CN115088131A - 二次电池电极 - Google Patents

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Abstract

根据本发明实施方式的二次电池电极包括：包括第一区域和第二区域的电极集流体；位于电极集流体的第一区域上的活性材料层；以及位于电极集流体的第二区域上的绝缘层，其中绝缘层包括至少两个线部。

Description

二次电池电极
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年4月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0045907号的优先权和权益，通过引用将上述韩国专利申请的公开内容整体结合在此。
本发明涉及一种二次电池电极，更具体地，涉及一种可提高电极集流体中的被附接电极接片的端部的刚性的二次电池电极。
背景技术
随着技术发展和对移动装置的需求，对作为能源的二次电池的需求快速增加。特别是，作为用于诸如电动自行车、电动汽车和混合动力电动汽车之类的电力驱动装置的能源、以及用于诸如蜂窝电话、数码相机、膝上型电脑和可穿戴装置之类的移动装置的能源，二次电池已引起相当多的关注。
可通过将由正极、负极和隔膜构成的电极组件插入到壳体中并将其密封来形成二次电池。正极或负极(下文中，称为“电极板”)是涂覆有预定厚度的活性材料浆料的正极导电集流体或负极导电集流体，并且可通过在正极导电集流体与负极导电集流体之间插置隔膜并且将其以果冻卷形式多次螺旋卷绕或将其堆叠多层来形成电极组件。
电极板可由涂覆有活性材料浆料的活性材料层和未被涂覆活性材料浆料的未涂覆区域形成。可包括辊压工序，辊压工序用于增加活性材料层与电极集流体之间的粘附力并且增加活性材料容量密度。被辊压的电极板可在干燥之后通过经过具有一定宽度的切割器而被切割为预定尺寸来使用。
在常规的二次电池中，为了解决在高温下因隔膜的收缩导致正极集流体与负极之间的接触和/或负极集流体与正极之间的接触而发生短路的问题，在每个电极板的未涂覆区域上涂覆绝缘构件。
图1图解了常规电极的一部分的放大示意图。图2和图3图解了沿图1的线A-A’截取的剖面图。图3图解了图2的电极的一部分被折叠或弯折的结构，图3(a)图解了在图2中的剖面图中电极的一部分被折叠的结构，图3(b)图解了在图2中的剖面图中电极的一部分被弯折的结构。
参照图1和图2，电极1可包括在集流体10上涂覆有活性材料的活性材料层20、以及在集流体10上与活性材料层20的端部对应的边界处涂覆有绝缘材料的绝缘层30。在这种情况下，绝缘层30可设置为与活性材料层20的端部所在的界面相邻，并且根据绝缘涂覆溶液的种类可设置为具有其中绝缘层30与活性材料层20的端部交叠的区域。
参照图3，在图1和图2描述的电极1中，由于集流体10上的未被涂覆活性材料层20和绝缘层30的暴露区域可形成为与集流体的端部相邻，所以当电极1随着后续工序进行而经过传送辊时，暴露区域会被折叠或弯折。此外，根据之后的工序，可通过诸如焊接之类的方法对集流体10上的未被涂覆活性材料层20和绝缘层30的暴露区域附接电极接片(未示出)，并且在后续工序中，经过传送辊时被折叠或弯折的暴露区域上所附接的电极接片更容易被折叠或断开，从而会增加缺陷率并且会降低生产率。
发明内容
技术问题
发明要解决的技术问题是提供一种可提高电极集流体中的被附接电极接片的部分的刚性的二次电池电极。
本发明要解决的技术问题不限于上述问题，本领域普通技术人员从本说明书和附图将清楚地理解未提及的问题。
技术方案
根据本发明的实施方式的二次电池电极，包括：电极集流体，所述电极集流体包括通过第一边界划分出的第一区域和第二区域，所述第二区域的至少一部分被暴露；第一涂层，所述第一涂层位于所述电极集流体的所述第一区域上并且包括活性材料；以及第二涂层，所述第二涂层位于所述电极集流体的所述第二区域上并且包括绝缘材料，其中所述第二涂层包括第一线部，所述第一线部对应于所述第一边界设置，所述第二涂层进一步包括具有预定图案的至少一个或更多个第二线部，所述第二线部对应于所述第一边界并且与所述第一线部分隔开预定间隔。
