100由基本单体110反复堆叠而成。因此。可反复堆叠四层结构来形成单体堆叠部100，但例如，也可以反复堆叠八层结构来形成单体堆叠部100。
另一方面，单体堆叠部100还可包括第一辅助单体130和第二辅助单体140中的至少一个。首先，探讨第一辅助单体130。基本单体110由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从上侧向下侧或从下侧向上侧依次堆叠而成。因此，若反复堆叠这种基本单体110来形成单体堆叠部100，则第一电极116(以下，称为“第一末端电极”)位于单体堆叠部100的最上侧(参照图1)或最下侧(参照图2)(第一末端电极可以为正极，也可以为负极)。第一辅助单体130追加地堆叠在这种第一末端电极116。
更具体地，如图4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可由隔板114、负极113、隔板112及正极111从第一末端电极116，即从第一末端电极116向外侧(以图4为基准上侧)依次堆叠而成。并且，如图5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可由隔板114及正极113从第一末端电极116，即从第一末端电极116向外侧依次堆叠而成。如图4或图5所示，单体堆叠部100可借助第一辅助单体130来使正极位于第一末端电极116一侧的最外侧。
通常，电极由集电体和涂敷于集电体的两面的活性物质层(活性物质)构成。由此，以图4为基准，正极的活性物质层中的位于集电体的下侧的活性物质层经由隔板与负极的活性物质层中的位于集电体的上侧的活性物质层进行反应。但是，若在以相同方式形成基本单体110之后，依次堆叠上述基本单体110来形成单体堆叠部100，则位于单体堆叠部100的最上侧或最下侧的第一末端电极与其他第一电极相同地，只能在集电体的两面设置活性物质层。但是，若第一末端电极具有在集电体的两面涂敷活性物质层的结构，则第一末端电极的活性物质层中的位于外侧的活性物质层不能与其他活性物质层进行反应。因此，引起浪费活性物质层的问题。
第一辅助单体130用于解决如上所述的问题。即，第一辅助单体130与基本单体110分别形成。因此，第一辅助单体130可具有仅在集电体的一面形成活性物质层的正极。即，第一辅助单体130可具有仅在集电体的两面中的与基本单体110相向的一面(以图4为基准，向下侧的一面)涂敷活性物质层的正极。结果，若在第一末端电极116追加堆叠第一辅助单体130来形成单体堆叠部100，则可在第一末端电极116一侧的最外侧设置只有单面涂敷的正极。因此，能够解决浪费活性物质层的问题。并且，由于正极具有放出(例如)镍离子的结构，因而在最外侧设置正极，对电池容量有利。
接着，探讨第二辅助单体140。第二辅助单体140基本上执行与第一辅助单体130相同的功能。进行更为详细的说明。基本单体110由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从上侧向下侧或从下侧向上侧依次堆叠而成。因此，若反复堆叠这种基本单体110来形成单体堆叠部100，则第二隔板117(以下，称为“第二末端隔板”)位于单体堆叠部100的最上侧(参照图2)或最下侧(参照图1)。第二辅助单体140追加堆叠在这种第二末端隔板117。
更具体地，如图6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可由正极111形成。并且，如图7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可由负极111、隔板112及正极113从第二末端隔板117，即从第二末端隔板117向外侧(以图7为基准下侧)依次堆叠而成。第二辅助单体140也与第一辅助单体130相同地，可具有仅在集电体的两面中的与基本单体110相向的一面(以图7为基准，向上侧的一面)涂敷活性物质层的正极。结果，若在第二末端隔板117追加堆叠第二辅助单体140来形成单体堆叠部100，则可在第二末端隔板117一侧的最外侧设置只有单面涂敷的正极。
