CN110178257A - 电极组件和用于制造电极组件的方法 - Google Patents

电极组件和用于制造电极组件的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种电极组件和用于制造该电极组件的方法。所述电极组件包括多个单元电池和分离膜，所述多个单元电池分别包括至少一个正极、至少一个负极和至少一个隔板，所述分离膜折叠成设置在所述多个单元电池之间。将分离膜折叠两次或更多次以接触并且围绕所述多个单元电池中的第一单元电池，第一单元电池是设置在分离膜的初始位置处。

Description

电极组件和用于制造电极组件的方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0147929号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
技术领域
本发明涉及电极组件和用于制造电极组件的方法。
背景技术
不同于一次电池，二次电池是可再充电的，并且，由于尺寸紧凑和大容量的可能性，近年来正在进行许多关于二次电池的研究。随着技术发展和对移动装置的需求增加，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，二次电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这样的二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是可充电和可放电的且具有电极和隔板层叠于其中的结构的发电装置。
电极组件可大致分为：包卷型电极组件，其中隔板插置在正极和负极之间，正极和负极中的每一个设为涂覆有活性材料的片的形式，然后，卷绕正极、隔板和负极；堆叠型电极组件，其中多个正极和负极与在其间的隔板依次地堆叠；和堆叠/折叠型电极组件，其中用具有长的长度的分离膜卷绕堆叠型单元电池。其中，包卷型电极组件因为其具有容易制造并且有高的单位重量能量密度的优点而被广泛使用。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面提供了一种电极组件及其制造方法，其中在将多个单元电池与分离膜一起折叠时，防止分离膜展开，并且不暴露电极。
技术方案
根据本发明的另一方面，提供一种电极组件，包括：多个单元电池，所述多个单元电池分别包括至少一个正极、至少一个负极和至少一个隔板；和分离膜，所述分离膜折叠成设置在所述多个单元电池之间，其中将所述分离膜折叠两次或更多次以接触并且围绕所述多个单元电池的第一单元电池，所述第一单元电池是设置在所述分离膜的初始位置处。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造电极组件的方法，所述方法包括：制备多个单元电池和分离膜，所述多个单元电池中的每一个包括至少一个正极、至少一个负极和至少一个隔板；将所述多个单元电池安置在所述分离膜的一个表面上；和连续地折叠其上安置有所述单元电池的所述分离膜，使得所述分离膜设置在所述多个单元电池之间，其中，在所述折叠中，将所述分离膜折叠两次或更多次，以接触并且围绕所述多个单元电池的第一单元电池，所述第一单元电池是设置在所述分离膜的初始位置处。
有益效果
根据本发明，在将多个单元电池与分离膜一起折叠的电极组件中，可以防止围绕着设置在分离膜的初始位置处的单元电池的分离膜展开，并且可以不暴露电极，从而改善电极组件的稳定性。
附图说明
图1是图示根据本发明一实施方式的电极组件的示例的示意性截面图；
图2是根据本发明一实施方式的电极组件的另一示例的示意性截面图；
图3是根据本发明另一实施方式的电极组件的示意性截面图；
图4是图示根据本发明又一实施方式的用于制造电极组件的方法的示意性截面图；
图5是图示根据本发明再一实施方式的用于制造电极组件的方法的示意性截面图；和
图6是图示根据本发明再又一实施方式的用于制造电极组件的方法的示意性截面图。
具体实施方式
通过以下涉及附图的优选实施方式，将毫无困难地理解本发明的目的、其他目的、特征和优点。应注意，即使是在不同附图中示出，附图中相同或相似的部件也尽可能通过相同的附图标记表示。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为受限于在此阐述的各实施方式。此外，为了避免不必要地模糊本公开内容的主题，将排除与公知的功能或配置相关的详细描述。
图1是图示根据本发明一实施方式的电极组件的示例的示意性截面图，图2是根据本发明一实施方式的电极组件的另一示例的示意性截面图。
参考图1，根据本发明一实施方式的电极组件100包括多个单元电池110、120、130、140、150，以及被折叠成设置在多个单元电池110、120、130、140、150之间的分离膜160。
