電極組件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]相關(guān)申請的相互參考
[0002]本申請主張基于2013年2月15日申請的韓國專利申請第10-2013-0016515號及2014年2月17日申請的韓國專利申請第10-2014-0017628號的優(yōu)先權(quán)，公開于相應(yīng)申請的說明書及附圖的全部內(nèi)容援引于本申請。
[0003]本發(fā)明涉及將正極(cathode)及負極(anode)以Z-折疊方式層疊的電極組件及其制造方法，更詳細地涉及將正極/隔膜/負極/隔膜/正極的第一單元電池及負極/隔膜/正極/隔膜/負極的第二單元電池交替地層疊的電極組件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]二次電池作為用于解決使用化石燃料的現(xiàn)有的汽油汽車、柴油汽車等的大氣污染等的方案而提出的電動汽車(EV)、混合動力電動汽車(HEV)、插電式混合動力汽車(PHEV)等的動力源而備受矚目，如汽車等中大型設(shè)備因高輸出、大容量的必要性而使用將多個電池單元電連接而成的中大型電池模塊。
[0005]但是，優(yōu)選地，中大型電池模塊盡可能制造成較小的大小和重量，因而主要將能夠以高集成度進行層疊并且與容量相比重量較小的方形電池、袋型電池等制成中大型電池模塊的電池單元。
[0006]通常，電極組件形成為正極/隔膜/負極的層疊結(jié)構(gòu)，代表性地如圖1所示，在隔膜片3上排列多個正極I及負極2，并從隔膜片3的一端部(例如，圖1的最右側(cè)正極I)開始依次沿著逆時針方向卷繞來進行制造。但是，在這種結(jié)構(gòu)中存在如下問題:中心部的電極與外側(cè)部的電極之間產(chǎn)生溫度梯度而放熱效率不同，在長時間使用的情況下，壽命變短。
[0007]或者，如圖2所示，以在配置成Z字形的隔膜片3之間交替地依次層疊正極I及負極2的方式構(gòu)成電極組件。這種方式(稱之為Z-折疊方式)公開于韓國公開專利第2000-0051741 號。
[0008]這種現(xiàn)有的電極組件的制造方法由于單一的正極及負極每次層疊一層，因此，存在如下問題:完成一個電極組件所需的時間變得很長，由此電極組件的生產(chǎn)率顯著下降。并且，二次電池所需的電極數(shù)越增加，折疊時所產(chǎn)生的正極、負極之間的位置整齊排列不良率也越顯著增加。進而，為了與所需的電極組件的生產(chǎn)容量對應(yīng)，需要使折疊裝備以成正比的方式增加，因而存在費用增加的問題。因此，需要開發(fā)既能夠提高電極組件生產(chǎn)率又能夠提高正極與負極之間的位置整齊排列的電極組件及其制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]要解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明為了解決上述問題而提出，本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)制造正極/隔膜/負極/隔膜/正極結(jié)構(gòu)的第一單元電池及負極/隔膜/正極/隔膜/負極結(jié)構(gòu)的第二單元電池并根據(jù)Z-折疊方式將第一單元電池及第二單元電池交替地層疊的電極組件及其制造方法，從而能夠?qū)⒐ば虻暮喕敖档统杀镜男Ч麡O大化。
[0011]用于解決技術(shù)問題的手段
[0012]作為用于解決上述的技術(shù)問題的手段，本發(fā)明的電極組件的特征在于，包括:一個以上的第一單元電池，使第一電極、隔膜、第二電極、隔膜及第一電極依次層疊而成；以及一個以上的第二單元電池，使第二電極、隔膜、第一電極、隔膜及第二電極依次層疊而成，第一單元電池和第二單元電池以反復(fù)配置的方式交替地層疊于被折疊成Z字形的隔膜片之間。
[0013]在此，第一電極為正極，第二電極為負極，或者第一電極為負極，第二電極為正極。
[0014]并且，本發(fā)明的特征在于，本發(fā)明的電極組件的第一單元電池及第二單元電池具有借助熱和壓力而將電極與隔膜結(jié)合成一體的結(jié)構(gòu)。并且，本發(fā)明的特征在于，向電極組件施加熱和壓力。
[0015]進而，本發(fā)明的特征在于，分別配置于本發(fā)明的電極組件的兩端部的最外側(cè)的第一電極或第二電極僅在朝向內(nèi)側(cè)的一側(cè)面涂敷有活性物質(zhì)。
[0016]第一單元電池可以還包括一個以上的第一追加單元電池，上述第一追加單元電池使隔膜、第二電極、隔膜及第一電極層疊而成，第二單元電池可以還包括一個以上的第二追加單元電池，上述第二追加單元電池使隔膜、第一電極、隔膜及第二電極層疊而成。
