CN110419133A - 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制造方法，该方法包括以下步骤：将负极、隔膜和正极形成为各自有孔的形状；通过层叠所述负极、所述隔膜和所述正极使得所述孔彼此对齐来制造单元电池；通过层叠至少两个单元电池来构造层叠体；将折叠隔膜折叠以包围所述层叠体的外部，所述折叠隔膜具有大得足以覆盖所述层叠体的整个表面的面积；在所述折叠隔膜被折叠以包围所述层叠体之后，去除空间形成部分的包围由所述孔形成的空间的一部分；以及在去除所述空间形成部分的所述一部分之后，将所述折叠隔膜的多余部分彼此结合以完全覆盖所述层叠体的暴露表面，所述多余部分没有紧密接触所述层叠体。

Description

电极组件及其制造方法
技术领域
本申请要求于2017年12月19日提交的韩国专利申请No.10-2017-0175176的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容特此以引用方式并入本文。
本发明涉及电极组件及其制造方法，并且更具体地，涉及能够被制造成适于待安装装置的不规则形状并且具有改进的抵抗外部冲击的韧性的电极组件及其制造方法。
背景技术
在包括个人便携式终端和电动车辆领域的各种领域中，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。
与原电池不同，可充电二次电池不仅正被开发用于数字装置，而且正被开发用于诸如电动车辆这样的车辆。
二次电池根据正极和负极的材料和外部形状进行各种分类。在二次电池中，由于使用锂化合物材料的那种锂二次电池具有大容量和低自放电率，因此锂二次电池作为根据现有技术的镍-镉二次电池的替代品被广泛用作各种电气装置的电源。
另外，锂二次电池可以按各种形状制造。典型地，锂二次电池可以分为圆柱型二次电池、棱柱型二次电池和袋型二次电池。这里，用于充入和释放电能的电极组件被内置在壳体中。电极组件具有以下的结构：负极、隔膜和正极被堆叠并且与电解液一起被内置在壳体(袋型或圆柱型壳体等)中。
最近开发出的二次电池可以根据待安装装置的电池安装空间而具有适于安装空间的大小和/或形状的不规则形状。例如，笔直部分的两侧中的每侧都以直角弯曲。这里，弯曲部分可以具有其中弯曲部分在同一方向上彼此平行地形成的“ㄈ”形状，或者其中笔直部分的一侧以直角弯曲的“L”形状。通过根据不规则电极组件的形状定制袋(或壳体等)来制造具有上述形状的不规则形状的二次电池。
然而，与两面大小对称的传统结构相比，这种不规则形状的二次电池可能易受外部冲击的影响。也就是说，在传统结构的情况下，即使从其一侧施加冲击，冲击也能被分散。然而，在“ㄈ”形或形的情况下，因为冲击集中在弯曲点处，所以存在由于外部冲击造成受损风险相对增加的问题。
发明内容
技术问题
因此，为了解决以上问题，本发明的主要目的是提供具有改进的安全性以降低由于外部冲击导致的受损风险的电极组件及其制造方法。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一种制造电极组件的方法，该方法包括以下步骤：将负极、隔膜和正极中的每个形成为有孔的形状；层叠所述负极、所述隔膜和所述正极使得所述孔被对齐从而制造单元电池；层叠至少两个或更多个单元电池以形成层叠体；折叠具有足以覆盖所述层叠体的整个表面的面积的折叠隔膜以缠绕所述层叠体的外部；当所述折叠隔膜被折叠成沿着所述层叠体的外周缠绕时，去除空间形成部分的一部分，所述一部分是包围由所述孔形成的空间的一部分；以及在去除所述空间形成部分的所述一部分之后，将作为所述折叠隔膜的没有紧密附接到所述层叠体的部分的多余部分彼此结合以便完成所述折叠隔膜从而覆盖所述层叠体的暴露表面。这里，每个孔都是指在任何方向上开凿或开口的孔。例如，孔可以具有如图5和图6中例示的在横向方向上开凿了一部分的形状或者具有如图7中例示的具有被垂直穿透的一部分的形状。
