電極組件、電池單元、電極組件的制造方法和電池單元的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造電極組件的方法以及通過所述方法制造的電極組件，所述方法包括步驟：制備電極層疊件，所述電極層疊件包括至少一個負電極、至少一個正電極和至少一個隔膜；通過接合位于不對應(yīng)于所述負電極和所述正電極的形狀的區(qū)域中的剩余隔膜，產(chǎn)生隔膜組件；以及切割所述隔膜組件，以便對應(yīng)于所述負電極和所述正電極的形狀。
【專利說明】電極組件、電池單元、電極組件的制造方法和電池單元的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電極組件和一種電池單元，及其制造方法，并且更具體地，涉及一種電極組件和具有各種形狀的電池單元，及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)發(fā)展和對移動設(shè)備的需求增長，對可再充電電池的需求已經(jīng)急劇增長。在可再充電電池中，廣泛使用具有高能量密度水平和高操作電壓，以及超長壽命周期的鋰二次電池作為各種電子器具以及多種移動設(shè)備的能量源。
[0003]通常，鋰二次電池成型為具有下列結(jié)構(gòu)，其中電極組件和電解質(zhì)被密封在電池殼體中，并且可根據(jù)其外觀，將鋰二次電池分為圓筒型電池、棱型電池、袋型電池，等等，或者可根據(jù)其中使用的電解質(zhì)類型，將鋰二次電池分為鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鋰聚合物電池，等等。由于移動設(shè)備小型化的當前趨勢，對薄棱型電池和袋型電池的需求已經(jīng)增大，并且特別地，對形狀易于變化的輕質(zhì)袋型電池的興趣高。
[0004]根據(jù)其形狀，可將電池殼體中容納的電極組件分為包卷(卷繞)型、堆疊(層疊)型，以及堆疊和折疊(復(fù)合)型。通過下列步驟制造包卷型電極組件:利用電極活性材料涂敷被用作集流體的金屬箔；壓制經(jīng)涂敷的金屬箔；將經(jīng)壓制的金屬箔切割成具有期望長度和寬度的帶形；使用隔板膜隔離負電極片和正電極片；以及將負和正電極片以及隔板膜卷繞成螺旋形。在包卷型電極組件中，由于螺旋形的中心部分中的回轉(zhuǎn)半徑小，導(dǎo)致可能從彎曲的電極表面產(chǎn)生過量應(yīng)力，所以可能易于產(chǎn)生電極脫層。這種電極脫層可能在電極充電和放電期間，促進從電極提取鋰金屬晶體，從而導(dǎo)致電池使用期限縮短，由此降低電池的穩(wěn)定性。
[0005]同時，堆疊型電極組件是以下列方式制造的電極組件，其中垂直堆疊負電極、隔板和正電極。堆疊和折疊型電極組件是通過下列方式制造的電極組件，即使用長片型的隔板，分別纏繞或折疊由負電極、隔板和正電極形成的單一電極或堆疊電極主體。
[0006]最近，根據(jù)對具有各種設(shè)計的移動設(shè)備的更大需求，也需要具有各種形狀的電池單元，所以正在嘗試開發(fā)具有各種形狀，而非現(xiàn)有技術(shù)的四邊形形狀的電池單元，例如具有彎曲部分的電池單元。然而，為了大規(guī)模生產(chǎn)這樣的各種電池單元，需要解決幾種技術(shù)限制。限制的一方面涉及處理被介于電極之間的隔板，或者封入單元電池的片型隔膜。通常，由于可通過利用電極活性材料涂敷由諸如金屬的固體材料形成的集流體，制造負電極或正電極，所以可以容易地使用模具等等切割電極，以具有期望形狀。然而，由于隔板或隔膜可具有范圍約為10-30μπι的小厚度，并且由柔軟材料，諸如聚酯形成，所以當使用模具等等切割膜時，難以將膜精確切割為期望形狀，快速產(chǎn)生模具的磨損，導(dǎo)致生產(chǎn)率下降，并且制造成本增加。同時，在其中電極和隔板和/或隔膜的形狀彼此不相符，因而隔板和/或隔膜存在于其中不存在電極的一部分上的情況下，當將電極組件插入電池殼體中時，需要用于容納隔板和/或隔膜的隔離空間，從而導(dǎo)致在實現(xiàn)期望的電池設(shè)計中的障礙。[0007]因而，為了實現(xiàn)具有各種形狀的電池單元，已經(jīng)需要發(fā)展能夠處理隔板和/或隔膜，以便與電極組件形狀相符的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明的方面提供通過處理隔板和/或隔膜，以便與電極形狀相符，制造電極組件和具有各種形狀的電池單元的方法。
