電極組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的電極組件包括：單體堆疊部，具有(a)使相同數(shù)量的電極和隔膜交替配置并結(jié)合成一體的一種基本單體反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)、或者(b)使相同數(shù)量的電極和隔膜交替配置并結(jié)合成一體的兩種以上的基本單體按照指定的順序配置而成的結(jié)構(gòu)；以及固定部，從單體堆疊部的上表面沿著單體堆疊部的側(cè)面延伸至單體堆疊部的下表面而固定單體堆疊部。在此，(a)的一種基本單體具有使第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次配置而成的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)，并且，若將(b)的兩種以上的基本單體分別按照指定的順序各配置一個，則形成四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。
【專利說明】電極組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電極組件，更詳細(xì)地涉及既能夠以層疊方式實現(xiàn)又具有優(yōu)秀的層疊穩(wěn)定性的電極組件。

【背景技術(shù)】
[0002]本申請基于2013年2月15日提出申請的韓國專利申請第10-2013-0016514號及2014年2月17日提出申請的韓國專利申請第10-2014-0017716號主張優(yōu)先權(quán)，相應(yīng)申請的說明書及附圖所公開的全部內(nèi)容援引于本申請。
[0003]二次電池可以根據(jù)電極組件的結(jié)構(gòu)而分為多種。作為一例，二次電池可以分為堆疊型結(jié)構(gòu)、卷曲型(果凍卷型)結(jié)構(gòu)或堆疊/折疊型結(jié)構(gòu)。但是，堆疊型結(jié)構(gòu)中，由于構(gòu)成電極組件的電極單位(正極(cathode)、隔膜及負(fù)極(anode))相互單獨地層疊，因而存在不僅很難精密地整齊排列電極組件而且還為了生產(chǎn)電極組件而需要很多工序的缺點。并且，由于堆疊/折疊型結(jié)構(gòu)通常需要兩臺層壓裝置和一臺折疊裝置，因而存在電極組件的制造工序非常復(fù)雜的缺點。尤其，堆疊/折疊型結(jié)構(gòu)由于通過折疊來層疊全電池或雙電池，因而還存在難以精密地整齊排列全電池或雙電池的缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0005]對此，本 申請人:申請過既能夠僅通過層疊來制造電極組件又能夠非常精密地整齊排列電極組件、而且還能夠提高生產(chǎn)率的新型電極組件。在這種電極組件中，本發(fā)明基本上與用于提高層疊穩(wěn)定性有關(guān)聯(lián)。
[0006]因此，本發(fā)明為了解決如上所述的問題而提出，本發(fā)明的課題在于提供既能夠以層疊方式實現(xiàn)又能夠具有優(yōu)秀的層疊穩(wěn)定性的電極組件。
[0007]解決技術(shù)問題的手段
[0008]本發(fā)明的電極組件包括:單體堆疊部，具有(a)使相同數(shù)量的電極和隔膜交替配置并結(jié)合成一體的一種基本單體反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)、或者(b)使相同數(shù)量的電極和隔膜交替配置并結(jié)合成一體的兩種以上的基本單體按照指定的順序配置而成的結(jié)構(gòu)；以及固定部，從單體堆疊部的上表面沿著單體堆疊部的側(cè)面延伸至單體堆疊部的下表面而固定單體堆疊部。在此，(a)的一種基本單體具有使第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次配置而成的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)，并且，若將(b)的兩種以上的基本單體分別按照指定的順序各配置一個，則形成四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。
[0009]發(fā)明效果
[0010]本發(fā)明的電極組件中，單體堆疊部具有基于層疊的結(jié)構(gòu)，固定部固定單體堆疊部，因而具有既能夠以層疊方式容易地實現(xiàn)又能夠具有優(yōu)秀的層疊穩(wěn)定性的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為示出本發(fā)明的基本單體的第一結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0012]圖2為示出本發(fā)明的基本單體的第二結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0013]圖3為示出通過圖1的基本單體的層疊來形成的單體堆疊部的側(cè)視圖。
[0014]圖4為示出本發(fā)明的基本單體的第三結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0015]圖5為示出本發(fā)明的基本單體的第四結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0016]圖6為示出通過圖4的基本單體和圖5的基本單體的層疊來形成的單體堆疊部的側(cè)視圖。
[0017]圖7為示出制造本發(fā)明的基本單體的工序的工序圖。
[0018]圖8為示出使具有不同大小的基本單體層疊而形成的單體堆疊部的立體圖。
[0019]圖9為示出圖8的單體堆疊部的側(cè)視圖。
[0020]圖10為示出使具有不同幾何形狀的基本單體層疊而形成的單體堆疊部的立體圖。