此外，所述第一边界可对应于所述第一涂层的与所述电极集流体的一个端部分隔开预定距离的一个端部。
此外，所述第一线部和所述至少一个或更多个第二线部可彼此分隔开相同间隔。
此外，所述至少一个或更多个第二线部可具有与所述第一线部相同的图案。
此外，所述至少一个或更多个第二线部和所述第一线部可具有不同的图案，并且将所述第二线部的一端与另一端连接的线可平行于所述第一线部。
此外，电极接片可被附接至所述第二区域的至少一部分。
此外，所述第二涂层可具有与所述第一涂层的高度相同的高度或比所述第一涂层的高度小的高度。
此外，所述第二涂层可进一步包括至少一个或更多个第三线部，所述至少一个或更多个第三线部可对应于与所述第一边界垂直的第二边界并且彼此分隔开预定间隔。
此外，所述至少一个或更多个第三线部可彼此分隔开相同间隔。
此外，所述至少一个或更多个第三线部可具有与所述第一线部相同的图案。
此外，所述至少一个或更多个第三线部和所述第一线部可具有不同的图案，并且将所述第三线部的一端与另一端连接的线可平行于所述第二边界。
此外，所述至少一个或更多个第二线部和所述至少一个或更多个第三线部可具有不同的厚度。
有益效果
根据实施方式，在电极集流体的未被涂覆活性材料的暴露区域上涂覆有具有预定图案的绝缘层，使得可通过绝缘层的图案增加电极集流体的暴露区域的刚性。暴露区域是被附接电极接片的部分，因而通过防止在电极制造过程中由于电极接片的弯折或折叠而引起的断开，可降低缺陷率并且可提高生产率。
本发明的目的的效果不限于上述效果，本领域普通技术人员从本说明书和附图将清楚地理解未提及的效果。
附图说明
图1图解了常规电极的一部分的放大示意图。
图2和图3图解了沿图1的线A-A’截取的剖面图。
图3图解了图2的电极的一部分被折叠或弯折的结构。
图4图解了根据本发明一实施方式的二次电池电极的俯视图。
图5图解了沿图4的线B-B’截取的剖面图。
图6图解了根据本发明另一实施方式的二次电池电极的俯视图。
图7图解了沿图6的线C-C’截取的剖面图。
图8图解了沿图6的线D-D’截取的剖面图。
具体实施方式
下文中，将参照示出本发明实施方式的附图来更全面地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的，在完全不背离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施方式可被以各种不同的方式修改。
为了清楚地描述本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个申请中由相同的附图标记表示相同或相似的构成元件。
此外，在附图中，为了便于描述，任意示出了每个元件的尺寸和厚度，本公开内容不必限于附图中示出的那些尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、板、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。
此外，在整个申请中，除非有明确地相反描述，否则词语“包括”及诸如“包含”或“具有”之类的变体将被理解为表示包括所阐述的元件，而不排除任何其他元件。
此外，在整个申请中，短语“在平面图中”或“在平面上”是指从顶部观察目标部分，并且短语“在剖面图中”或“在剖面上”是指从侧面观察通过垂直切割目标部分而形成的剖面。
下文中，将描述根据本发明一实施方式的二次电池电极。然而，在本文中，将基于集流体的上表面和下表面之中的上表面来描述电极，但不限于此，可用相同或相似的内容来描述集流体的下表面。
图4图解了根据本发明一实施方式的二次电池电极的俯视图。图5图解了沿图4的线B-B’截取的剖面图。
参照图4和图5，根据本实施方式的二次电池电极100包括电极集流体110、活性材料层120和绝缘层130。电极集流体110包括形成有活性材料层120的第一区域和未被活性材料层120覆盖的第二区域。通过在电极集流体110上涂覆电极浆料来形成活性材料层120。绝缘层130可形成在电极集流体110中的未被涂覆活性材料层120的暴露区域中。在这种情况下，可通过在未形成活性材料层120的暴露区域上涂覆绝缘溶液来形成绝缘层130。
