TWI520406B - 電極組及製造其之方法 - Google Patents

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Description

電極組及製造其之方法
本發明主張2014年2月17日於韓國智慧財產局提出之韓國專利申請號10-2014-0017702及2013年2月15所提出之韓國專利申請號10-2013-0016513之優先權，上述文件之完整內容均併入本發明中以供參酌。
本發明係關於一種電極組及其製造方法，尤指一種透過堆疊方法所製造之電極組以及製造其之方法，其中一底部隔離膜捲繞一基本單元。
根據電極組的結構，二次電池可分類為多種類型。一般而言，根據電極組結構，二次電池可分為堆疊式、捲繞式(膠捲式)、或堆疊/折疊式。該堆疊式結構可透過分別堆疊組成該電極組的電極單元(陰極、隔離膜、陽極)而製得，且因此難以精準地對準電極組。此外，需要大量的製程以製造該電極組。而堆疊/折疊式結構一般係透過兩層壓設備及一折疊設備製得，因此該電極組的製造十分複雜。特別是在堆疊/折疊式結構中，經由摺疊而堆疊全電池或雙電池，因此全電池或雙電池的對齊也是困難的。
此外，由於隔離膜可透過折疊多次捲繞，可能 使得電極組的濕潤性降低。
本發明之一態樣提供一種透過堆疊方法製得之電極組，其中，一底部隔離膜捲繞一基本單元，從而改善濕潤性、簡化製程、並且降低製造成本。
根據本發明一態樣，其係提供一種包括一電池堆疊部之電極組，該電池堆疊部具有(a)重複設置一種基本單元之一結構，該一種基本單元具有交替設置之相同數量之電極與隔離膜，或(b)以預定順序設置至少兩種基本單元之一結構，該至少兩種基本單元各自具有交替設置之相同數量之電極與隔離膜。(a)之該一種基本單元具有四層結構，其依序堆疊一第一電極、一第一隔離膜、一第二電極以及一第二隔離膜，或具有該四層結構重複堆疊之一結構，且(b)之該至少兩種基本單元之每一者係由該些基本單元以一預定順序堆疊以形成該四層結構、或該四層結構重複地堆疊之一結構。此外，一外側隔離膜長於該電池堆疊部之一側，且該外側隔離膜係為位於該電池堆疊部之一最外側部分之一基本單元之隔離膜中的一隔離膜。
根據本發明另一態樣，係在提供一種製造一電極組之方法，其包括：第一步驟，其係形成一具有相同數量之電極與隔離膜交替堆疊結構之一種基本單元，或形成一具有相同數量之電極與隔離膜交替堆疊結構之至少兩種基本單元，其中，一外側隔離膜係長於其餘之隔離膜，且該外側隔離膜係為位於最外側部份之一外側基本單元之隔 離膜中的一隔離膜；第二步驟，其係透過重複堆疊該一種基本單元，或透過以一預定順序堆疊該至少兩種基本單元而形成一電池堆疊部，其中，該外側基本單元係堆疊於該電池堆疊部之該最外側部份上；以及第三步驟，係纏繞並固定圍繞於該電池堆疊部之該外側基本單元之該外側隔離膜。該一種基本單元具有四層結構，其依序地堆疊一第一電極、一第一隔離膜、一第二電極以及一第二隔離膜、或該四層結構重複堆疊之一重複結構；且該至少兩種基本單元之每一者係由該些基本單元以一預定順序堆疊以形成該四層結構、或該四層結構重複地堆疊之一結構。
當與一般摺疊結構相比，根據本發明之一電極組中所形成的一長形第二隔離膜經切割完成並纏繞該基本單元以提升濕潤性，並且可提升二次電池的商業價值。同時，可省略利用膠帶裝置的獨立製程，並可簡化製程並降低製造成本。
本發明上述及其他態樣、特徵及優點將由接下來的描述搭配隨附圖式而更清楚。
100a-100n‧‧‧電池堆疊部
110a-110e‧‧‧基本單元
111‧‧‧第一電極
112‧‧‧第一隔離膜
113‧‧‧第二電極
114‧‧‧第二隔離膜
116‧‧‧終端電極
117‧‧‧終端隔離膜
121‧‧‧第一電極材料
122‧‧‧第一隔離膜材料
123‧‧‧第二電極材料
124‧‧‧第二隔離膜材料
130a-130f‧‧‧第一輔助單元
140a-140f‧‧‧第二輔助單元
圖1係根據本發明之基本單元之第一結構之側視圖。
圖2係根據本發明之基本單元之第二結構之側視圖。
圖3係透過堆疊圖1之基本單元所形成之電池堆疊部之側視圖。
圖4係根據本發明之基本單元之第三結構之側視圖。
圖5係根據本發明之基本單元之第四結構之側視圖。
圖6係透過堆疊圖4之基本單元與圖5之基本單元所形成之電池堆疊部之側視圖。
圖7係根據本發明之基本單元之製程示意圖。
圖8係透過堆疊具有不同尺寸之基本單元所形成之電池堆疊部之立體圖。
圖9係圖8之電池堆疊部之側視圖。
圖10係透過堆疊具有不同幾何形狀之基本單元所形成之電池堆疊部之立體圖。
圖11係根據本發明之包括基本單元以及第一輔助單元之電池堆疊部之第一結構之側視圖。
圖12係根據本發明之包括基本單元以及第一輔助單元之電池堆疊部之第二結構之側視圖。
圖13係根據本發明之包括基本單元以及第二輔助單元之電池堆疊部之第三結構之側視圖。
圖14係根據本發明之包括基本單元以及第二輔助單元之電池堆疊部之第四結構之側視圖。
圖15係根據本發明之包括基本單元以及第一輔助單元之電池堆疊部之第五結構之側視圖。
圖16係根據本發明之包括基本單元以及第一輔助單元之電池堆疊部之第六結構之側視圖。
圖17係根據本發明之包括基本單元以及第二輔助單元之電池堆疊部之第七結構之側視圖。
圖18係根據本發明之包括基本單元以及第二輔助單元 之電池堆疊部之第八結構之側視圖。
