專利名稱：具有新型結(jié)構(gòu)的電極組件和用于該電極組件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有新型結(jié)構(gòu)的電極組件和用于制備該電極組件的方法，并且更具體地，涉及一種具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件和用于制備該電極組件的方法，在所述電極組件中，多個第一單元電極和第二電極片被卷繞使得所述第一單元電極經(jīng)由隔板片與所述第二電極片相對，并且第一電極和第二電極具有相反的極性。
背景技術(shù)：
伴隨著移動裝置的不斷發(fā)展，以及對這種移動裝置的需求的增大，對作為移動裝置的能源的二次電池的需求也急劇增加。因此，已經(jīng)進(jìn)行了許多關(guān)于滿足各種需要的二次電池的研究。就電池的形狀而言，對薄到足以被應(yīng)用到諸如移動電話的產(chǎn)品的棱柱形二次電池或袋形二次電池的需求非常大。就電池的材料而言，對具有高能量密度、高放電電壓和高功率穩(wěn)定性的鋰二次電池諸如鋰離子電池和鋰離子聚合物電池的需求非常大。另一方面，可以基于具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件的結(jié)構(gòu)對二次電池歸類。例如，電極組件可以被構(gòu)造成具有凝膠卷(卷繞)型結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，長片型陰極和長片型陽極在隔板分別設(shè)置在陰極和陽極之間的狀態(tài)下被卷繞；或電極組件被構(gòu)造為堆疊型結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，具有預(yù)定尺寸的多個陰極和陽極在隔板分別設(shè)置在陰極和陽極之間的狀態(tài)下被連續(xù)堆疊。

然而，這樣的常規(guī)電極組件具有下列若干問題。第一，凝膠卷型電極組件通過密集地卷繞長片型陰極和長片型陽極來制備，這使得凝膠卷型電極組件的截面是圓形或橢圓形的。因此，在電池的充電和放電期間，由電極的膨脹和收縮而引起的應(yīng)力可能在電極組件中積聚，并且當(dāng)應(yīng)力積聚超過特定限制時，可能使電極組件變形。電極組件的變形導(dǎo)致電極之間的不均勻間隙。因此，可能使電池的性能急劇惡化，并且由于電池內(nèi)部短路使電池安全沒有保障。此外，難以在維持陰極和陽極之間間隙均勻的同時迅速卷繞長片型陰極和長片型陽極，因此，生產(chǎn)率下降。第二，堆疊型電極組件通過順序堆疊多個單元陰極和多個單元陽極來制備。因此，還需要提供用于傳送電極板的過程，該過程被用來制備單元陰極和單元陽極。此外，需要大量時間和精力來執(zhí)行順序堆疊過程，因此，生產(chǎn)率下降。為了解決上述問題，已經(jīng)研制了一種堆疊/折疊型電極組件，其是凝膠卷型電極組件和堆疊型電極組件的結(jié)合。堆疊/折疊型電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，具有預(yù)定尺寸的多個陰極和陽極在隔板分別設(shè)置在陰極和陽極之間的狀態(tài)下被堆疊，以構(gòu)成二單體(b1-cell)或全單體(full cell)，然后，多個二單體或多個全單體在二單體或整單體置于長隔板片上的狀態(tài)下被卷繞。在已經(jīng)以本專利申請的申請人的名義提交的韓國專利申請公開 No. 2001-0082058,No. 2001-0082059 和 No. 2001-0082060 中公開了該堆疊/折疊型電極組件的細(xì)節(jié)。圖1和圖2典型地示出了用于制備常規(guī)堆疊/折疊型電極組件的示例性方法。
參照這些附圖，例如通過將二單體10、11、12、13和14布置在長隔板片20上并且從隔板片20的一端21順序卷繞二單體10、11、12、13和14來制備堆疊/折疊型電極組件。
使用以上方法制備的圖3的堆疊/折疊型電極組件解決了由凝膠卷型電極組件和堆疊型電極組件導(dǎo)致的問題。然而，當(dāng)堆疊/折疊型電極組件被安裝在電池殼體中以制備二次電池時，堆疊/折疊型電極組件呈現(xiàn)低安全性。例如，當(dāng)外部沖擊被施加到二次電池時，電極組件可能受到推擠，因此可能在陰極突片31和電池本體之間或在陽極突片32和電池本體之間發(fā)生內(nèi)部短路。S卩，當(dāng)某一物體由于外力而擠壓電池時，陰極突片31或陽極突片32與電池本體的相反電極接觸，因此可能發(fā)生短路。電極活性材料由于這樣的短路而起反應(yīng)，因此電極活性材料的溫度升高。此外，在陰極活性材料由呈現(xiàn)低電導(dǎo)率的鋰過渡金屬氧化物制成的情形下，由于這樣的短路從陰極活性材料產(chǎn)生大量的熱量，因此進(jìn)一步加速電池的燃燒或爆炸。