堆叠式电极组件和包括其的柔性可再充电电池的制作方法

本发明涉及一种堆叠式电极组件和包括该堆叠式电极组件的柔性可再充电电池。

背景技术：

近年来，注意力集中在诸如柔性显示器、可穿戴移动电话和手表之类的柔性电子设备的开发和商业可用性上。因此，越来越需要实现作为这种柔性电子设备的电源的可再充电电池的柔性特性。

通常，可再充电电池包括电极组件，该电极组件包括正电极、负电极和介于正电极和负电极之间的隔板。

由于在不损坏电极板的情况下实现柔性，已经进行了各种尝试将具有堆叠结构的电极组件应用于柔性可再充电电池，以在包括这种电极组件的可再充电电池中实现柔性特性。

技术实现要素：

技术问题

本公开提供一种柔性显著改善的堆叠式电极组件。

本公开还提供一种包括该堆叠式电极组件的柔性可再充电电池。

技术方案

本公开提供了一种堆叠式电极组件，该堆叠式电极组件包括：第一电极；堆叠在所述第一电极的一个表面或两个表面上的第二电极；和设置在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板，其中所述隔板具有连续片形，沿第一方向弯折以围绕所述第一电极，并沿与所述第一方向相反的第二方向弯折以围绕所述第二电极，并且所述隔板的弯折端部区域包括多个图案(pattern)。

本公开还提供一种柔性可再充电电池，该柔性可再充电电池包括所述堆叠式电极组件和接纳该堆叠式电极组件的壳体。

有益效果

根据本公开的示例性实施例的堆叠式电极组件和包括该堆叠式电极组件的柔性可再充电电池可通过在弯折期间均匀地分散施加到电极组件的应力来显着改善弯折特性。

附图说明

图1是根据本公开的示例性实施例的堆叠式电极组件的分解透视图。

图2是根据图1的堆叠式电极组件的水平截面图。

图3是根据图1的堆叠式电极组件的竖直截面图。

图4至图8是示出包括在弯折端部区域中的各种类型的图案的视图。

图9是根据本公开的示例性实施例的柔性可再充电电池的透视图。

图10是根据图9的柔性可再充电电池的分解透视图。

具体实施方式

下面，将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施例。本发明可以以各种方式实现，并且不限于在此描述的示例性实施例。

与示例性实施例的描述无关的部分未被示出以使描述清楚，并且在整个说明书中相同的附图标记指示相同的元件。

为了便于描述，构造的尺寸和厚度在附图中随意地示出，并且本发明不限于附图所示。

另外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变型将被理解为暗示包括所述元件但不排除任何其它的元件。

图1是根据本公开的示例性实施例的堆叠式电极组件的分解透视图，图2是根据图1的堆叠式电极组件的水平截面图，图3是根据图1的堆叠式电极组件的竖直截面图。

参见图1至图3，根据本公开的示例性实施例的堆叠式电极组件10包括第一电极11、第二电极12和设置在第一电极11和第二电极12之间的隔板13。

在本公开中，隔板13的特征在于具有连续片形。

此外，隔板13可沿第一方向弯折以围绕第一电极11，并可沿与第一方向相反的第二方向弯折以围绕第二电极12。

参见图1，连续片形的隔板13沿第一方向和与第一方向相反的第二方向交替地弯折。因此，在堆叠式电极组件10中，隔板13的竖直截面可具有之字形形状。

第一电极11被设置在沿第一方向弯折的隔板13内部，第二电极12被设置在沿第二方向弯折的隔板13内部。当第一电极11和第二电极12以复数形式被包括时，第一电极11和第二电极12交替地堆叠。

参见图2，本公开的隔板13被弯折成当从电极组件10的水平截面(xy方向)观看时具有比第一电极11或第二电极12大的尺寸。

具体地，隔板13的短边宽度sw1大于第二电极12的短边宽度nw1，并且隔板13的长边宽度sw2大于第二电极12的长边宽度nw2。

为了方便起见，图2仅示出第二电极12的短边宽度nw1和长边宽度nw2，但是第一电极11的短边宽度和长边宽度可被形成为与第二电极12的短边宽度nw1和长边宽度nw2相同。

参见图2和图3，电极组件10具有包括一对短边和一对长边的形状。

由于本公开的隔板13被形成为弯折并且具有比第一电极11和第二电极12大的尺寸，因此隔板13在电极组件10的长边侧不与第一电极11和第二电极12重叠，并具有隔板13彼此重叠的区域。

在本公开中，在隔板13弯折的端部区域中折叠的隔板13彼此重叠的区域被称为弯折端部区域a。

弯折端部区域a的短宽度wa可以是第一电极11的短边宽度nw1或第二电极12的短边宽度nw1的5％至10％，具体地，7％至8％。当在电极组件10中弯折端部区域a的短宽度wa满足基于第一电极11的短边宽度nw1或第二电极12的短边宽度nw1的上述范围时，可实现防止正电极和负电极之间的短路并且同时具有高能量密度的电池。