在下文中，将参考图1和图2更详细地描述根据本发明一实施方式的电极组件。
单元电池110、120、130、140、150中的每一个单元电池是可充电/可放电的发电装置，并且具有其中组装并交替地堆叠有至少一个电极113和至少一个隔板114的结构。
电极113可包括正极111和负极112。并且，隔板114将正极111与负极112分离开来以使正极111与负极112彼此电绝缘。
因此，多个单元电池110、120、130、140、150中的一个单元电池可包括至少一个正极111、至少一个负极112和至少一个隔板114。
隔板114由绝缘材料制成，并且，正极111、隔板114和负极112交替地堆叠。
并且，隔板114可以是例如设置在正极111和负极112之间。
而且，对于另一示例，隔板114可设置在正极111和负极112之间，并且还可设置在正极111和负极112的外表面上。
例如，隔板114可以是具有微孔的聚乙烯膜、聚丙烯膜或通过组合这些膜而获得的多层膜；或是用于聚合物电解质或者凝胶型聚合物电解质的聚合物膜，诸如聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚丙烯腈、或聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物。
分离膜160可折叠成设置在多个单元电池110、120、130、140、150之间。
并且，分离膜160可折叠两次或更多次以接触并且围绕多个单元电池110、120、130、140、150中的第一单元电池110，第一单元电池110是设置在分离膜160的初始位置处。因此，分离膜160可完全地围绕第一单元电池110的电极113的暴露部分，从而防止电极113损坏。并且，可以防止围绕着第一单元电池110的分离膜160展开。
分离膜160可包括折叠一次以围绕第一单元电池110的第一折叠部161和折叠以另***绕第一单元电池110的第二折叠部162。
在此，第一折叠部161可设为围绕第一单元电池110的一个表面和一个侧面，并且第二折叠部162可设为围绕第二单元电池120的另一表面和另一侧面。在此，例如，在图1中图示出，第一折叠部161可设为围绕第一单元电池110的顶表面和左表面，并且第二折叠部162可设为围绕第一单元电池110的下表面和右表面。
而且，第一折叠部161的外表面沿着折叠方向涂覆粘合层161a，以粘合至分离膜160的在折叠第一折叠部161时面向第一折叠部161的外表面的部分。因此，可更有效地防止围绕着第一单元电池110的分离膜160展开。
并且，第一折叠部161和第二折叠部162可设为围绕第一单元电池110的整个外周边。作为参考，虽然在图1中第一折叠部161和第二折叠部162被示出为好像是分离的形状，但是第一折叠部161和第二折叠部162可以是连接成一体的长的分离膜160的一部分。
参考图1，根据本发明一实施方式的电极组件100可进一步包括固定带170，用于防止分离膜160的折叠展开。在此，固定带170可从折叠的分离膜160的端部附接至分离膜的与所述端部相邻的部分。
例如，参考图1，分离膜可设为沿着相同的方向围绕多个单元电池110、120、130、140和150。也就是说，多个单元电池110、120、130、140、150可连续地设在分离膜160的一个侧面上并且沿着一个方向连续地折叠。在此，例如，分离膜160可围绕多个单元电池110、120、130、140、150，并且多个单元电池110、120、130、140、150的折叠方向可以是顺时针方向或逆时针方向。
并且，对于另一示例，参考图2，分离膜260可设为沿着不同方向连续交替地围绕多个单元电池110、120、130、140、150。也就是说，分离膜260可设为以顺时针方向和逆时针方向连续交替地围绕多个单元电池110、120、130、140和150。例如，分离膜260可以以逆时针方向围绕布置在第一位置处的第一单元电池110，以顺时针方向围绕布置在第二位置处的第二单元电池120，再以逆时针方向围绕布置在第三位置处的第三单元电池130，使得分离膜260连续地围绕多个单元电池110、120、130、140和150。在此，包括第一折叠部261和第二折叠部262在内的分离膜260的部分可围绕第一单元电池110。另外，分离膜260围绕多个单元电池110、120、130、140和150的整个外周边以形成电极组件200。
图3是根据本发明另一实施方式的电极组件的示意性截面图。
参考图3，根据本发明另一实施方式的电极组件300包括多个单元电池110、120、130、140和150，和折叠成设置在多个单元电池110、120、130、140和150之间的分离膜360。
根据本发明另一实施方式的电极组件300与根据前述实施方式的电极组件100的不同之处在于分离膜360的第一折叠部361围绕第一单元电池110。