圖19係根據本發明之包括基本單元以及第一輔助單元之電池堆疊部之第九結構之側視圖。
圖20係根據本發明之包括基本單元、第一輔助單元、以及第二輔助單元之電池堆疊部之第十結構之側視圖。
圖21係根據本發明之包括基本單元以及第二輔助單元之電池堆疊部之第十一結構之側視圖。
圖22係根據本發明之基本單元之單一結構之實施例示意圖。
圖23係根據本發明之基本單元之多重結構之實施例示意圖。
圖24係根據本發明之基本單元之單一結構於密封狀態下之示意圖。
圖25係根據本發明之基本單元之多重結構於密封狀態下之示意圖。
圖26係根據本發明在電極組之製造方法中之電極組製造過程示意圖。
圖27係根據本發明之電極組之製造方法之流程圖。
本發明之示例性實施例將於下文中搭配圖式加以說明。然而，本發明並不限於下述實施例所揭示之範疇。
電池堆疊部
該電池堆疊部具有透過重複地設置一種基本單元而獲得之一結構、或具有透過以預定順序(例如，交替地)設置至少兩種基本單元而獲得一結構。此將詳細地描述於下文中。
[基本單元之結構]
於根據本發明之電極組中，透過交替設置電極與隔離膜形成一基本單元。在此，設置相同數量之電極與隔離膜。譬如，如圖1所示，一基本單元110a可透過堆疊兩電極111與113以及兩隔離膜112與114而形成。在此，一陰極與一陽極可經該隔離膜而彼此面對。當以上述方式形成該基本單元時，一電極111位於該基本單元之一端(參考圖1及圖2之電極111)，且一隔離膜114係位於該基本單元之另一端(參考圖1及圖2之隔離膜114)。
根據本發明之電極組之基本特徵在於：該電池堆疊部或電極組僅透過堆疊該基本單元而形成。意即，本發明之基本特徵在於該電池堆疊部係透過重複地堆疊一種基本單元或以預定順序透過重複地堆疊至少兩種基本單元而形成。為了實現上述特徵，該基本單元可具有如下所述之結構。
首先，該基本單元可透過依序堆疊一第一電極、一第一隔離膜、一第二電極、以及一第二隔離膜而形成。更詳細地，如圖1所示，一第一電極111、一第一隔離膜112、一第二電極113、以及一第二隔離膜114可由上側至下側依序堆疊、或者如圖2所示，由下側至上側依序堆疊，以形 成基本單元110a及110b。具有上述結構之該基本單元可稱為第一基本單元。在此，該第一電極111與第二電極113可為相反類型之電極。譬如，當該第一電極111為一陰極時，該第二電極113可為一陽極。
如上所述，當透過依序堆疊該第一電極111、該第一隔離膜112、該第二電極113、以及該第二隔離膜114以形成該基本單元時，一電池堆疊部100a可僅透過重複地堆疊該一種基本單元110a而形成，如圖3所示。在此，該基本單元除了四層結構之外，也可具有八層結構或十二層結構。換言之，該基本單元可具有重複地設置該四層結構之重複結構。譬如，該基本單元可透過依序堆疊該第一電極111、該第一隔離膜112、該第二電極113、該第二隔離膜114、該第一電極111、該第一隔離膜112、該第二電極113、以及該第二隔離膜114而形成。
此外，該基本單元也可透過依序堆疊該第一電極111、該第一隔離膜112、該第二電極113、該第二隔離膜114、該第一電極111、以及該第一隔離膜112而形成，或是透過依序堆疊該第二電極113、該第二隔離膜114、該第一電極111、該第一隔離膜112、該第二電極113、以及該第二隔離膜114而形成。具有前者結構之基本單元可稱之為第二基本單元，而具有後者結構之基本單元可稱之為第三基本單元。
更詳細地說，該第二基本單元100c可透過由上側至下側依序堆疊該第一電極111、該第一隔離膜112、 該第二電極113、該第二隔離膜114、該第一電極111、以及該第一隔離膜112而形成，如圖4所示。並且，該第三基本單元結構110d可透過由上側至下側依序堆疊該第二電極113、該第二隔離膜114、該第一電極111、該第一隔離膜112、該第二電極113、以及該第二隔離膜114而形成，如圖5所示。如上所述，該堆疊可由下側至上側依序進行。
當僅堆疊一第二基本單元110c及一第三基本單元110d時，可形成重複地堆疊該四層結構之一重複結構。因此，當該第二基本單元110c及第三基本單元110d逐個交替堆疊時，電池堆疊部100b可僅透過堆疊第二及第三基本單元而形成，如圖6所示。作為參考，當備有三種基本單元時，該電池堆疊部可透過以一預定順序堆疊該些基本單元而形成，譬如，該第一基本單元、該第二基本單元、該第三基本單元、該第一基本單元、該第二基本單元、及該第三基本單元。
如上所述，本發明之該一種基本單元具有四層結構，其中，一第一電極、一第一隔離膜、一第二電極、以及一第二隔離膜依序地堆疊，或者具有該四層結構重複地堆疊之一重複結構。此外，本發明之至少兩種基本單元係僅由該些基本單元以預定順序堆疊而形成該四層結構、或該四層結構重複堆疊之一重複結構。譬如，該第一基本單元自己形成四層結構，且該第二基本單元與該第三基本單元經由彼此堆疊而形成十二層結構，換言之，共計有兩基本單元。
因此，該電池堆疊部或該電極組可僅由堆疊形成，換言之，透過堆疊一種基本單元，或是透過以一預定順序堆疊至少兩種基本單元。