本公开的特征在于在弯折端部区域a中包括多个图案。

图4至图8是示出包括在弯折端部区域中的各种类型的图案的视图。

首先，参见图4和图5，隔板13可沿着弯折线bl弯折，并且弯折端部区域a可包括沿着弯折线bl布置的多个图案。

多个图案可以是沿着弯折线bl以预定间隔布置的线状图案51。线状图案51可被形成为穿透隔板13。

另外，形成线状图案51的过程可在将第一电极11和第二电极12交替地堆叠在以之字形弯折的隔板13上之前或者在交替地堆叠第一电极11和第二电极12之后执行。

也就是说，可首先在隔板13的弯折端部区域a中形成线状图案51，然后可交替地形成第一电极11和第二电极12，并且可在以之字形弯折的隔板13内部交替地堆叠第一电极11和第二电极12以形成电极组件10，然后可形成线状图案51。

然而，当首先形成线状图案51然后堆叠第一电极11和第二电极12时，具有可容易地在隔板13的弯折端部区域a中形成线状图案51的优点。

线状图案51可通过例如沿着预先切割的弯折线l使用夹具对其进行冲压或者使用激光切割的方法形成。

参见图6，设置在弯折端部区域a中的多个图案可以是多个圆形图案52。

尽管未示出，但是除了圆形图案52之外，多个图案可以是椭圆形、三角形、四边形和多边形中的至少一种，或者多个这些形状混合的形状可以以复数形式被包括。此时，多个图案可被形成为穿过隔板13。

多个圆形图案52可被形成为在即使隔板13被破坏也不影响电极组件10的性能的范围内适当地调节间隔，从而实现柔性特性。

形成多个图案的过程可在将第一电极11和第二电极12交替地堆叠在以之字形弯折的隔板13上之前或者在交替地堆叠第一电极11和第二电极12之后执行。

也就是说，可首先在隔板13的弯折端部区域a中形成多个图案，然后可交替地堆叠第一电极11和第二电极12，或者可在以之字形弯折的隔板13中交替地堆叠第一电极11和第二电极12以形成电极组件10，然后可形成多个图案。

然而，当首先形成多个图案然后堆叠第一电极11和第二电极12时，具有可在隔板13的弯折端部区域a中容易地形成各种形状的图案的工艺优点。

此时，可通过例如冲压方法或激光切割方法形成多个图案。

参见图7，多个图案可以是突起和凹陷图案53。

突起和凹陷图案53可被形成为包括当从电极组件10的竖直截面观看时沿z轴方向凹陷的多个凹部53a和沿z轴方向突起的多个凸部53b。

形成突起和凹陷图案53的过程可在将第一电极11和第二电极12交替地堆叠在以之字形弯折的隔板13上之前或者在交替地堆叠第一电极11和第二电极12之后执行。

换言之，可首先在隔板13的弯折端部区域a中形成突起和凹陷图案53，然后可交替地堆叠第一电极11和第二电极12，或者可在以之字形弯折的隔板13内部堆叠第一电极11和第二电极12以形成电极组件10，然后可形成突起和凹陷图案53。

然而，如果首先在弯折的隔板13上形成突起和凹陷图案53，然后堆叠第一电极11和第二电极12，则具有可在隔板13的弯折端部区域a中容易地形成突起和凹陷图案53的工艺优点。

突起和凹陷图案53可例如通过在室温或在70℃或更低的高温下使用具有突起和凹陷的夹具进行滚压而形成。

参见图8，多个图案可包括多个断口部54。

多个断口部54可沿弯折端部区域a的弯折线bl设置。

另外，当从电极组件10的水平截面观看时，多个断口部54意味着在xy平面中形成。也就是说，多个断口部54可被形成为隔板13的一部分沿着设置在电极组件10的长边端部处的弯折线bl被移除的形状。

在图8中，多个断口部54形成为三角形的，但是除了三角形之外，多个断口部54可具有四边形、半圆形和半椭圆形中的至少一种形状，或者可形成为它们混合的形状。

另外，形成多个断口部54的过程可在将第一电极11和第二电极12交替地堆叠在以之字形弯折的隔板13中之前或者在交替地堆叠第一电极11和第二电极12之后执行。

换言之，可首先在隔板13的弯折端部区域a中形成多个断口部54，然后可交替地堆叠第一电极11和第二电极12，或者可在以之字形弯折的隔板13中堆叠第一电极11和第二电极12以形成电极组件10，然后可形成多个断口部54。