[0010]技術(shù)方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種制造電極組件的方法，該方法包括:制備電極層疊件，該電極層疊件包括至少一個負電極、至少一個正電極和至少一個隔膜；通過接合位于不對應(yīng)于負電極和正電極形狀的區(qū)域中的隔膜的剩余部分，產(chǎn)生隔膜組件；以及切割該隔膜組件，以便對應(yīng)于負電極和正電極的形狀。
[0012]可通過熔融隔膜的剩余部分，執(zhí)行隔膜組件的產(chǎn)生，并且熔融可在(Tg-20)°c至(Tg+20) °C的溫度下執(zhí)行，其中將隔膜的玻璃化溫度定義為Tg。
[0013]可使用切割刀片、沖模、剪刀或激光束，執(zhí)行對隔膜組件的切割。
[0014]電極層疊件可包括至少一個負電極、至少一個正電極和介于負電極和正電極之間的多個第一隔膜，并且第一隔膜可具有不同于負電極和正電極的形狀的形狀。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一示例，電極層疊件可包括:多個單元電池，其分別包括至少一個負電極、至少一個正電極和介于負電極和正電極之間的至少一個第一隔膜；以及被布置在單元電池之間的界面上的至少一個第二隔膜，并且第一隔膜和第二隔膜的至少一個可具有不同于負電極和正電極的形狀的形狀。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一示例，電極層疊件可包括:多個單元電池，其分別包括至少一個負電極、至少一個正電極和介于負電極和正電極之間的至少一個第一隔膜；以及覆蓋單元電池的長片型的第三隔膜，并且第一隔膜和第三隔膜的至少一個可具有不同于負電極和正電極的形狀的形狀。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一示例，電極層疊件可包括至少一個負電極、至少一個正電極以及覆蓋負電極和正電極的長片型的第四隔膜。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造電池單元的方法，該方法包括:使用電池殼體，封裝通過上述方法制造的電極組件。根據(jù)本發(fā)明的制造電池單元的方法進一步可包括:視需要處理電池殼體，以使其具有對應(yīng)于電極組件的形狀的形狀。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種通過上述方法制造的并且包括至少一個負電極、至少一個正電極和至少一個隔膜的電極組件，其中該至少一個隔膜可包括切割部分，其被切割成對應(yīng)于負和正電極的形狀，并且該切割部分可具有比介于正電極和負電極之間的隔膜部分的孔隙度等級低的孔隙度等級。
[0020]與介于正電極和負電極之間的該隔膜部分相比，切割部分可具有降低約20%_50%的孔隙度等級。
[0021]同時，根據(jù)本發(fā)明，在負電極和正電極中，其至少一個角部分或至少一個表面是彎曲的。在負電極和正電極中，其至少一個角部分是彎曲的。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種具有上述電極組件的被安裝在電池殼體內(nèi)的電池單元。該電池殼體可具有對應(yīng)于電極組件的形狀的形狀。該電池單元可能是鋰離子二次電池或者鋰離子聚合物二次電池。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個電池單元的設(shè)備。該設(shè)備可以是移動電話、便攜式計算機、智能電話、平板電腦、上網(wǎng)本、輕型電動車輛(LEV)、電動車輛、混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛或功率存儲設(shè)備。
[0024]有利效果
[0025]在根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電極組件的方法中，通過接合存在于不對應(yīng)于電極形狀的區(qū)域中的隔膜的剩余部分，產(chǎn)生相對硬的隔膜組件，使得能夠?qū)⒏裟で懈畛删哂衅谕螤睢?br> [0026]另外，通過根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，能夠通過單一過程全部切割被插入電極組件中的多個隔膜，使得能夠獲得顯著簡化的過程，并且能夠不同地形成電池單元。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的制備電極層疊件的過程的圖示。
[0028]圖2和3是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的產(chǎn)生隔膜的組件(下文中稱其為“隔膜組件”)的過程的圖示。
