CN108604704B - 电极组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极组件及其制造方法，更具体地，涉及一种能够改善二次电池的对齐，实现高容量电池并简化二次电池的制造工艺的电极组件及其制造方法。根据本发明的电极组件包括：电极叠层，在电极叠层中，彼此间隔开的多个第一电极设置在两个隔膜之间；和第二电极，第二电极在设置有第一电极的多个位置中的每隔一个位置处附接到电极叠层的两个外表面，其中，在电极叠层中，第一电极与相邻的第一电极之间的区域进行折叠(folding)。

Description

电极组件及其制造方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年10月05日提交的韩国专利申请第10-2016-0128583号的优先权，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及其制造方法，更具体地，涉及一种能够改善二次电池的对齐、实现高容量电池并简化二次电池的制造工艺的电极组件及其制造方法。
背景技术
与原电池不同，二次电池是可再充电的，而且，尺寸紧凑且容量高的可能性很高。因此，近来正在进行许多关于二次电池的研究。随着技术发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。
这种二次电池可配置成使得电极组件内置在电池壳体中。安装在电池壳体中的电极组件是可充电/可放电的发电装置，其具有正极/隔膜/负极进行堆叠的结构。
图1是示出制造根据相关技术的电极组件中的堆叠折叠型电极组件的工艺的截面图。
参照图1，堆叠折叠型(Stack&folding)电极组件11具有这样的结构：多个其中顺序地堆叠有正极1、隔膜3和负极5的单元电池10附接到片型隔膜9，并且片型隔膜9在一个方向L上进行折叠。
具有上述结构的堆叠折叠型电极组件11具有若干问题。
首先，在根据相关技术的堆叠折叠型电极组件11中，正极1、隔膜3和负极5进行堆叠，然后被切割成基本单元，从而形成单独的单元电池。然后，将单元电池10附接到片型隔膜9以执行折叠工艺。因此，制造该电极组件的工艺可能会繁复。
此外，在制造单元电池10的工艺中，在正极1、负极5和隔膜3的每一个中所产生的公差可能会累积。然后，当单元电池10在下一工艺中进行折叠时，在进行折叠和堆叠的同时单元电池之间的公差可能会再次累积，从而显著地引起正极1脱离负极5而排列被打乱的悬垂(overhang)问题。
图2是示出层压堆叠(Lamination&stacking)型电极组件的堆叠状态的截面图。参照图2，在层压堆叠(Lamination&stacking)型电极组件12中，其中堆叠有正极1、隔膜3、负极5和隔膜3的单元电池20通过隔膜3的外部尺寸对齐。在这种情形下，也会发生悬垂问题。
也就是说，在制造单元电池20的同时多个电极1和5以及多个隔膜3的单独公差可能会累积，并且单元电池20之间的公差可能也会累积，从而引起正极1处于负极5之外的悬垂问题。图2示出了悬垂区域A，其为其中正极1处于负极5之外的区域。
因此，已经做出各种努力来解决上述问题，例如，已经开发出具有各种形状的电极组件。
发明内容
技术问题
已经做出本发明来解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够将二次电池中的悬垂(Overhang)问题最小化以改善电池的对齐，实现高容量电池并且更简化二次电池的制造工艺的电极组件及其制造方法。
技术方案
根据本发明的电极组件包括：电极叠层，在所述电极叠层中，彼此间隔开的多个第一电极设置在两个隔膜之间；和第二电极，所述第二电极在设置有所述第一电极的多个位置中的每隔一个位置处附接到所述电极叠层的两个外表面，其中，在所述电极叠层中，第一电极与相邻的第一电极之间的区域进行折叠(folding)。
根据本发明的用于制造电极组件的方法包括：将第一电极插置于两个隔膜之间，使得第一电极彼此间隔开以形成电极叠层的步骤；在第一电极的多个位置中的每隔一个位置处将第二电极堆叠在电极叠层的两个外表面上的步骤；通过热或压力将隔膜、第一电极和第二电极彼此结合的步骤；以及在第一电极与相邻的第一电极之间的区域处折叠(folding)电极叠层的步骤。
有益效果
根据本发明的电极组件可包括：电极叠层，在电极叠层中，彼此间隔开的多个第一电极设置在两个隔膜之间；和第二电极，所述第二电极在设置有第一电极的多个位置中的每隔一个位置处附接到电极叠层的两个外表面。在电极组件中，第一电极与相邻的第一电极之间的区域可进行折叠(folding)，以将悬垂(Overhang)问题最小化，从而改善电池的对齐，并实现高容量电池，以及简化二次电池的制造工艺。
根据本发明的用于制造电极组件的方法可包括：将第一电极插置于两个隔膜之间，使得第一电极彼此间隔开以形成电极叠层的步骤；在设置有第一电极的多个位置中的每隔一个位置处将第二电极堆叠在电极叠层的两个外表面上的步骤；向隔膜以及第一电极和第二电极施加热或压力以便彼此结合的步骤；以及在第一电极与相邻的第一电极之间的区域上折叠(folding)电极叠层的步骤。因此，可生产出根据本发明的电极组件。
附图说明
图1是示出在根据相关技术的电极组件中制造堆叠和折叠型电极组件的工艺的截面图。
图2是示出层压堆叠(Lamination&stacking)型电极组件的堆叠状态的截面图。
图3是示出根据本发明实施方式在电极组件进行折叠之前的状态的截面图。