[0021]圖11為示出本發(fā)明的包括基本單體和第一輔助單體的單體堆疊部的第一結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0022]圖12為示出本發(fā)明的包括基本單體和第一輔助單體的單體堆疊部的第二結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0023]圖13為示出本發(fā)明的包括基本單體和第二輔助單體的單體堆疊部的第三結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0024]圖14為示出本發(fā)明的包括基本單體和第二輔助單體的單體堆疊部的第四結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0025]圖15為示出本發(fā)明的包括基本單體和第一輔助單體的單體堆疊部的第五結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0026]圖16為示出本發(fā)明的包括基本單體和第一輔助單體的單體堆疊部的第六結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0027]圖17為示出本發(fā)明的包括基本單體和第二輔助單體的單體堆疊部的第七結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0028]圖18為示出本發(fā)明的包括基本單體和第二輔助單體的單體堆疊部的第八結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0029]圖19為示出本發(fā)明的包括基本單體和第一輔助單體的單體堆疊部的第九結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0030]圖20為示出本發(fā)明的包括基本單體、第一輔助單體及第二輔助單體的單體堆疊部的第十結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0031]圖21為示出本發(fā)明的包括基本單體和第二輔助單體的單體堆疊部的第十一結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0032]圖22為示出本發(fā)明一實施例的包括固定部的電極組件的立體圖。
[0033]圖23為示出圖22的電極組件的俯視圖。
[0034]圖24和圖25為示出圖23的固定部的第一變形例和第二變形例的俯視圖。
[0035]圖26為示出圖23的固定部的第三變形例的俯視圖。
[0036]圖27為示出圖23的固定部的第四變形例的俯視圖。
[0037]圖28為示出圖23的固定部的第五變形例的俯視圖。
[0038]圖29和圖30為示出圖23的固定部的第六變形例和第七變形例的俯視圖。
[0039]圖31為示出圖23的固定部的第八變形例的俯視圖。
[0040]圖32為示出圖31的電極組件的立體圖。
[0041]圖33和圖34為示出圖31的固定部的第一變形例和第二變形例的俯視圖。

【具體實施方式】
[0042]以下，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細(xì)地進行說明。但本發(fā)明并不局限于以下的實施例。
[0043]本發(fā)明的電極組件基本上包括單體堆疊部和固定單體堆疊部的固定部。對此，以下首先觀察單體堆疊部，然后觀察固定部。
[0044]單體堆疊部
[0045]在本發(fā)明中，單體堆疊部具有使一種基本單體反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)、或者使兩種以上的基本單體按照指定的順序、例如交替地配置而成的結(jié)構(gòu)。對此，以下首先觀察基本單體。
[0046][基本單體的結(jié)構(gòu)]
[0047]在本發(fā)明的電極組件中，基本單體是使電極和隔膜交替配置而形成的。此時，電極和隔膜配置相同的數(shù)量。例如，如圖1所示，基本單體IlOa能夠使兩個電極111、113和兩個隔膜112、114層疊而形成。此時，正極(cathode)和負(fù)極(anode)當(dāng)然可以通過隔膜而相向。若以這種方式形成基本單體，則電極(在圖1和圖2中參照附圖標(biāo)記111的電極)位于基本單體的一側(cè)末端，隔膜(在圖1和圖2中參照附圖標(biāo)記114的隔膜)位于基本單體的另一側(cè)末端。
[0048]本發(fā)明的電極組件的基本特征在于，能夠僅通過基本單體的層疊來形成單體堆疊部(即，電極組件)。即，本發(fā)明的基本特征在于，能夠反復(fù)層疊一種基本單體或按照指定的順序?qū)盈B兩種以上的基本單體而形成單體堆疊部。為了實現(xiàn)這種特征，基本單體可以具有如下結(jié)構(gòu)。
[0049]第一，基本單體能夠使第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次層疊而形成。更具體地，基本單體IlOaUlOb能夠如圖1所示使第一電極111、第一隔膜112、第二電極113及第二隔膜114自上而下依次層疊而形成，或者如圖2所示使第一電極111、第一隔膜112、第二電極113及第二隔膜114自下而上依次層疊而形成。以下，將具有這種結(jié)構(gòu)的基本單體稱之為第一基本單體。此時，第一電極111和第二電極113為相反的電極。例如，若第一電極111為正極，則第二電極113為負(fù)極。
[0050]如此，若使第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次層疊而形成基本單體，則如圖3所示，僅通過反復(fù)層疊一種基本單體110a，也能夠形成單體堆疊部100a。在此，基本單體除了這種四層結(jié)構(gòu)之外，還能夠具有八層結(jié)構(gòu)或十二層結(jié)構(gòu)。即，基本單體可以具有使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。例如，基本單體能夠使第一電極、第一隔膜、第二電極、第二隔膜、第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次層疊而形成。