[0029]圖4是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的電極組件處于其中切割了隔膜組件的狀態(tài)下的透視圖。
[0030]圖5是例示圖4的電極組件的平面圖。
[0031]圖6和7是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電池單元的方法的圖示。
[0032]圖8是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單元的透視圖。
[0033]圖9是例示圖8的電池單元的平面圖。
【具體實施方式】
[0034]下文中，將更詳細地描述本發(fā)明。僅為了例示本發(fā)明的目的提供附圖，并且附圖僅描述本發(fā)明的實施例，無意限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相同參考標記始終涉及相同元件，并且為了例示清晰，可能夸大、縮小元件的尺寸，或者省略元件。
[0035]首先，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的一種制造電極組件的方法。
[0036]根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電極組件的方法可包括:制備電極層疊件，該電極層疊件包括至少一個負電極、至少一個正電極和至少一個隔膜；通過接合位于不對應(yīng)于負電極和正電極形狀的區(qū)域中的隔膜的剩余部分，產(chǎn)生隔膜組件；以及切割隔膜組件，以便對應(yīng)于負電極和正電極的形狀。
[0037]可通過堆疊具有其間介入的隔板膜的單一電極或單元電池，執(zhí)行電極層疊件的制備。
[0038]在本發(fā)明的實施例中，不特別限制術(shù)語“電極層疊件”，只要其具有包括至少一個負電極、至少一個隔膜和至少一個正電極的結(jié)構(gòu)。也就是說，在本發(fā)明的實施例中，電極層疊件可具有下列形式，其中負和正電極、單一電極，與其間介入的隔膜交替地堆疊，或者多個單元電池與其間介入的隔膜(即堆疊型電極層疊件)堆疊，或者電極層疊件可具有下列結(jié)構(gòu)，其中單一電極或單元電池被長片型的隔膜所覆蓋(即堆疊或折疊型電極層疊件)。[0039]在該情況下，術(shù)語“單元電池”涉及單一的單元電池結(jié)構(gòu)，其包括正電極、負電極和介于正電極與負電極之間的隔板，并且可包括至少一個正電極、至少一個負電極和至少一個隔膜。不特別限制構(gòu)成單一單元電池的正電極、負電極和隔板的數(shù)目、布置等等。例如，單元電池可包括這樣的單元電池，其中被布置在其最外部分處的電極具有相同的極性，諸如正電極/隔膜/負電極/隔膜/正電極的單元電池，或者負電極/隔膜/正電極/隔膜/負電極的單元電池，或者這樣的單元電池，其中被布置在其最外部分處的電極具有相反的極性，諸如正電極/隔膜/負電極的單元電池，或者正電極/隔膜/負電極/隔膜/正電極/隔膜/負電極的單元電池。
[0040]同時，在本發(fā)明的實施例中，堆疊型電極層疊件具有下列概念，其包括通過下列方法制造的電極層疊件(下文中稱為“層疊和堆疊方法”)，即制備基本單元主體，其每個都具有順序堆疊結(jié)構(gòu)，諸如負電極/隔板/正電極/隔板，或正電極/隔板/負電極/隔板，然后利用在其間介入隔板地堆疊這些基本單元主體，以及通過依次堆疊正電極、隔板和負電極的典型方法制造的電極層疊件。在該情況下，基本單元主體可包括至少兩個正電極和至少兩個負電極，并且基本單元主體的一個最外部表面由隔板構(gòu)成，并且另一個最外部表面由電極形成。
[0041]同時，在通過層疊和堆疊方法制造的電極層疊件的情況下，不必要求電極層疊件僅由上述基本單元主體形成，并且其它構(gòu)成電極結(jié)構(gòu)和/或隔板可與所使用的基本單元主體混合。例如，通過層疊和堆疊方法制造的電極層疊件可通過下列方式構(gòu)成，即該電極層疊件具有由隔板/正電極/隔板或隔板/負電極/隔板，或者其頂層部分或底層部分上的隔板形成的電極結(jié)構(gòu)，并且在電極層疊件的剩余部分上具有上述基本單元主體。在通過層疊和堆疊方法制造的電極層疊件的情況下，全部電極層疊件中所包括的正和負電極的數(shù)目的總和可等于隔板的數(shù)目，并且作為替換方式，隔板的數(shù)目可被配置成，通過在電極層疊件的最外部分上增加隔板等等，比正和負電極的總和的數(shù)目大對應(yīng)于I的量。