电极100的端部可被切割成预定尺寸和形状，以便在后续工序中附接电极接片，具体地，如图4和图5中所示，电极集流体110中的、绝缘层130所在的端部(由“A”表示的位置)可被切割成预定尺寸和形状。然而，图4和图5中所示出的尺寸和形状仅是示例，可应用适于附接电极接片的其他尺寸和形状。
下文中，将详细描述根据本申请实施方式的二次电池电极100的各个构造。在本文中，将基于电极100为正极的情况进行描述，但不必限于此，可利用相同或相似的内容描述其为负极的情况。
可通过在电极集流体110上涂覆电极浆料来形成根据本发明实施方式的活性材料层120。可通过在电极集流体110的一个区域上涂覆电极浆料来形成活性材料层120，以具有电极集流体110被暴露的区域。当在电极集流体110中通过与一个端部平行的第一边界B1划分出的区域之中的一个区域上涂覆电极浆料时，可形成活性材料层120，并且未被涂覆电极浆料的区域可以是电极集流体110被暴露的区域。电极集流体110具有未被涂覆电极浆料的暴露区域，而暴露区域可包括未涂覆区域115，未涂覆区域115是要形成电极接片的部分。
根据本实施方式的绝缘层130形成在电极集流体110上未被涂覆电极浆料的区域中，并且可通过在电极集流体110被暴露的区域的一部分上涂覆绝缘液体来形成。此外，可通过在电极集流体110被暴露的区域中与活性材料层120相邻的位置处涂覆绝缘液体来形成绝缘层130。
根据本实施方式，绝缘层130包括至少两个线部131和135。如图4和图5中所示，第一线部131和第二线部135可以是在电极集流体110被暴露的区域的一部分上沿预定线涂覆有绝缘液体的部分。此外，在电极集流体110的暴露区域的一部分上未被涂覆绝缘液体的区域可包括未涂覆区域115，未涂覆区域115是要形成电极接片的区域。
第一线部131可与活性材料层120的一个端部相邻设置。在这种情况下，第一线部131可以是通过与活性材料层120的一个端部接触地涂覆绝缘液体或与活性材料层120的一个端部分隔开预定距离地涂覆绝缘液体而形成的部分。
第二线部135可设置为与第一线部131分隔开。第二线部135可具有与第一线部131平行地延伸的结构。在图4和图5描述的实施方式中，第一线部131和第二线部135被示出为直线部分，但不限于此，第一线部131和第二线部135可具有预定图案。例如，该预定图案可以是曲线、斜线、短划线、点线等。
在变形的实施方式中，第一线部131和第二线部135可具有不同的图案。在这种情况下，将第二线部135的一端与另一端连接的线可平行于第一线部131。此外，第二线部135可以是具有与第一线部131相同或不同厚度的涂覆区域。
此外，绝缘层130中包括的第一线部131和第二线部135可以分别是具有与活性材料层120的高度相同的高度或比活性材料层120的高度小的高度的涂覆区域。绝缘层130中包括的第一线部131和第二线部135可具有相同的高度，但是第一线部131和第二线部135可以是具有与活性材料层120的高度相同的高度或比活性材料层120的高度小的高度的涂覆区域。当绝缘层130具有比活性材料层120高的高度时，由于绝缘层130或者其中绝缘层130与活性材料层120交叠的部分会突出，所以会影响最终的电池外观，并且电极集流体110的未被涂覆电极浆料的暴露区域会被弯折或折叠。
因此，由于除了绝缘层130与活性材料层120最靠近的第一线部131之外，根据实施方式的电极100进一步包括第二线部135，所以可增加电极集流体110的未被涂覆电极浆料的暴露区域的刚性。因此，电极集流体110中的未被涂覆电极浆料的暴露区域不容易被弯折或折叠。此外，根据本实施方式，由于与常规电极相比可减小未涂覆区域115的区域，所以即使在电极集流体110中的未被涂覆电极浆料的暴露区域中所包括的未涂覆区域115中形成电极接片，也不容易被弯折或折叠。就是说，通过这样做，除了作为由绝缘层130提供的基本效果的防止短路的效果以外，根据本发明实施方式的电极100还有望具有防止断开、提高电池寿命和提高生产率的复合效果。
