CN116670878A - 电极组件 - Google Patents
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Abstract
一种电极组件包括堆叠件和第二隔膜。该堆叠件包括第一电极和第二电极以及以Z字形构造折叠并包括分隔件部分和在分隔件部分之间的相应侧部部分的第一隔膜。第一电极和第二电极交替地设置在第一隔膜分隔件部分之间。第二隔膜沿着堆叠件的上表面、下表面和至少一对相对的侧表面延伸。第一隔膜的侧部部分限定堆叠件的侧表面的没有设置第一电极和第二电极的部分。第二隔膜结合到至少一个侧部部分。
Description
技术领域
本申请要求于2021年7月9日提交的韩国专利申请No.10-2021-0090590、于2021年7月9日提交的韩国专利申请No.10-2021-0090591的优先权,所有这些韩国专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
本公开涉及电极组件。更具体地,本公开涉及具有尺寸减小的隔膜以增大电极组件的电极密度的电极组件。
背景技术
与原电池不同,二次电池是可再充电的并且由于它们的大小小和容量大而已在近年来得以广泛的研究和开发。随着对移动装置的需求和技术发展增多,对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。
根据电池壳体的形状,二次电池被分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在二次电池中,安装在电池壳体内部的电极组件是具有电极和隔膜的堆叠结构的可充电/可放电的发电元件。
电极组件通常可以被分为隔膜被插置在涂覆有活性材料并缠绕的片材型的正极和负极之间的啫喱卷型、多个正极和负极被顺序地堆叠且隔膜插置在它们之间的堆叠型以及用长度长的分离膜缠绕堆叠的单元电芯的堆叠和折叠型。
在相关技术中的堆叠和折叠型电极组件的制造过程中,通过加热和按压电极和隔膜被堆叠以结合电极和隔膜的堆叠件来制造电极组件。在电极组装过程中的该阶段中,隔膜被折叠,但电极暴露于外。
通过加热和堆叠电极和隔膜以便克服常规电极组件的某些缺陷,每一层被堆叠和按压,使得层的结合与它们的堆叠同时进行,并且隔膜的外部部分围绕电极和隔膜的堆叠件的最外侧部分卷绕,使得堆叠件被隔膜的外部部分包围,由此形成电极组件。
然而,在该电极组件中,由于隔膜包围堆叠件的最外侧部分,导致在隔膜的设置在电极组件的侧部上的侧部部分与电极的在电极组件的侧部上的部分之间形成空间,使得电极组件的侧部隔膜部分包括褶皱。该构造造成电极组件的能量密度不期望地降低。
因此,需要应对在隔膜的侧部部分与电极的在电极组件的侧部上的部分之间形成的空间。
发明内容
技术问题
本公开提供了一种电极组件,在该电极组件中,可以通过用最外侧隔膜包围堆叠件的最外侧部分来减小电极组件的宽度,其中,电极和隔膜或另一隔膜的部分与该隔膜一起堆叠,以形成堆叠件。最外侧隔膜的沿着堆叠件的侧部设置的部分可以因堆叠件的侧部的加热和按压而被按压,由此按压堆叠件。
问题的解决方案
在一方面,一种电极组件可以包括第一电极、以Z字形构造折叠并包括分隔件部分和在分隔件部分之间的相应侧部部分的第一隔膜以及第二电极。第一电极和第二电极可以交替地设置在第一隔膜的分隔件部分之间。第二隔膜可以沿着堆叠件的上表面、下表面和至少一对相对的侧表面延伸。第一隔膜的侧部部分可以限定堆叠件的侧表面的没有设置第一电极和第二电极的部分。第二隔膜可以结合到至少一个侧部部分。以该方式,第二隔膜可以直接附接到一个或更多个侧部部分。
在一些布置中,侧部部分中的每一个可以包括第一隔膜的折叠部分。
在一些布置中,侧部部分可以设置在堆叠件的第一电极和第二电极的交替侧部上。
在一些布置中,第一隔膜的结合到第二隔膜的侧部部分的数量可以是侧部部分的总数的30%或更多。
在一些布置中,第一隔膜的分隔件部分中的每一个可以具有与堆叠件的第一电极和第二电极的长度相同的长度。在一些这样的布置中,侧部部分中的每一个可以在分隔件部分的相应的相邻对之间延伸。
在一些布置中,侧部部分中的两个或更多个可以彼此结合。在一些这样的布置中,第二隔膜可以结合到彼此结合的侧部部分的至少一部分。
在一些布置中,第二隔膜的结合到第一隔膜的其中两个或更多个折叠部分彼此结合的侧部部分的面积可以是第二隔膜的面对堆叠件的侧表面设置的内隔膜表面的总面积的30%或更多。
在一些布置中,侧部部分可以在与堆叠件的堆叠方向平行的方向上弯曲一次或更多次。
在一些布置中,侧部部分中的至少一个的长度可以是堆叠件的在堆叠件的堆叠方向上测量的总长度的0.1%至1%。
在一些布置中,第一隔膜可以结合到第一电极中的至少一个。在一些布置中,第一隔膜可以结合到第二电极中的至少一个。在一些布置中,第一隔膜可以结合到第一电极中的至少一个和第二电极中的至少一个。在一些布置中,第二隔膜可以结合到第一电极中的至少一个。在一些布置中,第二隔膜可以结合到第二电极中的至少一个。在一些布置中,第二隔膜可以结合到第一电极中的至少一个和第二电极中的至少一个。在一些布置中,第一隔膜和第二隔膜二者可以结合到第一电极中的至少一个和第二电极中的至少一个。
在一些布置中,第二隔膜与结合到第二隔膜的侧部部分中的至少一个之间的湿粘附力可以在40gf/25mm至70gf/25mm的范围内。
在一些布置中,第一隔膜的端部可以被第二隔膜的端部共用(share),使得第二隔膜可以是第一隔膜的延续。在一些其它布置中,第一隔膜和第二隔膜可以缺少公共的端部。
发明的有益效果
按照根据本公开的电极组件,要理解,与相关技术中已知的电极组件相比,通过压缩包围堆叠有电极和隔膜的堆叠件的最外侧部分的最外侧隔膜与堆叠件之间的空间,可以增加电极组件的电极密度进而可以增加能量密度。
在根据以上任一项的一些布置中,电极组件可以被制造为具有对应于袋的内部空间的尺寸,以便例如用于袋型电池或罐的内部空间,以便例如用于其中可以容纳电极组件的圆柱形电池。以该方式,袋或罐的大小可以按期望容易地改变,而无需考虑制造电极组件的能力。
附图说明
图1是例示了根据示例性实施方式的电极组件的截面立面图;
图2是例示了图1的电极组件的堆叠件的立体图;
图3是例示了根据示例性实施方式的电极组件制造设备的平面图;
图4是例示了图3的电极组件制造设备的立面图;