[0051]第二，基本單體能夠使第一電極、第一隔膜、第二電極、第二隔膜、第一電極及第一隔膜依次層疊而形成，或者使第二電極、第二隔膜、第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次層疊而形成。以下，將具有前者的結(jié)構(gòu)的基本單體稱之為第二基本單體，將具有后者的結(jié)構(gòu)的基本單體稱之為第三基本單體。
[0052]更具體地，第二基本單體IlOc能夠如圖4所示使第一電極111、第一隔膜112、第二電極113、第二隔膜114、第一電極111及第一隔膜112自上而下依次層疊而形成。并且，第三基本單體I1d能夠如圖5所示使第二電極113、第二隔膜114、第一電極111、第一隔膜112、第二電極113及第二隔膜114自上而下依次層疊而形成。相反，也能夠自下而上依次層疊而形成。
[0053]若將第二基本單體IlOc和第三基本單體IlOd只分別層疊一個，則形成使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)層疊而成的結(jié)構(gòu)。因此，若將第二基本單體IlOc和第三基本單體IlOd繼續(xù)交替地各層疊一個，則如圖6所示，僅通過第二基本單體及第三基本單體的層疊，也能夠形成單體堆疊部100b。作為參照，如果準(zhǔn)備三種基本單體，則能夠按照例如一號基本單體、二號基本單體及三號基本單體并再次按照一號基本單體、二號基本單體及三號基本單體的順序、即按照指定的順序?qū)盈B基本單體而形成單體堆疊部。
[0054]如此，在本發(fā)明中，基本單體具有使第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次配置而成的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。并且，在本發(fā)明中，若將兩種以上的基本單體按照指定的順序各配置一個，則形成四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。例如，上述的第一基本單體具有四層結(jié)構(gòu)，若將上述的第二基本單體和第三基本單體分別各層疊一個而共層疊兩個，則形成使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)層疊而成的十二層結(jié)構(gòu)。
[0055]因此，在本發(fā)明中，若反復(fù)層疊一種基本單體，或者按照指定的順序?qū)盈B兩種以上的基本單體，則僅通過層疊也能夠形成單體堆疊部(g卩，電極組件)。
[0056]在本發(fā)明中，單體堆疊部是使基本單體以基本單體為單位層疊而形成的。S卩，首先，在制作基本單體之后，將其反復(fù)或按照指定的順序進行層疊，從而制作單體堆疊部。如此，本發(fā)明僅通過基本單體的層疊就能夠形成單體堆疊部。因此，本發(fā)明能夠非常精密地整齊排列基本單體。若基本單體被精密地整齊排列，則電極和隔膜也可以在單體堆疊部中被精密地整齊排列。并且，本發(fā)明可以顯著提高單體堆疊部(電極組件)的生產(chǎn)率。這是因為工序變得非常簡單。
[0057][基本單體的制造]
[0058]參照圖7，代表性地對制造第一基本單體的工序進行觀察。首先，準(zhǔn)備第一電極材料121、第一隔膜材料122、第二電極材料123及第二隔膜材料124。在此，第一隔膜材料122和第二隔膜材料124可以為相同的材料。然后，通過切割器Cdf第一電極材料121切割成預(yù)定大小，通過切割器(:2將第二電極材料123也切割成預(yù)定大小。然后，將第一電極材料121層疊于第一隔膜材料122，將第二電極材料123層疊于第二隔膜材料124。
[0059]然后，優(yōu)選地，在層疊機1^、1^中使電極材料和隔膜材料相互粘結(jié)。通過這種粘結(jié)，能夠制造使電極和隔膜結(jié)合成一體的基本單體。結(jié)合的方法可以有多種。層疊機U、L2S了粘結(jié)而向材料施加壓力或施加壓力和熱。這種粘結(jié)在制造單體堆疊部時使基本單體的層疊變得更容易。并且，這種粘結(jié)也有利于基本單體的整齊排列。若在這種粘結(jié)之后通過切割器(:3將第一隔膜材料122和第二隔膜材料124切割成預(yù)定大小，則可以制造基本單體IlOa0在這種過程中，隔膜的末端不與相鄰的隔膜的末端接合。
[0060]如此，在基本單體中，電極可以與相鄰的隔膜粘結(jié)。并且，可以視為隔膜與電極粘結(jié)。此時，優(yōu)選地，電極在與相鄰的隔膜相向的面上整體地與隔膜粘結(jié)。因為若如此，則可以使電極穩(wěn)定地固定于隔膜。通常，電極小于隔膜。
[0061]為此，可以將粘結(jié)劑涂敷于隔膜。但若要以這種方式利用粘結(jié)劑，則需要將粘結(jié)劑以網(wǎng)眼(mesh)或點(dot)形態(tài)涂敷于整個粘結(jié)面。這是因為若將粘結(jié)劑緊密地涂敷于整個粘結(jié)面，則難以使鋰離子之類的反應(yīng)離子通過隔膜。因此，若利用粘結(jié)劑，則即使可以將電極整體地(即，在整個粘結(jié)面上)粘結(jié)于隔膜，也難以緊密地進行粘結(jié)。
[0062]或者，可以通過具有涂敷層的隔膜使電極整體地粘結(jié)于隔膜，上述涂敷層具有粘結(jié)力。更詳細(xì)地進行說明。隔膜可以包括:多孔性的隔膜基材，如聚烯烴類的隔膜基材；以及多孔性的涂敷層，涂敷于隔膜基材的一面或兩面的整體。此時，涂敷層可以由無機物粒子和將無機物粒子相互連接并固定的粘結(jié)劑聚合物的混合物形成。