[0042]同時，在本發(fā)明的實施例中，術(shù)語“堆疊和折疊”是下列方法的共用名，其中在長片型的隔膜上布置包括堆疊在其中的至少一個正電極、至少一個隔板和至少一個負電極的單一電極和/或電極層疊件，然后折疊該長片型的隔膜，不特別限制折疊方法，但是應(yīng)理解，術(shù)語“堆疊和折疊”是囊括本領(lǐng)域普遍已知的所有折疊方法的概念，諸如其中以之字形形式折疊的片型隔膜的方法(稱為Z字形折疊或屏風型)，其中在片型隔膜的一個表面上布置具有至少一個負電極和利用在其間介入的隔板堆疊的至少一個正電極的電極層疊件，然后卷繞和纏繞片型隔膜的方法，其中單一電極被交替地布置在片型隔膜的兩個表面上，然后卷繞和纏繞片型隔膜的方法，等等。
[0043]另外，在本發(fā)明的實施例中，使用的術(shù)語“隔膜”具有下列概念，其囊括被切割成具有預(yù)定尺寸的葉型的隔膜和長片型的隔膜。
[0044]同時，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，電極層疊件可由至少一個負電極、至少一個正電極和介于負電極與正電極之間的至少一個第一隔膜形成。同時，在本發(fā)明的第一實施例中，第一隔膜可能為葉型的隔膜，但是不限于此。
[0045]進一步地，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，電極層疊件可被配置成具有下列結(jié)構(gòu)，其包括多個單元電池，該單元電池分別包括至少一個負電極、至少一個正電極和介于負電極與正電極之間的至少一個第一隔膜，以及被布置在單元電池的界面上的至少一個第二隔膜。[0046]根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，電極層疊件可被配置成具有下列結(jié)構(gòu)，其包括多個單元電池，該單元電池分別包括至少一個負電極、至少一個正電極和介于負電極與正電極之間的至少一個第一隔膜，以及覆蓋單元電池的長片型的第三隔膜。同時，在本發(fā)明的第三實施例中，第一隔膜可能為葉型的隔膜，但是不限于此。
[0047]另外，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例，電極層疊件可包括至少一個負電極、至少一個正電極和覆蓋該負電極和正電極的長片型的第四隔膜。
[0048]同時，在其中以類似于第三實施例和第四實施例的方式，通過長片型的隔膜覆蓋單一電極或單元電池的結(jié)構(gòu)中，不特別限制通過片型隔膜覆蓋單一電極或單元電池的方法，并且各種折疊方法可囊括本領(lǐng)域普遍已知的使用片型隔膜的所有折疊方法，諸如其中以之字形形式折疊的片型隔膜的方法(稱為Z字形折疊或屏風型)，其中在片型隔膜的一個表面上布置具有至少一個負電極和利用在其間介入的隔板堆疊的至少一個正電極的電極層疊件，然后卷繞和纏繞片型隔膜的方法，其中單一電極被交替地布置在片型隔膜的兩個表面上，然后卷繞和纏繞片型隔膜的方法，等等。
[0049]同時，不特別限制用于本發(fā)明的電極組件中所包括的正電極、負電極和隔膜的材料，并且可不受任何限制地使用本領(lǐng)域已知的用于正電極、負電極和隔膜的材料。例如，可通過下列方式形成負電極，即利用負電極活性材料，諸如鋰金屬、鋰合金、碳、石油焦、活性碳、石墨、硅化合物、錫化合物、鈦化合物或者含有上述至少一種元素的其合金，對由鎳、銅、鋁或者含有上述至少一種元素的其合金形成的負電極集流體進行涂敷。同樣地，可通過下列方式形成正電極，即利用正電極活性材料，諸如鋰錳氧化物、鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰鐵磷酸鹽，或者含有上述至少一種元素的化合物或混合物，對由招、鎳、銅或者含有上述至少一種元素的合金形成的正電極集流體進行涂敷。在這點上，組成一個單元電池的正電極和負電極中的電極活性材料的涂敷的面積可能相同或不同。同樣地，電極活性材料可被涂敷在集流體的兩個表面上，或者可被涂敷在集流體的一個表面上，以形成未涂敷的部分。
[0050]同時，隔膜可能為，例如多層膜，其具有精細多孔結(jié)構(gòu)，并且由聚乙烯、聚丙烯或其組合形成，或者可能為聚合物膜，其用于固體聚合物電解質(zhì)或凝膠型聚合物電解質(zhì)，諸如聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈或聚氟乙烯六氟丙烯共聚物。
[0051]圖1例示了用于解釋電極層疊件制備過程的實施例。如圖1中所示，電極層疊件可包括至少一個負電極120、至少一個正電極110和至少一個隔膜130或140。圖1例示了這樣的電極層疊件，其中三個單元電池200利用其間介入的隔膜140彼此堆疊，該單元電池200分別具有正電極110和負電極120，兩者利用其間介入的隔膜130堆疊，但是僅作為根據(jù)本發(fā)明實施例的示例提供該電極層疊件，并且本發(fā)明不限于此。例如，如圖3中例示的，可將根據(jù)本發(fā)明實施例的電極層疊件理解為具有下列概念，其包括具有各種形狀的所有電極層疊件，諸如具有堆疊的，同時被長片型的隔膜130’覆蓋的正電極110和負電極120的電極層疊件，其中包括葉型的隔膜的單元電池被堆疊，同時被長片型的隔膜覆蓋的電極層置件(未不出)，等等。