所述单元电池可以具有其至少一个或更多个点弯曲的形状。例如，单元电池可以具有其中具有直线形状的两侧以直角弯曲但是弯曲部分在同一方向上彼此平行的形状(即，“ㄈ”形状)或其具有直线形状的一侧以直角弯曲的形状(即，形状)。
根据本发明，所述折叠隔膜可以由韧性比层叠在所述单元电池中的所述负极和所述正极之间的隔膜的韧性大的材料制成，其中，所述折叠隔膜可以在其受热时被结合。本文中使用的术语“韧性”是指能够通过隔膜源的种类和厚度、涂覆在其上的涂层的组成以及厚度调节等而得到的隔膜的机械特性。所述单元电池可以具有单-电池结构，在所述单-电池结构中，所述负极、所述隔膜和所述正极依次地向上层叠。
可以通过使用成形装置从折叠有所述折叠隔膜的所述层叠体切割所述空间形成部分，其中，所述空间形成部分可以被去除，使得所述多余部分保持足以覆盖所述层叠体的表面的大小，以通过将所述多余部分彼此结合来完成所述折叠隔膜。
此外，根据本发明的一种电极组件包括：层叠体，该层叠体是通过层叠多个单元电池来制造的，所述多个单元电池中的每一个通过层叠负极、隔膜和正极制造并且具有其至少一个或更多个点弯曲的形状；以及折叠隔膜，该折叠隔膜由韧性比层叠在所述单元电池中的所述负极和所述正极之间的隔膜大的材料制成，该折叠隔膜具有足以覆盖所述层叠体的整个表面的面积并且在一个方向上折叠以包围所述层叠体的表面，其中，所述折叠隔膜完成，使得在所述层叠体被折叠之后作为所述折叠隔膜的剩余部分的多余部分覆盖所述层叠体的暴露表面。
有益效果
具有上述构造的本发明可以具有改进的抵抗外部冲击的安全性的效果，因为即使电极组件根据安装条件具有不规则形状，也另外将折叠隔膜缠绕电极。
折叠隔膜可以具有比隔膜的硬度相对更大的硬度并且还容易被完成，因为折叠隔膜在受热时粘附。
附图说明
图1是例示了当单元电池被层叠以形成层叠体时用折叠隔膜缠绕层叠体的状态的截面图。
图2是例示了负极、隔膜和正极中的每个能够由冲压装置形成的形状(图2的(i)、图2的(ii)和图2的(iii))的图。
图3是例示了负极、隔膜和正极依次向上层叠的单元电池被层叠以形成层叠体的状态的立体图。
图4是例示了在层叠体被安置在折叠隔膜上之后被缠绕之前和被缠绕之后的状态的图。
图5是例示了在图4中的层叠体在被折叠隔膜缠绕之后完成的状态的立体图。
图6和图7是各自例示了在具有不同形状的层叠体在被折叠隔膜缠绕之后完成的状态的立体图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地执行本发明的技术思路。然而，本发明可以按照不同的形式来实施并且不应该被理解为限于本文中阐述的实施方式。
为了清楚地例示本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
另外，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应该被限制性解释为普通含义或基于字典的含义，而是应该基于发明人可以适当地定义术语概念从而以最佳方式描述和说明他或她的发明的原理，被解释为符合本发明范围的含义和概念。
本发明涉及被制造成除了常见的矩形或圆柱形形状之外的、诸如“ㄈ”、或“口”形状这样的不规则形状并且具有改进的抵抗外部冲击的韧性的电极组件及其制造方法。在下文中，将参照附图来更详细地描述本发明的实施方式。
实施方式1
该实施方式提供了制造具有不规则形状(具有孔的形状)的电极组件的方法。如图1中例示的，在根据本发明的制造方法中，负极13、隔膜12和正极11被制造成能够被层叠的相同形状，然后被层叠以形成单元电池10。此后，层叠至少两个或更多个单元电池10(优选地，约十个单元电池10)以形成层叠体100，并且将折叠隔膜20折叠以包围层叠体100。
更详细地，在制造方法中，首先，负极12、隔膜12和正极11中的每个被形成为相同的形状(即使大小彼此略有不同也能够被层叠)，即，具有孔的形状。这里，每个孔都是指在任何方向上开凿或开口的孔。例如，孔可以具有如图5和图6中例示的在横向方向上开凿了一部分的形状或者具有如图7中例示的具有被垂直穿透的一部分的形状。