[0063]在此，無機物粒子可以提高隔膜的熱穩(wěn)定性。即，無機物粒子可以防止隔膜在高溫下收縮。并且，粘結(jié)劑聚合物能夠固定無機物粒子而也提高隔膜的機械穩(wěn)定性。并且，粘結(jié)劑聚合物可以將電極粘結(jié)于隔膜。由于粘結(jié)劑聚合物分布于涂敷層整體，因而與上述粘結(jié)劑不同，可以在整個粘結(jié)面形成緊密的粘結(jié)。因此，若利用這種隔膜，則可以使電極更穩(wěn)定地固定于隔膜。為了加強這種粘結(jié)，可以利用上述的層疊機。
[0064]但是，無機物粒子能夠形成填充結(jié)構(gòu)(densely packed structure)而在涂敷層整體上形成無機物粒子之間的間隙體積(interstitial volumes)。此時，能夠通過由無機物粒子限定的間隙體積，在涂敷層形成氣孔結(jié)構(gòu)。通過這種氣孔結(jié)構(gòu)，即使在隔膜形成有涂敷層，鋰離子也能夠良好地通過隔膜。作為參照，由無機物粒子限定的間隙體積可以根據(jù)位置而被粘結(jié)劑聚合物質(zhì)堵塞。
[0065]在此，填充結(jié)構(gòu)能夠說明為如玻璃瓶中裝有小石子那樣的結(jié)構(gòu)。因此，若無機物粒子形成填充結(jié)構(gòu)，則并非在涂敷層中局部地形成無機物粒子之間的間隙體積，而是在整個涂敷層中形成無機物粒子之間的間隙體積。由此，若無機物粒子的大小增加，則基于間隙體積的氣孔的大小也一同增加。通過這種填充結(jié)構(gòu)，鋰離子能夠在隔膜的整個面上順暢地通過隔膜。
[0066]另一方面，在單體堆疊部中，基本單體之間也能夠彼此相互粘結(jié)。例如，在圖1中，若在第二隔膜114的下表面涂敷粘結(jié)劑或涂敷上述的涂敷層，則可以在第二隔膜114的下表面粘結(jié)其他基本單體。
[0067]此時，在基本單體中的電極和隔膜之間的粘結(jié)力可以大于在單體堆疊部中的基本單體之間的粘結(jié)力。當(dāng)然，也可以沒有基本單體之間的粘結(jié)力。若如此，則能夠在分離電極組件(單體堆疊部)時因粘結(jié)力的差異而以基本單體為單位進行分離的可能性較高。作為參照，粘結(jié)力可以由剝離力表示。例如，電極和隔膜之間的粘結(jié)力可以通過在使電極和隔膜相互分離時所需的力來表現(xiàn)。如此，在單體堆疊部內(nèi)，基本單體可以不與相鄰的基本單體結(jié)合，或者通過與在基本單體內(nèi)使電極和隔膜結(jié)合的結(jié)合力不同的另一結(jié)合力來與相鄰的基本單體結(jié)合。
[0068]作為參照，在隔膜包括上述的涂敷層的情況下，對隔膜的超聲波熔合并不優(yōu)選。隔膜通常大于電極。由此，可能試圖利用超聲波熔合使第一隔膜112的末端和第二隔膜114的末端結(jié)合。但是，超聲波熔合需要利用焊頭直接向?qū)ο蠹訅?。但是，若利用焊頭直接向隔膜的末端加壓，則可能因具有粘結(jié)力的涂敷層而使焊頭粘結(jié)于隔膜。由此可以引起裝置的故障。
[0069][基本單體的變形]
[0070]到目前為止，只對具有相同大小的基本單體進行了說明。但基本單體可以具有互不相同的大小。若層疊具有互不相同的大小的基本單體，則可以將單體堆疊部制造成多種形狀。在此，基本單體的大小以隔膜的大小為準(zhǔn)進行說明。這是因為在通常情況下，隔膜大于電極。
[0071]參照圖8及圖9更詳細(xì)地說明的話，基本單體可以準(zhǔn)備多個，并分為具有互不相同的大小的至少兩個組(參照圖9的附圖標(biāo)記1101a、1102a、1103a)。若按照大小來層疊這種基本單體，則可以形成具有多層的結(jié)構(gòu)的單體堆疊部100c。圖8和圖9示出在分為三個組的基本單體1101a、1102a、1103a中使相同大小的基本單體之間相互層疊而形成三個層的例子。由此，在圖8及圖9中，單體堆疊部10c具有形成三個層的結(jié)構(gòu)。作為參照，即使屬于一個組的基本單體形成兩個以上的層也無妨。
[0072]但是，最優(yōu)選地，在以這種方式形成多層的情況下，基本單體具有上述的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)層疊而成的結(jié)構(gòu)、即第一基本單體的結(jié)構(gòu)(在本說明書中，只要基本單體的相互層疊的結(jié)構(gòu)相同，則即使大小互不相同，也視為屬于一種基本單體)。
[0073]對此詳細(xì)說明的話，優(yōu)選地，在一個層中正極和負(fù)極層疊相同數(shù)量。并且，優(yōu)選地，在層與層之間，相反的電極通過隔膜而相向。但是，例如在第二基本單體及第三基本單體的情況下，如上所述，為了形成一個層而需要兩種基本單體。
[0074]但是，如圖9所示，在第一基本單體的情況下，如上所述，為了形成一個層而僅需要一種基本單體。因此，若基本單體具有上述的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)層疊而成的結(jié)構(gòu)，則即使形成多層，也可以減少基本單體的種類。
[0075]并且，例如在第二基本單體及第三基本單體的情況下，如上所述，為了形成一個層而需要將兩種基本單體至少各層疊一個，因而一個層具有最少十二層的結(jié)構(gòu)。但在第一基本單體的情況下，如上所述，為了形成一個層而僅層疊一種基本單體即可，因而一個層具有最少四層的結(jié)構(gòu)。因此，若基本單體具有上述的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)層疊而成的結(jié)構(gòu)，則可以在形成多層時，非常容易地調(diào)節(jié)各層的厚度。
[0076]另一方面，基本單體不僅可以具有互不相同大小，也可以具有互不相同的幾何形狀。例如，如圖10所示，基本單體不僅可以在大小方面存在差異，而且可以在邊角形狀方面也存在差異，可以在是否穿孔方面存在差異。更具體地，如圖10所示，能夠在分為三個組的基本單體中使相同幾何形狀的基本單體之間進行層疊而形成三個層。