[0052]同時，在形成電極層疊件時，電極層疊件中包括的部分或全部隔膜130和140可具有與正電極和負電極的形狀不同的形狀。例如，在根據(jù)本發(fā)明實施例的電極層疊件中，可使用具有各種形狀，而非具有本領(lǐng)域通常使用的矩形形狀的單一電極和/或單元電池，例如以其至少一個角部分和/或至少一個表面彎曲形成的單一電極和/或單元電池，并且可使用目前市售的四邊形隔膜作為介于單一電極和/或單元電池之間的隔膜。例如，如圖1中所示，可這樣形成負電極120和正電極110，即其單一角部分彎曲，并且隔膜130和140可具有矩形形狀。在該情況下，由于電極和隔膜具有彼此不同的形狀，所以可在電極的彎曲角部分中，產(chǎn)生未被電極覆蓋并且暴露于外部的隔膜130和140的區(qū)域170。為了方便，將該區(qū)域稱為“不對應(yīng)于負電極和正電極形狀的區(qū)域”。雖然附圖中未示出，即使是以類似于第三實施例或第四實施例的方式，在根據(jù)本發(fā)明的電極組件中使用長片型的隔膜的情況下，隔膜的剩余部分也可存在于下列部分中，其中不存在電極，也就是說，在其中隔膜的形狀不對應(yīng)于單一電極和/或單元電池形狀的區(qū)域中。通過這種方式，在隔膜的剩余區(qū)域170存在于不對應(yīng)于負電極和正電極形狀的區(qū)域中的情況下，當將電極組件插入電池殼體中時，需要用于容納隔膜的剩余區(qū)域的隔離空間，并且這在電池設(shè)計方面也是不期望的。
[0053]同時，圖1公開了一種電極層疊件，其中負和正電極的單一角部分彎曲。然而，本發(fā)明不限于此，并且可使用具有根據(jù)期望電極組件的形狀的各種改進形狀的電極。另外，根據(jù)負和正電極的形狀，隔膜的剩余區(qū)域的形狀和數(shù)目可變化?？梢岳斫?，這些改進示例也被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0054]同時，圖1例示了下列情況，其中電極層疊件中包括的所有隔膜都具有與電極的形狀不同的形狀，但是本發(fā)明不限于此。也就是說，在本發(fā)明的實施例中，電極層疊件中包括的一部分隔膜可具有與電極形狀相同的形狀，并且剩余部分可具有與電極形狀不同的形狀。例如，在具有其中堆疊的多個單元電池的電極層疊件的情況下，可在單元電池的制造過程期間，將單元電池中包括的隔膜處理成具有與電極形狀相同的形狀。在該情況下，僅被插到單元電池或覆蓋單元電池的片型隔膜之間的界面表面上的隔膜具有與電極形狀不同的形狀。
[0055]接下來，將參 考圖2和3描述隔膜組件的產(chǎn)生。圖2是例示其中使用多個葉型的隔膜，在電極層疊件中形成隔膜組件的狀態(tài)的視圖，和圖3是例示其中使用單一片型隔膜，在電極層疊件中形成隔膜組件的狀態(tài)的視圖。如圖2和3中所示，可通過接合從負和正電極向外突出的隔膜的剩余區(qū)域170和170’，產(chǎn)生隔膜組件180。在該情況下，接合不受限制，并且可通過下列方法執(zhí)行，即通過對其施加溫度和/或壓力，熔融隔膜的剩余部分的方法，等等。同時，不限制隔膜的接合溫度，但是考慮到隔膜的接合屬性，該溫度可在(Tg-20) V - (Tg+20) °〇的范圍內(nèi)，其中將隔膜的玻璃化溫度定義為Tg。
[0056]同時，為了促進切割操作，隔膜組件180可包括這樣的接合部分，其厚度約為30 μ m-700 μ m,優(yōu)選地約為 50 μ m-700 μ m,更優(yōu)選地約為 100 μ m-700 μ m。
[0057]在通過上述過程形成隔膜組件后，切割隔膜組件，以對應(yīng)于負和正電極的形狀。如上所述，單片隔膜可能相當?shù)乇?，并且易受脆弱影響，所以可能不容易對其進行切割。然而，當如本發(fā)明一個實施例，將幾片隔膜彼此接合時，它們就具有相對大的硬度，所以可容易地對其進行切割。這是因為，隔膜由聚合物材料形成，因而，隨著材料在預(yù)定程度的溫度和壓力條件下被軟化，執(zhí)行接合。另外，由于隔膜具有單一接合部分，并且切割該單一接合部分，所以可通過單一切割操作，以彼此類似的方式切割整個隔膜。在該情況下，切割不受限，但是可由下列元件，諸如切割刀片、沖模、剪刀和激光束執(zhí)行。
[0058]同時，可通過下列方式執(zhí)行切割，即隔膜的輪廓和尺寸類似于正和負電極的輪廓和尺寸，但是不必要求隔膜的輪廓和尺寸與正和負電極的輪廓和尺寸相符。也就是說，在本發(fā)明的實施例中，可理解，術(shù)語“對應(yīng)形狀”不指示完全符合正和負電極形狀的形狀，并且具有囊括下列情況的概念，其中隔膜的尺寸和/或輪廓與正和負電極的尺寸和/或輪廓稍微不同。例如，在本發(fā)明的實施例中，可通過下列方式執(zhí)行切割，即少量剩余隔膜可暴露在電極外。另外，考慮到電池的穩(wěn)定性，可通過下列方式執(zhí)行切割，即隔膜形成得比正和負電極更大。