也就是说，可以将负极13、隔膜12和正极11中的每个制造成如同传统形状的矩形平板形状，然后通过如图2中例示的冲压装置p被制造成图2的(i)中的“ㄈ”、图2的(ii)中的和图2的(iii)中的“口”。
这里，上述形状具有空间形成部分a、b和c，空间形成部分a、b和c覆盖在缠绕折叠隔膜20时形成空间的一部分(作为参考，在图2中，去除空间形成部分，使得其中形成有空间形成部分的区域被区分开，并且用虚线指示其中限定有空间形成部分的区域)。
另外，如图3中例示的，负极13、隔膜12和正极11按具有单-电池结构的单元电池10的形式层叠，在单-电池结构中，隔膜12、负极13与隔膜12和正极11依次地向上层叠。这里，可以层叠至少两个或更多个单元电池10(优选地，大约十个单元电池)，以形成一个层叠体100。
然后，如图4中例示的，层叠体100被转移到折叠隔膜20上，并且折叠隔膜20在一个方向上折叠，以缠绕层叠体100。这里，折叠隔膜20的面积可以足以覆盖层叠体100的整个表面并且在一个方向上折叠以缠绕层叠体100，使得在折叠隔膜20和层叠体100之间形成空间。因此，在折叠隔膜20中形成包围内部空间的空间形成部分a和分别从层叠体100的边缘突出的多余部分s、t、u、v和w。
通过由用于在从一侧按压折叠隔膜20的同时对折叠隔膜10进行切割或切刻的成形装置(未示出)(像图2的穿孔装置p)来去除空间形成部分a。这里，空间形成部分a被切割成(足以覆盖层叠体的表面)预定大小，在该预定大小中另外形成有多余部分r(即，仅空间形成部分的一部分被切割以被去除)。
另外，多余部分r、s、t、u、v和w被彼此结合，使得层叠体100被折叠隔膜20密封。也就是说，当执行折叠时，作为折叠隔膜20的剩余部分的、从层叠体100的边缘突出而没有紧密附接至层叠体100的多余部分r、s、t、u、v和w中的一些可以被切割，从而在被切割以被丢弃或彼此部分交叠的状态下被另外折叠，以覆盖层叠体100的暴露表面。这里，多余部分r、s、t、u、v和w的端部被彼此结合，从而完成。
这里，折叠隔膜20的韧性大于层叠在单元电池10中的负极13和正极11之间的隔膜12的韧性。另外，折叠隔膜20可以由当其受热时能够被结合的材料制成。因此，当在多余部分r、s、t、u、v和w覆盖层叠体10的被暴露表面的状态下施加热时，折叠隔膜20可以在保持上述状态的同时完成。
在该实施方式中，当折叠隔膜20被折叠时，层叠体100被形成为形成空间形成部分的形状，例如，单元电池10在一个或更多个点处弯曲的形状。例如，单元电池10可以具有如图5中例示的其中具有直线形状的两侧以直角弯曲但是弯曲部分在同一方向上彼此平行的形状(即，“ㄈ”形状)、如图6中例示的其具有直线形状的一侧以直角弯曲的形状(即，形状)或如图7中例示的其具有直线形状的一侧以直角弯曲的形状(即，“ロ”形状)。
作为参考，在该实施方式中，由于通过利用公知装置来使用用于将负极13、隔膜12和正极冲压成具有上述形状的冲压装置和用于切割空间形成部分a的成形装置，因此将省略对其的详细描述。
实施方式2
此外，本发明还提供了通过该制造方法制造的根据实施方式2的电极组件。
在该实施方式中，电极组件被制造成使得通过折叠隔膜20完成层叠体100的表面。通过层叠多个单元电池10来制造层叠体100，多个单元电池10中的每一个通过层叠负极13、隔膜12和正极11来制造并且具有其至少一个或更多个点弯曲的形状。折叠隔膜20由韧性比层叠在单元电池10中的负极13和正极11之间的隔膜12的韧性大的材料制成。另外，折叠隔膜20的面积足以覆盖层叠体100的整个表面并且在一个方向上折叠以包围层叠体100的表面。
这里，如图5至图7例示地完成折叠隔膜20，使得在折叠层叠体100之后剩余的多余部分r、s、t、u、v和w覆盖层叠体100的暴露表面。