图5是例示了根据示例性实施方式的图3的电极组件制造设备的侧部密封装置内的电极组件的截面图;
图6是根据示例性实施方式的电极组件制造过程的过程流程图。
图7是在光学显微镜下拍摄的在大致沿着根据图1的电极组件的线A-A’的位置处的电极组件的放大截面的一对照片;
图8是在切割如本文中进一步描述的比较例1和比较例2的截面之后用光学显微镜拍摄的电极组件的放大截面的一对照片;以及
图9是根据比较例3的电极组件的一组照片。
具体实施方式
在本说明书阐述部件“包括”某一元件或特定结构或形状被“表征”的情况下,除非另有阐述,否则这样的术语并不意味着其它部件或其它结构和形状被排除在外,并且实际上可以包括其它部件、结构和形状。
由于本文中描述的布置可以被不同地变换,因此在详细描述中呈现并详细描述了具体布置。然而,这样的布置的公开内容不旨在限制本发明的根据那些布置的内容并且应该理解为包括本公开的精神和范围中所包括的所有变换、等同物和替代物。
下文中,将参考附图来详细地描述本发明的示例。然而,附图仅仅是出于例示目的,并且本发明的范围不受附图的限制或不旨在受其限制。
现在参照图1和图2,电极组件10可以包括堆叠件S和可以包围堆叠件S的第二隔膜5。
如示出的,在堆叠件S中,第一电极1和第二电极2可以交替地设置在第一隔膜4的分隔件部分4a之间。如进一步示出的,第一隔膜4可以以Z字形方式折叠,以形成分隔件部分4a。
参照图3至图5,电极组件制造设备100包括堆叠台10、隔膜供应单元20、第一电极供应单元30、第二电极供应单元40和侧部密封装置60。
堆叠台10具有一个支承表面,第一电极1、隔膜4的第一部分和第二电极2的第一组合按此次序堆叠在该支承表面上。另外的第一电极1、第二电极2和隔膜4的放置在第一电极和第二电极之间的另外部分的堆叠件S被安装在第一电极1、隔膜4的第一部分和第二电极2的第一组合上。隔膜4以Z字形方式折叠,以形成隔膜4的部分和在隔膜的每个部分的相对侧部上的隔膜的对应折叠部。以该方式,隔膜4的每个部分设置在堆叠件S内的第一电极1中的相应第一电极与第二电极2中的相应第二电极之间。
堆叠台10能在一个方向上朝向正在供应的每个第一电极1旋转,以允许将第一电极堆叠在隔膜4的由堆叠台10支承的相应部分以及每个先前堆叠的电极和隔膜部分(如果有的话)上,并且能在与该一个方向相反的另一方向上朝向正在供应的每个第二电极2旋转,以允许将第二电极堆叠在隔膜4的由堆叠台10支承的相应部分以及每个先前堆叠的电极和隔膜部分上。因此,电极组件制造设备100还可以包括用于旋转堆叠台10的旋转单元(未例示)。至于关于这样的旋转单元的更多信息,参见韩国专利申请公开No.10-2020-0023853,该韩国专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
在电极组件制造设备100中,第一电极供应单元30位于堆叠台10的一个侧部上,并且第二电极供应单元40可以位于堆叠台的另一侧部上。在所示出的制造设备100的构造中,旋转单元可以交替地使堆叠台10在第一电极供应单元30的方向和第二电极供应单元40的方向上旋转。
例如,隔膜供应单元20可以位于堆叠台10上方,即,沿着堆叠件S的堆叠方向定位。在该构造中,基于堆叠件S的堆叠方向,第一电极供应单元30可以位于堆叠台10的左侧,并且第二电极供应单元40可以位于堆叠台的右侧。
在所示出的制造设备100的构造中,旋转单元可以旋转堆叠台10,使得当堆叠第一电极1时堆叠台面对第一传送头32或用于临时保持第一电极1的其它第一附接装置。旋转单元可以旋转堆叠台,使得当堆叠第二电极2时堆叠台面对第二传送头42或用于临时保持第二电极2的其它第二附接装置。
在使用电极组件制造设备100时,隔膜4的部分由隔膜供应单元20供应和放置,并且在一些布置中,安装在堆叠台10上。当旋转单元使堆叠台向左旋转时,第一电极1可以从第一电极供应单元30供应到隔膜4的被供应的部分上。另外,旋转单元可以使堆叠台10向右旋转,其中在供应隔膜4时可以同时出现这样的旋转。在旋转单元的该旋转构造中,隔膜4可以形成呈覆盖作为放置在堆叠台10上方的堆叠件S的第一电极的第一电极1的下表面、右表面和上表面的左袋形式的第一袋,其中第一电极的上表面可以被隔膜的部分覆盖。在该构造中,第二电极2可以从第二电极供应单元40供应到隔膜的覆盖第一电极1的上表面的部分上。
当重复以上过程时,可以从隔膜供应单元20提供隔膜4,以按左袋和与左袋相对构造的右袋的形式置于堆叠台10上。在这样的构造中,在隔膜4的每个部分被放置为置于堆叠台10上时,左袋和右袋形成交替的相应的左开口和右开口,其中,这样的左开口和右开口被配置为容纳分别由第一电极供应单元30和第二电极供应单元40供应的第一电极1和第二电极2。另外,可以在隔膜4被折叠(参见图2)时呈折叠部分形式的隔膜4的侧部部分可以设置在面对左开口和右开口的位置处。在可以作为电极组件制造设备100的布置的镜像布置的一些替代布置中,隔膜4可以形成呈覆盖第二电极2的下表面、左表面和上表面的右袋形式的第一袋。在这样的镜像布置中,第二电极2可以是放置在堆叠台10上方的堆叠件S的第一电极。
堆叠台10还可以包括确定堆叠台10的形状的台主体(未例示)和台加热器(未例示),台加热器例如可以是位于台主体上、台主体下或嵌入台主体内的电阻线圈。台加热器可以加热台主体,由此加热安置在堆叠台10上的堆叠件S。
在电极组件制造设备100的第一按压单元50对堆叠件S进行加热和按压之前,台加热器可以加热堆叠件S。通过台加热器对堆叠件S的该预热可以通过缩短热传导到堆叠件S的中心的时间来减少第一按压单元50进行充分按压所需的按压时间。
在所示出的布置中,第一电极1和第二电极2可以是正极和负极。当第一电极1是正极时,第二电极2可以是负极,并且当第一电极1是负极时,第二电极2可以是正极。
在一些布置中,可以通过例如用包括正极活性材料、导电材料和粘结剂的正极涂覆混合物涂覆正极集流体然后干燥涂覆混合物来制造正极。如有必要,可以向混合物中添加填料。这样的材料可以是在相关领域中使用的任何合适材料,特别是常用于特定应用的材料。