本發明之電池堆疊部可透過逐個堆疊該些基本單元而形成。即，該電池堆疊部可透過形成複數基本單元並將該些基本單元重複或以一預定順序堆疊而製得。如前文所述，本發明之電池堆疊部可僅透過堆疊該些基本單元而形成。因此，本發明之基本單元可非常精準地排列。當該些基本單元精準地排列時，該電極與該隔離膜亦可精準地在電池堆疊部中對齊。此外，因製程非常簡單的緣故，該電池堆疊部或電極組之生產率可獲得改善。
[基本單元之製造]
該第一基本單元之製造過程將參照圖7加以描述。首先，備妥一第一電極材料121、一第一隔離膜材料122、一第二電極材料123以及一第二隔離膜材料124。在此，該第一隔離膜材料122與該第二隔離膜材料124可彼此相同。經由切割器C1將第一電極材料121切割為一定尺寸，並經由切割器C2將第二電極材料123切割為一定尺寸。接著，該第一電極材料121堆疊於該第一隔離膜材料122上方，且該第二電極材料123堆疊於該第二隔離膜材料124之上。
隨後，較佳為該些電極材料與該些隔離膜材料經由層壓機L1及L2彼此貼附。經由貼附，可形成其中該些電極與該些隔離膜結合成一體之基本單元。該結合方法可以是多樣的。層壓機L1及L2可施加壓力至該材料或施 加壓力及熱至該材料以使該材料彼此貼附。因貼附的關係，於製造電池堆疊部的過程中，該些基本單元之堆疊可更簡單地進行。並且，也因貼附的關係，可更簡單地完成該基本單元之對齊。經貼附後，經由切割器C3將該第一隔離膜材料122與該第二隔離膜材料124切割為一定尺寸以製備該基本單元110a。在此製程中，隔離膜之邊緣不彼此接合。
如前文所述，於該基本單元中，該電極可貼附於相鄰之隔離膜。或者，該隔離膜可貼附於相鄰之電極。在此，較佳為面對該相鄰之隔離膜之電極的整個表面貼附於該相鄰之隔離膜。在此情況下，該電極可穩固地固定於該隔離膜。一般來說，該電極具有小於該隔離膜之尺寸。
為此，可將一黏著劑塗佈於該隔離膜。然而，當使用黏著劑時，必須將黏著劑以網狀或點狀塗佈於該隔離膜之黏著表面。這是因為假如密集地將黏著劑塗佈於整個黏著表面時，反應性離子，譬如鋰離子可能無法穿過該隔離膜。因此，當使用黏著劑時，難以使電極的整個表面緊密地貼附於該相鄰之隔離膜。
此外，使用該包括具有黏著強度之塗佈層之隔離膜可大致上將電極貼附於隔離膜。此技術特徵將於後文中詳加描述。該隔離膜可包括一多孔隔離膜基底材料(譬如聚烯烴類隔離膜基底材料)以及一多孔塗佈層，該多孔塗佈層一般塗佈於該多孔隔離膜基底材料之一側或兩側。在此，該塗佈層可由無機顆粒與黏著劑聚合物之一混合物所形成，該黏著劑聚合物使該些無機顆粒彼此黏結並固定。
在此，該無機顆粒可改善該隔離膜之熱穩定性。換言之，該無機顆粒可避免隔離膜在高溫下收縮。此外，該黏著劑聚合物可固定該無機顆粒以改善隔離膜之機械穩定性。此外，該黏著劑聚合物可使該電極貼附於該隔離膜。由於該黏著劑聚合物一般分佈於該塗佈層中，該電極可緊密地貼附於該隔離膜之整個黏著表面，而不同於上述之黏著劑。因此，當以如上文所述之方式使用該隔離膜時，該電極可更穩定地固定於隔離膜。為了強化貼附力，可使用如前文所述之層壓機。
該無機顆粒可具有緊密堆疊結構以在遍布整個塗佈層之無機顆粒間形成空隙體積。在此，孔隙結構可透過由無機顆粒所定義之空隙體積而形成於該塗佈層。由於該孔隙結構，即使塗佈層形成於隔離膜上，鋰離子也能夠順利地通過該隔離膜。作為參考，由無機顆粒所定義之空隙體積，根據其位置可能被黏著劑聚合物所阻塞。
在此，該緊密堆疊結構可解釋為其中礫石都包含在一玻璃瓶中的結構。因此，當該無機顆粒形成緊密堆疊結構時，於無機顆粒之間的空隙體積並不會局部地形成在塗佈層中，而是均勻地形成於塗佈層中。因此，當每一無機顆粒尺寸增加時，經空隙體積所形成的孔隙尺寸也隨之增加。由於上述緊密堆疊結構，於該隔離膜的整個表面上，該鋰離子可順利地通過該隔離膜。
於該電池堆疊部中，該基本單元亦彼此貼附。舉例來說，圖1中，若該黏著劑或上述塗佈層塗佈於該第 二隔離膜114之底表面時，其他基本單元可貼附於該第二隔離膜114之底表面。
在此，於該基本單元中的該電極與該隔離膜之間的黏著強度可大於該電池堆疊部中的該些基本單元之間的黏著強度。應了解的是，在該些基本單元之間可不具有黏著強度。在此情況下，當該電極組或該電池堆疊部拆解時，因黏著強度的不同而可將該電極組分離為該些基本單元。做為參考，該黏著強度可表示為層間剝離強度(delamination strength)。譬如，該電極與該隔離膜之間的黏著強度可表示為由該隔離膜分離該電極所需要的力。在此方式中，於該電池堆疊部中，該基本單元可不結合至相鄰的基本單元，或於該電池堆疊部中，該基本單元可透過其結合強度不同於該電極與該隔離膜之間結合強度的方式結合至相鄰的基本單元。
做為參考，當該隔離膜包括如上所述之塗佈層時，在該隔離膜上進行超聲波焊接是不理想的。一般而言，該隔離膜具有大於該電極之尺寸。因此，可嘗試透過超聲波焊接，將第一隔離膜112之邊緣結合至該第二隔離膜114之邊緣。在此，超聲波焊接中有必要直接壓按目標物以經一超聲波焊接頭(horn)進行焊接。然而，當該隔離膜之邊緣經由該超聲波焊接頭直接壓按時，因具有黏著強度之塗佈層的緣故，該隔離膜可能貼附至該超聲波焊接頭上。結果，該焊接裝置可能故障。
[基本單元之修飾]
至目前為止，已解釋了具有同樣尺寸之基本單元。然而，該些基本單元也可具有不同的尺寸。當堆疊該些具有不同尺寸的基本單元時，可製得具有多樣形狀的電池堆疊部。在此，該基本單元之尺寸將參照該隔離膜之尺寸詳加描述，因為，一般來說，該隔離膜大於該電極。