[0059]同時，不特別限制其中執(zhí)行切割的位置，只要其位于在接合期間產(chǎn)生的接合線182附近。例如，在本發(fā)明的實施例中，如圖2所示，可在接合線182內(nèi)執(zhí)行切割(190a)，可執(zhí)行切割以便包括接合線182 (190b)，以及在接合線182外執(zhí)行切割(190c)。在其中在接合線182內(nèi)執(zhí)行切割(190a)的情況下，由于在切割之后，隔膜被分離，所以隔膜組件不保留在電極組件中。同時，在其中執(zhí)行切割，以便包括接合線182的情況下(190b)，或者在接合線182外執(zhí)行的情況下(190c)，隔膜可保留在電極組件中，同時彼此接合。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的制造方法，由于通過簡單過程形成隔膜，從而對應(yīng)于電極的形狀，所以可制造具有高度設(shè)計自由度和極好生產(chǎn)率的電極組件。
[0061]圖4和5例示了根據(jù)本發(fā)明實施例的，通過上述方法制造的電極組件。圖4是例示根據(jù)本發(fā)明實施例的電極組件的透視圖。圖5是例示圖4的電極組件的平面圖。
[0062]如圖4和5所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的電極組件可包括至少一個負電極120、至少一個正電極110和至少一個隔膜130或140。在該情況下，隔膜可包括切割部分190，其經(jīng)切割，以對應(yīng)于負和正電極的形狀。
[0063]在該情況下，隔膜的切割部分190可具有比介于正電極110和負電極120之間的一部分隔膜的孔隙度等級低的孔隙度等級。如上所述，為了容易對隔膜進行切割，可以使用在通過在電極組件的制造期間，向隔膜施加熱和/或壓力形成隔膜組件后，執(zhí)行切割操作的方法。然而，由于在上述隔膜接合期間向隔膜施加熱和/或壓力，所以與未被施加熱和/或壓力的隔膜的其它部分相比，隔膜的接合區(qū)域附近的多孔性可能相對更低。同時，由于在接合線182附近執(zhí)行切割，所以與介于正電極110和負電極120之間的隔膜部分相比，由于切割形成的切割部分190可具有較低的孔隙度等級。
[0064]例如，與介于正電極110和負電極120之間的隔膜部分相比，切割部分190可具有降低約20%-50%的孔隙度等級，但是不限于此。取決于接合方法、接合溫度、壓力和隔膜的類型，切割部分中的多孔性變化率可變化。
[0065]同時，以示例的方式，提供圖4和5中例示的，根據(jù)本發(fā)明實施例的電極組件的形狀，因而，本發(fā)明不限于此。例如，雖然圖4例示了其中在切割之后，隔膜彼此分離的情況，但是當按上文所述切割隔膜組件時，取決于其中執(zhí)行切割的位置，隔膜可保持在接合狀態(tài)中，而非彼此分離。
[0066]此外，雖然在附圖中例示具有彎曲角部分的正和負電極，但是本發(fā)明不限于此。也就是說，在本發(fā)明的實施例中，正電極和負電極可具有各種形狀，而非具有本領(lǐng)域中通常使用的矩形形狀。例如，正電極和負電極可通過下列方式形成，即其至少一個角部分和/或至少一個表面是彎曲的。
[0067]同時，根據(jù)本發(fā)明實施例的電極組件可包括用于其電連接的電極接片150和160。電極接片被插入電池殼體中，然后被連接至電極弓I線部分。只要將具有相同極性的電極接片彼此電連接，就不特別限制電極接片的面積、布置位置等等。[0068]然后，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電池單元的方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電池單元的方法可包括使用電池殼體，封裝通過上述方法制造的電極組件。
[0069]提供圖6和7，以描述制造電池單元的方法。圖6是例示其中電極組件210被布置在電池殼體300上的狀態(tài)的平面圖，和圖7是例示其中折疊電池殼體的狀態(tài)的平面圖。如圖6和7中例示的，在將通過上述方法制造的電極組件210布置在具有大于電極組件210的面積的電池殼體300上之后,折疊在其上未布置電極組件210的一部分電池殼體300,以便覆蓋電極組件210，然后封閉電池殼體的邊緣，由此制造根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單元。然而，僅作為使用電池殼體封裝電極組件的方法的示例提供這種方法，并且本發(fā)明不限于此?？刹皇芟拗频厥褂帽绢I(lǐng)域普遍已知的封裝電極組件的各種方法。
