專利名稱：二次電池的電極組件及制造該電極組件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種二次電池的電極組件及其制造方法。相關技術二次電池一般通過將具有正電極板、負電極板以及介于該正電極板和負電極板之 間的隔板的電極組件與電解液一起容納在外部殼體中而制造。在高容量二次電池中，可以使用包括多個單元電極和隔板的卷繞的電極組件。在 該卷繞的電極組件中，在卷繞次數(shù)增加的情況下，不易于將所述單元電極與介于所述單元 電極之間的隔板準確對準。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種電極組件包括通過以中心隔板構件為基準卷繞隔 板而形成的多個隔板構件，其中所述中心隔板構件是所述隔板的預定部分；以及分別定位 在所述多個隔板構件中的兩個相鄰的隔板構件之間的多個電極構件；其中，所述隔板包括 所述多個隔板構件，且所述中心隔板構件是所述多個隔板構件中的一個；并且其中，所述中 心隔板構件的兩個相反端部分別沿相反的方向彎曲。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種二次電池包括具有上述構造的電極組件。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種形成電極組件的方法包括分別在隔板的兩個表 面上形成多個第一和第二電極構件；以及從中心隔板構件卷繞所述隔板，以形成介于所述 多個第一和第二電極構件之間并與所述多個第一和第二電極構件對準的多個隔板構件；其 中，所述中心隔板構件是所述隔板的預定部分；并且其中，所述從中心隔板構件卷繞所述隔 板包括將所述中心隔板構件的兩個相反端部分別沿相反的方向彎曲。


圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電極組件的二次電池的透視圖；圖2是示出圖1中的電極組件的示意圖；圖3是示出圖2中的電極組件的制造過程的視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的電極組件的示意圖；圖5是示出圖4中的電極組件的制造過程的視圖；圖6A是示出圖2中所示的電極組件的第一電極構件的修改方案的示意圖；圖6B是示出圖2中所示的電極組件的第二電極構件的修改方案的示意圖；圖7是示出圖1中所示的電極組件的另一個修改方案的示意圖；以及圖8是示出圖1中所示的電極組件的又一個修改方案的示意圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的各實施例進行詳細地描述。圖1是示出包括根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電極組件的二次電池的透視圖。參照圖1，二次電池10是袋型二次電池，并包括袋狀殼體20和待容納在該袋狀殼體20中的電極組 件 100。袋狀殼體20可包括主體22和蓋M。主體22可包括用于容納電極組件100的容 納部分2 和延伸到該容納部分2 外部的密封部分23。蓋24可整體式聯(lián)接到密封部分 23的一側。在電極組件100被容納在主體22的容納部分22a中之后，主體22和蓋M可互 相緊密接觸，然后密封部分23可被熱焊接。圖2是示出圖1中的電極組件的示意圖。參照圖1和圖2，電極組件100可包括隔 板Iio和多個電極120。隔板110可基于沿縱向的中心部分Illa沿一個方向卷繞，也就是，從該附圖觀看 時的順時針方向，并具有與卷繞核心對應的恒定寬度。卷繞的隔板110可包括堆疊的多個 隔板構件 llla、lllb、lllc、llld、llle、lllf、lllg、lllh、llli、lllj 和 111k，其中卷繞核心 Illa被定位在最內部。多個電極120中的每一個可被定位在堆疊的多個隔板構件111a、 111b、111c、lllcUllle、Illf、lllg、lllh、IlliUllj 和 Illk 中的兩個相鄰的隔板構件之 間。與卷繞核心Illa對應的所述中心隔板構件的相反端部Illla和111 可沿相反的方 向彎曲，從而連接到面對中心隔板構件Illa的隔板構件Illg和111b?？v向的相反端部 11 和112b可利用膠帶113和114附接到隔板110的外周界表面。隔板110可具有多個 微孔，用于允許在電極120之間遷移的鋰離子通過。隔板110可由諸如聚乙烯(PE)或聚丙 烯(PP)的聚合物制成。多個電極120可被逐個地定位在隔板110的隔板構件llla、lllb、lllc、llld、 llle、lllf、lllg、lllh、llli、lllj和Illk中的兩個相鄰的隔板構件之間。