用于二次电池的电极组件及其制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月23日提交的韩国专利申请第10-2015-0089266号的优先权权益，通过引用将上述专利申请作为整体结合在此。

本发明涉及一种用于二次电池的电极组件及其制造方法，且更具体地，本发明涉及一种电极组件，其中折叠的第一电极和第二电极耦接至折叠的隔板以简化电极组件的结构，及本发明涉及一种制造该电极组件的方法。

背景技术：

一般而言，与不可充电的原电池不同，二次电池(secondarybattery)是可充放电的电池。这种二次电池在诸如手机、笔记本电脑和摄像机之类的高科技电子领域被广泛应用。

技术实现要素：

技术问题

根据现有技术的二次电池包括具有正极、隔板和负极的电极组件、以及电解质和电极组件一起容纳在其中的壳体。

近年来，随着二次电池的使用增加，需要提高生产率，因此，扩大生产线以提高生产率。

然而，在根据现有技术的二次电池中，因生产线的扩大而产生额外的成本，此外，因安装空间问题在提高生产率方面存在限制。

提供本发明以解决上述问题，本发明的目的是提供一种制造方法得以改善以无需扩大独立生产线而提高生产率的电极组件及其制造方法。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的第一实施方式的用于二次电池的电极组件包括一基本单元，所述基本单元包括：第一电极片和第二电极片，第一电极片和第二电极片的每一个是折叠的以使其两端彼此重叠；和第一隔板，所述第一隔板折叠数次并且具有第一电极片耦接装配到其中的上折叠部分和第二电极片耦接装配到其中的下折叠部分，其中，在所述基本单元中，第一电极片和第二电极片的折叠部分被切割以形成彼此完全分开的两个第一电极和两个第二电极，并且第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次地堆叠。

根据本发明的第二实施方式的用于二次电池的电极组件包括一基本单元，所述基本单元包括：第一电极片和第二电极片，第一电极片和第二电极片的每一个是折叠的以使其两端彼此重叠；和第一隔板，所述第一隔板折叠数次并且具有第一电极片耦接装配到其中的上折叠部分和第二电极片耦接装配到其中的下折叠部分，其中，在所述基本单元中，第一电极片和第二电极片的折叠部分的每一个的一部分被切割以形成两个第一电极和两个第二电极，这些部分连接至彼此，并且第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次地堆叠。

现在将描述根据本发明的第一和第二实施方式的用于二次电池的电极组件的具体组成。

第一电极片可包括设置在未折叠部分上并且涂覆有第一电极活性材料的第一电极部分和设置在折叠部分上并且其上未提供有第一电极活性材料的第一非涂层部分，且在第一电极片中，第一非涂层部分可折叠以分为两个第一电极部分。

第一非涂层部分的折叠部分的每一个可向外延伸以用作第一电极接片。

其上未提供有第一电极活性材料的非涂层表面可设置在第一电极部分的前端上。

第二电极片可包括设置在未折叠部分上并且涂覆有第二电极活性材料的第二电极部分和设置在折叠部分上并且其上未提供有第二电极活性材料的第二非涂层部分，且在第二电极片中，第二非涂层部分可折叠以分为两个第二电极部分。

第二非涂层部分的折叠部分的每一个可向外延伸以用作第二电极的第二电极接片。

其上未提供有第二电极活性材料的非涂层表面可设置在第二电极部分的前端上。

可提供多个基本单元，第二隔板可插置在多个基本单元之间。

第二隔板可具有比基本单元大的尺寸。

在以多级堆叠的多个基本单元中，第一电极接片或第二电极接片可设置在同一侧上，设置在同一侧上的第一电极接片或第二电极接片可焊接固定。

用于二次电池的电极组件的制造方法包括以下步骤：(a)将第一和第二电极活性材料施加在除设置在中央部分的非涂层部分之外的两端的两个表面上以制备第一和第二电极片；(b)折叠非涂层部分以使第一或第二电极活性材料施加至步骤(a)中制造的第一或第二电极片的两端；(c)折叠第一隔板两次；(d)将第一电极片装配到步骤(c)中折叠的第一隔板的上折叠部分中以将第一电极片耦接至第一隔板，并且将第二电极片装配到下折叠部分中以将第二电极片耦接至第一隔板，从而组装作为未成品的基本单元；和切割作为未成品的基本单元的第一和第二非涂层部分以形成第一和第二电极接片，由此制造作为成品的基本单元，其中，在基本单元中，第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次地堆叠。