作为参考，图4、图5、图6及图7例示了第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从上侧向下侧依次堆叠的情况。与其相反，第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从下侧向上侧依次堆叠的情况也可以与如上所述的方法相同地说明。并且，第一辅助单体130和第二辅助单体140也可以根据需要在最外侧包括隔板。作为一例，在位于最外侧的正极需要与外壳电绝缘的情况下，第一辅助单体130和第二辅助单体140还可以在正极的外侧进一步包括隔板。基于相同理由，如图6所示，向堆叠有第二辅助单体140的一侧的相反侧(即，图6的单体堆叠部的最上侧)露出的正极也可以进一步包括隔板。
另一方面，如图8至图10所示，优选地，形成单体堆叠部。首先，如图8所示，可形成单体堆叠部100e。基本单体110b可由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从下侧向上侧依次堆叠而成。此时，第一电极111可以为正极，且第二电极113可以为负极。并且，第一辅助单体130c可由隔板114、负极113、隔板112及正极111从第一末端电极116，即以图8为基准从上侧向下侧依次堆叠而成。此时，第一辅助单体130c的正极111可仅在与基本单体110b相向的一面形成活性物质层。
并且，第二辅助单体140c可由正极111(第一正极)、隔板112、负极113、隔板114及正极118(第二正极)从第二末端隔板117，即以图8为基准从下侧向上侧依次堆叠而成。此时，第二辅助单体140c的正极中的位于最外侧的正极118(第二正极)可仅在与基本单体110b相向的一面形成活性物质层。作为参考，若辅助单体包括隔板，则对单体的整列有利。
然后，如图9所示，可形成单体堆叠部100f。基本单体110b可由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从下侧向上侧依次堆叠而成。此时，第一电极111可以为正极，且第二电极113可以为负极。并且，第一辅助单体130d可由隔板114、负极113及隔板112从第一末端电极116依次堆叠而成。此时，也可以不设置第二辅助单体。作为参考，负极有可能因为电位差而与电极外壳(例如，袋)的铝层反应。因此，负极优选通过隔板与电极外壳绝缘。
最后，如图10所示，可形成单体堆叠部100g。基本单体110c可由第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114从上侧向下侧堆叠而成。此时，第一电极111可以为负极，且第二电极113可以为正极。并且，第二辅助单体140d可由负极111、隔板112、正极113、隔板114及负极119从第二末端隔板117依次堆叠而成。此时，也可以不设置第一辅助单体。
参照图11，说明本发明的电极组件的制造方法。
本发明的电极组件的制造方法，包括：基本单体形成步骤S100，第一电极111、第一隔板112、第二电极113及第二隔板114依次堆叠而形成四层结构的基本单体110；以及基本单体堆叠步骤S200，依次堆叠至少一个以上的基本单体110，形成单体堆叠部100。基本单体110及单体堆叠部100相关说明见上述内容，在此省略。
本发明的电极组件的制造方法，还可包括第一辅助单体堆叠步骤S300，在作为第一电极的第一末端电极116堆叠第一辅助单体130，上述第一末端电极116位于单体堆叠部100的最上侧或最下侧。并且，本发明的电极组件的制造方法还可包括第二辅助单体堆叠步骤S400，在作为第二隔板的第二末端隔板117堆叠第二辅助单体140，上述第二末端隔板117位于单体堆叠部100的最上侧或最下侧。第一辅助单体130及第二辅助单体140相关说明见上述内容，在此省略。
图12示出了适用用于固定本发明的单体堆叠部的固定部件的实施例。
即，本发明的电极组件的制造方法还可包括固定步骤S500，利用固定部T1来固定堆叠有基本单体110的结构的单体堆叠部100的侧面或所有面。即，为了确保堆叠的稳定性，可在堆叠的结构的侧面利用其他部件来执行固定，如图12的(a)部分所示，这种固定部能够以卷绕单体堆叠部100的所有面的方式实现，或者如图12的(b)部分所示，能够由仅固定单体堆叠部100的侧面的固定部T2实现。作为固定部T1、T2，可使用聚合物胶带。
以下，说明如上所述的构成本发明的电极组件的结构要素的具体材料及结构上的特征。
[正极结构]
在本发明中，形成于基本单体的电极区别为正极或负极，将正极与负极之间载置隔板的状态下相结合来制造。就正极而言，例如，在正极集电体上涂敷正极活性物质、导电材料及粘结剂的混合物之后，干燥并压制而制造，还根据需要，向混合物添加填充剂。这种结构能够以薄片型实现，并以安装于装载辊的形态适用于工序。
[正极集电体]