[0077]為此，基本單體可以分為至少兩個組(各組具有互不相同的幾何形狀)。此時，最優(yōu)選地，基本單體同樣地具有上述的四層結(jié)構(gòu)或使四層結(jié)構(gòu)反復(fù)層疊而成的結(jié)構(gòu)、即第一基本單體的結(jié)構(gòu)(在本說明書中，只要基本單體的相互層疊的結(jié)構(gòu)相同，則即使幾何形狀互不相同，也視為屬于一種基本單體)。
[0078][輔助單體]
[0079]單體堆疊部還能夠包括第一輔助單體和第二輔助單體中的至少一個。首先，對第一輔助單體進行觀察。在本發(fā)明中，電極位于基本單體的一側(cè)末端，隔膜位于基本單體的另一側(cè)末端。因此，若依次層疊基本單體，則電極(參照圖11中的附圖標(biāo)記116的電極，以下，稱之為“末端電極”)位于單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)。第一輔助單體追加層疊于這種末端電極。
[0080]更具體地，若末端電極116為正極，則第一輔助單體130a可以如圖11所示從末端電極116開始依次、即從末端電極116開始向外側(cè)依次層疊隔膜114、負(fù)極113、隔膜112及正極111而形成。并且，若末端電極116為負(fù)極，則第一輔助單體130b可以如圖12所示從末端電極116開始依次、即從末端電極116開始向外側(cè)依次層疊隔膜114及正極113而形成。
[0081]如圖11和圖12所示，單體堆疊部10cU10e可以通過第一輔助單體130a、130b使正極位于末端電極側(cè)的最外側(cè)。此時，優(yōu)選地，位于最外側(cè)的正極、即第一輔助單體的正極僅在集電體的兩面中的與基本單體相向的一面(以圖11為基準(zhǔn)，觀察下側(cè)的一面)涂敷活性物質(zhì)層。如此，若涂敷活性物質(zhì)層，則活性物質(zhì)層不會位于末端電極側(cè)的最外側(cè)，因而可以防止浪費活性物質(zhì)層。作為參照，正極為放出(例如)鋰離子的結(jié)構(gòu)，因而如果使正極位于最外側(cè)，則在電池容量方面是有利的。
[0082]然后，對第二輔助單體進行觀察。第二輔助單體基本上發(fā)揮與第一輔助單體相同的作用。更詳細(xì)地進行說明。在本發(fā)明中，電極位于基本單體的一側(cè)末端，隔膜位于上述基本單體的另一側(cè)末端。因此，若依次層疊基本單體，則隔膜(在圖13中，參照附圖標(biāo)記117的隔膜，以下稱之為“末端隔膜”)位于單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)。第二輔助單體追加層疊于這種末端隔膜。
[0083]更具體地，若在基本單體中與末端隔膜117相接的電極113為正極，則第二輔助單體140a能夠如圖13所示以從末端隔膜117開始依次層疊負(fù)極111、隔膜112及正極113而形成。并且，若在基本單體中與末端隔膜117相接的電極113為負(fù)極，則第二輔助單體140b能夠如圖14所示由正極111形成。
[0084]如圖13和圖14所示，單體堆疊部10f、10g可以通過第二輔助單體140a、140b使正極位于末端隔膜側(cè)的最外側(cè)。此時，優(yōu)選地，位于最外側(cè)的正極、即第二輔助單體的正極也與第一輔助單體的正極同樣地，僅在集電體的兩面中的與基本單體相向的一面(以圖13為基準(zhǔn)，觀察上側(cè)的一面)涂敷活性物質(zhì)層。
[0085]但是，第一輔助單體和第二輔助單體可以具有不同于上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。首先，對第一輔助單體進行觀察。若如圖15所示末端電極116為正極，則第一輔助單體130c能夠使隔膜114及負(fù)極113從末端電極116開始依次層疊而形成。并且，若如圖16所示末端電極116為負(fù)極，則第一輔助單體130d能夠使隔膜114、正極113、隔膜112及負(fù)極111從末端電極116開始依次層疊而形成。
[0086]如圖15和圖16所示，單體堆疊部100h、100i可以通過第一輔助單體130c、130d使負(fù)極位于末端電極側(cè)的最外側(cè)。
[0087]然后，對第二輔助單體進行觀察。若如圖17所示在基本單體中與末端隔膜117相接的電極113為正極，則第二輔助單體140c能夠由負(fù)極111形成。并且，若如圖18所示在基本單體中與末端隔膜117相接的電極113為負(fù)極，則第二輔助單體140d能夠使正極111、隔膜112及負(fù)極113從末端隔膜117開始依次層疊而形成。如圖17和圖18所示，單體堆疊部100j、100k可以通過第二輔助單體140c、140d使負(fù)極位于末端隔膜側(cè)的最外側(cè)。
[0088]作為參照，負(fù)極可能因電位差而與電池外殼(例如，袋形外殼)的鋁層發(fā)生反應(yīng)。因此，優(yōu)選地，負(fù)極通過隔膜從電池外殼進行絕緣。為此，在圖15至圖18中，第一輔助單體及第二輔助單體也能夠在負(fù)極的外側(cè)還包括隔膜。例如，與圖15的第一輔助單體130c相比，圖19的第一輔助單體130e也能夠在最外側(cè)還包括隔膜112。作為參照，若輔助單體包括隔膜，則更加容易將輔助單體整齊排列于基本單體。
[0089]另一方面，還能夠如圖20所示地形成單體堆疊部100m?；締误wIlOb能夠自下而上依次層疊第一電極111、第一隔膜112、第二電極113及第二隔膜114而形成。此時，第一電極111可以為正極，第二電極113可以為負(fù)極。
[0090]并且，第一輔助單體130f能夠使隔膜114、負(fù)極113、隔膜112及正極111從末端電極116開始依次層疊而形成。此時，第一輔助單體130f的正極111可以僅在集電體的兩面中的與基本單體IlOb相向的一面形成活性物質(zhì)層。
[0091]并且，第二輔助單體140e能夠從末端隔膜117開始依次層疊正極(第一正極)111、隔膜112、負(fù)極113、隔膜114及正極(第二正極)118而形成。此時，在第二輔助單體140e的正極中位于最外側(cè)的正極(第二正極)118，可以僅在集電體的兩面中的與基本單體IlOb相向的一面形成活性物質(zhì)層。