例如,正极活性材料可以包括:诸如锂钴氧化物(LiCoO2)和镍锂氧化物(LiNiO2)这样的层状化合物、或被一种或更多种过渡金属取代的化合物;诸如LiMnO3、LiMn2O3和LiMnO2这样的用化学式Li1+xMn2-xO4(其中,x为0至0.33)表示的锂镁氧化物;锂铜氧化物(Li2CuO2);诸如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5和Cu2V2O7这样的钒氧化物;用化学式LiNi1-xMxO2(其中,M=Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga,并且x=0.01至0.3)表示的镍(Ni)位型锂镍氧化物;用化学式LiMn2- xMxO2(其中,M=Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta,并且x=0.01至0.1)或Li2Mn3MO8(其中,M=Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物;化学式中Li的一部分被碱土金属离子取代的LiMn2O4;二硫化物;以及Fe2(MoO4)3,但正极活性材料不限于这样的材料。
可以用于正极集流体的材料不受特别限制。正极集流体优选地具有相对高的导电率,而在用于电池时不引起化学变化。例如,可以使用不锈钢;铝;镍;钛;煅烧碳;或铝或不锈钢的表面用碳、镍、钛、银等处理的材料。优选地,正极集流体可以是铝。通过在集流体与涂覆混合物接合的表面上包括细小的凹凸,可以期望地增加集流体与正极涂覆混合物之间的粘附性。此外,可以使用诸如膜、片材、箔、网、多孔体、泡沫体和非织造体这样的正极集流体的各种结构构造。正极集流体通常可以具有在3μm至500μm范围内的厚度。
正极涂覆混合物中的导电材料通常可以以包括正极活性材料的混合物的总重量的1重量%至50重量%的量被包括。导电性材料不受特别限制并且优选地具有相对高的导电率,而在用于电池时不引起化学变化。例如,可以将诸如天然石墨和人造石墨这样的石墨;诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑(Ketjen black)、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑和热裂法炭黑(summer black)这样的炭黑;诸如碳纤维和金属纤维这样的导电纤维;诸如氟化碳、铝和镍粉末这样的碳和金属粉末;诸如氧化锌和钛酸钾这样的导电晶须;诸如氧化钛这样的导电金属氧化物;以及聚亚苯基衍生物用于导电材料。
正极涂覆混合物中的粘结剂辅助活性材料与导电材料之间的结合以及将涂覆混合物结合到集流体。这样的粘结剂通常以包括正极活性物质的混合物的总重量的1至50重量%的量被包括。粘结剂的示例可以包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁二烯橡胶、氟橡胶和各种共聚物。
可选地,添加到正极涂覆混合物中的填料可以被用作用于抑制正极膨胀的组分。这样的填料不受特别限制,并且可以包括在电池中使用时不引起化学变化的纤维材料。例如,可以使用诸如聚乙烯和聚丙烯这样的烯烃聚合物以及诸如玻璃纤维和碳纤维这样的纤维材料。
在一些布置中,可以通过在负极集流体上涂覆、干燥和按压负极活性材料来制造负极,并且如有必要,可以可选地还包括以上讨论的导电材料、粘结剂、填料等。在任何情况下,都可以使用在相关领域中通常使用的任何合适材料,特别是常用于特定应用的材料。例如,作为负极活性材料,可以使用诸如不可石墨化碳和石墨化碳这样的碳;用化学式LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me:Mn、Fe、Pb、Ge;Me':Al、B、P、Si、元素周期表中的I族、II族和III族元素和卤素;0<x≤1;1≤y≤3;1≤z≤8)表示的金属复合氧化物;锂金属;锂合金;硅类合金;锡类合金;诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5这样的金属氧化物;诸如聚乙炔这样的导电聚合物;以及Li-Co-Ni类材料。
可以用于负极集流体的材料不受特别限制。负极集流体优选地具有相对高的导电率,而在用于电池时不引起化学变化。例如,可以使用铜;不锈钢;铝;镍;钛;煅烧碳;或铜或不锈钢的表面用碳、镍、钛、银等处理的材料;以及铝-镉合金。
另外,类似正极集流体,可以通过在负极集流体的表面上形成细小的凹凸来加强负极集流体与负极活性材料之间的结合。还可以使用诸如膜、片材、箔、网、多孔体、泡沫体、非织造体等这样的负极集流体的各种结构构造。另外,负极集流体通常可以具有在3μm至500μm范围内的厚度。
在一些布置中,隔膜可以是有机/无机复合多孔SRS(安全增强隔膜)。SRS可以具有以下的结构:包括无机颗粒和粘结剂聚合物的涂层组分被涂覆在聚烯烃类隔膜基材上。
由于SRS由于组分无机颗粒的耐热性而没有经历高温热收缩,因此即使电极组件被针形导体穿透,也可以保持安全隔膜的伸长长度。
除了隔膜基材本身的多孔结构之外,SRS还可以具有由作为涂层组分的无机颗粒之间的间隙体积而形成的均匀多孔结构。孔不仅可以显著减轻施加到电极组件的任何外部冲击,而且还可以有助于锂离子通过孔的移动,以及使得大量电解液能够浸渍到隔膜中,由此促进电池性能的改善。
在一些布置中,隔膜可以在其宽度尺寸(与隔膜展开的纵向尺寸正交)上被确定尺寸,使得隔膜部分在两个侧部向外延伸超过相邻正极和负极的对应边缘(下文中隔膜的“剩余部分”)。此外,隔膜的这样的向外延伸的部分可以具有包括形成在隔膜的一个侧部或两个侧部上的比隔膜的厚度厚的涂层的结构,以便防止隔膜收缩。关于隔膜向外延伸的剩余部分上的更厚涂层的更多信息,参见韩国专利申请公开No.10-2016-0054219,该韩国专利申请公开的全部内容以引用方式并入本文中。在一些布置中,每个隔膜剩余部分可以具有隔膜宽度的5%至12%的大小。此外,在一些布置中,涂层可以在每个隔膜剩余部分宽度的50%至90%的宽度上被涂覆在隔膜的两个表面上。另外,在隔膜的每个表面上,涂层的宽度可以相同或不同。
在一些布置中,涂层可以包括无机颗粒和粘结剂聚合物作为组分。
在一些布置中,聚烯烃类隔膜组分的示例可以包括高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯或其衍生物。
在一些布置中,涂层的厚度可以小于第一电极或第二电极的厚度。在一些这样的布置中,涂层的厚度可以是第一电极或第二电极厚度的30%至99%。
