專利名稱：電極組件、包括其的二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施例涉及一種電極組件以及包括該電極組件的二次電池。
背景技術(shù)：
二次電池通過如下被提供來使用卷繞電極組件；將電極組件容納在殼中；將電解質(zhì)注入到殼中；以及密封殼，其中電極組件通過施加活性材料到正集流器和負(fù)集流器的每個(gè)上并將隔板插置在兩者之間而形成。隔板可以由基于聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的多孔材料形成以防止由正電極與負(fù)電極之間的直接接觸引起的短路。然而，當(dāng)短路由于內(nèi)部雜質(zhì)或外部沖擊而發(fā)生時(shí)，隔板的多孔結(jié)構(gòu)可能破裂或由于多孔材料的低熱穩(wěn)定性而熔化，可能使隔板停止正常地運(yùn)行。此外，電池的短路或者爆炸的發(fā)生可能由不可避免地形成在正板和負(fù)板的切割表面上的毛刺(burr)引起，因此對于安全問題的方案是期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供了一種電極組件，其防止了在電極組件的切割表面上的毛刺的發(fā)生并改善了隔板的低熱穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種電極組件，其包括正板、負(fù)板以及位于正板與負(fù)板之間的隔板，正板和負(fù)板的每個(gè)具有通過施加活性材料到至少一個(gè)表面而形成的活性部和省略活性材料的未施加部，其中從正板的活性部和負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部用
無機(jī)涂覆層涂覆。在一個(gè)實(shí)施例中，無機(jī)涂覆層在正板或負(fù)板的縱向方向上覆蓋側(cè)部并可以完全覆蓋活性部。此外，無機(jī)涂覆層可以覆蓋未施加部的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，無機(jī)涂覆層包括干燥的無機(jī)陶瓷材料，該無機(jī)陶瓷材料可以包括從氧化鋁、氧化鋯和氧化鋁_氧化鋯混合物選出的至少之一的陶瓷粉末。在另一實(shí)施例中，提供一種二次電池，其包括電極組件，具有正板、負(fù)板和位于正板與負(fù)板之間的隔板，正板和負(fù)板的每個(gè)具有通過施加活性材料到至少一個(gè)表面而形成的活性部和省略活性材料的未施加部，其中從正板的活性部和負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部用無機(jī)涂覆層涂覆；正接頭和負(fù)接頭，分別連接到電極組件的正板和負(fù)板；以及殼， 容納電極組件。此外，在另一實(shí)施例中，提供一種制造二次電池的方法，該二次電極包括電極組件，該電極組件具有正板、負(fù)板和位于正板與負(fù)板之間的隔板，該方法包括施加活性材料到正板和負(fù)板的至少一個(gè)表面的一部分以形成活性部和省略活性材料的未施加部；將正板或負(fù)板切割成期望的尺寸；以及在從正板的活性部和負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部上施加無機(jī)涂覆層。在實(shí)施例中，所述切割和所述施加無機(jī)涂覆層同時(shí)進(jìn)行或依次進(jìn)行。此外，無機(jī)涂覆層可以被施加以在正板或負(fù)板的縱向方向上覆蓋側(cè)部。此外，無機(jī)涂覆層可以被施加以覆蓋整個(gè)活性部以及覆蓋未施加部的一部分。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供了一種二次電池及其制造方法，該二次電池防止了在電極組件的切割表面上的毛刺的發(fā)生并改善了隔板的低熱穩(wěn)定性。此外， 顯著降低了電池的短路和爆炸的可能性，從而改善了產(chǎn)品的可靠性。此外，制造有缺陷的電池的可能性被最小化，從而降低了制造成本。


附圖與說明書一起示出本發(fā)明的示范性實(shí)施例，并與文字描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的二次電池的電極組件；圖2A是截面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的二次電池的正板；圖2B是透視圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的二次電池的正板；圖3A是截面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的二次電池的正板；圖3B是透視圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的二次電池的正板；圖4A是截面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的二次電池的負(fù)板；圖4B是透視圖，示意性地示出圖4A的負(fù)板；圖5A是截面圖，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的二次電池的負(fù)板；圖5B是透視圖，示意性地示出圖5A的負(fù)板；圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的輥涂覆器件；圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明另一示范性實(shí)施例的輥涂覆器件；以及圖8示意性地示出根據(jù)本發(fā)明又一示范性實(shí)施例的輥涂覆器件。