正极集电体通常以3～500μm的厚度制成。这种正极集电体只要是不使该电池发生化学变化，且具有高的导电性，那么就不受特别的限制，例如，可使用不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳或在铝或不锈钢的表面利用碳、镍、钛、银等来进行表面处理的材料等。集电体也可以在其表面上形成微细的凹凸，来提高正极活性物质的粘结力，可采用薄膜、薄片、箔、网、多孔质体、发泡体、无纺布体等各种形态。
[正极活性物质]
就正极活性物质而言，在锂二次电池的情况下，例如，可例举锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)等层状化合物或由一种或一种以上的过渡金属取代的化合物；化学式Li1+xMn2－xO4(在这里，x为0～0.33)、LiMnO3、LiMn2O3、LiMnO2等锂锰氧化物；锂铜氧化物(Li2CuO2)；LiV3O8、LiFe3O4、V2O5、Cu2V2O7等钒氧化物；由化学式LiNi1－xMxO2(在这里，M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或G a，x＝0.01～0.3)表示的Ni位型锂镍氧化物；由化学式LiMn2－ xMxO2(在这里，M＝Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，x＝0.01～0.1)或Li2Mn3MO8(在这里，M＝Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；化学式的Li一部分由碱土金属离子取代的LiMn2O4；二硫化合物；Fe2(MoO4)3等，但并不局限于这些。
通常，以包含正极活性物质的混合物整体重量为基准，添加1至50重量百分比的导电材料。这种导电材料只要是不使该电池发生化学变化，且具有导电性，那么就不受特别的限制，例如，可使用天然石墨或人造石墨等石墨；碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、夏黑等碳黑；碳纤维或金属纤维等导电性纤维；氟化碳、铝、镍粉末等金属粉末；氧化锌、钛酸钾等导电性晶须；氧化钛等导电性金属氧化物；聚苯(polyphenylene)衍生物等导电性材料等。
粘结剂为有助于活性物质与导电材料等的结合和集电体相关结合的成分，通常，以包含正极活性物质的混合物整体重量为基准，添加1至50重量百分比。作为这种粘结剂的例子，可例举聚偏氟乙烯(polyf luoro vinylidene)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、羧甲基纤维素(C MC，carboxymethyl cellulose)、淀粉、羟丙基纤维素(hydroxypropylcellulose)、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)、四氟乙烯(tetrafluoroethylene)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(p olypropylene)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM，ethylene-propyle ne diene terpolymer)、磺化EPDM、苯乙烯丁烯橡胶、氟橡胶、各种共聚物等。
填充剂作为抑制正极的膨胀的成分选择性地被使用，只要是不使该电池发生化学变化，且为纤维状材料，那么就不受特别的限制，例如，使用聚乙烯、聚丙烯等烯烃类聚合物；玻璃纤维、碳纤维等纤维状物质。
[负极结构]
负极通过在负极集电体上涂敷负极活性物质，并干燥和压制来制成，根据需要，还可以选择性地包含如上所述的导电材料、粘结剂、填充剂等。这种结构以薄片型实现，能够以安装于装载辊的形态适用于工序。
[负极集电体]
负极集电体通常以3～500μm的厚度制成。这种负极集电体只要是不使该电池发生化学变化，且具有导电性，那么就不受特别的限制，例如，可使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、铜或不锈钢的表面利用碳、镍、钛、银等进行表面处理的材料、铝-镉合金等。并且，与正极集电体相同，也可以在表面形成微细的凹凸，来强化负极活性物质的结合力，并且能够以薄膜、薄片、箔、网、多孔质体、发泡体、无纺布体等各种形态被使用。
[负极活性物质]