此外，在用于將陽極突片32焊接到陽極引線33的陽極形成V形過程期間，陽極突片32中的一些可能被切割。因此，存在對可以使用簡單制備方法制備的并且即使當(dāng)外力被施加到二次電池時也確保二次電池的壽命和安全性的電極組件的高必要性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，已經(jīng)完成本發(fā)明來解決以上問題以及其它尚未解決的枝術(shù)的問題。由于用以解決如上所述的問題的廣泛和深入的研究以及實驗，本申請的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)時在該結(jié)構(gòu)中，多個第一單元電極和第二電極片被卷繞使得第一單元電極經(jīng)由隔板片與第二電極片相對，并且第一電極和第二電極具有相反的極性，可以防止由于因外力引起的第一電極突片和第二電極突片之間的短路的發(fā)生而使電池產(chǎn)生熱量，由此提 高了電池的安全性，并且不必在電池的制備期間執(zhí)行用于將第二電極突片焊接到第二電極引線的過程，由此大大提高了生產(chǎn)率?；谶@些發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)完成了本發(fā)明。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，以上和其它目的可以通過提供一種具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件來完成，其中多個第一單元電極和第二電極片被卷繞使得第一單元電極經(jīng)由隔板片與第二電極片相對，并且第一電極和第二電極具有相反的極性。根據(jù)本發(fā)明，第一電極和第二電極具有相反的極性，并且第一單元電極和第二電極片被卷繞使得第一單元電極經(jīng)由隔板片與第二電極片相對。因此，可以防止可能由歸因于在電池的掉落或振動之后在電極突片之間的接觸的內(nèi)部短路而引起的電池燃燒或爆炸，從而提高了電池的安全性。具體地，第二電極由單片形成，因此第二電極不包括多個第二電極突片。因此，可以從根本上防止電極突片接觸相反電極。此外，不必執(zhí)行用于將第二電極突片熱焊接到電極引線的過程，并且因此可以排除第二電極突片中的一些在將第二電極突片熱焊接到電極弓I線期間被切割的可能性。此外，不必執(zhí)行用于在第二電極處形成電極突片或?qū)㈦姌O突片附接到第二電極以制備單元電極的過程，并且因此可以減少電池制備過程的數(shù)量，由此提高了生產(chǎn)率。在優(yōu)選示例中，電極組件可以被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，在第一隔板片布置在其之間的第一單元電極和第二電極片被放置在第二隔板片上的狀態(tài)下，第一單元電極、第二電極片、第一隔板片和第二隔板片在隔板片的縱方向(長度方向)上被以每個第一單元電極中的寬度順序卷繞。具體地，電極組件可以被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，在第二電極片、第一隔板片和第一單元電極被向上順序地放置在第二隔板片上的狀態(tài)下，第二電極片、第一隔板片、第一單元電極和第二隔板片在這些片的縱向方向(長度方向)上被以每個第一單元電極中的寬度順序卷繞。另一方面，電極組件可以被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，在第一單元電極、第一隔板片和第二電極片被順序放置在第二隔板片上的狀態(tài)下，第一單元電極、第一隔板片、第二電極片和第二隔板片在這些片的縱向方向(長度方向)上被以每個第一單元電極中的寬度順序卷繞。第一電極可以是陰極，并且第二電極可以是陽極。另一方面，第一電極可以是陽極，并且第二電極可以是陰極。同時，第一單元電極可以是通過使用第一電極活性材料涂覆第一電極的集電器的相反主表面而制備的電極，并且第二電極片可以是通過使用第二電極活性材料涂覆第一電極的集電器的相反主表面而制備的電極。例如，在第一電極是陰極并且第二電極是陽極的情形下，陰極是通過將陰極活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑的混 合物涂覆、干燥和擠壓到陰極集電器的相反主表面來制備的?？梢愿鶕?jù)需要將填料添加到該混合物。一般而言，陰極集電器具有3 μ m至500 μ m的厚度。陰極集電器不特別地受到限制，只要陰極集電器不會在應(yīng)用該陰極集電器的電池中引起任何化學(xué)變化的同時呈現(xiàn)高電導(dǎo)性。例如，陰極集電器可以由不銹鋼、鋁、鎳、鈦或塑料碳制成?？商娲?