[0070]同時，可不同地形成根據(jù)本發(fā)明實施例的電極組件210，而非具有矩形形狀。在其中使用具有四邊形形狀的電池殼體300，封裝電極組件210的情況下，可產(chǎn)生其中未布置電極組件的電池殼體區(qū)域。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的制造電池單元的方法進一步包括處理電池殼體，從而具有對應(yīng)于電極組件的形狀的形狀。
[0071]在該情況下，可通過一種方法，諸如切割方法、加工過程、壓制方法等等，執(zhí)行該處理，以便允許電池殼體具有對應(yīng)于電極組件的形狀的形狀。此時，不要求電池殼體的形狀和尺寸完全對應(yīng)于電極組件的形狀和尺寸，并且只要可防止其中電極組件被推動的現(xiàn)象導(dǎo)致的內(nèi)部短路，就可能有其任何形狀和尺寸。
[0072]同時，電池殼體不受限，但是可能為袋型殼體。視需要，可使用具有各種形狀和尺寸的電池殼體。此外，袋型殼體可由層疊片形成，并且層疊片可由下列部分形成:外部樹脂層，其形成最外部部分；屏蔽金屬層，其防止外來材料穿透其中；以及內(nèi)部樹脂層，其用于密封，但是本發(fā)明不限于此。
[0073]同時，電池殼體可包括電連接電極組件的電極接片的負電極引線部分250和正電極引線部分260，并且電極引線部分可向外暴露。雖然未示出，但是可將絕緣膜附接至電極引線部分的上和下表面，以便保護電極引線部分。
[0074]圖8和9例示了通過根據(jù)本發(fā)明實施例的方法制造的電池單元的示例。如圖8和9中例示的，通過根據(jù)本發(fā)明實施例的方法制造的電池單元400可具有通過各種方式形成的，并且被安裝在電池殼體中的電極組件，并且電池單元400可被制造成具有對應(yīng)于電極組件形狀的形狀，由此有利地允許實現(xiàn)各種類型的設(shè)計。
[0075]同時，電池單元可以為鋰離子電池或鋰離子聚合物電池，但是本發(fā)明不限于此。
[0076]可單獨地，或者以包括至少一個電池單元的電池組的形式，使用根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單元。根據(jù)本發(fā)明的電池單元和/或電池組可有用地在各種設(shè)備中使用，例如移動電話、便攜式計算機、智能電話、平板電腦、上網(wǎng)本、輕型電動車輛(LEV)、電動車輛、混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛、功率存儲設(shè)備，等等。由于本領(lǐng)域普遍已知這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)和制造方法，所以將省略其詳細說明。
[0077]當將根據(jù)本發(fā)明的電池單元或電池組安裝在上述設(shè)備中時，設(shè)備的系統(tǒng)部分可被布置在由于本發(fā)明的電池單元或電池組的結(jié)構(gòu)的額外空間中。由于根據(jù)本發(fā)明的電池單元或電池組可通過各種方式形成，例如可形成為包括單一彎曲角部分，所以當將根據(jù)本發(fā)明的電池單元或電池組安裝在設(shè)備中時，就產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)電池單元或電池組中不存在的額外空間。因而，當將設(shè)備的系統(tǒng)部分裝配在該額外空間中時，可平整地布置系統(tǒng)部分和電池單元或電池組，以便可提高空間可用性，并且降低設(shè)備的整體厚度或體積，以實現(xiàn)輕薄設(shè)計。
【權(quán)利要求】
1.一種制造電極組件的方法，所述方法包括: 制備電極層疊件，所述電極層疊件包括至少一個負電極、至少一個正電極和至少一個隔膜； 通過接合位于不對應(yīng)于所述負電極和所述正電極的形狀的區(qū)域中的所述隔膜的剩余部分，產(chǎn)生隔膜組件；以及 切割所述隔膜組件，以便對應(yīng)于所述負電極和所述正電極的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的方法，其中所述電極層疊件包括所述至少一個負電極、所述至少一個正電極和介于所述負電極和所述正電極之間的多個第一隔膜，并且 所述第一隔膜具有不同于所述負電極和所述正電極的形狀的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電極層疊件包括: 