參照圖8及圖9，準備複數個基本單元，且可將其分類為至少兩個具有不同尺寸之群組(參考圖9，元件符號1101a、1102a及1103a)。根據其尺寸，透過堆疊該些基本單元，可形成具有複數個階梯之一結構之電池堆疊部100c。圖8及圖9係為一示例性實施例，其中，透過堆疊分類為三組的基本單元1101a、1102a及1103a以獲得包括三個階梯之電池堆疊部，其中，如圖所示，該些具有同樣尺寸的基本單元堆疊在一起。因此，圖8及圖9中的電池堆疊部100c具有包括三個階梯之一結構。做為參考，包括於一組中的該些基本單元可形成兩階以上之階梯。
當如上文所述形成複數階梯時，該基本單元較佳為具有第一基本單元之一結構，即，如前文所述之四層結構或由四層結構反復地堆疊之重複結構(在此，即便該些基本單元具有相同的堆疊結構但卻具有不同尺寸，該基本單元視為包括於一種基本單元之中)。
較佳為，於一階梯中堆疊相同數量之陰極與陽極。並且，較佳為在一階梯和另一階梯之間，相反的電極經由隔離膜彼此面對。譬如，在第二及第三基本單元的情況下，兩種基本單元需在一階梯中形成。
然而，在第一基本單元的情況中，僅需一種基本單元形成一階梯，如圖9所示。因此，當該基本單元具有四層結構或由四層結構反復地堆疊之重複結構時，即便形成複數個階梯，可減少其基本單元之種類之數目。
並且，在第二及第三基本單元的情況下，該兩種基本單元之至少一種需經堆疊以形成一階梯。因此，該一階梯可具有至少一個十二層結構。然而，在第一基本單元的情況下，僅需堆疊一種基本單元以形成一階梯。因此，一階梯可具有至少一個四層結構。故，當該基本單元具有四層結構或由四層結構反復地堆疊之重複結構時，於形成複數個階梯時，每一階梯之厚度可簡單地加以控制。
該基本單元不僅可具有不同的尺寸，也具有不同的幾何形狀。譬如，該基本單元可具有不同的尺寸及不同形狀的邊緣，且可具有或不具有通孔，如圖10所示。更具體地，如圖10所示，被分類為三組之複數個基本單元可透過堆疊具有相同幾何形狀的基本單元而形成三階梯。對此，該些基本單元可分類為至少兩組(每一組具有不同的幾何形狀)。類似地，該基本單元較佳可具有四層結構或由該四層結構反復地堆疊之重複結構，即，該第一基本單元之結構(在此，即便該些基本單元具有相同的堆疊結構但卻具有不同的幾何形狀，該第一基本單元被認為是包括於一種基本單元之中)。
[輔助單元]
該電池堆疊部可更包括第一輔助單元及第二 輔助單元之中之至少一者。首先，該第一輔助單元將於下文中詳加描述。於本發明中，一電極係位於該基本單元之一端，且一隔離膜係位於該基本單元之另一端。當依序堆疊該些基本單元時，該電極可位於該電池堆疊部的最頂端部分或最底端部分(請見圖11中元件符號116，且此電極可稱為一終端電極116)。該第一輔助單元係另外堆疊於該終端電極之上。
更詳細地說，如圖11所示，當該終端電極116係一陰極時，該第一輔助單元130a可透過由該終端電極116、一隔離膜114、一陽極113、一隔離膜112、一陰極111依序往外側堆疊而形成。另一方面，如圖12所示，當該終端電極116係一陽極，該第一輔助單元130a可透過由該終端電極116、隔離膜114、以及陽極113依序往外側堆疊而形成。
於該電池堆疊部100d及100e中，一陰極可經該第一輔助單元130a及130b設於其最外側部分，如圖11及12所示。在此情況下，於設於最外側部分之該陰極中，即，該第一輔助單元之該陰極，較佳為僅將一活性材料層塗佈於該電流集電器的兩側中，面對該基本單元之一側(圖11中朝下之一側)。如上所述，當該電流集電器經該活性材料層塗佈時，該活性材料層並不位於該電池堆疊部之最外側部分。因此，可避免活性材料層的浪費。作為參考，由於該陰極發射，譬如，鋰離子，當該陰極位於最外側部分，電池之容量可獲得改善。
接著，將於下文描述一第二輔助單元。該第二輔助單元執行與第一輔助單元相同的功能，將於下文中更詳細地加以描述。於本發明中，一電極位於該基本單元之一端，且一隔離膜係位於該基本單元另一端。當依序堆疊該基本單元時，該隔離膜可位於該電池堆疊部之最頂端側部分或最底端部分(參考圖13之元件符號117，且此隔離膜可被稱為一終端隔離膜117)。該第二輔助單元係另外地堆疊於該終端隔離膜之上。
更詳細地說，於該基本單元中，當接觸終端隔離膜117的電極113係一陰極時，該第二輔助單元140a可透過依序堆疊該終端隔離膜117、一陽極111、一隔離膜112、以及一陰極113而形成，如圖13所示。另一方面，當接觸該終端隔離膜117的電極113係一陽極時，該第二輔助單元140a可形成以作為陰極111，如圖14所示。
於該電池堆疊部100f及100g中，一陰極可經由該第二輔助單元140a及140b而設於該終端隔離膜之最外側部分，如圖13及14所示。在此情況下，於位於最外側部分之該陰極中，即，該第二輔助單元之陰極，較佳為僅將一活性材料層塗佈於電流集電器的兩側中，面對該基本單元之一側(圖13中朝上之一側)，與第一輔助單元之陰極相似。
上文描述中之該第一輔助電極與該第二輔助電極可具有不同的結構。首先，該第一輔助電極將於下文中描述。如圖15所示，當終端電極116係一陰極時，該第 一輔助單元130c可透過依序堆疊該終端電極116、一隔離膜114、以及一陽極113而形成。另一方面，如圖16所示，當該終端電極116係一陽極時，該第一輔助單元130d可透過依序堆疊該終端電極116、一隔離膜114、一陽極113、一隔離膜112、以及一陽極111而形成。