绝缘层130上涂覆的绝缘液体是非导电材料，并且可通过涂覆并干燥绝缘液体来形成绝缘层130。然而，绝缘液体没有特别限制，只要它是不会对使用根据本实施方式的电极的二次电池引起化学变化的非导电材料即可。例如，第一线部131和第二线部135可包括非导电材料，在这种情况下，第一线部131和第二线部135可包括相同的非导电材料或不同的非导电材料。此外，可调节绝缘液体的粘度，以便降低绝缘液体与形成电极浆料的材料通过扩散而混合的程度。例如，可利用具有相同粘度的绝缘液体涂覆第一线部131和第二线部135。此外，第一线部131可与涂覆有电极浆料的活性材料层120相邻设置而被调节为具有较高粘度，而第二线部135可被调节为具有较低粘度。此外，绝缘层130可防止由于在高温下使用二次电池时产生的隔膜收缩导致电极集流体110和具有与电极集流体110的极性不同的极性的电极彼此接触而短路。此外，绝缘层130可如上所述通过防止短路来增加电池单元的稳定性。
下文中，将描述根据本发明另一实施方式的电极制造方法。
参照图4和图5，根据本实施方式的电极制造方法可包括：通过在辊压电极集流体110的同时在电极集流体110上涂覆电极浆料来形成活性材料层120。形成活性材料层120的步骤可包括干燥电极浆料。此外，电极制造方法可包括通过在未被涂覆电极浆料的暴露区域上涂覆绝缘溶液来形成绝缘层130。可在活性材料层120的电极浆料完全干燥后执行形成绝缘层130的步骤。此外，形成绝缘层130的步骤可包括干燥绝缘液体。
图6图解了根据本发明另一实施方式的二次电池电极的俯视图。图7图解了沿图6的线C-C’截取的剖面图。图8图解了沿图6的线D-D’截取的剖面图。然而，由于与参照图4和图5描述的那些存在一些重复内容，所以将主要详细描述不同的特征。
根据本实施方式的二次电池电极200包括电极集流体210、活性材料层220和绝缘层230。电极集流体210和活性材料层220与上面描述的那些相同，所以下面将省略其描述。此外，在电极集流体210的暴露区域的一部分上未被涂覆绝缘液体的区域可包括未涂覆区域215，未涂覆区域215是要形成电极接片的区域。未涂覆区域215可以是电极集流体210的、与在远离活性材料层220的方向上设置的绝缘层230的端部脱离的暴露区域。
此外，绝缘层130可包括至少一个或更多个线部，在这种情况下，绝缘层130可以是在电极集流体110的暴露区域的一部分上涂覆有绝缘液体以具有预定图案的区域。
根据本实施方式的绝缘层230包括至少两个线部，在这种情况下，线部可包括第一线部231和第二线部235，并且可另外包括第三线部239。第一线部231和第二线部235的描述与上述的那些相同，所以将在下文中省略。
第三线部239可包括在与第一线部231和/或第二线部235交叉的方向上延伸的至少一个或更多个线部。第三线部239可包括在与第一线部231和/或第二线部235交叉的方向上延伸的至少两个或更多个线部，并且该至少两个或更多个线部可彼此分隔开预定间隔。第三线部239可具有与第一线部231或第二线部235相同的图案。
此外，第三线部239可包括在与第一线部231和/或第二线部235交叉的方向上延伸的至少一个或更多个线部，在这种情况下，该至少一个或更多个线部可具有预定图案。例如，预定图案可以是直线、曲线、斜线、短划线、点线等。在图6至图8中，为了便于描述，预定图案由直线表示。例如，第一线部231、第二线部235和第三线部239可在电极集流体210的暴露区域上根据预定图案形成格子图案。此外，当第三线部239具有与第一线部231和/或第二线部235不同的图案时，将第三线部239的一端与另一端连接的线可垂直于第一线部231和/或第二线部235。此外，第三线部239可以是具有与第一线部231和/或第二线部235相同或不同厚度的涂覆区域。
此外，绝缘层230中包括的第三线部239可以是具有与活性材料层220的高度相同的高度或比活性材料层220的高度小的高度的涂覆区域。绝缘层230中包括的第一线部231、第二线部235和第三线部239可具有相同的高度，但是第一线部231、第二线部235和第三线部239可以是具有与活性材料层220的高度相同的高度或比活性材料层220的高度小的高度的涂覆区域。当绝缘层230具有比活性材料层220高的高度时，由于绝缘层230或者其中绝缘层230与活性材料层220交叠的部分会突出，所以会影响最终的电池外观，并且电极集流体的未被涂覆电极浆料的暴露区域会被弯折或折叠。