具體實(shí)施例方式在以下的詳細(xì)描述中，簡單地通過圖解的方式，示出和描述了本發(fā)明的僅某些示范性實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，所描述的實(shí)施例可以以各種不同的方式修改，都不背離本發(fā)明的精神或范圍。因此，附圖和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為在本質(zhì)上是說明性的而不是限制性的。此外，當(dāng)一元件被稱為在另一元件“上”時(shí)，它可以直接在另一元件上，或者間接地在另一元件上而有一個(gè)或多個(gè)插入元件插置在其間。此外，當(dāng)一元件被稱為“連接到”另一元件時(shí)，它可以直接連接到另一元件，或者間接地連接到另一元件而有一個(gè)或多個(gè)插入元件插置在其間。在下文，相似的附圖標(biāo)記指代相似的元件。這里使用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施例，并非要限制本發(fā)明。如此處所用的，除非上下文另有明確表述，否則單數(shù)形式“一”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式。還將理解，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”和/或“包含”，指定了所述特征、整體、步驟、操作、元件和 /或組件的存在，但并不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或增加。在下文，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。

圖1至圖5B示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的電極組件、正板或負(fù)板。在圖1中，根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的二次電池的電極組件110包括正板111、 負(fù)板112以及位于兩個(gè)板111與112之間的隔板113。通常，正板111可以是鋁(Al)的薄板，負(fù)板112可以是銅(Cu)的薄板。然而，正板111和負(fù)板112不限于以上金屬。電極組件110還可以包括正接頭114和負(fù)接頭115，其中正接頭114和負(fù)接頭115分別具有從正板 111、負(fù)板112突出的一個(gè)端部。此外，絕緣帶116繞正接頭114和負(fù)接頭115的在電極組件110上部上突出的部分卷繞，以防止板111和112之間的短路。通常，電極組件110通過如下制造將隔板113插入在正板111與負(fù)板112之間以使它們彼此絕緣，以及將正板和負(fù)板和隔板卷繞成果子凍卷(jelly roll)從而增大電容量。

參照圖2A、圖2B、圖4A和圖4B，正活性材料和負(fù)活性材料分別施加到正板111的一個(gè)表面和負(fù)板112的一個(gè)表面，以形成活性部Illb和112b。正活性材料可以包括具有高穩(wěn)定性的錳氧化物，負(fù)活性材料可以包括基于碳的化合物。然而，活性材料不限于以上材料。未施加部Illa和112a形成在表面的沒有施加正活性材料或負(fù)活性材料的部分上。在本實(shí)施例中，從活性部Illb和112b延伸或彎折的部分被定義為側(cè)部。當(dāng)沿縱向方向切割正板111和負(fù)板112時(shí)，側(cè)部實(shí)際上指的是切割面。根據(jù)本實(shí)施例，側(cè)部用無機(jī)涂覆層Illc和112c涂覆。具體地，無機(jī)涂覆層Illc 和112c形成為在正板111和負(fù)板112的縱向方向上覆蓋側(cè)部。此外，無機(jī)涂覆層Illc和 112c還覆蓋活性部Illb和112b。這里，無機(jī)涂覆層Illc和112c可以具有在約1 μ m至約 15 μ m之間的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，無機(jī)涂覆層Illc和112c通過施加包含無機(jī)陶瓷膏的漿料并干燥該漿料而形成，其中無機(jī)陶瓷膏可以包括從氧化鋁、氧化鋯、和氧化鋁-氧化鋯混合物中選出的至少之一的陶瓷粉末。可以包括占無機(jī)陶瓷膏的總重量的約7%或以下的陶瓷粉末， 無機(jī)陶瓷膏可以具有在約Icps和約500cps之間的粘度。參照圖3A、圖3B、圖5A和圖5B，描述本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例?；钚圆縄llb和 112b通過分別施加正活性材料和負(fù)活性材料到正板111的一個(gè)表面和負(fù)板112的一個(gè)表面而形成。此外，未施加部Illa和112a形成在該表面的沒有施加正活性材料或負(fù)活性材料的部分上。在本實(shí)施例中，側(cè)部涂覆有無機(jī)涂覆層111c’和112c’。具體地，無機(jī)涂覆層111c’ 和112c’形成為在正板111和負(fù)板112的縱向方向上覆蓋側(cè)部。