[0017]并且，本發(fā)明的特征在于，本發(fā)明的電極組件的第一單元電池設(shè)有多個，并分為具有互不相同的大小的至少兩個組，第二單元電池設(shè)有多個，并分為具有互不相同的大小的至少兩個組，隔膜片根據(jù)第一單元電池的大小和第二單元電池的大小而使折疊成Z字形的長度不同。
[0018]本發(fā)明的特征在于，第一單元電池和第二單元電池分別按大小順序交替地配置于隔膜片。在此，本發(fā)明的特征在于，電極組件為階梯形狀。
[0019]本發(fā)明的特征在于，多個上述第一單元電池中的一個以上的第一單元電池還包括一個以上的第一追加單元電池，上述第一追加單元電池使隔膜、第二電極、隔膜及第一電極層疊而成，多個上述第二單元電池中的一個以上的第二單元電池還包括一個以上的第二追加單元電池，上述第二追加單元電池使隔膜、第一電極、隔膜及第二電極層疊而成，隔膜片根據(jù)第一單元電池的高度和第二單元電池的高度而使折疊成Z字形的高度不同。
[0020]本發(fā)明的特征在于，第一單元電池和第二單元電池分別按高度順序交替地配置于隔膜片。
[0021]本發(fā)明的電極組件的制造方法包括如下步驟:形成使第一電極、隔膜、第二電極、隔膜及第一電極依次層疊而成的一個以上的第一單元電池；形成使第二電極、隔膜、第一電極、隔膜及第二電極依次層疊而成的一個以上的第二單元電池；以及在折疊成Z字形的隔膜片之間交替地反復(fù)配置第一單元電池和第二單元電池來形成電極組件。
[0022]優(yōu)選地，形成電極組件的步驟包括如下步驟:將一個以上的第一單元電池以隔開一定間隔的方式配置于隔膜片的一側(cè)面，將一個以上的第二單元電池以隔開與一定間隔相同的間隔的方式配置于隔膜片的與一側(cè)面相反側(cè)的另一側(cè)面，并配置成使第二單元電池位于被隔開的第一單元電池之間；以及將隔膜片折疊成Z字形。
[0023]或者，形成電極組件的步驟包括如下步驟:將一個以上的第一單元電池以隔開一定間隔的方式配置于隔膜片的一側(cè)面，將第二單元電池配置于隔膜片的與一側(cè)面相反側(cè)的另一側(cè)面中與第一單元電池相同的位置；以及將隔膜片折疊成Z字形。
[0024]并且，本發(fā)明的電極組件的制造方法可以還包括對隔膜片的兩側(cè)折疊部進行加壓而壓接的步驟。
[0025]本發(fā)明的特征在于，第一單元電池設(shè)有多個，并分為具有互不相同的大小的至少兩個組，第二單元電池設(shè)有多個，并分為具有互不相同的大小的至少兩個組，在形成電極組件的步驟中，隔膜片根據(jù)第一單元電池的大小和第二單元電池的大小而使折疊成Z字形的長度不同。
[0026]本發(fā)明的特征在于，第一單元電池和第二單元電池分別按大小順序交替地配置于隔膜片。
[0027]本發(fā)明的特征在于，根據(jù)電極組件的制造方法而制造的電極組件為階梯形狀。
[0028]本發(fā)明的特征在于，多個第一單元電池中的一個以上的第一單元電池還包括一個以上的第一追加單元電池，上述第一追加單元電池使隔膜、第二電極、隔膜及第一電極層疊而成，多個第二單元電池中的一個以上的第二單元電池還包括一個以上的第二追加單元電池，上述第二追加單元電池使隔膜、第一電極、隔膜及第二電極層疊而成，在形成電極組件的步驟中，隔膜片根據(jù)第一單元電池的高度和第二單元電池的高度而使折疊成Z字形的高度不同。
[0029]本發(fā)明的特征在于，第一單元電池和第二單元電池分別按高度順序交替地配置于隔膜片。
[0030]發(fā)明效果
[0031 ] 根據(jù)本發(fā)明，在折疊工序中能夠使用第一單元電池及第二單元電池而獲得折疊工序的簡化及降低成本的效果。
[0032]并且，分別配置于本發(fā)明的電極組件的兩端部的最外側(cè)的第一電極或第二電極僅在朝向內(nèi)側(cè)的一側(cè)面涂敷有活性物質(zhì)，從而產(chǎn)生降低成本的效果。
[0033]并且，由于本發(fā)明的電極組件的剖面能夠具有非方形的階梯形狀，從而產(chǎn)生能夠提高安裝電極組件的周邊裝置的設(shè)計自由度并能夠有效地使用安裝電極組件的裝置內(nèi)的剩余空間的效果。
【附圖說明】
[0034]圖1為示出現(xiàn)有的電極組件的折疊結(jié)構(gòu)的概念圖。
[0035]圖2為示出現(xiàn)有的電極組件的折疊結(jié)構(gòu)的概念圖。
[0036]圖3a及圖3b示出本發(fā)明的第一單元電池及第二單元電池結(jié)構(gòu)。
[0037]圖4a及圖4b示出本發(fā)明的另一第一單元電池及第二單元電池結(jié)構(gòu)。
[0038]圖5為本發(fā)明的第一單元電池制造工序的工序概念圖。
[0039]圖6示出本發(fā)明第一實施例的電極組件的結(jié)構(gòu)。
[0040]圖7示出本發(fā)明的電極組件的壓接。
[0041]圖8示出對本發(fā)明的電極組件的隔膜片的兩側(cè)折疊部的壓接。
[0042]圖9示出本發(fā)明的電極組件的制造方法的折疊概念圖。