多個單元電池，所述多個單元電池分別包括所述至少一個負電極、所述至少一個正電極和介于所述負電極和所述正電極之間的至少一個第一隔膜；以及 至少一個第二隔膜，所述至少一個第二隔膜被布置在所述單元電池之間的界面上，并且 所述第一隔膜和所述第二隔膜的至少一個具有不同于所述負電極和所述正電極的形狀的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電極層疊件包括: 多個單元電池，所述多個單元電池分別包括所述至少一個負電極、所述至少一個正電極和介于所述負電極和所述正電極之間的至少一個第一隔膜；以及 長片型的第三隔膜，所述第三隔膜覆蓋所述單元電池，并且 所述第一隔膜和所述第三隔膜的至少一個具有不同于所述負電極和所述正電極的形狀的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電極層疊件包括:所述至少一個負電極、所述至少一個正電極以及覆蓋所述負電極和所述正電極的長片型的第四隔膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過熔融所述隔膜的剩余部分，執(zhí)行所述隔膜組件的產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在(Tg-20)°C至(Tg+20)°C的溫度下執(zhí)行所述隔膜組件的產(chǎn)生，其中將所述隔膜的玻璃化溫度定義為Tg。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用切割刀片、沖模、剪刀或激光束，執(zhí)行對所述隔膜組件的切割。
9.一種制造電池單元的方法，所述方法包括:使用電池殼體，封裝通過根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的方法制造的所述電極組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括:處理所述電池殼體，以使其具有對應(yīng)于所述電極組件的形狀的形狀。
11.一種通過根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的方法制造的并且包括所述至少一個負電極、所述至少一個正電極和所述至少一個隔膜的電極組件， 其中所述至少一個隔膜包括切割部分，所述切割部分被切割成對應(yīng)于所述負和正電極的形狀，并且 所述切割部分具有比介于所述正電極和所述負電極之間的所述隔膜的部分的孔隙度等級低的孔隙度等級。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極組件，其中與介于所述正電極和所述負電極之間的所述隔膜的部分相比，所述切割部分具有降低約20%-50%的孔隙度等級。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極組件，其中在所述負電極和所述正電極中，其至少一個角部分或至少一個表面是彎曲的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極組件，其中在所述負電極和所述正電極中，其至少一個角部分是彎曲的。
15.一種被安裝在電池殼體中的具有根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極組件的電池單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池單元，其中所述電池殼體具有對應(yīng)于所述電極組件的形狀的形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池單元，其中所述電池單元是鋰離子二次電池，或鋰離子聚合物二次電池。
18.—種包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池單元的設(shè)備。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是移動電話、便攜式計算機、智能電話、平板電腦、上網(wǎng)本、輕型電動車輛(LEV)、電動車輛、混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛或功率存儲設(shè)備。
【文檔編號】H01M10/0585GK103733417SQ201380002400
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月29日
【發(fā)明者】權(quán)盛振, 安諄昊, 金東明, 金基雄, 金永焄, 尹成漢, 柳勝民 申請人:Lg 化學(xué)株式會社