在一些布置中,可以通过湿涂或干涂形成涂层。
在一些布置中,聚烯烃类隔膜基材和涂层可以以基材和涂层表面上的孔彼此锚定的形式存在,由此隔膜基材和涂层可以牢固地结合在一起。在这种情况下,隔膜的基材和涂层可以具有从9:1至1:9的厚度比。优选的厚度比可以为5:5。
在一些布置中,无机颗粒可以是本领域中常用的无机颗粒。无机颗粒可以彼此相互作用,以在无机颗粒之间形成空的空间形式的微孔,同时在结构上有助于保持涂层的物理形状。另外,由于无机颗粒通常具有即使在200℃或更高的高温下也不改变其物理性质的性质,因此所得的有机/无机复合多孔膜通常并期望地具有优异的耐热性。
另外,可以用于无机颗粒的材料不受特别限制,但优选地是电化学稳定的。即,优选地选择无机颗粒,使得在所应用电池的工作电压范围内(例如,基于Li/Li+的0至5V)不发生氧化和/或还原反应。特别地,使用具有离子传输能力的无机颗粒可以通过增加电化学器件中的离子导电率来改善性能。因此,优选的是使用离子导电率尽可能高的无机颗粒。另外,当无机颗粒具有高密度时,在涂覆期间难以分散无机颗粒,并且还可以不期望地增加电池的重量。因此,优选的是使用密度尽可能低的无机颗粒。另外,具有高介电常数的无机材料有助于提高诸如锂盐这样的电解质盐在液体电解液中的解离度,由此提高电解液的离子导电率。
出于以上原因,无机颗粒可以是选自由具有压电性的无机颗粒和具有锂离子传输能力的无机颗粒组成的组中的至少一种类型。
具有压电性的无机颗粒是指在常压下是非导体但在施加一定压力时由于内部结构变化而具有导电属性的材料。它们也是表现出介电常数为100或更大的高介电常数特性的材料。在向由无机颗粒构成的物体(例如,隔膜)施加张力或按压时,具有压电性的无机颗粒还通过致使一个表面带正电荷而另一个表面带负电荷或反之亦然而在例如隔膜的相对表面之间产生电位差。
当使用具有以上特性的无机颗粒作为涂层组分时,在由于(诸如,针形导体带来的)外部冲击而导致两个电极内部短路的情况下,由于涂覆在隔膜上的无机颗粒,正极和负极不会直接相互接触。此外,由于无机颗粒的压电性,在颗粒内可以产生电位差,这可以期望地导致两个电极之间的电子移动(即,微小电流的流动),使得可以能够温和地降低电池的电压,由此提高安全性。
具有压电性的无机颗粒的材料的示例可以是选自由BaTiO3、Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、用化学式Pb1-xLaxZr1-yTiyO3表示的那些(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)和二氧化铪(HfO2)组成的组中的一种或更多种,但不限于这些材料。
具有锂离子传输能力的无机颗粒是指含有锂元素但不储存锂而是具有移动锂离子功能的无机颗粒。具有锂离子传输能力的无机颗粒由于颗粒结构中的缺陷种类而能够传输和移动锂离子。结果,可以提高电池中的锂离子导电率,由此提高电池性能。
具有锂离子传输能力的无机颗粒的材料的示例可以是选自由磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(用化学式LixTiy(PO4)3表示,其中,0<x<2,0<y<3)、磷酸铝钛锂(用化学式LixAlyTiz(PO4)3表示,其中,0<x<2,0<y<1,0<z<3)、用化学式(LiAlTiP)xOy(0<x<4,0<y<13)表示的系列的玻璃、钛酸镧锂(用化学式LixLayTiO3表示,其中,0<x<2,0<y<3)、硫代磷酸锗锂(用化学式LixGeyPzSw表示,其中,0<x<4,0<y<1,0<z<1,0<w<5)、氮化锂(用化学式LixNy表示,其中,0<x<4,0<y<2)、SiS2系列的玻璃(用化学式LixSiySz表示,其中,0<x<3,0<y<2,0<z<4)以及P2S5系列的玻璃(用化学式LixPySz表示,其中,0<x<3,0<y<3,0<z<7)组成的组中的一种或更多种,但不限于这些材料。
作为隔膜的涂层的组分的无机颗粒和粘结剂聚合物的组分比率不受特别限制,但可以在10:90至99:1重量%的范围内调节,优选地在80:20至99:1重量%的范围内调节。当组分比小于10:90重量%时,聚合物的含量可能变得过大,并且由于在无机颗粒之间形成的空空间减小,导致孔径和孔隙率可能减小,从而最终导致电池性能劣化。另一方面,当组分比超过99:1重量%时,聚合物的含量可能过小,并且由于无机材料之间的粘附力减弱,导致最终的有机/无机复合多孔隔膜的机械属性可能劣化。
在一些布置中,本领域中常用的粘结剂聚合物可以用作粘结剂聚合物。
除了以上提到的无机颗粒和粘结剂聚合物之外,有机/无机复合多孔隔膜的涂层还可以包括其它公知的添加剂。
在一些布置中,涂层可以被称为活性层。
再次参照图1和图2,第一隔膜4可以包括多个分隔件部分4a和侧部部分4b,各分隔件部分4a设置在第一电极1和第二电极2之间,各侧部部分4b连接到分隔件部分4a中的相邻分隔件部分的侧部并在分隔件部分4a中的相邻分隔件部分的侧部之间延伸。如在本文中使用的,分隔件部分4a的侧部是指与堆叠件S的堆叠方向垂直的方向上的一个侧部。因此,分隔件部分4a的侧部是与堆叠件S的侧部对应的位置。
在堆叠件S中,侧部部分4b可以交替地设置在堆叠件的相应层的侧表面上。相邻的分隔件部分4a和附接到这些相邻的分隔件部分4a的侧部部分4b形成第一隔膜4a的开口,使得堆叠件的与侧部部分4b相对的侧表面由第一隔膜的开口中容纳的第一电极和第二电极限定。如此,堆叠件S可以交替地设置有侧部部分4b以及由堆叠件的每个层的一对相对的侧表面上的隔膜4限定的开口。
第一电极1和第二电极2可以不设置在侧部部分4b的里面或上面。
如图1的示例中所示,第二隔膜5可以设置在堆叠件S的上表面、下表面和至少一对相对的侧表面上。即,第二隔膜5的端部可以连接到第一隔膜4的端部并围绕堆叠件S缠绕至少一次,如图1中进一步示出的。
因此,第二隔膜5的设置在堆叠件S的一对相对的侧表面上的内隔膜表面可以面对侧部部分4b。另外,设置在堆叠件S的至少一对相对的侧表面上的第二隔膜5可以与至少一个或更多个侧部部分4b接触。