，陰極集電器可以由其表面用碳、鎳、鈦或銀處理過的鋁或不銹鋼制成。陰極集電器可以具有形成在其表面處的微小凹入部分和凸出部分以增加陰極活性材料的粘附力。陰極集電器可以被構(gòu)造成各種形式，諸如膜、片、箔、網(wǎng)狀物、多孔體、泡沫體和無紡布體。在鋰二次電池的情形下，陰極活性材料可以是但并不限于層狀化合物，諸如氧化鋰鈷(LiCoO2)或氧化鋰鎳(LiNiO2),或被一種或多種過渡金屬代替的化合物；由化學(xué)式Li1+xMn2_x04(其中，X = O到O. 33)表示的鋰錳氧化物或諸如LiMnO3、LiMn2O3或LiMnO2的鋰猛氧化物；鋰銅氧化物(Li2CuO2);銀氧化物,諸如LiV308、LiFe304、V2O5或Cu2V2O7 ;由化學(xué)式LiNi1JMxO2 (其中，M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B 或 Ga，且 X = O. 01 到 O. 3)表示的 Ni 配位點(N1-sited)的鋰鎳氧化物；由化學(xué)式LiMn2_xMx02 (其中,M = Co、N1、Fe、Cr、Zn或Pt,并且x=O. 01到O.1)或化學(xué)式Li2Mn3M08(其中，M = Fe、Co、N1、Cu或Zn)表示的鋰猛復(fù)合氧化物；化學(xué)式中的Li部分地被堿土金屬離子取代的LiMn2O4 ;二硫化物化合物；或Fe2 (MoO4) 3。通常按照包括陰極活性材料的化合物的總重量的1%至50%來添加導(dǎo)電劑。導(dǎo)電劑不被具體限制，只要導(dǎo)電劑呈現(xiàn)高電導(dǎo)性的同時不會在應(yīng)用其的電池中引起任何化學(xué)變化。例如，石墨，諸如天然石墨或人造石墨；碳黑類，諸如碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、爐黑、燈黑或夏黑(summer black);導(dǎo)電纖維，諸如碳纖維或金屬纖維；金屬粉末，諸如氟化碳粉末、鋁粉或鎳粉；導(dǎo)電晶須，諸如氧化鋅和鈦酸鉀；導(dǎo)電金屬氧化物，諸如氧化鈦；或聚亞苯基衍生物可以被用作導(dǎo)電劑。粘合劑是用來輔助活性材料和導(dǎo)電劑之間的粘合以及輔助與集電器的粘合的成分。粘合劑通常根據(jù)包括陰極活性材料的化合物的總重量以I至50重量％的量添加。作為粘合劑的示例，可以使用聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、四氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡膠、氟橡膠及各種共聚物。填料是用來抑制陰極的膨脹的可選成分。填料不被具體限制，只要其在應(yīng)用其電池中不引起化學(xué)變化并且由纖維材料制成。作為填料的例子，可以使用烯烴聚合物，諸如聚乙烯和聚丙烯；和纖維材料，諸如玻璃纖維和碳纖維。另一方面，通過將陽極活性材料涂覆、干燥和擠壓至陽極集電器來制備陽極?？梢愿鶕?jù)需要選擇性地將前述的導(dǎo)電劑、粘合劑和填料添加到陽極活性材料。通常，陽極集電器具有3 μ m至500 μ m的厚度。陽極集電器不被具體限定只要該陽極集電器在呈現(xiàn)高電導(dǎo)性的同時不在應(yīng)用其的電池中引起化學(xué)變化。例如，陽極集電器可以由銅、不銹鋼、鋁、鎳、鈦或塑料碳制成?？商娲?，陽極集電器可以由其表面用碳、鎳、鈦或銀或鋁鎘合金處理過的銅或不銹鋼制成。以在陰極集電器中同樣的方式，陽極集電器可以具有形成在其表面處的微小凹入部分和凸起部分以增加陽極活性材料的粘附力。陽極集電器可以被構(gòu)造為各種形式，所述形式諸如膜、片、箔、網(wǎng)狀物、多孔體、泡沫體和無紡布體。作為陽極活性材料，例如，可以使用碳，諸如非石墨化碳或石墨基碳；金屬復(fù)合氧化物，諸如 LixFe2O3 (O ≤ X ≤ I) ,LixWO2 (O ≤ x ≤ I),SnxMe1^xMeJ y0z (Me Mn,Fe,Pb,Ge ;Me，Al、B、P、Si，元素周期表的第1，2和3族元素，鹵素；0≤X≤I ；I ≤ y ≤ 3 ；I ≤ z ≤ 8);金屬鋰；鋰合金；硅基合金；錫基合金；金屬氧化物，諸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb204、Sb2O5'Ge。、GeO2'Bi2O3'Bi2O4 或 Bi2O5 ;導(dǎo)電聚合物，諸如聚乙炔；或基于 L1-Co-Ni 的材料。第二電極片可以被附接到第二隔板片的頂部使得第二電極片和第二隔板片可以被容易地卷繞?？梢酝ㄟ^但不限于熱焊接來實現(xiàn)將第二電極片附接到第二隔板片的頂部。作為優(yōu)選示例，電極突片可以從各個第一單元電極突出，并且電極引線可以被附接到第二電極片的集電器的未施加電極活性材料的未涂覆部分。