作为参考，尽管未示出，但是其上形成有从电极组件突出并且连接到外部的电极接头的一部分可以被构造为根据折叠隔膜20的折叠方向或多余部分r、s、t、u、v和w的完成方式在不影响电极组件的性能的范围内通过折叠隔膜被选择性暴露。
具有上述构造的本发明可以具有改进的抵抗外部冲击的安全性的效果，因为即使电极组件根据安装条件而具有不规则形状，也另外将折叠隔膜缠绕电极。
折叠隔膜20可以具有比隔膜12的硬度相对更大的硬度并且还容易被完成，因为折叠隔膜在受热时粘附。
虽然已经参照特定实施方式描述了本发明的实施方式，但是本领域的技术人员应该清楚，在不脱离随附权利要求书限定的本分明的精神和范围的情况下，可进行各种改变和修改。

Claims (10)

1.一种制造电极组件的方法，该方法包括以下步骤：
将负极、隔膜和正极中的每个形成为具有孔的形状；
层叠所述负极、所述隔膜和所述正极使得所述孔被对齐从而制造单元电池；
层叠至少两个或更多个单元电池以形成层叠体；
将具有足以覆盖所述层叠体的整个表面的面积的折叠隔膜折叠以缠绕所述层叠体的外部；
当所述折叠隔膜被折叠成沿着所述层叠体的外周缠绕时，去除空间形成部分的一部分，所述一部分是包围由所述孔形成的空间的一部分；以及
在去除所述空间形成部分的所述一部分之后，将所述折叠隔膜的作为没有紧密附接到所述层叠体的部分的多余部分彼此结合以便完成所述折叠隔膜从而覆盖所述层叠体的暴露表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单元电池具有该单元电池的至少一个或更多个点弯曲的形状。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述单元电池具有该单元电池的具有直线形状的两侧以直角弯曲但是弯曲部分在同一方向上彼此平行的形状。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述单元电池具有该单元电池的具有直线形状的一侧以直角弯曲的形状。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述折叠隔膜由韧性比层叠在所述单元电池中的所述负极和所述正极之间的隔膜的韧性大的材料制成。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用成形装置从折叠有所述折叠隔膜的所述层叠体切割所述空间形成部分，其中，所述空间形成部分被去除使得所述多余部分保持足以覆盖所述层叠体的表面的大小，以通过将所述多余部分彼此结合来完成所述折叠隔膜。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述折叠隔膜由在受热时能够结合的材料制成。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述单元电池具有单电池结构，在所述单电池结构中，所述隔膜、所述负极、所述隔膜和所述正极依次地向上层叠。
9.一种电极组件，该电极组件包括：
层叠体，该层叠体通过层叠多个单元电池来制造，所述多个单元电池中的每一个通过层叠负极、隔膜和正极制造并且具有其一个或更多个点弯曲的形状；以及
折叠隔膜，该折叠隔膜由韧性比层叠在所述单元电池中的所述负极和所述正极之间的隔膜的韧性大的材料制成，该折叠隔膜具有足以覆盖所述层叠体的整个表面的面积并且在一个方向上折叠以包围所述层叠体的表面，
其中，完成所述折叠隔膜使得在所述层叠体被折叠之后作为所述折叠隔膜的剩余部分的多余部分覆盖所述层叠体的暴露表面。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述折叠隔膜由在受热时能够结合的材料制成，并且所述折叠隔膜被完成为在折叠之后受热时保持折叠状态，从而覆盖所述层叠体的所述暴露表面。
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