此外，無機(jī)涂覆層111c’和 112c’還覆蓋活性部Illb和112b。然而，不同于以上實(shí)施例，無機(jī)涂覆層111c’和112c’ 形成為不僅覆蓋活性部Illb和112b的上側(cè)，而且延伸以覆蓋未施加部Illa和112a的一部分。這里，無機(jī)涂覆層111c’和112c’可以具有在約1 μ m和約15 μ m之間的厚度。當(dāng)無機(jī)涂覆層111c’和112c’具有Iym或更小的厚度時(shí)，不能可靠地實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)定性。當(dāng)無機(jī)涂覆層111c’和112c’具有15μπι或更大的厚度時(shí)，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，但是在充電和放電期間的離子遷移速度降低。此外，二次電池100中的無機(jī)涂覆層的體積增大，因此與具有相同尺寸的二次電池100相比，每單位體積的容量會(huì)降低。在一個(gè)實(shí)施例中，無機(jī)涂覆層111c’和112c’還通過施加包含無機(jī)陶瓷膏的漿料并干燥該漿料而形成，其中無機(jī)陶瓷膏可以包括從氧化鋁、氧化鋯和氧化鋁-氧化鋯混合物選出的至少一種的陶瓷粉末。可以包括占無機(jī)陶瓷膏的總重量的約7%或更低的陶瓷粉末，并且無機(jī)陶瓷膏可以具有在約Icps和約500cps之間的粘度。也就是說，當(dāng)包括占無機(jī)陶瓷膏的總重量的約7%或更低的陶瓷粉末并且無機(jī)陶瓷膏的粘度保持在Icps至500cps 的范圍內(nèi)時(shí)，無機(jī)涂覆層111c’和112c’的目標(biāo)厚度可以保持在Ιμπι至15μπι的范圍內(nèi)。
如上所述，無機(jī)涂覆層111c、112c、111c’和112c，形成在正板111和負(fù)板112的活性部11 Ib和112b、側(cè)部、以及未施加部11 Ia和112a的一部分上，從而防止由不可避免地形成在正板111和負(fù)板112的切割表面上的毛刺引起的電池的短路或爆炸的發(fā)生。此外， 改善了由不耐熱的多孔材料形成的隔板113，從而增強(qiáng)電池的熱穩(wěn)定性。在下文， 將參照圖6至圖8示意性地描述根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例在正板上形成無機(jī)涂覆層的工藝。首先，提供正板111，該正板111包括活性部11 Ib，通過在正板111的一個(gè)表面上施加活性材料而形成；未施加部111a，該表面的沒有施加活性材料的部分；以及側(cè)部，其是該表面的自活性部Illb彎折的部分。如圖6所示，正板111使用切割機(jī)(slitter) 15被切割成期望的尺寸。然后，無機(jī)涂覆層Illc形成在自活性部Illb彎折的側(cè)部上。這里，無機(jī)涂覆層Illc可以形成在正板 111的表面上，以在正板111的縱向方向上覆蓋側(cè)部。此外，無機(jī)涂覆層Illc形成為覆蓋活性部111b。形成無機(jī)涂覆層Illc的工藝可以通過輥涂覆器件17a進(jìn)行。輥涂覆器件17a 可以被取向?yàn)殛P(guān)于正板111的厚度方向覆蓋還未被橫向切割的正板111，并包括用于形成無機(jī)涂覆層Illc的無機(jī)陶瓷膏。正板111使用切割機(jī)15切割成期望的尺寸，無機(jī)涂覆層 Illc使用具有開卷器11和重繞器13的輥涂覆器件形成在正板111的表面上。這里，無機(jī)涂覆層Illc可以通過施加包含無機(jī)陶瓷膏的漿料并干燥而形成。以上切割工藝和形成無機(jī)涂覆層Illc的工藝可以同時(shí)進(jìn)行或依次進(jìn)行。此外，像在另一示范性實(shí)施例一樣，無機(jī)涂覆層Illc可以形成為覆蓋未施加部 Illa的一部分。如圖7所示，可以提供多個(gè)輥涂覆器件17b和17b’以自由地形成無機(jī)涂覆層 Illc0如圖8所示，用于無機(jī)涂覆層Illc的無機(jī)陶瓷膏放入一個(gè)輥涂覆器件17c的一部分中，該器件被驅(qū)動(dòng)以在期望的位置形成無機(jī)涂覆層111c。電極組件110可以容納在殼中，或者多個(gè)電極組件110被容納在單個(gè)殼中以形成
高容量的產(chǎn)品。殼可以用蓋組件密封。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供一種二次電池及其制造方法，該二次電池防止在電極組件的切割表面上毛刺的發(fā)生并改善了隔板的低熱穩(wěn)定性。而且，顯著降低了電池的短路和/或爆炸發(fā)生的可能性，從而改善了產(chǎn)品的可靠性。此外，最小化了在電池的制造工藝中缺陷電池的出現(xiàn)，從而降低了制造成本。盡管已經(jīng)結(jié)合某些示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是將理解本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，而是相反地，旨在涵蓋包括在權(quán)利要求書及其等同物的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置。本申請要求于2010年8月25日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請 No. 10-2010-0082404的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種電極組件，包括正板、負(fù)板以及位于所述正板與所述負(fù)板之間的隔板，所述正板和所述負(fù)板的每個(gè)包含通過施加活性材料到至少一個(gè)表面而形成的活性部和省略所述活性材料的未施加部，其中從所述正板的活性部和所述負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部用無機(jī)涂覆層涂覆。