在步骤(a)中，第一和第二电极活性材料可施加在除设置在第一和第二电极片的两端上的额外的非涂层部分以及中央部分之外的部分。

在步骤(d)中折叠的第一或第二非涂层部分可设置在外侧而不耦接至第一隔板的折叠部分。

在步骤(e)中，第一或第二非涂层部分的折叠部分可沿其宽度方向被完全切割以将折叠部分划分为两个第一电极或两个第二电极，切割的第一或第二非涂层部分可用作第一或第二电极接片。

在步骤(e)中，第一或第二非涂层部分的折叠部分可沿其宽度方向被部分地切割以将折叠部分划分为连接至第一或第二非涂层部分的两个第一电极或两个第二电极，切割的第一或第二电极可用作第一或第二非涂层部分的第一或第二电极接片。

所述方法可进一步包括步骤(f)：堆叠步骤(e)中制造的至少两个基本单元，基本单元之间具有第二隔板，从而组装电极组件。

所述方法可进一步包括步骤(g)：将沿步骤(f)中组装的电极组件的同一侧向暴露的第一和第二电极接片焊接，从而完成电极组件。

可使用激光器切割第一和第二非涂层部分。

有益效果

本发明具有以下效果。

首先：可通过在其中折叠的第一和第二电极部分耦接至第一隔板的基本单元来构造电极组件，以简化电极组件的结构，从而提高电极组件的生产率。

其次：第一和第二电极部分的折叠的第一和第二非涂层部分可被完全地或部分地切割以制造多层电极组件。

第三：第一和第二电极部分的折叠的第一和第二非涂层部分可被用作电极接片以简化结构并降低成本，因为不需要耦接单独的电极接片。

第四：所述非涂层表面可提供在第一和第二电极部分的前端的每一个上以防止在电极之间发生短路。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的未折叠的基本单元的透视图。

图2是根据本发明的第一实施方式的折叠的基本单元的透视图。

图3是根据本发明的第一实施方式的多层基本单元的透视图。

图4是图3的截面图。

图5是根据本发明的第一实施方式的在执行切割以形成电极接片之前的基本单元的透视图。

图6是根据本发明的第一实施方式的在其上形成电极接片的基本单元的透视图。

图7是图6的截面图。

图8是根据本发明的第一实施方式的包括基本单元的电极组件的视图。

图9是图解出根据本发明的第一实施方式的电极组件中提供的电极接片的焊接状态的视图。

图10是图解出用于制造根据本发明的第一实施方式的电极组件的方法的流程图。

图11是根据本发明的第二实施方式的基本单元的透视图。

图12是图11的截面图。

图13是包括图12中的基本单元的电极组件的视图。

图14是图解出根据本发明的第二实施方式的电极组件中提供的电极接片的焊接状态的视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可容易地实施本发明的技术思想。然而，本发明可以不同的形式实现，不应理解为限于本文阐述的各实施方式。在附图中，为了清楚起见，将省略对描述本发明不必要的任何要素，此外，附图中相似的参考标记表示相似的元件。

1.第一实施方式

[根据第一实施方式的电极组件]

如图1至图3所示，根据本发明的第一实施方式的电极组件10包括基本单元100。基本单元100具有如下结构：折叠的第一电极片110、折叠的第一隔板130和折叠的第二电极片120耦接至彼此。

也就是说，参照图2和图3，基本单元100包括第一电极片110和第二电极片120，第一电极片110和第二电极片120的每一个是折叠的以使其两端彼此重叠，第一隔板130折叠数次并且具有第一电极片110耦接装配到其中的上折叠部分131和第二电极片120耦接装配到其中的下折叠部分132。

如图1中所示，第一电极片110是通过将第一电极活性材料施加在对应于集电器的顶表面和底表面的两个表面上制成的。接着，如图2所示，将第一电极片110进行对折，使得第一电极活性材料彼此重叠。

也就是说，第一电极片110包括设置在未折叠部分上并且涂覆有第一电极活性材料的第一电极部分111和设置在折叠部分上并且其上未提供有第一电极活性材料的第一非涂层部分112。在基本单元100制成之后，第一非涂层部分112可被用作电极接片。

在此，当折叠部分被切割时，第一电极片110可被分为包括第一电极部分111和第一非涂层部分112的两个第一电极。

如图1中所示，第二电极片120是通过将第二电极活性材料施加在对应于集电器的顶表面和底表面的两个表面上制成的。接着，如图2所示，将第二电极片120进行对折，使得第二电极活性材料彼此重叠。

也就是说，第二电极片120包括设置在未折叠部分上并且涂覆有第二电极活性材料的第二电极部分121和设置在折叠部分上并且其上未提供有第二电极活性材料的第二非涂层部分122。在基本单元100制成之后，第二非涂层部分122可被用作电极接片。