於該電池堆疊部100h及100i中，如圖15及16所示，該陽極可經由該第一輔助單元130c及130d而設於該終端電極之最外側部分。
接下來，將詳細描述該第二輔助電極如下。如圖17所示，於該基本單元中，當接觸終端隔離膜117之電極113為一陰極時，該第二輔助單元140c可形成以作為一陽極111。如圖18所示，於該基本單元中，當接觸終端隔離膜117之電極113為一陽極時，該第二輔助單元140d可透過依序堆疊該終端隔離膜117、該陰極111、該隔離膜112、以及該陽極113而形成。於該電池堆疊部100j及100k中，一陽極可經由該第二輔助單元140c及140d而設於該終端隔離膜之最外側部分，如圖17及圖18所示。
作為參考，因電位差的緣故，陽極可與電池殼體(譬如，袋狀殼體)之鋁層產生反應。因此，較佳地，該陽極藉由該隔離膜的方式與該電池殼體絕緣。為此，圖15至圖18之該第一及第二輔助單元可更包括一位於於該陽極之外側部分之隔離膜。譬如，相較於圖15中的第一輔助單元130c，圖19中的第一輔助單元130e可更包括一位於其之最外側部分之隔離膜112。作為參考，當該輔助單元包括該隔 離膜時，可易於進行於該基本單元中的該輔助單元的排列。
如圖20所示，可形成一電池堆疊部100m。可透過由下至上依序堆疊一第一電極111、一第一隔離膜112、一第二電極113、以及一第二隔離膜114而形成一基本單元110b。在此情況下，該第一電極111可為一陰極，且該第二電極113可為一陽極。
一第一輔助電極130f可透過依序堆疊該終端電極116、該隔離膜114、該陽極113、該隔離膜112以及該陰極111而形成。在此情況下，於該第一輔助單元130f之該陰極111，在該電流集電器兩側中，僅該電流集電器面對該基本單元110b之一側塗佈有一活性材料層。
並且，一第二輔助單元140e可透過依序堆疊該終端隔離膜117、該陰極111(該第一陰極)、該隔離膜112、該陽極113、該隔離膜114、以及該陰極118(該第二陰極)而形成。在此情況下，於位於最外側部分之該第二輔助單元140e之該陰極118(該第二陰極)中，在該電流集電器兩側中，僅該電流集電器面對該基本單元110b之一側塗佈有一活性材料層。
最後，如圖21所示，可形成一電池堆疊部100n。一基本單元110e可透過由上至下依序堆疊一第一電極111、一第一隔離膜112、一第二電極113、以及一第二隔離膜114而形成。在此情況下，該第一電極111可為一陽極，且該第二電極113可為一陰極。並且，一第二輔助單元140f可 透過依序堆疊該終端隔離膜117、該陽極111、該隔離膜112、該陰極113、該隔離膜114、以及該陽極119而形成。
[基本單元之實施例]
一第二隔離膜114，其係一位於一電池堆疊不最外側部分之基本單元110之隔離膜112及114之中的一外側隔離膜，且形成以由該電池堆疊部之該側延伸。
較佳地，該第二隔離膜114係沿著電池堆疊部之該側往該電池堆疊部之該對面最外側部分之該最外側部分延伸，並固定該電池堆疊部。
該最外側第二隔離膜114係由該第二隔離膜114所位於之該基本單元110，經由該電池堆疊部之該對面最外側部份之該最外側部分，再次往該第二隔離膜114所位於之該基本單元110延伸，以固定該電池堆疊部。
同時，該最外側第二隔離膜114係由該第二隔離膜114所位於之該基本單元110之一側往另一側延伸。該第二隔離膜114之一端部沿著電池堆疊部之一側往該電池堆疊部之該對面最外側之該最外側部分延伸，且該第二隔離膜114之另一端部沿著電池堆疊部之另一側往該電池堆疊部之該對面最外側之該最外側部分延伸，從而固定該電池堆疊部。
在此情況下，該基本單元110可包括至少一基本單元，且也可根據容量透過堆疊兩個以上基本單元而獲得。
譬如，形成該基本單元110之該第二隔離膜114 之長度長於該基本單元110之外側之週緣之長度，以使該第二隔離膜114繞著該基本單元110之外側纏繞，如圖22及23所示。
因此，可消除在進行一般折疊過程中所產生的電極損失現象(electrode loss phenomenon)，並且藉由形成具有一透過將該第二隔離膜114圍繞堆疊之電極與隔離膜而獲得的結構之該基本單元110而可改善一電極組之濕潤性。此外，透過利用該第二隔離膜114覆蓋該基本單元110，可減少電池之厚度，並可節約製造成本。
在此情況下，該第二隔離膜114較佳透過一單圈以圍繞該基本單元110。
該基本單元110可透過依序向下堆疊陽極/第一隔離膜112/陰極/第二隔離膜114或依序向下堆疊陰極/第一隔離膜112/陽極/第二隔離膜114而形成。亦即，該基本單元110係透過在底部提供該第二隔離膜114、在該第二隔離膜114上提供該陽極、在該陽極上提供該第一隔離膜112，並且在該第一隔離膜112上堆疊該陽極而形成，或者透過在底部提供該第二隔離膜114、在該第二隔離膜114上提供該陰極、在該陰極上提供該第一隔離膜112，並在該第一隔離膜112上堆疊該陽極而形成。
如上所述，於該第二隔離膜114之一端部A上，依序堆疊一第一電極111、一第一隔離膜112、以及第二電極113，且該長的第二隔離膜114之另一端部B係圍繞該基本單元110，並設於該第二隔離膜114之端部A。在此情況 下，該第二隔離膜114的另一端部B可與該第二隔離膜114的端部A重疊，或者端部A及端部B兩者可彼此接觸。