此外，绝缘层230上涂覆的绝缘液体是非导电材料，并且可通过涂覆并干燥绝缘液体来形成绝缘层230。然而，绝缘液体没有特别限制，只要它是不会对使用根据本实施方式的电极的电池引起化学变化的非导电材料即可。例如，第一线部231、第二线部235和第三线部239可包括非导电材料，在这种情况下，第一线部231、第二线部235和第三线部239可包括相同的非导电材料或不同的非导电材料。此外，可调节绝缘液体的粘度，以便降低绝缘液体与形成电极浆料的材料通过扩散而混合的程度。例如，可利用具有相同粘度的绝缘液体涂覆第一线部231至第三线部239。此外，第一线部231可与涂覆有电极浆料的活性材料层220相邻设置而被调节为具有较高粘度，而第二线部235和第三线部239可被调节为具有较低粘度。
因此，由于除了绝缘层230与活性材料层220相邻的第一线部231之外，根据实施方式的电极200进一步包括第二线部235和第三线部239，所以可增加电极集流体210的未被涂覆电极浆料的暴露区域的刚性。此外，由于除了绝缘层230与活性材料层220相邻的第一线部231之外，根据本申请实施方式的电极200进一步包括第二线部235和第三线部239，所以电极集流体210的未被涂覆电极浆料的暴露区域不容易被弯折或折叠。此外，由于除了绝缘层130与活性材料层220相邻的第一线部231之外，根据本申请实施方式的电极200进一步包括第二线部235和第三线部239，所以由于与常规电极相比可减小未涂覆区域215的区域，因此即使在电极集流体210的未被涂覆电极浆料的暴露区域中形成电极接片，也不容易被弯折或折叠。就是说，通过这样做，除了作为由绝缘层230提供的基本效果的防止短路的效果以外，根据本申请实施方式的电极200还有望具有防止断开和提高电池寿命的复合效果。此外，通过这样做，可通过减少在后续工序中可能发生的诸如断开之类的缺陷来提高根据本申请实施方式的电极200的生产率。
作为变形的实施方式，可省略第一线部231和第二线部235之一。在这种情况下，第一线部231和第二线部235之一与第三线部239可形成格子图案。
除了上述区别之外，参照图4和图5描述的内容全部适用于本实施方式。
虽然已经结合目前被认为是实用的实施方式描述了本发明，应当理解的是本发明并不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种变形和等同布置。
参考标号描述
100：电极
110、210：电极集流体
120、220：活性材料层
130、230：绝缘层。

Claims (11)

1.一种二次电池电极，包括：
包括第一区域和第二区域的电极集流体；
位于所述电极集流体的所述第一区域上的活性材料层；以及
位于所述电极集流体的所述第二区域上的绝缘层，
其中所述绝缘层包括至少两个线部。
2.根据权利要求1所述的二次电池电极，其中
划分出所述第一区域和所述第二区域的第一边界对应于所述活性材料层的一个端部，所述第二线部与所述第一线部彼此分隔开相同间隔。
3.根据权利要求1所述的二次电池电极，其中
所述第二线部具有与所述第一线部相同的图案。
4.根据权利要求1所述的二次电池电极，其中
所述第一线部和所述第二线部具有不同的图案，并且
将所述第二线部的一端与另一端连接的线平行于所述第一线部。
5.根据权利要求1所述的二次电池电极，其中
电极接片被附接至所述第二区域的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的二次电池电极，其中
所述绝缘层具有与所述活性材料层的高度相同的高度或比所述活性材料层的高度小的高度。
7.根据权利要求1所述的二次电池电极，其中
所述绝缘层进一步包括第三线部，并且
所述第三线部与所述线部交叉。
8.根据权利要求7所述的二次电池电极，其中
至少一个或更多个第三线部彼此分隔开相同间隔。
9.根据权利要求7所述的二次电池电极，其中
所述第三线部具有与所述第一线部相同的图案。
10.根据权利要求7所述的二次电池电极，其中
所述第三线部和所述第一线部具有不同的图案，并且
将所述第三线部的一端与另一端连接的线平行于所述第二边界。
11.根据权利要求7所述的二次电池电极，其中
所述第二线部和所述第三线部具有不同的厚度。
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