作為另一實例，在卷繞狀態(tài)下第一單元電極可以相對于第二電極片交替地布置，使得電極突片位于同一區(qū)域。同時，當(dāng)?shù)谝粏卧姌O在縱向方向上被順序卷繞時，第一單元電極的卷繞厚度增大。因此，第一單元電極相對于第二電極片布置，使得第一單元電極之間的間隔在沿縱向方向增大。第一隔板片和/或第二隔板片可以具有在卷繞之后圍繞電極組件一次的延伸長度，并且第一隔板片和/或第二隔板片的最外端可以通過熱焊接或膠帶來固定。例如，可以使熱焊接裝置或熱板與待被表面處理的第一隔板片和/或第二隔板片接觸，使得第一隔板片和/或第二隔板片通過加熱被焊接并且然后被固定。因此，壓力連續(xù)地被維持，并且因此，在電極和隔板片之間實現(xiàn)了穩(wěn)定的界面接觸。第一隔板片和第二隔板片可以是由相同的材料或不同的材料制成的多孔絕緣膜。
例如，可以使用呈現(xiàn)高離子磁導(dǎo)率和高機械強度的絕緣膜作為第一隔板片和第二隔板片。隔板片通常具有O. 01 μ m至10 μ m的孔隙直徑和5 μ m至300 μ m的厚度。對于隔板片的材料，例如，使用由烯烴聚合物諸如聚丙烯(呈現(xiàn)耐化學(xué)性和疏水性)、玻璃纖維、或聚乙烯制成的片材或無紡布。第一隔板片和第二隔板片由選自以下膜中的一種膜制成微孔聚乙烯膜、聚丙烯膜、由聚乙烯膜和聚丙烯膜的組合而制備的多層膜、及用于聚合物電解質(zhì)的聚合物膜，所述聚合物電解質(zhì)諸如為聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物。優(yōu)選隔板片具有粘合劑功能以容易地執(zhí)行卷繞過程。在優(yōu)選示例中，第一隔板片和第二隔板片可以由用于聚合物電解質(zhì)的聚合物膜制成，該聚合物膜由于熱焊接而具有粘合劑功能，包括具有微孔隙度的第一聚合物層和通過膠化聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物而獲得的第二聚合物層，以上所述內(nèi)容在以本申請的申請人的名義提交的韓國專利申請No. 1999-57312中公開。本申請的公開內(nèi)容在此處通過引用并入。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電化學(xué)電池，所述電化學(xué)電池包括具有上述結(jié)構(gòu)的電極組件。電化學(xué)電池的典型示例是二次電池。優(yōu)選地，所述二次電池是具有鋰離子作為介質(zhì)的鋰二次電池。根據(jù)電極組件的形式以及根據(jù)電池殼體的結(jié)構(gòu)或形式，鋰二次電池可以被歸類為圓柱形電池、棱柱形電池或袋形電池。本發(fā)明優(yōu)選地可以應(yīng)用到當(dāng)外部沖擊被施加到電池時例如當(dāng)使電池掉落時呈現(xiàn)低安全性的袋形電池。袋形電池被構(gòu)造成具有電極組件被安裝在由包括金屬層和樹脂層的層壓片制成的袋形殼體中的結(jié)構(gòu)，如先前所描述的。通常使用由鋁層壓片制成的殼體。使用電極組件制備電化學(xué)電池的方法在本發(fā)明所屬的領(lǐng)域中是眾所周知的，并且因此，將不給出其詳細(xì)描述。

同時，在最近幾年中，作為大型裝置以及小型移動裝置的電源，鋰離子二次電池已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。當(dāng)鋰離子二次電池被應(yīng)用于這樣的應(yīng)用時，優(yōu)選使鋰離子二次電池具有低重量。減小二次電池的重量的方法的示例是將二次電池構(gòu)造成具有電極組件被安裝在由鋁層壓片制成的袋形殼體中的結(jié)構(gòu)。鋰二次電池在本發(fā)明所屬的領(lǐng)域中是眾所周知的，并且因此，將不給出其描述。另外，當(dāng)二次電池被用作中或大型裝置的電源時，如前面所描述的，優(yōu)選將二次電池構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)即使在其長期使用之后二次電池的使用性能仍極大地受到抑制(restrain)，二次電池的壽命是極好的，并且可以以低成本量產(chǎn)該二次電池。就這點而言，優(yōu)選在包括作為單元單體的二次電池的中型或大型電池模塊中使用包括根據(jù)本發(fā)明的電極組件的二次電池。中型或大型電池模塊被構(gòu)造成成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，以串聯(lián)或串聯(lián)/并聯(lián)的方式使多個單元單體彼此連接以提供高功率和大容量。中型或大型電池模塊在本發(fā)明所屬的領(lǐng)域中是眾所周知的，并且因此，將不給出其描述。