可以通过在第二隔膜5围绕堆叠件的最外侧部分缠绕并位于堆叠件的最外侧部分上时加热或加热并按压堆叠件S的侧部来制造电极组件10。例如,可以通过当第二隔膜5围绕堆叠件的最外侧部分缠绕并位于其上时通过包括一对按压块60a和60b的侧部密封装置60(参见图3和本文中进一步的相关描述)加热或加热并按压堆叠件S的相对侧表面来制造电极组件10。形成在设置在堆叠件S的两个侧表面上的侧部部分4b和第二隔膜5的面对侧部部分4b的内隔膜表面之间的空间可以通过热熔融侧部部分和内隔膜表面中的一个或更多个来压缩。侧部部分4b和第二隔膜5的这样的热熔融结合可以通过在第二隔膜5缠绕在堆叠件S的最外侧区域上的同时用侧部密封装置60加热和按压堆叠件的相对侧表面来实现。
可以通过加热和按压堆叠件(其中,第二隔膜5围绕堆叠件的最外侧部分缠绕并位于堆叠件的最外侧部分上)的上表面、下表面和相对侧表面中的任一个或全部来制造电极组件10。例如,电极组件10可以通过用按压单元50加热和按压堆叠件S的上表面和下表面(参见图3和本文中进一步的相关描述),并且单独或同时地,用侧部密封装置60加热和按压堆叠件S的相对侧表面来制造。
按压单元50可以包括加热的一对按压块50a和50b。第一电极1、第一隔膜4和第二电极2之间的空间可以通过将堆叠件S的上表面和下表面热熔融到第二隔膜5的内隔膜表面来压缩。上表面和下表面与第二隔膜5的这种热熔融结合可以通过在第二隔膜5缠绕在堆叠件S的最外侧区域上的同时用一对按压块50a和50b加热和按压堆叠件S来实现。这里,堆叠件S的上表面和下表面是指堆叠件S的设置在堆叠方向上的上侧部和下侧部处的外表面。
因此,在电极组件10的示例中,第一电极1和第一隔膜4与第一隔膜4和第二电极2可以彼此结合。另外,在堆叠件S的上表面和下表面被加热和按压时,侧部部分4b可以被按压并且侧部部分4b中的相邻侧部部分可以变为彼此热熔融。即,两个或更多个侧部部分4b可以彼此结合。在这方面,与图1中例示的示意图不同,侧部部分4b可以向外延伸超过电极1、2的端部相对大的距离,如图5和图6的示例中所示的。以该方式,经由侧部密封装置60和按压单元50的加热和按压的任一个或任何组合,侧部部分4b可以朝向彼此偏转,由此相互结合。
在一些布置中,第一隔膜4的两个或更多个结合的侧部部分4b和第二隔膜5的被设置为面对堆叠件S的侧部部分4b的内隔膜表面可以彼此结合。
在一些布置中,侧部部分4b可以在侧部部分4b中的相邻侧部部分彼此不结合的状态下结合到第二隔膜5的内隔膜表面。在该情形下,侧部部分4b可以在在与堆叠件S的堆叠方向平行的方向上不弯曲的情况下以折叠状态结合到第二隔膜5,或者侧部部分4b可以在结合到第二隔膜5的同时在与堆叠件S的堆叠方向平行的方向上弯曲一次或更多次。
每个侧部部分4b的长度可以在基于相应侧部部分所附接的分隔件部分4a的总长度的100%的0.1%至1%的范围内。在该情形下,侧部部分4b的长度是指侧部部分4b不弯曲的状态。
如果侧部部分4b的长度超过侧部部分所附接的分隔件部分4a的总长度的1%,则电极组件10的电极密度和能量密度可以降低。这里,分隔件部分4a的总长度是指从侧部部分4b到与侧部部分4b相对的开口的长度。
另外,结合到第二隔膜5的内隔膜表面的侧部部分4b的数量可以是侧部部分4b的总数的30%或更多。优选地,侧部部分4b的数量可以是40%或更多,并且更优选地,50%或更多。
任何侧部部分4b可以在多个相邻侧部部分4b彼此结合的状态下结合到第二隔膜5的内隔膜表面。当第一隔膜4的侧部部分4b中的相邻侧部部分彼此结合时第二隔膜5的结合到任一个侧部部分4b的面积可以是设置在堆叠件S的一对相对侧表面上的第二隔膜5的总面积的30%或更多。优选地,第二隔膜5的这样的面积可以是40%或更多,并且更优选地,50%或更多。
在结合的侧部部分4b的数量以及侧部部分4b与第二隔膜5之间的结合面积小于以上的30%阈值的电极组件10中,堆叠件S的侧表面可以具有没有充分被固定的侧部部分4b。在该情形下,不能容易地将电极组件10插入到袋或罐中。另外,在结合的侧部部分4b的数量和第二隔膜5的面积确实满足以上的30%阈值的电极组件10中,侧部部分4b可以从袋的密封部分突出,电极组件会不期望地与袋一起被密封。
另外,在使袋或罐的大小最小化方面存在限制,因为袋或罐的大小与电极的大小之间的差异增加。
在一些布置中,当相邻的侧部部分4b彼此结合时,侧部部分4b的总数的50%或更多可以彼此结合。在一些布置中,第一电极1和第二电极2的宽度可以被设置为小于堆叠件S的宽度。换句话说,电极组件10可以被设置为使得侧部部分4b以及与这样的侧部部分4b的层相邻的层中的第一电极1和第二电极2的端部没有置于彼此的上或下。在该情形下,第一电极1或第二电极2不设置在相邻的侧部部分4b之间,使得相邻的侧部部分4b可以彼此结合。
例如,当在电极组件10中包括10个侧部部分4b并且侧部部分4b的总数的50%彼此结合时,电极组件10可以包括彼此结合的两个侧部部分4b的集合、彼此结合的三个侧部部分4b的集合和没有结合到它们相邻的侧部部分4b的五个侧部部分4b的集合。
再次参照图3和图4,如在电极组件制造设备100的示例中,隔膜供应单元20可以被配置用于将隔膜4供应到堆叠台10。关于这样的隔膜供应单元的更多信息,参见韩国专利申请公开No.10-2020-0023853。例如,如图4中所示,隔膜供应单元20可以位于堆叠台10上方。另外,隔膜供应单元20可以包括可以供隔膜4缠绕在其上的隔膜卷轴21。缠绕在隔膜卷轴21上的隔膜4可以在逐渐松开的同时在重力的作用下被供应到堆叠台10。
隔膜供应单元20形成有供隔膜4经过的通道。隔膜供应单元20可以包括用于加热经过的隔膜4的隔膜加热单元(未例示)。关于这样的隔膜加热单元的更多信息,参见韩国专利申请公开No.10-2020-0023853。
隔膜加热单元可以包括一对主体(未例示)和用于加热主体的隔膜加热器(未例示)。这一对主体可以位于隔膜4的相对侧部上,同时彼此分隔开预定距离,以允许隔膜4经过。隔膜4可以例如经过隔膜加热单元而不与隔膜加热单元接触,使得隔膜4可以以非接触方式加热。在一些布置中,隔膜加热单元的一对主体中的每个主体可以形成为例如矩形块形状。