图4是示出根据本发明实施方式实现电极组件的状态的截面图。
图5是根据本发明实施方式在图4中实现的电极组件的截面图。
图6是根据本发明另一实施方式的电极组件的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图更加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。
一个实施方式
图3是示出根据本发明实施方式在电极组件进行折叠之前的状态的截面图。图4是示出根据本发明实施方式实现电极组件的状态的截面图。图5是根据本发明实施方式在图4中实现的电极组件的截面图。
在下文中，将参照图3至图5描述根据本发明实施方式的电极组件。
参照图3，根据本发明实施方式的电极组件可包括电极叠层110和附接到电极叠层110的两个表面中的每一个的第二电极105。
特别地，电极叠层110可具有这样的形状：其中彼此间隔开的多个第一电极101设置在两个隔膜103之间。两个隔膜103的每一个可以是片型隔膜。第一电极101可设置成在两个隔膜103之间彼此间隔开预定距离。
在电极叠层110中，第二电极105可在设置有第一电极101的多个位置中的每隔一个位置处附接到电极叠层110的两个外表面。在这种情形下，当根据本发明实施方式的电极组件在一个位置处被分开时，第二电极105、隔膜103、第一电极101、隔膜103和第二电极105向下按顺序堆叠。此外，隔膜103、第一电极101和隔膜103在相邻位置处进行堆叠。
第一电极101和第二电极105可以是具有彼此相反极性的电极。在本发明的实施方式中，第一电极101可以是负极，第二电极105可以是正极。图3示出了第一电极101是负极且第二电极105是正极的情况。在本发明的实施方式中，第一电极101可具有比第二电极105的尺寸更大的尺寸。
在根据本发明实施方式的电极组件中，两个隔膜103、第一电极101和第二电极105可通过热或压力彼此结合。或者，两个隔膜103、第一电极101和第二电极105可通过热和压力彼此结合。为此，可对隔膜103、第一电极101和第二电极105的整体执行层压工艺。
参照图4，在本发明的实施方式中，第一电极101与相邻的第一电极101之间的电极叠层110的区域可进行折叠。特别地，图3和图4示出了电极叠层110进行折叠的折叠部107。在本发明的实施方式中，电极叠层110包括多个折叠部107。因此，电极叠层110可在折叠部107处进行折叠。
此外，折叠部107和相邻的折叠部107可在彼此相反的方向上进行折叠。结果，在根据本发明实施方式的电极组件中，电极叠层110可以以Z字形方式进行折叠。图4中示出了电极叠层以Z字形方式进行折叠的形状。
参照图4，在根据本发明实施方式的电极组件中，电极叠层110可基于第一电极101的尺寸进行折叠。这意味着电极叠层110是相对于具有相同尺寸的电极进行折叠。也就是说，由于第一电极101被提供作为一个电极，所以第一电极101可具有相同的尺寸。当相对于第一电极101堆叠时，不会发生其中不同的电极101和105以及隔膜103的公差被累积的现象。
因此，电极组件的对齐可得以改善，从而将正极和负极的对应位置彼此不匹配的悬垂(Overhang)问题最小化。
图5是根据本发明实施方式的完全组装的电极组件的截面图。图5示出了第一电极101和第二电极105在位置上垂直堆叠的状态。为了便于说明，省略了在电极组件中将电极叠层彼此连接的一部分隔膜103。
在根据本发明实施方式的电极组件中，两个隔膜103可延伸以围绕折叠的电极叠层110的外侧(参见图5)。图5示出了隔膜103围绕折叠的电极叠层110的外周一次的状态。如上所述，当电极组件被隔膜103围绕一次时，可非常有利于保持电极组件的较好对齐。
参照图5，两个隔膜103可通过热或压力彼此结合为整体。或者，在根据实施方式的电极组件中，隔膜103可通过热压(hot-press)密封法附接到折叠的电极叠层110的外侧。在这种情形下，根据本发明实施方式的电极组件的对齐可非常好。
参照图4和图5，将描述根据本发明实施方式的用于制造电极组件的方法。
根据本发明实施方式的用于制造电极组件的方法包括：将第一电极101插置于两个隔膜103之间，使得第一电极101彼此间隔开以形成电极叠层110的步骤；在设置有第一电极的多个位置中的每隔一个位置处将第二电极105堆叠在电极叠层110的两个外表面上的步骤；向隔膜103以及第一电极101和第二电极105施加热或压力以便彼此结合的步骤；以及在折叠部107处折叠(folding)电极叠层110的步骤，折叠部107是第一电极101与相邻的第一电极101之间的区域。在这种情形下，第一电极101可以是负极，第二电极105可以是正极。
参照图4，在形成电极叠层110的步骤中，第一电极101可放置在通过藉由卷轴(reel)(未示出)进行卷绕来转移的两个隔膜103之间。此外，第二电极105可在每隔一个位置处垂直地放置在两个隔膜103的外侧。如上所述形成的电极组件可进行层压。也就是说，第一电极101、隔膜103和第二电极105可通过热和压力彼此结合。
在将电极叠层110进行折叠的步骤中，通过层压结合的电极组件可在彼此不同的方向上在折叠部107处折叠。也就是说，电极叠层110可以以Z字形方式进行折叠。当一个折叠部107在一个方向G上折叠时，相邻的折叠部107可在另一方向I上折叠(参见图4)。此外，在这种情形下，电极叠层110可基于第一电极101的尺寸折叠。当如上所述堆叠时，由于正极不处于负电极之外，所以不会发生悬垂(overhang)问题。