在透過該第二隔離膜114捲繞該基本單元110之後，該第二隔離膜114之兩端部可透過熱焊接或利用膠帶經由一密封S而貼附。
此時，該密封S可透過焊接該第二隔離膜114之兩端部，並透過加熱裝置將其貼附而完成。因此，於一般技術中經由膠帶進行貼附的製程可省略，可簡化製程，並降低製造成本。根據本發明製備電極組之方法包括：一第一步驟(S10)，其係在至少兩基本單元110之最外側部分設置一外側隔離膜，且該外側隔離膜較長其他隔離膜；一第二步驟(S20)，其係透過堆疊該些基本單元110以形成一電池堆疊部；以及一第三步驟(S30)，其係將該隔離膜圍繞該電池堆疊部並固定該隔離膜，如圖26及27所示。
在第一步驟(S10)中，形成透過交替堆疊相同數量之電極與隔離膜而獲得具有一結構之一種基本單元110，或者透過交替堆疊相同數量之電極與隔離膜而獲得具有一結構之至少兩種基本單元110，其中，該外側隔離膜係為最長，且該外側隔離膜為設於該些基本單元之最外側部分之外側基本單元中的隔離膜中的一隔離膜。
每一電極與每一隔離膜供應至層壓機L1及L2，並且透過設置一裝載單元(裝載輥)同時供應，以便依序堆疊第一電極111/第一隔離膜112/第二電極113/第二隔離膜114。
具體而言，該第一電極111與該第二電極113較佳設置為一陰極與一陽極，或一陽極與一陰極。
於第一步驟(S10)中，透過將切割為一定尺寸之電極材料堆疊於至少一隔離膜材料上並切割該至少一隔離膜材料為一定尺寸以形成基本單元110。在此情況下，切割對應至該隔離膜材料中的該外側隔離膜的該隔離膜材料，以使其具有較其他隔離膜材料還要長的長度。
較佳為，該外側基本單元110係至少形成於該第一步驟(S10)中。
於該第二步驟(S20)中，重復地堆疊該些一種基本單元，或者以一預定順序堆疊該至少兩種基本單元110，譬如，交替地堆疊以形成該電池堆疊部，其中，該外側基本單元110係堆疊於最外側部分。
於第三步驟(S30)中，透過該外側基本單元110之外側隔離膜114纏繞並固定該電池堆疊部。
同時，在繞著電池堆疊部纏繞外側隔離膜114後，可進行一第四步驟(S40)，其係透過熱焊接或透過使用一膠帶將該外側隔離膜114之外端部固定於該電池堆疊部。
此外，該外側隔離膜114變成一隔離膜，其係位於該電池堆疊部之最外側部分之該基本單元110之該些隔離膜中位於該電池堆疊部之最外側部分。
在此情況下，該一種基本單元具有四層結構(其中，依序堆疊第一電極、第一隔離膜、第二電極、以及 第二隔離膜)或者重複地堆疊該四層結構之一結構。此外，該至少兩種基本單元之每一者係以預定順序設置以形成該四層結構、或該四層結構重複堆疊之結構。
透過應用經上述步驟之本發明之基本單元110之該堆疊結構，可降低一般摺疊製程中產生的電極損害，並且改善濕潤性。同時，可移除不必要的製程儀器，並可節約製造成本。
本發明已透過實施例加以說明，但顯然熟習本領域之人士可在不悖離本發明之精神及隨附申請專利範圍所定義之範圍的前提下，進行各種修飾及變更。
110a‧‧‧基本單元
111‧‧‧第一電極
112‧‧‧第一隔離膜
113‧‧‧第二電極
114‧‧‧第二隔離膜

Claims (36)

  1. 一種電極組，包括：一電池堆疊部，其具有(a)重複設置一種基本單元之一結構，該一種基本單元具有交替設置之相同數量之電極與隔離膜，或(b)以一預定順序設置之至少兩種基本單元之一結構，該至少兩種基本單元各自具有交替設置之相同數量之電極與隔離膜；其中，(a)之該一種基本單元具有四層結構，其依序堆疊一第一電極、一第一隔離膜、一第二電極以及一第二隔離膜、或該四層結構重複堆疊之一重複結構；其中，(b)之該至少兩種基本單元之每一者係由該些基本單元以一預定順序堆疊以形成該四層結構、或該四層結構重複地堆疊之一結構；並且其中，一外側隔離膜係長於該電池堆疊部之一側以固定該電池堆疊部，且該外側隔離膜係為位於該電池堆疊部之一最外側部分之一基本單元之隔離膜之中的一隔離膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該外側隔離膜係沿著該電池堆疊部之該側，往該電池堆疊部之最外側部分之一對面最外側延伸，並固定該電池堆疊部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該外側隔離膜係沿著該外側隔離膜所位於之該基本單元，經由該電池堆疊部之該最外側部份之一對面最外側，再次往該外側隔離膜所位於之該基本單元延伸，並固定該電池堆疊部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該外側隔離膜係由該外側隔離膜所位於之該基本單元之一側延伸至另一側，其中該外 側隔離膜之一端部係延著該電池堆疊部之一側往該電池堆疊部之該最外側部份之一對面最外側延伸，且其中，該外側隔離膜之另一端部係延著該電池堆疊部之另一側往該電池堆疊部之該最外側部份之該對面最外側延伸，從而固定該電池堆疊部。
