本申請(qǐng)要求于2014年12月3日在韓國(guó)提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2014-0172401號(hào)的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將上述專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合在此。本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于二次電池的電極組件及其制造方法。更具體地說(shuō)，本公開(kāi)內(nèi)容涉及通過(guò)堆疊多個(gè)雙電池型和/或單電池型單元電池來(lái)制造電極組件的方法。

背景技術(shù)：

隨著對(duì)移動(dòng)裝置的技術(shù)開(kāi)發(fā)和需求增加，對(duì)作為能源的電池的需求迅速增加，因此，對(duì)滿足各種要求的電池進(jìn)行了許多研究。典型地，就電池形狀而言，厚度較薄而能夠應(yīng)用于諸如移動(dòng)電話之類的產(chǎn)品的棱柱形二次電池和袋型二次電池顯示出高需求，就電池材料而言，具有諸如高能量密度、放電電壓和輸出穩(wěn)定性這些優(yōu)點(diǎn)的諸如鋰離子電池和鋰離子聚合物電池之類的鋰二次電池顯示出高需求。

此外，可根據(jù)電極組件的正極/隔板/負(fù)極結(jié)構(gòu)對(duì)二次電池進(jìn)行分類。可以分為，例如，包卷型電極組件，具有正極和負(fù)極的長(zhǎng)片纏繞同時(shí)隔板插置其間的結(jié)構(gòu)；堆疊型電極組件，具有由特定的尺寸單元切割的多個(gè)正極和負(fù)極順序地堆疊同時(shí)隔板插置其間的結(jié)構(gòu)；以及堆疊/折疊型電極組件，具有利用隔膜等將以特定單元的正極和負(fù)極堆疊的雙電池(bi-cell)或單電池(monol-cell)纏繞同時(shí)隔板插置其間的結(jié)構(gòu)。

近來(lái)，具有將堆疊型電極組件置于袋型電池殼體的鋁層壓片內(nèi)的結(jié)構(gòu)的袋型電池備受關(guān)注，原因如下：其具有低制造成本、重量輕、易于形狀修改，此外，其利用率逐漸增加。

圖1簡(jiǎn)要圖示了用來(lái)制備現(xiàn)有技術(shù)的堆疊型電池的電極組件的單電池的制造工藝。最小單元單電池可大致包括隔板/第一電極/隔板/第二電極。如圖1所示，可通過(guò)以下步驟來(lái)制造單元單電池：順序地堆疊隔板11/第一電極12/隔板11/第二電極13，根據(jù)輥層壓工藝通過(guò)加熱和壓制使各個(gè)層進(jìn)行層間粘結(jié)，并且利用切割器c1、c2、c3適當(dāng)?shù)厍懈罹o密接觸的各層?？砂凑张c上述單電池制造工藝類似的方式執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的雙電池制造工藝，不同之處在于電極和隔板的堆疊次序。然而，通過(guò)輥層壓工藝制造的單電池和/或雙電池具有以下缺點(diǎn)：其可能會(huì)在穿過(guò)輥(roller)時(shí)因所施加的熱和壓力而彎曲并且會(huì)具有彎曲形狀而非平板形狀。此外，如圖1中所示，隔板和電極可以纏繞狀態(tài)儲(chǔ)存直到展開(kāi)(unwind)并被提供至輥層壓以進(jìn)行堆疊。當(dāng)纏繞狀態(tài)期間施加的變形未被輥層壓充分地消除時(shí)，這種彎曲現(xiàn)象可能會(huì)表現(xiàn)得更加突出。由于堆疊型電池可用于制造具有平板形狀的棱柱形電池，因此可能需要額外的工藝以將這樣的彎曲形狀的單電池和/或雙電池修正為平板形狀。

圖2簡(jiǎn)要圖示了現(xiàn)有技術(shù)的堆疊型電池的制造工藝。首先，通過(guò)以下步驟來(lái)制造電極組件100：堆放和堆疊彎曲的單元電池10(單電池和/或雙電池)，使得彎曲方向彼此相同，隨后纏條帶20并固定。電極組件可保持彎曲形狀。之后，可通過(guò)利用彎曲的平板夾具j同時(shí)按壓電極組件的上部/下部而將電極組件修正為平板形狀。然而，由于在堆疊的單元電池中彎曲方向是相同的，在彎曲部分上保持的修正應(yīng)力可能會(huì)在各單元電池之間彼此加強(qiáng)，因而，存在可能不易于從電極組件消除曲率的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