[0092]最后，還夠如圖21所示地形成單體堆疊部100η?；締误wIlOe能夠自上而下層疊第一電極111、第能一隔膜112、第二電極113及第二隔膜114而形成。此時，第一電極111可以為負(fù)極，第二電極113可以為正極。并且，第二輔助單體140f能夠使負(fù)極111、隔膜112、正極113、隔膜114及負(fù)極119從末端隔膜117開始依次層疊而形成。
[0093][固定部]
[0094]在本發(fā)明中，電極組件包括固定單體堆疊部的固定部。本發(fā)明的電極組件的基本特征在于，能夠僅通過基本單體的層疊來形成單體堆疊部(電極組件)。但是，若通過層疊基本單體來形成單體堆疊部，則可能在基本單體之間發(fā)生卷翹?；蛘呖赡茉陔姌O和隔膜之間發(fā)生卷翹。若發(fā)生這種卷翹，則可能使電極組件分離。因此，優(yōu)選地，為了在電極組件中確保層疊穩(wěn)定性而防止卷翹。為此，在本發(fā)明中，電極組件包括固定部。
[0095]如圖22所示，固定部200基本上從單體堆疊部100的上表面沿著單體堆疊部100的側(cè)面延伸至單體堆疊部100的下表面而固定單體堆疊部100。如圖8所示，即使單體堆疊部具有多層，也能夠通過固定部來同樣地進行固定。作為參照，圖22例示了包括一個基本單體的單體堆疊部。
[0096]在此，優(yōu)選地，固定部200以向單體堆疊部100的內(nèi)側(cè)按壓單體堆疊部100的方式進行固定。作為一例，通過熱熔合將聚合物膠帶的一端固定于單體堆疊部100的上表面之后，沿著單體堆疊部100的側(cè)面拉動聚合物膠帶的另一端，并通過熱熔合固定于單體堆疊部100的下表面，由此能夠固定單體堆疊部100。如此，能夠通過固定部200來更加穩(wěn)定地固定單體堆疊部100。
[0097]但是，如圖22所示，與單體堆疊部100的電極進行電連接的電極端子或極耳310、320可以根據(jù)極性而向互不相同的方向延伸。例如，正極端子可以全部向前方延伸，負(fù)極端子可以全部向后方延伸?；蛘?，電極端子可以以根據(jù)極性而相互隔開的方式向相同的方向延伸。
[0098]固定部200能夠如上所述地形成(參照圖22及圖23)。此時，如圖23所示，固定部200可以分別設(shè)置于單體堆疊部100的四個側(cè)面中的與第一方向(對此在后面說明)D1平行的兩個側(cè)面。
[0099]在此，如圖24或圖25所示，可以沿著第一方向(參照圖23)Dl設(shè)置多個固定部201、202(圖24在左側(cè)沿著第一方向示出兩個固定部，并在右側(cè)沿著第一方向示出兩個固定部)。若以這種方式形成固定部201、202，則能夠更加有效地防止在單體堆疊部100的外側(cè)發(fā)生卷翹。并且，若如圖26所示地形成固定部203，則能夠更加有效地防止在單體堆疊部100的最外側(cè)發(fā)生卷翹。
[0100]但是，第一方向Dl可以在將單體堆疊部100沿著高度方向(以圖22為基準(zhǔn)的上下方向)進行投影后的平面中進行定義。如圖22所示，在本實施例中，單體堆疊部100具有長方體形狀(通常，由于隔膜最大，因而以隔膜為基準(zhǔn)進行說明)。因此，若將單體堆疊部100沿著高度方向進行投影，則導(dǎo)出長方形(參照圖23)。長方形具有四個邊，在此，兩個邊沿著第一方向Dl延伸并相互平行，剩余的兩個邊沿著垂直于第一方向Dl的第二方向D2延伸并相互平行。第一方向Dl和第二方向D2能夠以這種方式進行定義。但是，對單體堆疊部進行投影的平面并非必須是長方形。
[0101]另一方面，圖23的固定部200能夠如圖27所示地變形。S卩，固定部204可以如圖27所示分別設(shè)置于單體堆疊部100的側(cè)面中的與第二方向(參照圖23)D2平行的兩個側(cè)面。在此，可以沿著第二方向D2設(shè)置多個固定部204(圖27在上側(cè)沿著第二方向示出兩個固定部，并在下側(cè)沿著第二方向示出兩個固定部)。
[0102]或者，如圖28所示，固定部205可以設(shè)置于單體堆疊部100的四個側(cè)面全部。作為參照，第一方向Dl和第二方向D2是相對的。例如，可以在圖28中將單體堆疊部的上側(cè)側(cè)面和下側(cè)側(cè)面定義為與第一方向Dl平行。
[0103]并且，如圖29和圖30所示，固定部206、207能夠使寬度不同于圖23的固定部200的寬度。如圖29和圖30所示，若使固定部206、207的寬度形成得較厚，則能夠更加穩(wěn)定地固定單體堆疊部100。作為參照，在圖30中，固定部207設(shè)置于單體堆疊部100的所有側(cè)面。
[0104]另一方面，如圖31和圖32所示，固定部208能夠沿著與第二方向D2平行的方向?qū)误w堆疊部100包圍一圈或一圈以上。即，在固定部208從單體堆疊部100的上表面沿著單體堆疊部100的某一側(cè)側(cè)面延伸至單體堆疊部100的下表面之后，繼續(xù)從單體堆疊部100的下表面沿著另一側(cè)側(cè)面延伸至單體堆疊部100的上表面。若以這種方式形成固定部208，則與如圖23所示地形成固定部200時相比，能夠穩(wěn)定地固定單體堆疊部100。
[0105]作為參照，若如圖23所示地形成固定部200，則與如圖31所示地形成固定部208時相比，減小固定部200的長度。因此，可以降低電極組件的制造成本。并且，若如圖23所示地形成固定部200，則與如圖31所示地形成固定部208時相比，減小電極組件的厚度。這是因為，若如圖23所示地形成固定部200，則無需在單體堆疊部100的上表面和下表面的中間部分設(shè)有固定部200，但相反，若如圖31所示地形成固定部208，則在單體堆疊部100的上表面和下表面的中間部分也設(shè)有固定部。
[0106]但是，圖31的固定部208還能夠如圖33或圖34所示地變形。S卩，如圖33所示，可以沿著第一方向Dl設(shè)置多個固定部209?；蛘撸鐖D34所示，固定部210可以沿著與第一方向Dl平行的方向?qū)误w堆疊部100包圍一圈或一圈以上。此時，可以沿著第二方向D2設(shè)置多個固定部210。
【權(quán)利要求】