多個電極120 可被布置為使兩個相鄰電極120的核心被定位在與介于這兩個相鄰電極120之間的隔板 110相同的位置。因而，多個電極120中的全部可沿與隔板構件llla、lllb、lllc、llld、 11 le、11 If、11 lg、11 lh、11 Ii、111 j和11 Ik垂直的方向被準確地對準。定位在中心隔板構 件Illa的相反側的電極130a和140a可被附接到中心隔板構件Illa的兩個表面，其余的 電極130b、130c、130d、130e、140b、140c、140d和140e可被附接到隔板110的內表面。電極120可包括多個第一電極構件130a、130b、130c、130d、130e和多個第二電極 構件 140a、140b、140c、140d、140e。第一電極構件 130a、130b、130c、130d、130e 和第二電極 構件140a、140b、140c、140d、140e可以交替地定位。第一電極構件130a、130b、130c、130d和130e中的每一個均可包括正電極板131。 正電極板131可包括正電極集電體132和涂覆在正電極集電體132兩側的正電極活性物質 133。正電極集電體132—般可形成為由諸如鋁的導電金屬制成的板。正電極集電體132 可包括向外突出且不含正電極活性物質133的正電極接線片13加。正電極板131的正電 極接線片13 可通過超聲波焊接或電阻焊接而被焊接到突出到袋狀殼體20之外的正極端 子160上。正電極活性物質133可包括層狀鋰化合物、用于提高導電性的導電材料以及用 于提高該層狀鋰化合物與該導電材料之間的結合力的膠合劑。第二電極構件140a、140b、140c、140d、140e中的每一個均可包括負電極板141。負 電極板141可包括負電極集電體142和涂覆在負電極集電體142兩側的負電極活性物質 143。負電極集電體142—般可形成為由諸如銅的導電金屬制成的板。負電極集電體142 可具有向外突出且不含負電極活性物質143的負電極接線片142a。各個負電極板141的負電極接線片14 可通過超聲波焊接或電阻焊接而被焊接到突出到袋狀殼體20之外的負極 端子170上。負電極活性物質143可通過將諸如石墨等碳材料與用于增加碳顆粒之間的結 合力的膠合劑混合而制備。在這種情況下，正電極板的面積可小于負電極板的面積。此外， 當氧化錫(SnO)或氧化鋰鈦(LTO)用作負電極活性物質時，對應的正電極板的面積可大于 負電極板的面積。圖3顯示制造圖2中所示的電極組件的過程。參照圖3，可包括第一電極構件 130a、130b、130c和第二電極構件140a、140b、140c的隔板110圍繞沿縱向居中定位的卷繞 位置P卷繞。第一電極構件130a和第二電極構件140a可設置在隔板110的兩個表面上的 關于卷繞位置P的相同位置。這里，中心隔板構件Illa可被定位在卷繞位置P。在卷繞位 置P的一側，第一電極構件130b和130c可線性地布置在與第一電極構件130a相同的表面 上。在與卷繞位置P的一側相反的另一側，第二電極構件140b和140c可線性地布置在與 第二電極構件140a相同的表面上?？啥ㄎ辉诰砝@位置P的第一電極構件130a與鄰近第一 電極構件130a布置的第一電極構件130b之間的距離Dl可被調節(jié)為使第一電極構件130a 被隔板110中的形成在第一電極構件130a和130b之間的隔板構件Illg覆蓋。另外，定位 在卷繞位置P的第二電極構件140a與鄰近第二電極構件140a布置的第二電極構件140b之 間的距離D2可被調節(jié)為使第二電極構件140a被隔板110中的形成在第二電極構件140a和 140b之間的隔板構件Illb覆蓋。除了將要定位在卷繞組件內部的處于卷繞位置P的第一電 極構件130a和第二電極構件140a以外，可沿圖3所示的方向對第一電極構件130b和130c 以及第二電極構件140b和140c執(zhí)行卷繞。在如圖3所示的狀態(tài)下，中心隔板構件Illa相 對于其中心通過諸如心軸等常規(guī)工具沿箭頭所示的方向旋轉。在該狀態(tài)下，隔板110受到 拉動，且隔板110的兩個端部朝向電極構件130a和140a的中心移動。同時，電極構件130a 與隔板構件Illg重疊，電極構件140a與隔板構件Illb重疊。以上過程重復執(zhí)行以完成根 據(jù)本發(fā)明的電極組件。多個電極構件130a、130b、130c、140a、140b和140c可在卷繞期間添 加，并且電極120中的兩個相鄰的電極構件之間的距離可容易地調節(jié)，以在卷繞期間實現(xiàn) 電極120的準確對準。