設(shè)計(jì)本公開(kāi)內(nèi)容來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，因此，本公開(kāi)內(nèi)容涉及提供一種有效的方法用于消除通過(guò)堆疊經(jīng)由輥層壓工藝而彎曲的單元電池所制造的電極組件的曲率。本公開(kāi)內(nèi)容的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)下面的詳細(xì)描述來(lái)理解，并且根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的示例性實(shí)施方式將變得更加顯而易見(jiàn)。此外，容易理解的是，本公開(kāi)內(nèi)容的目的和優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)所附權(quán)利要求及其組合中描述的手段或方法實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)方案

在本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面中，提供一種用于電化學(xué)裝置的平板電極組件的制造方法。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第一方面中，一種制造平板電極組件的方法包括：堆放第一單元電池堆和第二單元電池堆，以使它們的凹面彼此面對(duì)(s1)，所述第一單元電池堆和第二單元電池堆呈c形彎曲并且具有一定的曲率半徑；和通過(guò)按壓堆放的第一單元電池堆和第二單元電池堆而從所述單元電池堆消除曲率(s2)。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第二方面中以及上述第一方面中，在s1，第一單元電池堆的曲率半徑r1是第二單元電池堆的曲率半徑r2的-10％至+10％。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第三方面中以及上述第一方面或第二方面的任一個(gè)中，在s1，每一個(gè)單元電池堆的曲率中心軸位于與所述單元電池堆的相對(duì)面(facingplane)垂直的平面上。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第四方面中以及上述第一至第三方面的任一個(gè)中，第一單元電池堆和第二單元電池堆分別是單電池和/或雙電池。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第五方面中以及上述第一至第四方面的任一個(gè)中，平板電極組件是雙電池型和/或單電池型。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第六方面中以及上述第一至第五方面的任一個(gè)中，第一單元電池堆和第二單元電池堆分別是一個(gè)單元單電池和一個(gè)單元雙電池，或者是通過(guò)堆疊兩個(gè)以上單元單電池和單元雙電池形成的。

此外，在本公開(kāi)內(nèi)容的第七方面中以及上述第一至第六方面的任一個(gè)中，平板電極組件是單電池型或雙電池型，其中多個(gè)電極和多個(gè)隔板交替堆疊，并且所述隔板插置在兩個(gè)相對(duì)的電極之間。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第八方面中以及上述第七方面中，平板電極組件是雙電池型，其中設(shè)置在最上端部分的電極的極性與設(shè)置在最下端部分的電極的極性彼此相同。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第九方面中以及上述第七方面中，平板電極組件是單電池型，其中設(shè)置在最上端部分的電極的極性與設(shè)置在最下端部分的電極的極性彼此相反。

此外，在本公開(kāi)內(nèi)容的第十方面中以及上述第一至第九方面的任一個(gè)中，在s1，將具有無(wú)限曲率半徑的平面形狀的第三單元電池堆插置在第一單元電池堆和第二單元電池堆之間。

在本公開(kāi)內(nèi)容的第十一方面中以及上述第十方面中，第三單元電池堆是單電池型或雙電池型。

有益效果

本公開(kāi)內(nèi)容提供以下效果。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的用于制造電極組件的方法可容易地消除在輥層壓工藝中在單元電池中產(chǎn)生的曲率，并且可采用簡(jiǎn)單的工藝制造出平板電極組件。此外，當(dāng)利用上述方法來(lái)制造電極組件時(shí)，構(gòu)成電極組件的各單元電池之間的曲率可被抵消，因此，可顯著延長(zhǎng)電極組件維持平板形狀的時(shí)間。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面參照附圖對(duì)各實(shí)施方式的描述，本公開(kāi)內(nèi)容的其它目的和方面將變得顯而易見(jiàn)。附圖舉例說(shuō)明本公開(kāi)內(nèi)容的較佳實(shí)施方式，且與前述內(nèi)容一起用以提供對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)精神的進(jìn)一步理解，因此，本公開(kāi)內(nèi)容不應(yīng)被視為局限于附圖。同時(shí)，為了更清楚地描述，可對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的附圖中各元件的形狀、大小、規(guī)格或比例進(jìn)行放大。

圖1圖解了制造現(xiàn)有技術(shù)的單元電池的輥層壓工藝。

圖2圖解了通過(guò)堆疊現(xiàn)有技術(shù)的呈彎曲形狀的單元電池來(lái)制造電極組件的工藝。

圖3圖解了其上標(biāo)有曲率軸的單元電池。

圖4簡(jiǎn)要圖解了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式的制造電極組件的方法。

圖5簡(jiǎn)要圖解了第一單元電池堆和第二單元電池堆的曲率半徑差。

圖6圖解了第一單元電池堆和第二單元電池堆的曲率軸位于與所述單元電池堆的相對(duì)面垂直的平面上。

圖7圖解了在根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的各種方法中，通過(guò)堆疊第一單元電池堆和第二單元電池堆來(lái)制造單電池型電極組件的實(shí)施方式。