  5. 如申請專利範圍第2至4項任一項所述之電極組，其中，該外側隔離膜之一外端部係透過熱焊接或利用一膠帶固定於該電池堆疊部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該外側隔離膜係為位於該電池堆疊部之該最外側部分之該基本單元之隔離膜之中，位於該電池堆疊部之該最外側部分之一隔離膜。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該基本單元具有該相同數量之電極及隔離膜交替設置且一體化組合之一結構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電極組，其中，於該基本單元中，該隔離膜之一邊緣不與一相鄰之隔離膜之一邊緣接合。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電極組，其中，於該電池堆疊部中，相鄰之基本單元不彼此結合；或者於該電池堆疊部中，相鄰之基本單元以一結合強度彼此結合，且該結合強度不同於該基本單元中該電極與該隔離膜之間之一結合強度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，(a)之該一種基本單元包括一第一基本單元，其具有該四層結構或該四層結構重複堆疊之一重複結構；並且其中，該電池堆疊部具有該第一基本單元重 複配置之一結構。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，(b)之該至少兩種基本單元包括：一第二基本單元，其具有依序設置並結合成一體之該第一電極、該第一隔離膜、該第二電極、該第二隔離膜、該第一電極、以及該第一隔離膜；以及一第三基本單元，其具有依序設置並結合成一體之該第二電極、該第二隔離膜、該第一電極、該第一隔離膜、該第二電極、以及該第二隔離膜，且其中，該電池堆疊部具有該第二基本單元與該第三基本單元交替設置之一結構。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，提供複數個(a)之該一種基本單元，且該複數個一種基本單元係分類為具有不同尺寸之至少兩組，且其中，該電池堆疊部具有透過將(a)之該一種基本單元根據其尺寸堆疊而形成複數階梯之一結構。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，提供複數個(a)之該一種基本單元，且該複數個一種基本單元係分類為具有不同幾何形狀之至少兩組，且其中，該電池堆疊部具有透過將(a)之該一種基本單元根據其幾何形狀堆疊而形成複數階梯之一結構。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，於每一基本單元中，該電極係貼附於一相鄰之隔離膜。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電極組，其中，面對該相鄰之隔離膜之該電極之一整個表面係貼附於該相鄰之隔離膜。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電極組，其中，透過施加壓力至 該電極與該相鄰之隔離膜、或透過施加壓力及熱至該電極與該相鄰之隔離膜以提供該電極與該隔離膜之間之貼附力。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之電極組，其中，該基本單元中該電極與該相鄰之隔離膜之間之黏著強度係大於該電池堆疊部中該基本單元之間之黏著強度。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之電極組，其中，該隔離膜包括一多孔隔離膜基底材料以及一多孔塗佈層，且該多孔塗佈層係塗佈於該多孔隔離膜基底材料之兩側或一側之整個表面，其中，該多孔塗佈層包括複數個無機顆粒及一黏著劑聚合物之一混合物，該黏著劑聚合物使該無機顆粒彼此黏結並固定，以及其中，該電極係透過該塗佈層貼附至該相鄰之隔離膜。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電極組，其中，該多孔塗佈層之該無機顆粒具有一緊密堆積結構以在整體塗佈層之無機顆粒之間形成空隙體積，且其中，一多孔結構透過由該無機顆粒所定義之該空隙體積而形成於該塗佈層中。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該電池堆疊部更包括一第一輔助單元，其係堆疊於一終端電極之上，該終端電極係一最上層或一最下層之電極，其中，當該終端電極係一陰極時，該第一輔助單元係透過依序堆疊該終端電極、一隔離膜、一陽極、一隔離膜、以及一陰極而形成，且其中，當該終端電極係一陽極時，該第一輔助單元係透過依序堆疊該終端電極、一隔離膜、以及一陰極 而形成。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電極組，其中，該第一輔助單元之該陰極包括：一集電器；以及一活性材料，其係僅塗佈於該集電器之兩側中面對該基本單元之一側上。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該電池堆疊部更包括一第二輔助單元於一終端隔離膜之上，該終端隔離膜係一最上層或一最下層之隔離膜，其中，於該基本單元中，當接觸該終端隔離膜之該電極係一陰極時，該第二輔助單元係透過依序堆疊該終端隔離膜、一陽極、一隔離膜、以及一陰極而形成，且其中，於該基本單元中，當接觸該終端隔離膜之該電極係一陽極時，該第二輔助單元係形成為一陰極。