1.一種電極組件，其特征在于， 包括: 單體堆疊部，具有(a)使相同數(shù)量的電極和隔膜交替配置并結(jié)合成一體的一種基本單體反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)、或者(b)使相同數(shù)量的電極和隔膜交替配置并結(jié)合成一體的兩種以上的基本單體按照指定的順序配置而成的結(jié)構(gòu)；以及 固定部，從所述單體堆疊部的上表面沿著所述單體堆疊部的側(cè)面延伸至所述單體堆疊部的下表面而固定所述單體堆疊部， 所述(a)的一種基本單體具有使第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次配置而成的四層結(jié)構(gòu)或使所述四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)， 若將所述(b)的兩種以上的基本單體分別按照指定的順序各配置一個，則形成所述四層結(jié)構(gòu)或使所述四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述隔膜的末端不與相鄰的隔膜的末端接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 在所述單體堆疊部內(nèi)，所述基本單體不與相鄰的基本單體結(jié)合，或者通過與在所述基本單體內(nèi)使所述電極和所述隔膜相互結(jié)合的結(jié)合力不同的另一結(jié)合力來與相鄰的基本單體結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 當(dāng)將所述單體堆疊部沿著高度方向進行投影后的平面具有沿著第一方向延伸的兩個平行的邊和沿著垂直于所述第一方向的第二方向延伸的兩個平行的邊時，在所述單體堆疊部的側(cè)面中的與所述第一方向平行的兩個側(cè)面分別設(shè)有所述固定部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極組件，其特征在于， 在與所述第一方向平行的兩個側(cè)面分別設(shè)有多個所述固定部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極組件，其特征在于， 在所述單體堆疊部的側(cè)面中的與所述第二方向平行的兩個側(cè)面也分別設(shè)有所述固定部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極組件，其特征在于， 在與所述第二方向平行的兩個側(cè)面分別設(shè)有多個所述固定部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 當(dāng)將所述單體堆疊部沿著高度方向進行投影后的平面具有沿著第一方向延伸的兩個平行的邊和沿著垂直于所述第一方向的第二方向延伸的兩個平行的邊時，所述固定部沿著與所述第一方向平行的方向?qū)⑺鰡误w堆疊部包圍至少一圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極組件，其特征在于， 所述固定部設(shè)有多個，并沿著所述第二方向相互隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述固定部將所述單體堆疊部向所述單體堆疊部的內(nèi)側(cè)按壓而進行固定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述固定部是聚合物膠帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述(a)的一種基本單體包括第一基本單體，所述第一基本單體具有所述四層結(jié)構(gòu)或使所述四層結(jié)構(gòu)反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)， 所述單體堆疊部具有使所述第一基本單體反復(fù)配置而成的結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述(b)的兩種以上的基本單體包括: 第二基本單體，使第一電極、第一隔膜、第二電極、第二隔膜、第一電極及第一隔膜依次配置并結(jié)合成一體；以及 第三基本單體，使第二電極、第二隔膜、第一電極、第一隔膜、第二電極及第二隔膜依次配置并結(jié)合成一體， 所述單體堆疊部具有使所述第二基本單體和所述第三基本單體交替配置而成的結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述(a)的一種基本單體準(zhǔn)備有多個，并分為具有互不相同的大小的至少兩個組， 所述單體堆疊部具有使所述(a)的一種基本單體按照大小層疊而形成多層的結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述(a)的一種基本單體準(zhǔn)備有多個，并分為具有互不相同的幾何形狀的至少兩個組， 所述單體堆疊部具有使所述(a)的一種基本單體按照幾何形狀層疊而形成多層的結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述電極在各自的基本單體內(nèi)與相鄰的隔膜粘結(jié)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極組件，其特征在于， 所述電極在與所述相鄰的隔膜相向的面上整體地與所述相鄰的隔膜粘結(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極組件，其特征在于， 所述電極和所述隔膜之間的粘結(jié)為通過向所述電極與所述相鄰的隔膜施加壓力進行的粘結(jié)、或者通過向所述電極與所述相鄰的隔膜施加壓力和熱進行的粘結(jié)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極組件，其特征在于， 所述基本單體內(nèi)的所述電極與所述相鄰的隔膜之間的粘結(jié)力大于所述單體堆疊部內(nèi)的所述基本單體之間的粘結(jié)力。