圖8和圖9圖解了通過(guò)在第一單元電池堆和第二單元電池堆之間插置平板第三單元電池堆來(lái)制造電極組件的實(shí)施方式。

圖10圖解了通過(guò)纏帶來(lái)固定所制造的電極組件的實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開(kāi)內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施方式。在描述之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)解釋為受限于一般和字典意義，而是應(yīng)以允許發(fā)明人對(duì)最佳解釋適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語(yǔ)的原則的基礎(chǔ)根據(jù)對(duì)應(yīng)于本公開(kāi)內(nèi)容的技術(shù)方面的意義和概念來(lái)解釋。因此，在此提供的描述只是出于舉例說(shuō)明目的的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不意在限制本公開(kāi)內(nèi)容的范圍，因此應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的情況下，可對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容進(jìn)行其他等同替換和修改。

本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種通過(guò)堆疊單電池和/或雙電池形式的單元電池來(lái)制造電極組件的方法，更具體地，涉及一種通過(guò)堆疊利用輥層壓工藝的彎曲形狀的單元電池來(lái)制造平板電極組件的方法。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容，所述電極組件是正極和負(fù)極以及插置其間的隔板的堆疊，所述電極組件可用在諸如鋰離子二次電池的電化學(xué)裝置中。

參照?qǐng)D1和圖2，包括在電極組件中所包括的單元電池一般是利用如上所述的輥層壓(rolllamination)工藝制造的，并且所述單元電池因所施加的熱和壓力而被制造成具有彎曲形狀。彎曲的單元電池可基于一定的曲率軸彎曲，并且曲率軸x一般沿與輥的前進(jìn)方向垂直的方向。圖3圖解了每一個(gè)單元電池中的曲率軸x形成為垂直于輥前進(jìn)方向p。

圖4簡(jiǎn)要圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的電極組件的制造方法。下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述本公開(kāi)內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施方式。

參照?qǐng)D4，在4a處，可制備呈c形彎曲并且具有一定的曲率半徑的第一單元電池堆210。所述單元電池堆可以是一個(gè)單電池或雙電池型單元電池，或者是沿一致的曲率方向形成的兩個(gè)以上單電池或雙電池型單元電池的堆疊。

接著，在4b處，可制備呈c形彎曲并且具有一定的曲率半徑的第二單元電池堆220。與第一單元電池堆類似，所述第二單元電池堆可以是一個(gè)單電池或雙電池型單元電池，或者是沿一致的曲率方向形成的兩個(gè)以上單電池或雙電池型單元電池的堆疊。

可通過(guò)在一個(gè)平面上人工地彎曲單元電池或單元電池堆來(lái)制造第一單元電池堆和所述第二單元電池堆。然而，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，單元電池和單元電池堆的曲率可因輥層壓工藝期間所施加的熱和/或壓力而自然形成。

接著，在4b處，可將第一單元電池堆和第二單元電池堆堆放成使得它們的凹面彼此面對(duì)。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，第一單元電池堆和第二單元電池堆可各自具有一定的曲率半徑。優(yōu)選地，第一單元電池堆的曲率半徑r1可以是第二單元電池堆的曲率半徑r2的約-10％至+10％，更優(yōu)選地，第一單元電池堆和第二單元電池堆可具有一致的曲率半徑(參見(jiàn)圖5)。

此外，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，第一單元電池堆和第二單元電池堆可具有相同的均勻曲率半徑，并且所述單元電池堆的水平長(zhǎng)度和垂直長(zhǎng)度彼此相同。當(dāng)滿足這些條件時(shí)，如圖4c中所示，當(dāng)兩個(gè)單元電池堆的彎曲的邊緣部分彼此接觸以被按壓時(shí)，曲率可被最有效地抵消。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，當(dāng)?shù)谝粏卧姵囟押偷诙卧姵囟驯欢逊藕投询B成使得它們的凹面彼此面對(duì)時(shí)，第一單元電池堆的曲率軸x1和第二單元電池堆的曲率軸x2可優(yōu)選地位于與第一單元電池堆和第二單元電池堆的相對(duì)面垂直的平面上。在本公開(kāi)內(nèi)容中，術(shù)語(yǔ)“相對(duì)面”是指位于彼此相對(duì)的第一單元電池堆和第二單元電池堆之間存在的虛擬平面，例如，“相對(duì)面”是這樣的一個(gè)平面，第一單元電池堆和第二單元電池堆基于該平面彼此對(duì)稱。

圖6圖示出堆放的曲率軸的每一個(gè)都是位于與相對(duì)面垂直的平面上。當(dāng)曲率軸x1、x2因具有一定角度而交叉或者不在與相對(duì)面垂直的同一平面上時(shí)，則利用下面描述的工藝進(jìn)行的按壓可能不能有效地產(chǎn)生曲率抵消。