作为负极活性物质，例如，可使用难石墨化碳、石墨类碳等碳；L ixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1－xMe'yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me'：Al、B、P、Si、周期表的1族、2族、3族元素、卤素；0＜x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)等金属复合氧化物；锂金属；锂合金；硅类合金；锡类合金；SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5等金属氧化物；聚乙炔(polyacetylene)等导电性聚合物；Li-Co-Ni类材料等。
[隔板]
本发明的隔板与折叠工序或辊(roll)工序无关地，单纯经过堆叠工序形成基本单体来实现单纯的堆叠。尤其，在层压机中，隔板和正极、负极的粘结是在层压机的内部隔板片本身借助热被熔融而粘结固定。由此，可继续维持压力，并实现电极和隔板片之间的稳定的界面接触。
隔板片或载置于电池的正极和负极之间的隔板只要是呈现绝缘性，且为可使离子移动的多孔性结构，那么其材料就不受特别的限制，上述隔板和隔板片可以为相同的材料，也可以为不同的材料。
作为隔板或隔板片，例如，可使用具有高的离子渗透度和机械强度的绝缘性的薄膜，隔板或隔板片的气孔直径通常为0.01～10μm，厚度通常为5～300μm。作为这种隔板或隔板片，例如，使用由耐化学性及疏水性的聚丙烯等烯烃类聚合物、玻璃纤维或聚乙烯等制造的薄片或无纺布等。作为电解质，使用聚合物等固体电解质的情况下，固体电解质也可以兼作隔板。优选地，可以为聚乙烯膜、聚丙烯膜或这些薄膜组合而成的多层膜或聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)或聚偏氟乙烯六氟丙烯(polyvinylidene fluoridehexafluoropropylene)共聚物等的聚合物电解质用或凝胶型聚合物电解质用聚合物膜。
本发明的电极组件可适用于通过正极和负极的电化学反应来产电的电化学电池，作为电化学电池的代表性的例子，可例举超级电容器(super capacitor)、超大容量电容器(ultra capacitor)、二次电池、燃料电池、各种传感器、电解装置、电化学反应器等，其中，尤其优选为二次电池。
二次电池为可充放电的电极组件在浸渍为含有离子的电解液的状态下内置于电池外壳的结构，在一个优选例中，上述二次电池可以为锂二次电池。
最近，锂二次电池不仅作为小型移动设备的电源，还作为大型设备的电源备受瞩目，当适用于这种领域时，优选地，具有小的重量。作为减小二次电池的重量的一个方案，可优选为在铝层压片的袋型外壳内置电极组件的结构。这种锂二次电池在本领域中已公知，因而在本说明书中省略相关说明。
并且，如上所述，优选为具有如下结构的二次电池，当用作中大型设备的电源时，即使长期使用，也能够最大限度地抑制工作性能下降现象，且寿命特性优良，能够以低廉的费用大量生产。从这种观点出发，包括本发明的电极组件的二次电池能够优选地使用于将上述二次电池用作单位电池的中大型电池组件。
包括具有多个二次电池的电池组件的电池组的情况下，可用作选自由电动工具(power tool)；电动汽车(EV，Electric Vehicle)、混合动力汽车(HEV，Hybrid ElectricVehicle)及插电式混合动力电动汽车(PHEV，Plug-in Hybrid Electric Vehicle)构成的组的电动汽车；选自由电动自行车(E-bike)、电动踏板车(E-scooter)、电动高尔夫球车(Electric golf cart)、电动卡车及电动商用车构成的中大型设备组中的一个以上的电源。
中大型电池组件以串联方式或串联/并联方式将多个单位电池相连接，来提供高功率和大容量，而这些内容在本领域中已公知，因而在本说明书中，省略了相关说明。
在如上所述的本发明的详细说明中，说明了具体实施例。但是，在不脱离本发明的范畴的限度内，能够进行各种变形。本发明的技术思想不应局限于本发明中记述的实施例而定，应根据发明要求保护范围及与发明要求保护范围等同的技术方案来定。
Claims (12)
1.一种电极组件的制造方法，其特征在于，包括：