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之電極組，其中該第二輔助單元之該陰極包括：一集電器；以及一活性材料，其僅塗佈於該集電器之兩側中面對該基本單元之一側上。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該電池堆疊部更包括一第一輔助單元，其係堆疊於一終端電極之上，該終端電極係一最上層或一最下層之電極，其中，當該終端電極係一陰極時，該第一輔助單元係透過依序堆疊該終端電極、一隔離膜、以及一陽極而形成，且其中，當該終端電極係一陽極時，該第一輔助單元係透過依序堆疊該終端電極、一隔離膜、一陰極、一隔離膜、以及一陽極而形成。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之電極組，其中，該第一輔助單元更包括一隔離膜於該陽極之一外側。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該電池堆疊部更包括一第二輔助單元於一終端隔離膜之上，該終端隔離膜係一最上層或一最下層之隔離膜，其中，於該基本單元中，當接觸該終端隔離膜之該電極係一陰極時，該第二輔助單元係形成為一陽極，且其中，於該基本單元中，當接觸該終端隔離膜之該電極係一陽極時，該第二輔助單元係透過依序堆疊該終端隔離膜、一陰極、一隔離膜、以及一陽極而形成。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之電極組，其中，該第二輔助單元更包括一隔離膜於該陽極之一外側。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該電池堆疊部更包括一第二輔助單元，其係堆疊於一終端隔離膜上，該終端隔離膜係一最上層或一最下層之隔離膜，且其中，於該基本單元中，當接觸該終端隔離膜之該電極係一陽極時，該第二輔助單元係透過依序堆疊該終端隔離膜、一第一陰極、一隔離膜、一陽極、一隔離膜、以及一第二陽極而形成。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之電極組，其中，該第二輔助單元之該第二陰極包括：一集電器；以及一活性材料，其僅塗佈於該集電器之兩側中面對該基本單元之一側上。
  30. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該電池堆疊部更包 括一第二輔助單元，其係堆疊於一終端隔離膜上，該終端隔離膜係一最上層或一最下層之隔離膜，且其中，於該基本單元中，當接觸該終端隔離膜之該電極係一陰極時，該第二輔助單元係透過依序堆疊該終端隔離膜、一第一陽極、一隔離膜、一陰極、一隔離膜、以及一第二陽極而形成。
  31. 一種製備電極組之方法，該方法包括：一第一步驟，其係形成具有相同數量之電極與隔離膜交替堆疊結構之一種基本單元、或形成具有相同數量之電極與隔離膜交替堆疊結構之至少兩種基本單元，其中，一外側隔離膜係長於其餘之隔離膜，且該外側隔離膜係為位於最外側部份之一外側基本單元之隔離膜中的一隔離膜；一第二步驟，其係透過重複堆疊該一種基本單元，或透過以一預定順序堆疊該至少兩種基本單元而形成一電池堆疊部，其中，該外側基本單元係堆疊於該電池堆疊部之該最外側部份上；以及一第三步驟，其係纏繞並固定圍繞於該電池堆疊部之該外側基本單元之該外側隔離膜，其中，該一種基本單元具有四層結構，其依序地堆疊一第一電極、一第一隔離膜、一第二電極以及一第二隔離膜，或該四層結構重複堆疊之一重複結構；且其中，該至少兩種基本單元之每一者係由該些基本單元以一預定順序堆疊以形成該四層結構、或該四層結構重複堆疊之該重複結構。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之製備電極組之方法，其中，該基本單元係於該第一步驟中，透過將切割為一定尺寸之電極材料堆疊 於至少一隔離膜材料上，並將該至少一隔離膜材料切割為一定尺寸而形成，其中，將對應至該隔離膜材料中之該外側之該隔離膜材料切割，以使該隔離膜材料長於其餘之隔離膜材料。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之製備電極組之方法，其中，該外側基本單元係於該第一步驟之最後形成。
  34. 如申請專利範圍第31項所述之製備電極組之方法，更包括一第四步驟，其係將該外側隔離膜之一外端部透過熱焊接或利用一膠帶固定於該電池堆疊部。
  35. 如申請專利範圍第31項所述之製備電極組之方法，其中，該外側隔離膜係為位於該電池堆疊部之該最外側部份之該基本單元之隔離膜中，位於該電池堆疊部之該最外側部份之一隔離膜。
  36. 如申請專利範圍第31項所述之製備電極組之方法，其中，於該基本單元中，該隔離膜之一邊緣不與一相鄰之隔離膜之一邊緣接合。
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