如在电极组件制造设备100的示例中,第一电极供应单元30可以被配置用于将第一电极1供应到堆叠台10以及将第一电极1堆叠在堆叠台10上。第一电极供应单元30可以包括第一电极安置台31,第一电极1在堆叠在堆叠台10上之前被安置在第一电极安置台上。此外,第一电极供应单元30可以包括第一电极卷轴33、第一切割器34、第一传送器35和第一电极供应头36。在第一电极供应单元30中,一个第一电极1可以被供应到第一电极安置台31,同时围绕第一电极卷轴33缠绕的从其形成第一电极1的第一电极片材可以被逐渐退绕。第一切割器34可以将来自从第一电极卷轴33供应的第一电极片材的第一电极1切割成预设长度。第一切割器34可以切割第一电极片材,使得第一电极接头1a从第一电极1的端部突出。
由第一切割器34切割的第一电极1可以被供应到第一传送器35,并且可以如所示出地呈带形式的第一传送器可以将第一电极1移动到第一电极安置台31。第一电极供应头36可以(例如,经由真空配合、吸盘或类似配件或诸如磁性附接这样的其它临时形式的附接)拾取放置在第一传送器35上的第一电极1,并且将第一电极1放置在第一电极安置台31上。
如进一步示出的,第一电极供应单元30可以包括第一传送头32和第一移动单元37,第一传送头可以从第一移动单元延伸并可以被振荡。第一传送头32可以(例如,经由真空配合、吸盘或类似配件或诸如磁性附接这样的其它临时形式的附接)拾取安置在第一电极安置台31上的第一电极1。在一些布置中,第一传送头32可以包括在传送头的底表面上的真空抽吸单元(未例示),真空抽吸单元可以被配置用于经由真空抽吸口抽吸第一电极1以将第一电极1固定到第一传送头32的底表面。形成在第一传送头32中的通道可以连接真空抽吸口和真空抽吸装置(未例示)。
第一移动单元37可以被配置用于拾取安置在第一电极安置台31上的第一电极1并且用于将第一传送头32移动到置于堆叠台10上的位置,在该位置,例如,传送头32可以通过减小或去除正施加到第一电极1以将第一电极保持抵靠传送头的真空吸力或其它力来释放。以该方式,第一传送头32可以将第一电极1从第一电极安置台31传送到隔膜4的经由其它电极1、2安置或置于堆叠台10上的部分上。
第二电极供应单元40可以具有或者可以基本上具有第一电极供应单元30的镜像配置。以该方式,第二电极供应单元40可以将第二电极2供应到堆叠件S的此时安置(例如,安装)在堆叠台10上的部分,并且将第二电极2堆叠在堆叠件S的在堆叠台10上的这样的部分上。
第二电极供应单元40可以包括第二电极安置台41,第二电极2在移动和堆叠在堆叠件S的在堆叠台10上的部分之前被安置在第二电极安置台上。
第二电极供应单元40可以包括:第二电极卷轴43,从其形成第二电极2的第二电极片材围绕第二电极卷轴43缠绕;第二切割器44,其用于在将第二电极片材从第二电极卷轴43退绕的同时,以规则间隔切割第二电极片材以形成预定大小的第二电极2;第二传送器45,其用于移动由第二切割器44切割的第二电极2;以及第二电极供应头46,其用于拾取由第二传送器45移动的第二电极2并且将第二电极2安置在第二电极安置台41上。
类似第一切割器34,第二切割器44可以切割第二电极片材,使得所形成的第二电极2均包括从第二电极2的端部突出的第二电极接头2a。
另外,第二电极供应单元40可以包括:第二传送头42,其用于拾取安置在第二电极安置台41上的第二电极2;以及第二移动单元47,其被配置用于将第二传送头42移动到置于堆叠台10上的位置,在该位置,例如,传送头42可以通过减小或去除正施加到第二电极2以将第二电极保持抵靠传送头的真空吸力或其它力来释放,使得第二传送头42可以将第二电极2堆叠在堆叠件S的此时在堆叠台10上的部分上。第二传送头42可以以与第一传送头32相同的方式形成,使得第二电极2可以在第二传送头42的底表面上临时固定到第二传送头42。
侧部密封装置60可以在隔膜4包围堆叠件的最外侧部分的情况下加热堆叠件S的至少一个侧表面。即,侧部密封装置60可以向堆叠件S的至少一个侧表面施加热量,以赋予或增加与应用于隔膜4的一个表面并面向电极1、2的涂层组分的粘附力。
侧部密封装置60的按压方向可以与本文中进一步描述的按压单元50的按压方向垂直。
在一些布置中,侧部密封装置60可以包括一对加热棒60a和60b。这一对加热棒60a和60b可以朝向彼此移动和背离彼此移动,并且在从堆叠件的侧部和朝向其中心的方向上按压堆叠件S。即,侧部密封装置60可以从堆叠件S的侧部加热和按压堆叠件S。
堆叠件S的侧表面是包括堆叠件S的折叠部分P的表面。优选地,堆叠件的侧表面不位于电极1、2的电极接头1a所在的同一侧部上。
堆叠件S可以包括一个或更多个顺序堆叠的第一电极1、隔膜4的部分和第二电极2,其中隔膜4的最外侧部分包围堆叠件的最外侧部分。侧部密封装置60可以通过加热和按压包围堆叠件S的最外侧部分的隔膜4的最外侧部分(下文中,最外侧隔膜)来加热和按压堆叠件S的侧表面,由此加热和按压堆叠件S中所包括的折叠部分P。因此,侧部密封装置60可以通过加热和按压堆叠件S的侧表面来结合堆叠件S中所包括的多个折叠部分P,由此将最外侧隔膜4的内表面结合到面对最外侧隔膜4的内表面的第二电极2、隔膜4的折叠部分P、和第一电极1。
电极组件制造设备100还可以包括按压单元50。按压单元50被加热以按压堆叠件S。按压单元50的按压可以将第一电极1、隔膜4和第二电极2结合。
按压单元50可以包括可以与堆叠件S的顶表面和底表面相邻地定位的一对按压块50a和50b。这一对按压块50a和50b可以在朝向彼此的方向上移动以按压S的顶表面和底表面,然后在这样的按压之后背离彼此移动。
当隔膜4被配置为包围堆叠件S的外表面时,最外侧隔膜4的内表面部分与第一电极1和第二电极2以及隔膜4的面对隔膜4的内表面部分的侧部部分之间的空间可以被结合。在该构造中,在包围堆叠件S时,最外侧隔膜4可以包括上表面、下表面和在最外侧隔膜4的上表面和下表面之间延伸的两个相对的侧表面。
因此,当通过堆叠第一电极1、隔膜4的部分和第二电极2来形成电极组件10时,按压单元50的问题抑制了第一电极1和第二电极2以及隔膜4的相对位移,由此抑制了堆叠形式的取消。
按压单元50还可以包括用于加热一对按压块50a和50b使得这一对按压块50a和50b可以在按压堆叠件的同时加热堆叠件S的按压加热器(未例示)。以该方式,当用按压单元50按压堆叠件S时,可以更好地实现每个第一电极1与隔膜4的与第一电极相邻的部分之间以及第二电极2与隔膜4的与第二电极相邻的部分之间的热熔融,由此更好地实现更强的结合。
如图4中最佳示出的,一对按压块50a和50b中的每一个可以形成有平坦的按压表面,在该平坦的按压表面中按压表面的长度和宽度中的一者或二者可以形成为比堆叠件S的对应长度和宽度更长。