換言之，電極120可被添加到隔板110上，使得電極120中的兩個相 鄰的電極構件之間的距離隨著距中心隔板構件Illa的距離的增大而逐漸增大。因此，多個 電極構件130a、130b、130c、140a、140b和140c可在準確的位置對準。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的電極組件的示意圖。參照圖4，電極組件200可包括隔板210和多個電極構件220。由于隔板210的構 造和操作可與根據(jù)圖2中所示的先前的實施例的隔板110的構造和操作相同，所以將省略 其詳細的描述。多個電極構件220中的每一個可定位在隔板210的多個隔板構件211a、211b、 211c、211d、211e、211f、211g、211h、211i、211j和211k中的兩個相鄰的隔板構件之間。多個 電極構件220可布置為使多個電極構件220的兩個相鄰電極構件的中心對準在與介于這兩 個相鄰電極構件之間的隔板210相同的位置。例如，多個電極構件220中的定位在中心隔 板構件211a的相反側的電極構件230a和MOa可附接到中心隔板構件211a的兩個表面， 并且其它電極構件230b、230c、230d、230e、M0b、240c、M0d和MOe可附接到隔板210的外 表面210b。由于電極組件200的其它結構和操作可與根據(jù)圖2中所示的先前實施例的電極 組件100的結構和操作相同，所以將省略其詳細的描述。6
圖5顯示制造如圖4所示的電極組件的過程。參照圖5，包括第一電極構件230a、230b、230c和第二電極構件MOa、240b、MOc的 隔板210可圍繞沿縱向居中定位的卷繞位置P卷繞。第一電極構件230a和第二電極構件 MOa可設置在隔板210的兩個表面的相同位置，即卷繞位置P。在卷繞位置P的一側，第一 電極構件230b和230c可線性地布置在與第一電極構件230a相同的表面上。在卷繞位置P 的另一相反側，第二電極構件MOb和MOc可線性地布置在與第二電極構件MOa相同的表 面上。除了將要定位在卷繞組件內的處于卷繞位置P的第一電極構件230a和第二電極構 件MOa以外，可沿如圖5所示的方向對第一電極構件230b和230c以及第二電極構件MOb 和MOc執(zhí)行卷繞。圖6A和6B分別顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的第一電極構件和第二電極構 件。參照圖6A，第一電極構件330可包括兩個正電極板331和332、位于正電極板331 與332之間的單個負電極板333、以及分別插入負電極板333與正電極板331之間和負電極 板333與正電極板332之間的兩個分隔元件334和335。由于兩個正電極板331和332可 與如圖2所示的正電極板131相同，并且負電極板333可與如圖2所示的負電極板141相 同，所以將省略其詳細的描述。分隔元件334和335中可形成有微孔，并且在電極板331、 332和333之間遷移的鋰離子可穿過這些微孔。分隔元件334和335可由諸如聚乙烯(PE) 或聚丙烯(PP)的聚合物形成。參照圖6B，第二電極構件340可包括兩個負電極板341和342、位于負電極板341 與342之間的單個正電極板343、以及分別插入在正電極板343與負電極板341之間和正電 極板343與負電極板342之間的兩個分隔元件344和345。由于兩個負電極板341和342 可與如圖2所示的負電極板141相同，并且正電極板343可與如圖2所示的正電極板131 相同，所以將省略其詳細的描述。分隔元件344和345中可形成有微孔，并且在電極板341、 342和343之間遷移的鋰離子可穿過這些微孔。分隔元件344和345可由諸如聚乙烯(PE) 或聚丙烯(PP)的聚合物制成。在圖6A和6B所示的實施例中，第一和第二電極構件每個都可由三個電極板形成， 但本發(fā)明的實施例不限于此。也就是，第一和第二電極構件可由多于三個的電極板形成?？?替換地，可采用任何如下結構，其中具有不同極性的電極板交替放置，具有相同極性的電極 板彼此相反放置。圖7是示出圖1所示的電極組件的另一個修改方案的示意圖。參照圖7，電極組件400可包括隔板410以及多個電極構件420a、420b、420c、 420d、420e、420f、420g、420h、420i 和 420j。由于隔板410的結構和操作可與隔板110的結構和操作相同，所以將省略其詳細 的描述。