因此，在此实施方式中，将简要地描述与那些根据前述实施方式的描述重复的描述，并且将主要地描述不同之处。
根据另一实施方式的电极组件300的分离膜360包括第一折叠部361和第二折叠部362，所述第一折叠部361围绕多个单元电池110、120、130、140和150中的第一单元电池110的部分，第一单元电池110是设置在分离膜360的初始位置处。
在此，第一折叠部361可设为围绕第一单元电池110的一个表面的一端(或顶表面的一部分)和一个侧面。也就是说，例如，在图3中，第一折叠部361可设为围绕第一单元电池110的顶表面的一端和左表面。
并且，可沿着折叠方向将粘结剂施加到第一折叠部361的内表面，以形成粘合层361b。因此，第一折叠部361可通过粘合层361b粘合至第一单元电池110。因此，可防止第一折叠部361在第一单元电池110中展开，并且可防止围绕着电极组件300的分离膜360展开。
第二折叠部362设为围绕第二单元电池120的另一表面和另一侧面。也就是说，例如，在图3中，第二折叠部362可设为围绕第一单元电池110的底表面和右表面。
图4是根据本发明又一实施方式的用于制造电极组件的方法的示意性截面图。
参考图4，根据本发明又一实施方式的用于制造电极组件的方法包括：制备工序，制备多个单元电池110、120、130、140和150和分离膜160；和安置工序，将多个单元电池110、120、130、140和150安置在分离膜160上；以及折叠工序。
在下文中，将更详细地描述根据本发明又一实施方式的用于制造电极组件的方法。
更详细地，参考图4，在制备工序中，制备多个单元电池110、120、130、140、150和分离膜160，多个单元电池110、120、130、140、150中的每一个包括至少一个正极111、至少一个负极112和至少一个隔板114。在此，隔板114可由绝缘材料制成，并且正极111、隔板114和负极112可交替地堆叠。
在安置工序中，将多个单元电池110、120、130、140、150沿着一个方向连续地安置在分离膜160上。
并且，在安置工序中，多个单元电池110、120、130、140、150可连续地布置在分离膜160上。在此，当将多个单元电池110、120、130、140、150中的第一单元电池110与邻近于第一单元电池110的第二单元电池120之间的距离定义为a1，将第一单元电池110的宽度定义为w1，并且将第一单元电池110的高度定义为h1时，单元电池110、120、130、140、150可布置成满足以下公式：2×w1+4×h1<a1。
而且，在折叠工序中，第一单元电池110可以以约360度或更大的角度进行旋转，以使得分离膜160围绕第一单元电池110的周边。
在折叠工序中，可连续地折叠其上安置有多个单元电池110、120、130、140、150的分离膜160，使得分离膜160设置在多个单元电池110、120、130、140、150之间。
并且，在折叠工序中，分离膜160可折叠至少两次，以接触并且围绕多个单元电池110、120、130、140和150中的第一单元电池110，第一单元电池110是设置在分离膜160的初始位置处。在此，分离膜160可包括折叠一次以围绕第一单元电池110的第一折叠部161和另外再折叠一次以围绕第一单元电池110的第二折叠部162。
并且，折叠工序可包括：第一折叠工序，将第一分离膜160的端部沿着第一单元电池110的方向进行折叠，以使得分离膜160的第一折叠部161围绕第一单元电池110的一个表面和一个侧面；和第二折叠工序，以约180度的角度将第一单元电池110进行旋转，以使得分离膜160的第二折叠部162另***绕第一单元电池110的周边。在此，在第一折叠工序中，第一折叠部161和第一单元电池110可一起旋转并折叠。在此，第一折叠部161可折叠成围绕第一单元电池110。
折叠工序可包括：粘合层施加工序，将粘合层161a施加至相对于第一折叠部161的折叠方向的外表面；和粘合工序，将分离膜160在折叠时面向第一折叠部161的部分粘合至粘合层161a。因此，可以有效地防止围绕着第一单元电池110的第一折叠部161展开。
参考图1和图4，在根据又一实施方式的用于制造电极组件的方法中，当折叠分离膜160和多个单元电池110、120、130、140和150时，将设置在分离膜160的初始位置处的第一单元电池110折叠两次，以使得分离膜160围绕第一单元电池110的整个外周边，防止围绕着设置在分离膜160的初始位置处的第一单元电池110的分离膜160频繁地展开，并且避免第一单元电池110的电极113容易暴露。并且，通过坚固折叠和耦合结构，电极组件100和安装有该电极组件100的二次电池可改善稳定性。
图5是根据本发明再一实施方式的用于制造电极组件的方法的示意性截面图。
参考图5，根据本发明再一实施方式的用于制造电极组件的方法包括制备多个单元电池110、120、130、140和150和分离膜160的制备工序、安置工序、和折叠工序。