然而，当首先形成多个断口部54并堆叠第一电极11和第二电极12时，具有可在隔板13的弯折端部区域a中容易地形成多个断口部54的工艺优点。

此外，多个断口部54可通过例如使用夹具进行冲压的方法或激光切割的方法而形成。

此外，本公开中的隔板13的厚度可以例如是10μm至20μm。更具体地，隔板13的厚度可以是12μm至18μm，或14μm至16μm。当隔板13的厚度满足上述数值范围时，可顺利地执行隔板13的弯折过程，并且根据本发明电极组件10可变薄，其中弯折特性得以改善。

此外，在本公开中，第一电极11可以是正电极，第二电极12可以是负电极，但是在一些情况下，第一电极11可以是负电极，第二电极12可以是正电极。在下文中，为方便起见，描述第一电极11是正电极而第二电极12是负电极的示例。

第一电极11包括在薄金属板的集流体上涂覆正极活性物质的涂覆区域11a以及配置有未涂覆正极活性物质的暴露的集流体的未涂覆区域11b。例如，第一电极11的集流体和第一电极接线片21可由铝(al)形成。

第二电极12包括在薄金属板的集流体上涂覆有负极活性物质和第一电极11的活性物质的涂覆区域12a和配置有未涂覆负极活性物质的暴露的集流体的未涂覆区域12b。例如，第二电极12的集流体和第二电极接线片22可由铜(cu)形成。

在本公开中，涂覆区域11a和12a可形成在第一电极11和第二电极12的两个表面上。然而，在第一电极11和/或第二电极12设置在电极组件10的最外侧的情况下，当考虑电极组件10的能量密度和薄化时，优选地不在与壳体接触的部分上形成涂覆区域11a和12a。

在堆叠状态下，第一电极11和第二电极12交替地布置在未涂覆区域11b和12b的宽度方向(y轴方向)的两侧。也就是说，在图2中，第一电极11的未涂覆区域11b被设置在右侧，第二电极12的未涂覆区域12b被设置在左侧。

另外，第一电极接线片21连接到第一电极11的未涂覆区域11b，第二电极接线片22连接到第二电极12的未涂覆区域12b。因此，第一电极接线片21和第二电极接线片22在壳体120的一侧的外侧以预定间隔彼此隔开。第一电极接线片21和第二电极接线片22可焊接到未涂覆区域11b和12b，或者可通过延伸未涂覆区域11b和12b以起到第一电极接线片21和第二电极接线片22的功能来形成。

由于根据本公开的电极组件10包括在隔板13的弯折端部区域a中以各种形状形成的多个图案51、52、53和54，所以当弯折电极组件10时，施加到电极组件10的外部和内部的拉应力和压应力可被均匀地分散，从而实现优异的柔性特性。

接下来，将描述根据本公开的示例性实施例的柔性可再充电电池的构造。

图9是根据本公开的示例性实施例的柔性可再充电电池的透视图，图10是根据图9的柔性可再充电电池的分解透视图。

参见图9和图10，根据本公开的示例性实施例的另一柔性可再充电电池200包括上述堆叠式电极组件10和接纳它们的壳体130。

在这种情况下，壳体130可包括上壳体131和下壳体132。上壳体131和下壳体132容纳堆叠式电极组件10，并通过热熔合等将其边缘接合在一起而形成柔性可再充电电池。

第一电极接线片21和第二电极接线片22可引出壳体130，并电连接到一组保护电路模块(未示出)和电子设备。这里，第一电极接线片21和第二电极接线片22可通过插入电绝缘构件而被引出到上壳体131和下壳体132的一侧。

同时，作为示例，上壳体131和下壳体132中的每一个可具有外树脂层130a、金属层130b和内树脂层130c顺序地堆叠的结构。

首先，外树脂层130a用作基底和保护层。外树脂层130a例如可由从包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚酯共聚物、聚碳酸酯和尼龙膜的组中选择的一种或多种形成，但不限于此。

接下来，根据本公开，金属层130b可防止湿气等渗入柔性可再充电电池200。

金属层130b可由例如从包括fe、c、cr和mn的合金、fe、c、cr和ni的合金、cu、al或其等效物的组中选择的至少一种材料制成，但不限于此。

另外，从防止湿气渗入的效果的观点来看，金属层130b优选地在不损害柔性可再充电电池200的柔性的范围内尽可能厚地形成。

接下来，内树脂层130c还用于结合隔板13或者第一电极11或第二电极12的未涂覆活性物质的截面。在一些情况下，内树脂层130c可用于直接结合上壳体131和下壳体132的边缘而无需额外的粘合剂。

内树脂层130c例如可由聚烯烃或聚烯烃的共聚物形成，更具体地，聚烯烃可以是聚乙烯(pe)或聚丙烯(pp)，但不限于此。

虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例。相反，它旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

符号说明：

200：可再充电电池

10：电极组件

21：正电极接线片

22：负电极接线片

130：壳体

131：上壳体

132：下壳体

11：正电极

11a：正极涂覆区域

11b：正极未涂覆区域

12：负电极

12a：负极涂覆区域

12b：负极未涂覆区域

13：隔板