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電極組件，其特征在于， 所述隔膜包括: 多孔性的隔膜基材；以及 多孔性的涂敷層，涂敷于所述隔膜基材的一面或兩面的整體， 所述涂敷層由無機物粒子和將所述無機物粒子相互連接并固定的粘結(jié)劑聚合物的混合物形成， 所述電極通過所述涂敷層而與所述相鄰的隔膜粘結(jié)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電極組件，其特征在于， 所述無機物粒子形成填充結(jié)構(gòu)而在所述涂敷層整體上形成無機物粒子之間的間隙體積，并通過由所述無機物粒子限定的間隙體積，在所述涂敷層形成氣孔結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述單體堆疊部還包括第一輔助單體，所述第一輔助單體層疊于位于所述單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)的電極即末端電極， 當(dāng)所述末端電極為正極時，所述第一輔助單體以從所述末端電極開始依次層疊隔膜、負(fù)極、隔膜及正極的方式形成， 當(dāng)所述末端電極為負(fù)極時，所述第一輔助單體以從所述末端電極開始依次層疊隔膜及正極的方式形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電極組件，其特征在于， 所述第一輔助單體的正極具備: 集電體；以及 活性物質(zhì)，僅涂敷于所述集電體的兩面中的與所述基本單體相向的一面。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述單體堆疊部還包括第二輔助單體，所述第二輔助單體層疊于位于所述單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)的隔膜即末端隔膜， 當(dāng)在所述基本單體中與所述末端隔膜相接的電極為正極時，所述第二輔助單體以從所述末端隔膜開始依次層疊負(fù)極、隔膜及正極的方式形成， 當(dāng)在所述基本單體中與所述末端隔膜相接的電極為負(fù)極時，所述第二輔助單體由正極形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電極組件，其特征在于， 所述第二輔助單體的正極具備: 集電體；以及 活性物質(zhì)，僅涂敷于所述集電體的兩面中的與所述基本單體相向的一面。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述單體堆疊部還包括第一輔助單體，所述第一輔助單體層疊于位于所述單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)的電極即末端電極， 當(dāng)所述末端電極為正極時，所述第一輔助單體以從所述末端電極開始依次層疊隔膜及負(fù)極的方式形成， 當(dāng)所述末端電極為負(fù)極時，所述第一輔助單體以從所述末端電極開始依次層疊隔膜、正極、隔膜及負(fù)極的方式形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的電極組件，其特征在于， 所述第一輔助單體在所述負(fù)極的外側(cè)還包括隔膜。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述單體堆疊部還包括第二輔助單體，所述第二輔助單體層疊于位于所述單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)的隔膜即末端隔膜， 當(dāng)在所述基本單體中與所述末端隔膜相接的電極為正極時，所述第二輔助單體由負(fù)極形成， 當(dāng)在所述基本單體中與所述末端隔膜相接的電極為負(fù)極時，所述第二輔助單體以從所述末端隔膜開始依次層疊正極、隔膜及負(fù)極的方式形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電極組件，其特征在于， 所述第二輔助單體在所述負(fù)極的外側(cè)還包括隔膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述單體堆疊部還包括第二輔助單體，所述第二輔助單體層疊于位于所述單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)的隔膜即末端隔膜， 當(dāng)在所述基本單體中與所述末端隔膜相接的電極為負(fù)極時，所述第二輔助單體以從所述末端隔膜開始依次層疊第一正極、隔膜、負(fù)極、隔膜及第二正極的方式形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電極組件，其特征在于， 所述第二輔助單體的第二正極具備: 集電體；以及 活性物質(zhì)，僅涂敷于所述集電體的兩面中的與所述基本單體相向的一面。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其特征在于， 所述單體堆疊部還包括第二輔助單體，所述第二輔助單體層疊于位于所述單體堆疊部的最上側(cè)或最下側(cè)的隔膜即末端隔膜， 當(dāng)在所述基本單體中與所述末端隔膜相接的電極為正極時，所述第二輔助單體以從所述末端隔膜開始依次層疊第一負(fù)極、隔膜、正極、隔膜及第二負(fù)極的方式形成。
【文檔編號】H01M10/058GK104488129SQ201480001846
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月15日
【發(fā)明者】鄭雅澟, 樸志元, 高明勛, 羅勝昊, 潘鎮(zhèn)浩 申請人:株式會社Lg 化學(xué)