基本单体形成步骤，第一电极、第一隔板、第二电极及第二隔板依次堆叠而形成四层结构的基本单体；其中包括：准备第一电极材料(121)、第一隔板材料(122)、第二电极材料(123)及第二隔板材料(124)；通过切割器(C1)以预定大小切割第一电极材料(121)，通过切割器(C2)以预定大小切割第二电极材料(123)，在第一隔板材料(122)上供给预定大小的第一电极材料(121)，在第二隔板材料(124)上供给预定大小的第二电极材料(123)，向层压机(L1、L2)同时供给这些材料，在层压机(L1、L2)中电极材料和隔板材料相粘结，通过切割器(C3)以预定大小同时切割第一隔板材料(122)和第二隔板材料(124)，以及
基本单体堆叠步骤，依次堆叠至少两个的基本单体，来形成单体堆叠部，
其中所述基本单体由所述电极和所述隔板相粘结而成，
其中所述隔板的表面涂敷有具有粘结力的涂敷物质。
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，所述电极和所述隔板的粘结，是通过向所述电极施压来进行的粘结。
3.根据权利要求1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。
4.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
还包括第一辅助单体堆叠步骤，在作为第一电极的第一末端电极堆叠第一辅助单体，所述第一末端电极位于所述单体堆叠部的最上侧或最下侧；
当所述第一电极为正极且所述第二电极为负极时，所述第一辅助单体由隔板、负极、隔板及
正极从所述第一末端电极依次堆叠而成，当所述第一电极为负极且所述第二电极为正极时，所述第一辅助单体由隔板及正极从所述第一末端电极依次堆叠而成。
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，所述第一辅助单体的正极具有：
集电体；以及
活性物质，仅涂敷于所述集电体的两面中的与所述基本单体相向的一面。
6.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
还包括第一辅助单体堆叠步骤，在作为第一电极的第一末端电极堆叠第一辅助单体，所述第一末端电极位于所述单体堆叠部的最上侧或最下侧；
当所述第一电极为正极且所述第二电极为负极时，所述第一辅助单体由隔板、负极、隔板从所述第一末端电极依次堆叠而成。
7.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
所述单体堆叠部还包括第二辅助单体，所述第二辅助单体堆叠在作为第二隔板的第二末端隔板，所述第二末端隔板位于所述单体堆叠部的最上侧或最下侧；
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，所述第二辅助单体由负极、隔板及正极从所述第二末端隔板依次堆叠而成。
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，所述第二辅助单体的正极具有：
集电体；以及
活性物质，仅涂敷于所述集电体的两面中的与所述基本单体相向的一面。
9.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
还包括第二辅助单体堆叠步骤，在作为第二隔板的第二末端隔板堆叠第二辅助单体，所述第二末端隔板位于所述单体堆叠部的最上侧或最下侧；
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第一正极、隔板、负极、隔板及第二正极从所述第二末端隔板依次堆叠而成；
所述第二辅助单体的第二正极具有：
集电体，以及
活性物质，仅涂敷于所述集电体的两面中的与所述基本单体相向的一面。
10.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，
还包括第二辅助单体堆叠步骤，在作为第二隔板的第二末端隔板堆叠第二辅助单体，所述第二末端隔板位于所述单体堆叠部的最上侧或最下侧；
当所述第一电极为负极且所述第二电极为正极时，所述第二辅助单体由负极、隔板、正极、隔板及负极从所述第二末端隔板依次堆叠而成。
11.根据权利要求1所述的电极组件的制造方法，其特征在于，还包括固定步骤，以利用聚合物胶带来卷绕的方式固定所述单体堆叠部的侧面或所有面。
12.一种电化学元件，其特征在于，包括电极组件，该电极组件通过权利要求1至11中任一项所述的电极组件的制造方法来制成。
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