此外，在设备方面，在相关技术中必须安装用于制造单元电池的层压设备和用于将单元电池附接到隔膜片以折叠所得结构的折叠设备，但是因为在根据本发明实施方式的用于制造电极组件的方法中，层压工艺和折叠工艺被集成到一个工艺中，所以制造二次电池的工艺可更加简化。
根据本发明实施方式的用于制造电极组件的方法可进一步包括：通过使用两个隔膜103的延伸部分围绕折叠的电极叠层110的密封步骤。在密封步骤中，两个隔膜103可通过热或压力彼此结合。此外，在密封步骤中，两个隔膜103可通过使用热压(hot-press)附接到折叠的电极叠层110的外侧。在这种情形下，电极组件在稳定性和效率方面可更加可得到改善。
另一实施方式
图6是根据本发明另一实施方式的电极组件的截面图。
根据本发明另一实施方式的电极组件具有与根据前述实施方式的电极组件相似的结构。然而，另一实施方式与前述实施方式的不同之处在于第二电极具有不同的尺寸。
作为参考，与根据前述实施方式的组件相同(等同)的部件由相同(等同)的参考标记给出，因此，将省略它们的详细描述。
参照图6，在根据本发明另一实施方式的电极组件中，第二电极205具有与第一电极201的尺寸相对应的尺寸。优选地，第二电极205可具有与第一电极201相同的尺寸。第一电极201可以是负极，第二电极205可以是正极。
在根据本发明另一实施方式的电极组件中，正极具有与负极的尺寸相对应的尺寸是因为在该电极组件中正极不处于负极之外。也就是说，由于不必担心正极处于负极之外的悬垂问题，所以正极可增大尺寸以实现高容量电池(battery)。
虽然已经参照具体的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，在不背离以下权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
[附图标记]
1：正极
3：隔膜
5：负极
9：片型隔膜
10、20：单元电池
11：堆叠折叠型电极组件
12：层压堆叠型电极组件
101、201：第一电极
103、203：隔膜
105、205：第二电极
107、207：折叠部
110、210：电极叠层

Claims (11)

1.一种电极组件，包括：
电极叠层，在所述电极叠层中，彼此间隔开的多个第一电极设置在两个隔膜之间；和
第二电极，所述第二电极在设置有所述第一电极的多个位置中的每隔一个位置处附接到所述电极叠层的两个外表面，使得在一个位置处，所述第二电极、所述隔膜、所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极向下按顺序堆叠，并且在相邻位置处，所述隔膜、所述第一电极和所述隔膜向下按顺序堆叠，
其中，在所述电极叠层中，直接相邻的第一电极之间的区域进行折叠，并且
其中所述第一电极具有相同的尺寸并且具有比所述第二电极的尺寸更大的尺寸，
其中所述电极叠层以Z字形方式进行折叠。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述隔膜、所述第一电极和所述第二电极通过热或压力彼此结合。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述第一电极的每一个为负极，所述第二电极的每一个为正极。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述电极叠层基于所述第一电极的尺寸进行折叠。
5.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述两个隔膜延伸以围绕折叠的电极叠层的外侧。
6.根据权利要求5所述的电极组件，其中所述两个隔膜通过热或压力彼此结合。
7.一种用于制造电极组件的方法，所述方法包括：
将第一电极插置于两个隔膜之间，使得所述第一电极彼此间隔开以形成电极叠层的步骤；
在所述第一电极的多个位置中的每隔一个位置处将第二电极堆叠在所述电极叠层的两个外表面上的步骤，使得在一个位置处，所述第二电极、所述隔膜、所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极向下按顺序堆叠，并且在相邻位置处，所述隔膜、所述第一电极和所述隔膜向下按顺序堆叠；
通过热或压力将所述隔膜、所述第一电极和所述第二电极彼此结合的步骤；和
在直接相邻的第一电极之间的区域处折叠所述电极叠层的步骤，
其中所述第一电极具有相同的尺寸并且具有比所述第二电极的尺寸更大的尺寸，
其中，在将所述电极叠层进行折叠的步骤中，所述电极叠层以Z字形方式进行折叠。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电极叠层基于所述第一电极的尺寸进行折叠。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括通过使用所述两个隔膜的延伸部分围绕折叠的电极叠层的密封步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述密封步骤中，所述两个隔膜通过热或压力彼此结合。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述密封步骤中，所述两个隔膜通过使用热压附接到折叠的电极叠层的外侧。
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