另外,一对按压块50a和50b可以设置为长方体形式的四边形块。
在一些布置中,电极组件制造设备100还可以包括附接到并且配置为用于旋转或以其它方式移动第三传送头(未例示)的第三移动单元(未例示)。第三移动单元和第三传送头可以分别与第一移动单元37和第二移动单元47以及第一传送头32和第二传送头42相同或类似。
在一些布置中,第三传送头可以抽吸安置在堆叠台10上的堆叠件。第三传送头可以在底表面上包括真空抽吸单元,以经由真空抽吸端口抽吸堆叠件S,由此将堆叠件S临时固定到第三传送头的底表面。连接真空抽吸口和真空抽吸产生装置的通道可以形成在第三传送头中。
第三移动单元可以被配置为例如经由平移和旋转中的任一者或二者将第三传送头移动到侧部密封装置60,使得安置在堆叠台10上的堆叠件S能移动到侧部密封装置60。
在一些布置中,当堆叠件安置在按压单元50上时,第三传送头可以以上述方式临时固定到堆叠件S。在这样的布置中,第三移动单元可以被配置为例如经由平移和旋转中的任一者或二者将第三传送头移动到侧部密封装置60,使得安置在按压单元50上的堆叠件S能移动到侧部密封装置60。
现在参照图6,电极组件制造过程可以包括堆叠件制造操作S10和侧部密封操作S20。
在堆叠件制造操作S10中,可以通过将第一电极(例如,第一电极1)、隔膜(例如,隔膜4)和第二电极(例如,第二电极2)供应并堆叠到堆叠台(例如,堆叠台10)上的处理中的堆叠件来制造堆叠件。
在堆叠件制造操作S10的步骤S11中,将隔膜的部分供应到堆叠台。在一些布置中,通过保持机构(诸如但不限于夹持器或一组夹持器或其它夹持机构)将隔膜的部分安装到堆叠台。在步骤S12中,堆叠台在朝向第一电极供应单元(例如,第一电极供应单元30)的方向上旋转。在步骤S13中,第一电极被供应然后堆叠到安装或以其它方式安置在堆叠台上的隔膜部分上。在步骤S14中,堆叠台在第二电极供应单元(例如,第二电极供应单元40)的方向上旋转,使得隔膜的另外部分折叠到第一电极上并置于其上。在步骤S15中,供应第二电极,然后将其堆叠到隔膜的另外部分上。在步骤S16中,重复操作S12、S13、S14和S15,以顺序地添加一个或更多个另外的第一电极、隔膜的部分以及一个或更多个另外的第二电极。在重复操作S12时,经由堆叠台的旋转,隔膜的另外部分折叠在第二电极上并置于其上方,之后供应下一个第一电极,然后将其堆叠到隔膜的另外部分上。经由堆叠台的交替旋转,隔膜可以以在第一电极和第二电极之间的Z字形方式堆叠。
另外,在堆叠件制造操作S10的步骤S17中,通过将隔膜在一个方向旋转,堆叠件的最外侧部分可以被隔膜包围。这里,堆叠件的最外侧部分包括堆叠件的上表面、下表面和两个相对的侧表面。侧表面中的每一个可以在与堆叠件的堆叠方向平行的平面中延伸。侧表面中的每一个可以排除电极接头(例如,电极接头1a)所在的所有表面。堆叠件的上表面和下表面均包括与堆叠件的侧表面中的一个或二个垂直的表面。
在侧部密封操作S20中,可以加热堆叠件的至少一个侧表面。在该操作中,堆叠件的相对侧表面中的一个或二个被加热和按压以按压堆叠件。在该步骤中,一对加热棒(例如,加热棒60a和60b)可以在加热棒处于100℃至200℃的侧部密封温度的同时沿着堆叠件的侧表面抵靠隔膜按压10秒或更短的时间。
当侧部密封温度低于100℃时,施加到隔膜的粘结剂不会表现出足够的粘附力,并且当侧部密封温度超过200℃时,或者当按压时间超过10秒时,与为了加热一对加热棒而供应的能量相比,粘附效果增加得可能不明显。
另外,在侧部密封操作S20期间,堆叠件的至少一个侧表面可以在0.1MPa至1.5MPa的范围内的压力下被按压。优选地,一个或更多个侧表面可以在0.1MPa至1MPa的范围内的压力下并且更优选地在0.1MPa至0.5MPa的范围内的压力下被按压。
即,在侧部密封操作S20中,在同时加热堆叠件的两个侧表面的同时,堆叠件的两个侧表面可以在与侧表面垂直并朝向堆叠件的中心平面的方向上被按压。
当按压被覆盖的堆叠件的侧表面的压力满足上述压力范围时,可以通过最外侧隔膜与折叠部分的接触和结合来防止或至少抑制对第一电极和第二电极的损坏。
在步骤S30中,电极组件制造过程还可以包括加热和按压堆叠件。在该步骤中,加热的一对按压块(例如,一对按压块50a和50b)可以大体平行于堆叠件的侧表面朝向堆叠件在向下的方向上并且可选地在向上的方向上按压堆叠件。由于从一对按压块传导的热量,可以改善粘结剂与应用粘结剂的隔膜之间的粘附力,并且还可以通过压力将隔膜与第一电极和第二电极彼此结合。
参考图7,每个侧部部分4b可以在与堆叠件S的堆叠方向平行的方向上弯曲一次或更多次。以该方式,在具有围绕堆叠件S缠绕的第二隔膜5的电极组件10中,第一电极1的端部与第二隔膜5的内隔膜表面的面对第一电极1的端部的部分之间的距离以及第二电极2的端部与第二隔膜5的内隔膜表面的面对第二电极2的端部的部分之间的距离减小,使得电极组件10的整体宽度可以减小。
第一电极1或第二电极2与第二隔膜5的内隔膜表面的与电极组件10的第一电极1或第二电极2的端部相邻的部分之间的距离在侧部部分4b的整个长度为100%的情况下可以减小50%至95%。侧部部分4b的整个长度是当侧部部分4b处于未弯曲状态时从第一电极1或第二电极2的端部到侧部部分4b的与第二隔膜5接触的端部的距离。
因为与侧部部分4b的整个长度相比,侧部部分4b的长度减小50%至95%,因此侧部部分4b的不包括第一电极1和第二电极2的部分减小,因此电极组件10的电极密度和能量密度可以增大。
电极组件10的侧部部分4b与结合到侧部部分4b的第二隔膜5的湿粘附力可以在40gf/25mm至70gf/25mm的范围内。
发明的模式
实验例
执行以下实验,以根据粘附面积测量用作电极组件中包括的堆叠件的第二隔膜的隔膜的最外侧部分的内隔膜表面与侧部部分的端部之间的粘附率以及电池属性。
示例过程
将隔膜以Z字形形状折叠,并且将正极和负极交替地设置在折叠的隔膜的部分之间,并且堆叠件的最外侧部分被隔膜包围,以制造电极组件。根据本发明的电极组件是通过使用加热的按压单元按压堆叠件的上表面和下表面以结合整个堆叠件来制造的,并且侧部密封是通过用加热的侧部密封装置按压堆叠件的两个相对侧表面来执行的。
示例1