多個電極構件420&、42013、420(；、420(1、42(^、42(^、42(^、42011、42(^和 420j 中的每 一個可被定位在隔板410的多個隔板構件411a、411b、411c、411d、411e、411f、411g、411h、 411i、411j和411k中的兩個相鄰的隔板構件之間。多個電極構件420a、420b、420c、420d、 420e、420f、420g、420h、420i和420j可被布置為使兩個相鄰電極構件的中心對準在與介于 這兩個相鄰電極構件之間的隔板410相同的位置。例如，定位在中心隔板構件411a的相反側的電極構件420a和420b可被附接到中心隔板構件411a的兩個表面，并且其它電極構件 420c、420d、420e、420f、420g、420h、420i、420j 可附接到隔板 410 的內表面 410a。多個電極構件420&、42013、420(；、420(1、42(^、42(^、42(^、42011、42(^和 420j 中的每 一個都可包括正電極板422和負電極板423，該正電極板422和負電極板423分別形成在介 于其間的隔板421的相反側。隔板421中可形成有微孔，并且在電極板422和423之間遷移 的鋰離子可穿過這些微孔。隔板421可由諸如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚合物制成。 正電極板422可與如圖2所示的正電極板131相同，負電極板423可與如圖2所示的負電 極板141相同。因而，將省略其詳細的描述。電極構件42(^、42013、420(；、420(1、42(^、42(^、 420g.420h.420i和420j可形成為使具有不同極性的電極板面對彼此且隔板410介于該具 有不同極性的電極板之間。圖7所示的電極組件400可通過將多個電極構件420a、420b、420c、420d、420e、 420f、420g、420h、420i和420j按照如圖3所示的相同方式布置，并卷繞它們而制造。圖8是示出圖1所示的電極組件的又一個修改方案的示意圖。參照圖8，電極組件500可包括隔板510和多個電極構件520a、520b、520c、520d、 520e、520f、520g、520h、520i 和 520j。由于隔板510的結構和操作可與隔板110的結構和操作相同，所以將省略其詳細 的描述。多個電極構件520a、520b、520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i 和 520j 中的 每一個可定位在隔板510的多個隔板構件511a、511b、511c、511d、511e、511f、511g、511h、 511i、511j和511k中的兩個相鄰的隔板構件之間。多個電極構件520a、520b、520c、520d、 520e、520f、520g、520h、520i和520j可被布置為使兩個相鄰電極構件的中心對準在與介于 這兩個相鄰電極構件之間的隔板510相同的位置。例如，定位在中心隔板構件511a的相 反側的電極構件520a和520b可附接到中心隔板構件511a的兩個表面，并且其它電極構件 520c、520d、520e、520f、520g、520h、520i 和 520j 可附接到隔板 510 的外表面 510b。由于電 極組件500的其它結構和操作可與根據(jù)圖7所示的先前的實施例的電極組件400的結構和 操作相同，所以將省略其詳細的描述。圖8所示的電極組件500可通過將多個電極構件520a、520b、520c、520d、520e、 520f、520g、520h、520i和520j按照如圖5所示的相同方式布置，并卷繞它們而制造。如上所述，由于對所述隔板的卷繞可從其中心部分開始，而不是從其終端部分開 始，因此，與從隔板的終端部分開始卷繞相比，卷繞的次數(shù)可減半。另外，由于定位在介于電 極構件之間的隔板的相反側的電極構件可以按照對稱的方式卷繞，因此所述形成在隔板上 的多個電極構件可以準確地對準。雖然在此對本發(fā)明的實施例進行了詳細描述，但應該理解的是，本領域技術人員 可能做出的關于文中描述的發(fā)明原理的多種變化和修改仍將落入所附權利要求限定的本 發(fā)明的實施例的精神和范圍內。
權利要求
1.一種電極組件，包括通過以中心隔板構件為基準卷繞隔板而形成的多個隔板構件，其中所述中心隔板構件 是所述隔板的預定部分；和分別定位在所述多個隔板構件中的兩個相鄰的隔板構件之間的多個電極構件；其中，所述隔板包括所述多個隔板構件，且所述中心隔板構件是所述多個隔板構件中 的一個；并且其中所述中心隔板構件的兩個相反端部分別沿相反的方向彎曲。