根据本发明再一实施方式的用于制造电极组件的方法与根据本发明又一实施方式的用于制造电极组件的方法的不同之处在于分离膜160的第一折叠部在第一单元电池110旋转之前围绕第一单元电池110。
因此，在此实施方式中，将简要地描述与那些根据又一实施方式的描述重复的描述，并且将主要地描述不同之处。
参考图1和图5，在安置工序中，将多个单元电池110、120、130、140、150安置在分离膜160的一个表面上。在此，分离膜160可包括折叠一次以围绕第一单元电池110的第一折叠部161和另外再折叠一次以围绕第一单元电池110的第二折叠部162。在此，当将第一单元电池110安置在分离膜160上时，第一单元电池110可安置为与分离膜160的端部间隔一预定距离，使得分离膜160的第一折叠部161设置在第一单元电池110和分离膜160的端部之间，第一单元电池110是设置在分离膜160的初始位置处。
并且，参考图5(a)，在安置工序中，多个单元电池110、120、130、140、150可连续地布置在分离膜160上。在此，当将多个单元电池110、120、130、140、150中的第一单元电池110与邻近于第一单元电池110的第二单元电池120之间的距离定义为a2，将分离膜160的端部与第一单元电池110之间的距离定义为a3，将第一单元电池110的宽度定义为w1，并且将第一单元电池110的高度定义为h1时，单元电池110、120、130、140和150可布置成满足以下公式：1×w1+3×h1<a2和1×w1+1×h1<a3。
折叠工序包括：第一折叠工序，将第一折叠部161折叠至第一单元电池110；和第二折叠工序，以约180度的角度将第一单元电池110进行旋转，以使得第二折叠部162围绕第一单元电池110的周边。
在此，在第一折叠工序中，分离膜160的第一折叠部161折叠成围绕第一单元电池110。在此，例如，第一折叠部261可折叠成围绕第一单元电池110的一个侧面和一个表面。也就是说，例如，在图5(b)中，第一折叠部161可折叠为围绕第一单元电池110的右表面和顶表面。
图6是图示根据本发明再又一实施方式的用于制造电极组件的方法的示意性截面图。
参考图6，根据本发明再又一实施方式的用于制造电极组件的方法包括制备多个单元电池110、120、130、140、150和分离膜360的制备工序、安置工序、和折叠工序。在此，折叠工序包括执行一次折叠的第一折叠工序和执行两次折叠的第二折叠工序。
根据本发明再又一实施方式的用于制造电极组件的方法与根据本发明又一实施方式和再一实施方式的用于制造电极组件的方法的不同之处在于将分离膜360的第一折叠部361折叠至第一单元电池110的一个表面的一端和一个侧面。
因此，在此实施方式中，将简要地描述与那些根据又一实施方式和再一实施方式的描述重复的描述，并且将主要地描述不同之处。
参考图3和图6，在根据本发明再又一实施方式的用于制造电极组件的方法中，在第一折叠工序中，第一折叠部361可折叠成围绕第一单元电池110的一个表面的一端(或部分的顶表面)和一个侧面。因此，可以防止第一单元电池110的电极113的暴露，这是现有技术中的薄弱之处，并且，可以防止分离膜360在折叠之后展开。
并且，第一折叠工序可进一步包括：粘结剂施加工序，将粘结剂沿着第一折叠部361的折叠方向施加到内表面，以形成粘合层361b；和粘合工序，将第一折叠部361通过粘合层361b粘合至第一单元电池110。因此，可以防止第一折叠部361从第一单元电池110展开，并且可以防止围绕着电极组件300的分离膜360展开。
在第一折叠工序中，例如，空气可注入至分离膜360的第一折叠部361，以将第一折叠部361折叠至第一单元电池110。在此，可通过空气压缩机注入空气。
并且，在第一折叠工序中，作为另一示例，第一折叠部361可通过之字转向(zig)折叠至第一单元电池110。
而且，在第一折叠工序中，作为又一示例，第一折叠部361可通过***机构(insertion mechanism)折叠至第一单元电池110。
并且，在第一折叠工序中，作为又一示例，第一折叠部361可利用重力进行折叠。在此，当第一折叠部361水平设置时并且除了第一折叠部以外的部分被固定时，第一折叠部361可利用重力进行折叠。也就是说，除了折叠部分以外的部分可被固定，并且折叠部分可水平地设置以通过使用重力折叠第一折叠部361。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但本发明的前述描述仅仅是说明性的，本发明中的电极组件和用于制造电极组件的方法并不限于此。在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可在形式和细节上作出各种改变。
并且，本发明的具体保护范围通过权利要求书可以明确确认。

Claims (16)

1.一种用于制造电极组件的方法，所述方法包括：