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的方面，提供了一種制備具有上述結(jié)構(gòu)的電極組件的方法。在優(yōu)選的示例中，制備電極組件的方法可以包括a)切割第一電極片以制備多個第一單元電極，所述第一單元電極被構(gòu)造成使得在每個第一單元電極的一側(cè)處形成有電極突片，b)將電極引線附接到集電器的未施加電極活性材料的未涂覆部分以制備第二電極片，C)在第二電極片、第一隔板片和第一單元電極被向上順序放置在第二隔板片上的狀態(tài)下，在這些片的縱向方向(長度方向)上以每個第一單元電極中的寬度將第二電極片、第一隔板片、第一單元電極和第二隔板片順序卷繞，以及d)將第一單元電極的電極突片焊接到電極引線。因為根據(jù)本發(fā)明的電極組件是基于卷繞結(jié)構(gòu)，所以使用根據(jù)本發(fā)明的制備電極組件的方法來制備的電極組件類似于凝膠卷型電極組件和堆疊/折疊型電極組件。然而，根據(jù)本發(fā)明的電極組件不遭受在凝膠卷型電極組件內(nèi)導(dǎo)致的應(yīng)力積聚并且因此不遭受電極組件的變形。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的電極組件不遭受在堆疊/折疊型電極組件中導(dǎo)致的低安全性。此外，因為一些電極被以單元電極的形式制備，使用根據(jù)本發(fā)明的制備電極組件的方法來制備的電極組件類似于堆疊型電極組件。然而，根據(jù)本發(fā)明的電極組件不遭受在堆疊型電極組件中導(dǎo)致的復(fù)雜制備和低生產(chǎn)率。因此，根據(jù)本發(fā)明的制備電極組件的方法是能夠解決所有與這樣的制備電極組件的常規(guī)方法有關(guān)的問題的新技術(shù)。本發(fā)明的效果如從以上描述顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，多個第一單元電極和第二電極片被卷繞使得第一單元電極經(jīng)由隔板片與第二電極片相對，并且第一電極和第二電極具有相反的極性，并且因此可以防止由因外力導(dǎo)致的內(nèi)部短路的發(fā)生而引起從電池產(chǎn)生發(fā)熱，由此提高了電池的安全性，并且在電池的制備期間不必執(zhí)行用于將多個第二電極突片焊接到第二電極引線的過程，由此大大提高了生產(chǎn)率。


圖1是示出了制備包括常規(guī)二單體的堆疊/折疊型電極組件的方法的典型視圖；圖2是在用于制備圖1的堆疊/折疊型電極組件的方法中的二單體的陣列組合的典型視圖；圖3是示出了使用圖1的方法制備的電極組件的結(jié)構(gòu)的典型視圖；圖4是示出了制備根據(jù)本發(fā)明的實施例的電極組件的方法的典型視圖；圖5是示出了使用圖4的方法制備的電極組件的結(jié)構(gòu)的典型視圖；圖6是示出了包括圖5的電極組件的鋰二次電池的結(jié)構(gòu)的典型視圖；并且圖7和圖8是示出了在用于制備根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的電極組件的方法中的第一單元電極和第二單元電極片的示例性陣列組合的典型視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)注意，本發(fā)明的范圍并不受示出的實施例限制。圖4是示出了制備根據(jù)本發(fā)明的實施例的電極組件的方法的典型視圖，并且圖5是示出了使用圖4的方法制備的電極組件的結(jié)構(gòu)的典型視圖。
參照這些附圖，電極組件70被構(gòu)造為陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)。八個第一單元電極40和第二電極片60被卷繞使得第一單元電極40和第二電極片60經(jīng)由隔板片50而彼此相對。第二電極引線62被附接(焊接)到第二電極片60的集電器的未施加電極活性材料的未涂覆部分。在卷繞狀態(tài)下第一單元電極40被相對于第二電極片60交替地布置，使得第一電極突片40a位于相同的區(qū)域。第一單元電極40相對于第二電極片60布置，使得第一單元電極40之間的間隔L在縱向方向上(在由箭頭指示的方向上)增大。在以陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)將第一單元電極40、第二電極片60和隔板片50堆疊在另一隔板片上的狀態(tài)下將第一單元電極40、第二電極片60和隔板片50卷繞以構(gòu)成電極組件，這將在下文中參照圖7和圖8描述。圖6是示出了包括圖5的電極組件的鋰二次電池的結(jié)構(gòu)的典型視圖。