2.根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中，所述隔板的所述預定部分是包括所述隔板 的中心的部分。
3.根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中，除所述中心隔板構件以外，所述多個隔板構 件中的每個隔板構件的兩個相反端部沿相同的方向彎曲。
4.根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中，所述多個電極構件包括多個第一電極構件 和多個第二電極構件，且所述中心隔板構件上形成有分別位于所述中心隔板構件的兩個相 反表面上的所述多個第一電極構件中的一個和所述第二電極構件中的一個。
5.根據(jù)權利要求4所述的電極組件，其中，包括形成在所述中心隔板構件的一個表面 上的所述第一電極構件的全部所述第一電極構件形成在所述隔板的一個表面上，包括形成 在與所述中心隔板構件的所述一個表面相反的所述中心隔板構件的另一表面上的所述第 二電極構件的全部所述第二電極構件形成在所述隔板的另一表面上，其中所述隔板的所述 另一表面與所述隔板的所述一個表面相反。
6.根據(jù)權利要求5所述的電極組件，其中，所述第一電極構件從所述中心隔板構件向 縱向的一個方向形成，所述第二電極構件從所述中心隔板構件向縱向的另一方向形成。
7 .根據(jù)權利要求5所述的電極組件，其中，兩個相鄰電極構件之間的距離隨著距所述 中心隔板構件的距離的增大而逐漸增大。
8.根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中，所述多個電極構件各自包括至少一個正電極板；與所述至少一個正電極板交替布置的至少一個負電極板；和介于所述至少一個正電極板與所述至少一個負電極板之間的至少一個分隔元件。
9.根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中，所述多個電極構件中的每個包括電極集電 體和能與端子聯(lián)接的電極接線片，并且所述電極集電體包括涂覆在所述電極集電體的兩個 表面上的電極活性物質。
10.一種形成電極組件的方法，包括在隔板的兩個表面上分別形成多個第一電極構件和多個第二電極構件；以及從中心隔板構件卷繞所述隔板，以形成介于所述多個第一電極構件和所述多個第二電 極構件之間并與所述多個第一電極構件和所述多個第二電極構件對準的多個隔板構件；其中，所述中心隔板構件是所述隔板的預定部分；并且其中，所述從中心隔板構件卷繞所述隔板包括將所述中心隔板構件的兩個相反端部分 別沿相反的方向彎曲。
11.根據(jù)權利要求10所述的形成電極組件的方法，其中，所述隔板的預定部分是包括 所述隔板的中心的部分。
12.根據(jù)權利要求10所述的形成電極組件的方法，其中，所述從中心隔板構件卷繞所 述隔板還包括將除所述中心隔板構件以外的每個隔板構件的兩個相反端部沿相同的方向彎曲。
13.根據(jù)權利要求10所述的形成電極組件的方法，其中，所述形成多個第一電極構件 包括從所述中心隔板構件向所述隔板的縱向的一個方向形成所述多個第一電極構件，并且 所述形成多個第二電極構件包括從所述中心隔板構件向所述隔板的縱向的另一方向形成 所述多個第二電極構件。
14.根據(jù)權利要求13所述的形成電極組件的方法，其中，所述多個第一電極構件或所 述多個第二電極構件被形成為距離所述中心隔板構件的位置越遠，所述多個第一電極構件 中的兩個相鄰第一電極構件或所述多個第二電極構件中的兩個相鄰第二電極構件之間的 距離逐漸增大得越大。
15.根據(jù)權利要求10所述的形成電極組件的方法，其中，所述形成多個第一電極構件 和多個第二電極構件包括形成至少一個正電極板和至少一個負電極板，使得所述至少一 個正電極板和所述至少一個負電極板彼此交替布置；以及形成至少一個分隔元件，使得所 述至少一個分隔元件介于所述至少一個正電極板和所述至少一個負電極板之間。
全文摘要
公開了一種二次電池的電極組件及制造該電極組件的方法。一種電極組件包括通過以中心隔板構件為基準卷繞隔板而形成的多個隔板構件，其中所述中心隔板構件是所述隔板的預定部分；以及分別定位在所述多個隔板構件中的兩個相鄰的隔板構件之間的多個電極構件；其中，所述隔板包括所述多個隔板構件，且所述中心隔板構件是所述多個隔板構件中的一個，并且其中，所述中心隔板構件的兩個相反端部分別沿相反的方向彎曲。
文檔編號H01M2/18GK102054955SQ20101053434
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者孫榮培, 安昶范, 申政淳 申請人:三星Sdi株式會社