接著，在s2，通過(guò)從外部按壓堆放的第一單元電池堆和第二單元電池堆、粘合所述單元電池堆、以及消除曲率可得到平板電極組件。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，所述按壓可優(yōu)選地沿著與第一單元電池堆和第二單元電池堆的相對(duì)面垂直的方向、朝向電極組件的中心表面執(zhí)行。例如，可利用包括上按壓構(gòu)件和下支撐構(gòu)件的一對(duì)夾具執(zhí)行按壓，優(yōu)選地，上按壓構(gòu)件和下支撐構(gòu)件可以是平板形狀。也就是說(shuō)，可通過(guò)將其凹部彼此面對(duì)堆放的單元電池堆布置在下支撐構(gòu)件的上表面上并且沿向下方向按壓上按壓構(gòu)件而將所述單元電池堆進(jìn)行粘合。

在根據(jù)上述方法制造的電極組件中，多個(gè)電極和多個(gè)隔板彼此交替堆疊，并且彼此具有相反極性的相對(duì)電極分別位于隔板的兩個(gè)側(cè)表面上。也就是說(shuō)，電極組件內(nèi)的隔板可插置并堆疊在兩個(gè)相對(duì)的電極之間，所述電極組件可以是單電池型或雙電池型。

在上述單電池型電極組件中，在各電極中設(shè)置在最上端部分的電極與設(shè)置在最下端部分的電極可具有彼此相反的極性。此外，在上述雙電池型電極組件中，在各電極中設(shè)置在最上端部分的電極與設(shè)置在最下端部分的電極可具有彼此相同的極性。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，在上述雙電池型或單電池型電極組件中，根據(jù)需要，隔板可設(shè)置在或可不設(shè)置在最上端電極和/或最下端電極的外側(cè)上。此外，如在此使用的術(shù)語(yǔ)“最上端部分”和“最下端部分”意在表示便于說(shuō)明的相對(duì)方向，它們并不確定絕對(duì)的物理位置。

圖7圖解了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的單電池型電極組件的制造方法。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，第一單元電池堆可以是單電池型單元電池堆，其中具有從圖的下側(cè)順序堆疊的隔板/第一電極/隔板/第二電極的單電池型單元電池被堆疊。此外，第二單元電池堆可以是單電池型單元電池堆，其中隔板/第一電極/隔板/第二電極從圖的下側(cè)被堆疊。在這種情況下，由于第二電極可從電極組件的一端暴露在外部，因此為了防止暴露，可額外地執(zhí)行在第二電極的暴露的上表面上形成隔板的工藝。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，彎曲的第一單元電池堆和第二電池單元堆可通過(guò)在其間插置有平板第三單元電池堆而堆放。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，第三單元電池堆可具有無(wú)限曲率半徑的平面形狀。此外，第三單元電池堆可以是單電池型或雙電池型。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)詳細(xì)實(shí)施方式，作為第三單元電池堆，可以使用根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的用于制造電極組件的方法所制造的電極組件。

圖8圖解了第一單元電池堆和第二電池單元堆通過(guò)在其間插置有第三單元電池堆而堆疊，其中所述第三單元電池堆為單電池型并且在兩個(gè)表面上設(shè)置有隔板。此外，圖9圖解了第一單元電池堆和第二電池單元堆通過(guò)其間插置有第三單元電池堆，其中所述第三單元電池堆為雙電池型并且在兩個(gè)表面上形成有隔板。當(dāng)通過(guò)具有平板第三單元電池堆來(lái)制造電極組件疊時(shí)，可更有效地消除第一單元電池堆和第二電池單元堆的曲率。

最后，可將通過(guò)消除曲率形成的電極組件纏條帶以固定。圖10簡(jiǎn)要圖解了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式纏條帶和固定電極組件的實(shí)施方式。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容，電極和隔板的材料可不受限制，只要它們是電化學(xué)裝置(諸如具體為二次電池或鋰離子二次電池)中通常使用的材料即可，在此將不再具體描述。

已詳細(xì)地描述了本公開(kāi)內(nèi)容。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)描述和具體實(shí)施例在表示本公開(kāi)內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施方式的同時(shí)，僅僅是作為說(shuō)明給出，因?yàn)楦鶕?jù)這些詳細(xì)描述，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本公開(kāi)內(nèi)容范圍內(nèi)的各種改變和修改將變得顯而易見(jiàn)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100、200：電極組件

10、210、220、230：?jiǎn)卧姵囟?/p>

20、240：條帶11、s：隔板

12、e1：第一電極13、e2：第二電極

211、221、231：?jiǎn)卧姵?/p>

c1、c2、c3：切割器。