連同圖5—起參照圖6，鋰二次電池100被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，包括陰極、陽極和設(shè)置在陰極和陽極之間的隔板的電極組件70在袋形電池殼體200中，電極組件70的陰極突片31通過形成V形而焊接到陰極引線34，陽極引線33焊接到陽極片的未涂覆部分，并且電池殼體200在陰極引線34和陽極引線33從電池殼體200向外突出的狀態(tài)下被密封。電池殼體200由諸如鋁層壓片的軟包裝材料制成。電池殼體200包括具有凹陷接納部分230的殼體本體210，電極組件70位于該凹陷接納部分230中；和蓋子220，其一端與殼體本體210連接。絕緣膜80附接到陰極引線34 和陽極引線33的頂部和底部，以確保在陰極引線34和電池殼體200之間以及在陽極引線33和電池殼體200之間的電絕緣和密封性。圖7是示出了在用于制備根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電極組件的方法中的第一單元電極和第二電極片的示例性陣列組合的典型視圖。參照圖7，電極組件72被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，在它們之間設(shè)有第一隔板片52的單元陰極42和陽極片64被放置在第二隔板片54上的狀態(tài)下，即在陽極片64、第一隔板片52和單元陰極42被順序放置在第二隔板片54上的狀態(tài)下，單元陰極42、陽極片64、第一隔板片52和第二隔板片54在第一隔板片52和第二隔板片54的縱向方向上(在由箭頭指示的方向上)被以每個單元陰極42的寬度W順序卷繞。第一隔板片52和第二隔板片54是由相同材料制成的多孔絕緣膜。陽極片64通過熱焊接被附接到第二隔板片54的頂部。圖8是示出了在用于制備根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的電極組件的方法中的第一單元電極和第二電極片的示例性陣列組合的典型視圖。參照圖8，電極組件74的結(jié)構(gòu)與圖7的電極組件72的結(jié)構(gòu)完全相同，除電極組件74被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)之外在該結(jié)構(gòu)中，在單元陰極42、第一隔板片52和陽極片64被順序放置在第二隔板片54上的狀態(tài)下，單元陰極42、第一隔板片52、陽極片64和第二隔板片54在片的縱向方向上(在由箭頭指示的方向上)被以每個單元陰極42的寬度W順序卷繞，并且將省略其詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不脫離如在所附權(quán)利要求中所披露的本發(fā)明的范圍.和精神的情況下，各種修改、增加和替換是可能的。
權(quán)利要求
1.一種具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件，其中，多個第一單元電極和第二電極片被卷繞使得所述第一單元電極經(jīng)由隔板片與所述第二電極片相對，并且第一電極和第二電極具有相反的極性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，第一隔板片設(shè)置在所述第一單元電極和所述第二電極片之間，在所述第一單元電極和所述第二電極片被放置在第二隔板片上的狀態(tài)下，所述第一單元電極、所述第二電極片、所述第一隔板片和所述第二隔板片在所述隔板片的縱向方向(長度方向)上被以所述第一單元電極中的每一個單元電極的寬度順序卷繞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極組件，其中，所述電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，在所述第二電極片、所述第一隔板片和所述第一單元電極被向上順序地放置在所述第二隔板片上的狀態(tài)下，所述第二電極片、所述第一隔板片、所述第一單元電極和所述第二隔板片在所述隔板片的縱向方向(長度方向)上被以所述第一單元電極中的每一個單元電極的寬度順序卷繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極組件，其中，所述電極組件被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)在該結(jié)構(gòu)中，在所述第一單元電極、所述第一隔板片和所述第二電極片被向上順序地放置在所述第二隔板片上的狀態(tài)下，所述第一單元電極、所述第一隔板片、所述第二電極片和所述第二隔板片在所述隔板片的縱向方向(長度方向)上被以所述第一單元電極中的每一個單元電極的寬度順序卷繞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一電極是陰極，并且所述第二電極是陽極