制备多个单元电池和分离膜，所述多个单元电池中的每一个包括至少一个正极、至少一个负极和至少一个隔板；
将所述多个单元电池安置在所述分离膜的一个表面上；和
连续地折叠其上安置有所述单元电池的所述分离膜，使得所述分离膜设置在所述多个单元电池之间，
其中，在所述折叠中，将所述分离膜折叠两次或更多次，以接触并且围绕所述多个单元电池中的第一单元电池，所述第一单元电池是设置在所述分离膜的初始位置处。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述安置中，将所述多个单元电池连续地布置在所述分离膜上，并且
当将所述多个单元电池中的所述第一单元电池与邻近于所述第一单元电池的第二单元电池之间的距离定义为a1，将所述第一单元电池的宽度定义为w1，并且将所述第一单元电池的高度定义为h1时，所述单元电池布置成满足以下公式：2×w1+4×h1<a1。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在所述折叠中，所述第一单元电池以约360度或更大的角度进行旋转，以使得所述分离膜围绕所述第一单元电池的周边。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在所述安置中，将所述多个单元电池连续地布置在所述分离膜上，并且
当将所述多个单元电池中的所述第一单元电池与邻近于所述第一单元电池的第二单元电池之间的距离定义为a2，将所述分离膜的端部和所述第一单元电池之间的距离定义为a3，将所述第一单元电池的宽度定义为w1，并且将所述第一单元电池的高度定义为h1时，所述单元电池布置成满足以下公式：1×w1+3×h1<a2和1×w1+1×h1<a3。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述折叠包括：
第一折叠工序，将所述第一分离膜的端部朝着所述第一单元电池进行折叠，以使得所述分离膜的第一折叠部围绕所述第一单元电池的一个表面和一个侧面；和
第二折叠工序，以约180度的角度将所述第一单元电池进行旋转，以使得所述分离膜的第二折叠部另***绕所述第一单元电池的周边。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在所述第一折叠工序中，所述第一折叠部围绕所述第一单元电池的所述一个表面的一端和所述的一个侧面。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在所述第一折叠工序中，将空气注入至所述分离膜的所述第一折叠部，以将所述第一折叠部折叠至所述第一单元电池。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在所述第一折叠工序中，所述第一折叠部通过之字转向折叠至所述第一单元电池。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述分离膜包括折叠一次以围绕所述第一单元电池的第一折叠部和另外再折叠一次以围绕所述第一单元电池的第二折叠部，并且
所述折叠进一步包括：
将粘合层沿着所述第一折叠部的折叠方向施加至外表面；和
将所述分离膜的在折叠时面向所述第一折叠部的部分粘合至所述粘合层。
10.如权利要求5至9中任一项所述的方法，其中所述第一折叠工序进一步包括：
将所述粘合层沿着所述第一折叠部的折叠方向施加至内表面，以形成粘合层；和
将所述第一折叠部通过所述粘合层粘合至所述第一单元电池。
11.一种电极组件，包括：
多个单元电池，所述多个单元电池分别包括至少一个正极、至少一个负极和至少一个隔板；和
分离膜，所述分离膜折叠成设置在所述多个单元电池之间，
其中将所述分离膜折叠两次或更多次以接触并且围绕所述多个单元电池中的第一单元电池，所述第一单元电池是设置在所述分离膜的初始位置处。
12.如权利要求11所述的电极组件，其中所述分离膜包括折叠一次以围绕所述第一单元电池的第一折叠部和另外再折叠一次以围绕所述第一单元电池的第二折叠部。
13.如权利要求12所述的电极组件，其中通过沿着折叠方向将粘合层施加至所述第一折叠部的外表面，将所述第一折叠部粘合至所述分离膜的在折叠时面向所述第一折叠部的部分。
14.如权利要求12所述的电极组件，其中所述第一折叠部和所述第二折叠部围绕所述第一单元电池的整个外周边。
15.如权利要求12所述的电极组件，其中所述第一折叠部围绕所述第一单元电池的一个表面的一端和一个侧面，并且
所述第二折叠部围绕所述第一单元电池的另一表面和另一侧面。
16.如权利要求12所述的电极组件，其中将粘合层沿着折叠方向设置在所述第一折叠部的内表面上，使得所述第一折叠部通过粘合层粘合至所述第一单元电池。
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