在此，当折叠部分被切割时，第二电极片120可被分为包括第二电极部分121和第二非涂层部分122的两个第二电极。

其上未提供有第一电极活性材料的非涂层表面113设置在折叠的第一电极片110的两端的每一个上，其上未提供有第二电极活性材料的非涂层表面123设置在第二电极片120的两端的每一个上。也就是说，第一电极片110的非涂层表面113和第二电极片120的非涂层表面123在彼此对应的第一电极片和第二电极片的端部彼此接合时防止发生短路。

如图1所示，第一隔板130插置在第一电极片110和第二电极片120之间并且从其顶表面向下折叠成“z”形。

也就是说，参照图2，第一隔板130可折叠成“z”形以形成向右侧突出的上折叠部分131和向左侧突出的下折叠部分132。折叠的第一电极片110与上折叠部分131表面接触，折叠的第二电极片120与下折叠部分132表面接触。

如图3和图4所示，具有上述结构的基本单元100具有如下结构：其中，第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次地堆叠，同时折叠的第一电极片110、折叠的第一隔板130和折叠的第二电极片120耦接至彼此。

在此，如图5和图6所示，第一电极片110和第二电极片120的折叠部分(第一和第二非涂层部分的折叠部分)被切割以形成彼此完全分离的两个第一电极和两个第二电极。这样，提供了在其中第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极堆叠的结构。也就是说，可实现在其中第一电极、第一隔板和第二电极呈多级堆叠的堆叠型基本单元。

参照图5至图7，在基本单元100中，第一非涂层部分112和第二非涂层部分122的折叠部分可向外延伸，并且延伸部分可被用作第一电极接片112a和第二电极接片122a。

参照图5至图7，在基本单元100中，当第一电极片110和第二电极片120的折叠部分(第一和第二非涂层部分的折叠部分)被切割时，折叠部分可切割成锯齿形状以部分地突出，部分突出的部分可被用作第一电极接片112a和第二电极接片122a。

在此，可使用激光器对第一非涂层部分112和第二非涂层部分122进行切割。此外，第一非涂层部分112和第二非涂层部分122可被切割成具有均匀的切割面。

可通过堆叠多个基本单元100来制备根据本发明的电极组件。

也就是说，如图7和图9所示，根据本发明的第一实施方式的电极组件10包括提供为多个且呈多级堆叠的基本单元100和插置在多个基本单元100之间的第二隔板200。

在此，基本单元100可具有与上述基本单元相同的结构和功能，因此，将省略对其的重复描述。

如上所述，根据本发明的电极组件10可通过堆叠多个基本单元100和第二隔板200而实现为堆叠型电极组件10。

如图8所示，在呈多级堆叠的多个基本单元100中，第一电极接片112a或第二电极接片122a可设置在同一侧上，同一侧上的第一电极接片112a或第二电极接片122a可焊接至彼此以增加固定力。

第二隔板200可具有比基本单元100大的尺寸。因此，设置成相对于第二隔板200彼此对应的基本单元100可避免接合至彼此以防止发生短路。

在此，第一电极可以是正极，第二电极可以是负极，反之亦然。

下面将描述包括上述构成部分的电极组件的制造方法。

[根据第一实施方式的电极组件的制造方法]

如图10所示，根据第一实施方式的电极组件的制造方法包括以下步骤：(a)制造第一和第二电极片；(b)将步骤(a)中制造的第一或第二电极片折叠；(c)折叠第一隔板两次；(d)将第一和第二电极片装配到步骤(c)中折叠的第一隔板中以将第一和第二电极片耦接至第一隔板，从而组装作为未成品的基本单元；(e)切割作为未成品的基本单元的第一和第二非涂层部分以形成第一和第二电极接片，由此制造作为成品的基本单元；(f)堆叠步骤(e)中制造的至少两个基本单元，使得第二隔板插置于基本单元之间，从而组装电极组件；和(g)将沿步骤(f)中组装的电极组件的同一侧向暴露的第一和第二电极接片焊接，从而制造电极组件。这样，可制造出在其中第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次堆叠的基本单元。

也就是说，参照图1，在步骤(a)中，将第一或第二电极活性材料施加至对应于集电器的顶表面和底表面上，以制备第一电极片110或第二电极片120。在如上所述制造的第一电极片110或第二电极片120中，第一非涂层部分112或第二非涂层部分122形成于中央部分处，第一电极部分111或第二电极部分121形成于第一非涂层部分112或第二非涂层部分122的两侧上。在此，其上未提供有电极活性材料的非涂层表面113和123可形成于第一电极片110或第二电极片120的两个端部上。