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一電極是陽極，并且所述第二電極是陰極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一單元電極是通過使用第一電極活性材料涂覆所述第一電極的集電器的相反主表面而制備的電極，并且所述第二電極片是通過使用第二電極活性材料涂覆所述第一電極的集電器的相反主表面而制備的電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第二電極片通過熱焊接而附接到所述第二隔板片的頂部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，電極突片從各個第一單元電極突出，并且電極引線被附接到所述第二電極片的集電器的未施加電極活性材料的未涂覆部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，在卷繞狀態(tài)下所述第一單元電極相對于所述第二電極片交替地布置，使得電極突片位于相同的區(qū)域處。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一單元電極相對于所述第二電極片布置，使得所述第一單元電極之間的間隔沿縱向方向增大。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，卷繞的第一隔板片和/或第二隔板片的最外端通過熱焊接或膠帶來固定。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一隔板片和所述第二隔板片是由相同材料或不同材料制成的多孔絕緣膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一隔板片和所述第二隔板片由選自以下膜中的一種膜制成微孔聚乙烯膜、聚丙烯膜、由聚乙烯膜和聚丙烯膜的組合而制備的多層膜、以及用于聚合物電解質(zhì)的聚合物膜，所述聚合物電解質(zhì)諸如為聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、和聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
15.—種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件的電化學(xué)電池。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電化學(xué)電池，其中，所述電化學(xué)電池是二次電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電化學(xué)電池，其中，所述二次電池是具有鋰離子的鋰二次電池。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電化學(xué)電池，其中，所述二次電池被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)所述電極組件被安裝在由包括金屬層和樹脂層的層壓片制成的袋狀殼體中。
19.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極組件的方法，所述方法包括以下步驟 a)切割第一電極片以制備多個第一單元電極，所述第一單元電極被構(gòu)造成使得在所述第一單元電極中的每一個單元電極的一側(cè)處形成有電極突片； b)將電極引線附接到集電器的未施加電極活性材料的未涂覆部分，以制備第二電極片; c)在所述第二電極片、第一隔板片和所述第一單元電極被向上順序地放置在第二隔板片上的狀態(tài)下，沿所述隔板片的縱向方向(長度方向)以所述第一單元電極中的每一個單元電極的寬度將所述第二電極片、所述第一隔板片、所述第一單元電極和所述第二隔板片順序卷繞；以及 d)將所述第一單元電極的電極突片焊接到電極引線。
全文摘要
本發(fā)明包括一種具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件；并且提供一種電極組件，其中多個第一電極單元和單個第二電極片被放置在分隔膜之間并且被卷繞成它們彼此面對的結(jié)構(gòu)，并且其中第一電極和第二電極構(gòu)成具有互相相反的極性的電極。
文檔編號H01M10/0525GK103069633SQ201180013259
公開日2013年4月24日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者趙知勛, 金東明, 金基雄, 黃成敏, 鄭炫哲, 權(quán)盛振, 金亨, 閔基泓 申請人:株式會社Lg 化學(xué)