示例1包括这样的电极组件,在该电极组件中,通过使用侧部密封装置以0.15MPa的压力按压堆叠件,将隔膜的侧部部分结合到设置在堆叠件的面对侧部部分的侧部上的隔膜的内隔膜表面的总面积的30%面积。
示例2
示例2包括这样的电极组件,在该电极组件中,通过使用侧部密封装置以0.25MPa的压力按压堆叠件,将隔膜的侧部部分结合到设置在堆叠件的面对侧部部分的侧部上的隔膜的内隔膜表面的总面积的80%面积。
比较例1
比较例1包括这样的电极组件,在该电极组件中,通过使用侧部密封装置将堆叠件按压至0.05MPa的压力。
比较例2
比较例2包括这样的电极组件,在该电极组件中,通过使用侧部密封装置以0.10MPa的压力按压堆叠件,将隔膜的侧部部分结合到设置在堆叠件的面对侧部部分的侧部上的隔膜的内隔膜表面的总面积的20%面积。
比较例3
比较例3包括这样的电极组件,在该电极组件中,通过使用侧部密封装置以0.30MPa的压力按压堆叠件,将隔膜的侧部部分结合到设置在堆叠件的面对侧部部分的侧部上的隔膜的内隔膜表面的总面积的90%面积。
[表1]
[表2]
表2示出了对电极组件的负极的损坏的测量结果、侧部部分与隔膜的位于侧部部分的一侧的部分之间的粘附程度以及隔膜的设置在电极组件的侧部上的最外侧部分的抬升程度。
在该情况下,通过隔膜的侧部部分与隔膜的用作第二隔膜的最外侧部分之间的粘附程度,可视地观察侧部密封程度。第二或侧部隔膜的抬升意味着第二隔膜被推到电极组件的上表面或下表面,并且隔膜的设置在电极组件的上表面和下表面上的部分没有粘附到电极。
参照表2,在比较例1中,由于侧部密封装置施加的压力低,因此不能按压电极组件,使得无法测量对负极的损伤、侧部密封的程度或第二隔膜的抬升程度。
在比较例2中,可以看出,尽管侧部密封装置按压电极组件的侧表面,由于压力低,导致设置在电极组件的侧部上的第二隔膜没有移动到侧部部分,使得侧部部分与第二隔膜之间的粘附差。
在比较例3中,可以看出,由侧部密封装置施加到电极组件侧部的压力大。如此,位于电极组件的侧部上的所述第二隔膜攀到负极上并且负极推动设置在电极组件的上表面或下表面上的隔膜。可以可视地确认,设置在电极组件的上表面或下表面上的隔膜被折叠。
以上,已参考示例性实施方式描述了本发明,但本领域中的技术人员可以理解,可以在不脱离所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下以各种方式修改本发明。
附图标记说明:
S:堆叠件
1:第一电极
2:第二电极
4:第一隔膜
4a:分隔件部分
4b:侧部部分
5:第二隔膜
100:电极组件制造设备
10:堆叠台
20:隔膜供应单元
21:隔膜卷轴
30:第一电极供应单元
31:第一电极安置台
32:第一传送头
33:第一电极卷轴
34:第一切割器
35:第一传送器
36:第一电极供应头
37:第一移动单元
40:第二电极供应单元
41:第二电极安置台
42:第二传送头
43:第二电极卷轴
44:第二切割器
45:第二传送器
46:第二电极供应头
47:第二移动单元
50:第一按压单元
50a、50b:第一按压块
60:侧部密封装置
60a、60b:一对按压块
Claims (13)
1.一种电极组件,该电极组件包括:
堆叠件,所述堆叠件包括第一电极、第一隔膜以及第二电极,所述第一隔膜以Z字形构造折叠并包括分隔件部分和在所述分隔件部分之间的相应侧部部分,所述第一电极和所述第二电极交替地设置在所述第一隔膜的所述分隔件部分之间;以及
第二隔膜,所述第二隔膜沿着所述堆叠件的上表面、下表面和至少一对相对的侧表面延伸,
其中,所述第一隔膜的所述侧部部分限定所述堆叠件的侧表面的没有设置所述第一电极和所述第二电极的部分,并且
其中,所述第二隔膜结合到至少一个所述侧部部分。
2.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述侧部部分设置在所述堆叠件的所述第一电极和所述第二电极的交替侧部上。
3.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述第一隔膜的结合到所述第二隔膜的侧部部分的数量是所述侧部部分的总数的30%或更多。
4.根据权利要求3所述的电极组件,其中,所述第一隔膜的每一个所述分隔件部分具有与所述堆叠件的所述第一电极和所述第二电极的长度相同的长度,并且其中,每一个所述侧部部分在所述分隔件部分的相应的相邻对之间延伸。
5.根据权利要求1所述的电极组件,其中,两个或更多个所述侧部部分彼此结合,并且其中,所述第二隔膜结合到彼此结合的所述侧部部分的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的电极组件,其中,所述第二隔膜的结合到所述第一隔膜的两个或更多个侧部部分彼此结合的侧部部分的面积是所述第二隔膜的面对所述堆叠件的相对侧表面设置的内隔膜表面的总面积的30%或更多。
7.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述侧部部分在与所述堆叠件的堆叠方向平行的方向上弯曲一次或更多次。
8.根据权利要求1所述的电极组件,其中,一个所述侧部部分的长度是所述一个所述侧部部分所附接的所述分隔件部分的总长度的0.1%至1%。
9.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述第一隔膜结合到至少一个所述第一电极和至少一个所述第二电极。
10.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述第二隔膜结合到至少一个所述第一电极和至少一个所述第二电极。
11.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述第二隔膜与结合到所述第二隔膜的至少一个所述侧部部分之间的湿粘合力在40gf/25mm至70gf/25mm的范围内。
12.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述第一隔膜的端部被所述第二隔膜的端部共用,使得所述第二隔膜是所述第一隔膜的延续。
13.根据权利要求1所述的电极组件,其中,所述第一隔膜和所述第二隔膜没有公共的端部。
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