2.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中所述無機(jī)涂覆層在所述正板或所述負(fù)板的縱向方向上覆蓋所述側(cè)部。
3.如權(quán)利要求2所述的電極組件，其中所述無機(jī)涂覆層完全覆蓋所述活性部。
4.如權(quán)利要求3所述的電極組件，其中所述無機(jī)涂覆層覆蓋所述未施加部的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中所述無機(jī)涂覆層包括干燥的無機(jī)陶瓷材料。
6.如權(quán)利要求5所述的電極組件，其中所述無機(jī)陶瓷材料包括從氧化鋁、氧化鋯和氧化鋁-氧化鋯混合物選出的至少一種的陶瓷粉末。
7.如權(quán)利要求6所述的電極組件，其中所述陶瓷粉末為所述無機(jī)陶瓷材料的重量的約 7%或更小。
8.如權(quán)利要求5所述的電極組件，其中所述無機(jī)陶瓷材料具有在約Icps至約500cps 之間的干燥前的粘度。
9.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中所述無機(jī)涂覆層具有在約1μ m和約15 μ m之間的厚度。
10.一種二次電池，包括電極組件，包括正板、負(fù)板以及位于所述正板與所述負(fù)板之間的隔板，所述正板和所述負(fù)板的每個(gè)包括通過施加活性材料到至少一個(gè)表面而形成的活性部和省略所述活性材料的未施加部，其中從所述正板的活性部和所述負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部用無機(jī)涂覆層涂覆；正接頭和負(fù)接頭，分別連接到所述電極組件的所述正板和所述負(fù)板；以及殼，容納所述電極組件。
11.一種制造二次電池的方法，該二次電極包括電極組件，該電極組件具有正板、負(fù)板以及位于所述正板與所述負(fù)板之間的隔板，該方法包括施加活性材料到所述正板和所述負(fù)板的至少一個(gè)表面的一部分，以形成活性部和省略所述活性材料的未施加部；將所述正板或所述負(fù)板切割成期望的尺寸；以及在從所述正板的活性部和所述負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部上施加無機(jī)涂覆層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述切割和所述施加無機(jī)涂覆層同時(shí)進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述切割和所述施加無機(jī)涂覆層依次進(jìn)行。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述無機(jī)涂覆層被施加為在所述正板或所述負(fù)板的縱向方向上覆蓋所述側(cè)部。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述無機(jī)涂覆層被施加為覆蓋整個(gè)所述活性部。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述無機(jī)涂覆層被施加為覆蓋所述未施加部的一部分。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述切割通過切割機(jī)進(jìn)行。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述無機(jī)涂覆層通過輥涂覆器件施加。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述輥涂覆器件包括多個(gè)輥涂覆器件。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中施加所述無機(jī)涂覆層包括施加包含無機(jī)陶瓷膏的漿料并干燥該漿料。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述無機(jī)陶瓷膏被提供在輥涂覆器件的一部分中。
全文摘要
本發(fā)明提供了電極組件、包括其的二次電池及其制造方法。電極組件包括正板、負(fù)板以及位于正板與負(fù)板之間的隔板，正板和負(fù)板的每個(gè)具有通過施加活性材料到至少一個(gè)表面而形成的活性部和省略活性材料的未施加部，其中從正板的活性部和負(fù)板的活性部的至少之一延伸的側(cè)部用無機(jī)涂覆層涂覆。
文檔編號H01M4/04GK102386371SQ20111024511
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者李亨魯 申請人:三星Sdi株式會(huì)社