参照图2，在步骤(b)中，折叠第一非涂层部分112或第二非涂层部分122以使施加至步骤(a)中制造的第一电极片110或第二电极片120的两端的第一电极部分111或第二电极部分121彼此重叠。也就是说，将第一电极片110或第二电极片120进行对折。

参照图2，在步骤(c)中，将第一隔板130以“z”形折叠两次。在此，第一隔板130被折叠成具有相同的尺寸以彼此重叠。因此，第一隔板130包括上折叠部分131和下折叠部分132。

参照图3和图4，在步骤(d)中，将折叠的第一电极片110与步骤(c)中折叠的第一隔板130的上折叠部分131耦接以表面接触，将折叠的第二电极片120与下折叠部分132耦接以表面接触。此外，沿折叠方向施加压力以组装作为未成品的基本单元。

在步骤(d)中，折叠的第一非涂层部分112或第二非涂层部分122被设置成向外延伸而不耦接至第一隔板130的折叠部分131和132。也就是说，折叠的第一非涂层部分112或第二非涂层部分122从第一隔板130向外延伸，该延伸部分之后可被用作电极接片。

参照图5和图6，在步骤(e)中，将在步骤(d)中作为未成品的基本单元的第一非涂层部分112和第二非涂层部分122以锯齿形状切割，从而形成第一电极接片112a和第二电极接片122a，由此完成基本单元100。

也就是说，在步骤(e)中，第一非涂层部分112或第二非涂层部分122的折叠部分沿宽度方向被完全切割以划分为两个第一电极或两个第二电极，从而完成作为成品的基本单元100。切割的第一非涂层部分112或第二非涂层部分122的突出部分被用作第一电极接片112a或第二电极接片122a。

在此，可使用激光器切割第一非涂层部分112或第二非涂层部分122，从而可切割成具有均匀的切割面。

如上所述完成的基本单元100具有如下结构：其中第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次地堆叠。

参照图8，在步骤(f)中，将步骤(e)中完成的至少两个基本单元100进行堆叠，并且使第二隔板200位于基本单元之间，从而组装电极组件10。

在步骤(g)中，将沿步骤(f)中组装的电极组件的同一侧向暴露的第一电极接片112a和第二电极接片122a焊接，从而完成作为成品的电极组件10。

在此，可使用激光器将第一电极接片112a和第二电极接片122a焊接，以提高可加工性和效率。

由此，根据本发明的用于二次电池的电极组件10包括基本单元10，其中第一电极片110、第一隔板130和第二电极片120可折叠并耦接至彼此，以简化电极组件的结构，从而提高了工作效率并且降低了成本。

下文中，在对根据本发明的另一实施方式的电极组件进行描述时，在附图中对具有相同构造和功能的构成部分提供相同的参考标记，将省略对它们的重复描述。

2.第二实施方式

[根据第二实施方式的电极组件]

如图11和12所示，根据第二实施方式的电极组件10’包括基本单元100’。基本单元100’包括第一电极片110’和第二电极片120’以及第一隔板130’，第一电极片110’和第二电极片120’的每一个是折叠的以使其两端彼此重叠，第一隔板130’折叠数次并且具有耦接至第一电极片110’的上折叠部分131’和耦接至第二电极片120’的下折叠部分132’。

在此，参照图11，基本单元100’具有如下结构：其中第一电极片110’和第二电极片120’的折叠部分的每一个的一部分被切割以形成两个第一电极和两个第二电极，这些部分连接至彼此，然后第一电极、第一隔板、第二电极、第一隔板、第一电极、第一隔板和第二电极依次地堆叠。

也就是说，如图11所示，第一电极片110’和第二电极片120’的第一非涂层部分112’和第二非涂层部分122’除折叠的中央部分之外的两端被切割，相对于其中央形成两个第一电极和第二电极，第一非涂层部分112’和第二非涂层部分122’未被切割的折叠部分被用作第一电极接片112a’和第二电极接片122a’。

如图13所示，根据第二实施方式的电极组件10’可包括提供为多个且呈多级堆叠的基本单元100’和插置在多个基本单元100’之间的第二隔板200’。

在此，如图14所示，在根据第二实施方式的电极组件10’中，第一电极接片112a’或第二电极接片122a’设置在呈多级堆叠的多个基本单元100’的同一侧上，同一侧上的第一电极接片112a’或第二电极接片122a’被焊接以固定至彼此。

这样，在根据第二实施方式的电极组件10’中，第一电极片110’和第二电极片120’可通过第一电极接片112a’或第二电极接片122a’连接至彼此，以当多个电极接片焊接时提高可加工性。

因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而非前述说明和其中描述的示例性实施例。在权利要求范围内和本发明的权利要求的等同含义范围内的各种修改被认为落在本发明的范围内。