电极组件及其制造方法
【技术领域】
[0001]相关申请的相互参考
[0002]本申请主张基于2013年2月15日申请的韩国专利申请第10-2013-0016515号及2014年2月17日申请的韩国专利申请第10-2014-0017628号的优先权，公开于相应申请的说明书及附图的全部内容援引于本申请。
[0003]本发明涉及将正极(cathode)及负极(anode)以Z-折叠方式层叠的电极组件及其制造方法，更详细地涉及将正极/隔膜/负极/隔膜/正极的第一单元电池及负极/隔膜/正极/隔膜/负极的第二单元电池交替地层叠的电极组件及其制造方法。
【背景技术】
[0004]二次电池作为用于解决使用化石燃料的现有的汽油汽车、柴油汽车等的大气污染等的方案而提出的电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等的动力源而备受瞩目，如汽车等中大型设备因高输出、大容量的必要性而使用将多个电池单元电连接而成的中大型电池模块。
[0005]但是，优选地，中大型电池模块尽可能制造成较小的大小和重量，因而主要将能够以高集成度进行层叠并且与容量相比重量较小的方形电池、袋型电池等制成中大型电池模块的电池单元。
[0006]通常，电极组件形成为正极/隔膜/负极的层叠结构，代表性地如图1所示，在隔膜片3上排列多个正极I及负极2，并从隔膜片3的一端部(例如，图1的最右侧正极I)开始依次沿着逆时针方向卷绕来进行制造。但是，在这种结构中存在如下问题:中心部的电极与外侧部的电极之间产生温度梯度而放热效率不同，在长时间使用的情况下，寿命变短。
[0007]或者，如图2所示，以在配置成Z字形的隔膜片3之间交替地依次层叠正极I及负极2的方式构成电极组件。这种方式(称之为Z-折叠方式)公开于韩国公开专利第2000-0051741 号。
[0008]这种现有的电极组件的制造方法由于单一的正极及负极每次层叠一层，因此，存在如下问题:完成一个电极组件所需的时间变得很长，由此电极组件的生产率显著下降。并且，二次电池所需的电极数越增加，折叠时所产生的正极、负极之间的位置整齐排列不良率也越显著增加。进而，为了与所需的电极组件的生产容量对应，需要使折叠装备以成正比的方式增加，因而存在费用增加的问题。因此，需要开发既能够提高电极组件生产率又能够提高正极与负极之间的位置整齐排列的电极组件及其制造方法。
【发明内容】
[0009]要解决的技术问题
[0010]本发明为了解决上述问题而提出，本发明的目的在于，实现制造正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构的第一单元电池及负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构的第二单元电池并根据Z-折叠方式将第一单元电池及第二单元电池交替地层叠的电极组件及其制造方法，从而能够将工序的简化及降低成本的效果极大化。
[0011]用于解决技术问题的手段
[0012]作为用于解决上述的技术问题的手段，本发明的电极组件的特征在于，包括:一个以上的第一单元电池，使第一电极、隔膜、第二电极、隔膜及第一电极依次层叠而成；以及一个以上的第二单元电池，使第二电极、隔膜、第一电极、隔膜及第二电极依次层叠而成，第一单元电池和第二单元电池以反复配置的方式交替地层叠于被折叠成Z字形的隔膜片之间。
[0013]在此，第一电极为正极，第二电极为负极，或者第一电极为负极，第二电极为正极。
[0014]并且，本发明的特征在于，本发明的电极组件的第一单元电池及第二单元电池具有借助热和压力而将电极与隔膜结合成一体的结构。并且，本发明的特征在于，向电极组件施加热和压力。
[0015]进而，本发明的特征在于，分别配置于本发明的电极组件的两端部的最外侧的第一电极或第二电极仅在朝向内侧的一侧面涂敷有活性物质。
[0016]第一单元电池可以还包括一个以上的第一追加单元电池，上述第一追加单元电池使隔膜、第二电极、隔膜及第一电极层叠而成，第二单元电池可以还包括一个以上的第二追加单元电池，上述第二追加单元电池使隔膜、第一电极、隔膜及第二电极层叠而成。
[0017]并且，本发明的特征在于，本发明的电极组件的第一单元电池设有多个，并分为具有互不相同的大小的至少两个组，第二单元电池设有多个，并分为具有互不相同的大小的至少两个组，隔膜片根据第一单元电池的大小和第二单元电池的大小而使折叠成Z字形的长度不同。
[0018]本发明的特征在于，第一单元电池和第二单元电池分别按大小顺序交替地配置于隔膜片。在此，本发明的特征在于，电极组件为阶梯形状。
[0019]本发明的特征在于，多个上述第一单元电池中的一个以上的第一单元电池还包括一个以上的第一追加单元电池，上述第一追加单元电池使隔膜、第二电极、隔膜及第一电极层叠而成，多个上述第二单元电池中的一个以上的第二单元电池还包括一个以上的第二追加单元电池，上述第二追加单元电池使隔膜、第一电极、隔膜及第二电极层叠而成，隔膜片根据第一单元电池的高度和第二单元电池的高度而使折叠成Z字形的高度不同。
[0020]本发明的特征在于，第一单元电池和第二单元电池分别按高度顺序交替地配置于隔膜片。
[0021]本发明的电极组件的制造方法包括如下步骤:形成使第一电极、隔膜、第二电极、隔膜及第一电极依次层叠而成的一个以上的第一单元电池；形成使第二电极、隔膜、第一电极、隔膜及第二电极依次层叠而成的一个以上的第二单元电池；以及在折叠成Z字形的隔膜片之间交替地反复配置第一单元电池和第二单元电池来形成电极组件。
[0022]优选地，形成电极组件的步骤包括如下步骤:将一个以上的第一单元电池以隔开一定间隔的方式配置于隔膜片的一侧面，将一个以上的第二单元电池以隔开与一定间隔相同的间隔的方式配置于隔膜片的与一侧面相反侧的另一侧面，并配置成使第二单元电池位于被隔开的第一单元电池之间；以及将隔膜片折叠成Z字形。
[0023]或者，形成电极组件的步骤包括如下步骤:将一个以上的第一单元电池以隔开一定间隔的方式配置于隔膜片的一侧面，将第二单元电池配置于隔膜片的与一侧面相反侧的另一侧面中与第一单元电池相同的位置；以及将隔膜片折叠成Z字形。
[0024]并且，本发明的电极组件的制造方法可以还包括对隔膜片的两侧折叠部进行加压而压接的步骤。
[0025]本发明的特征在于，第一单元电池设有多个，并分为具有互不相同的大小的至少两个组，第二单元电池设有多个，并分为具有互不相同的大小的至少两个组，在形成电极组件的步骤中，隔膜片根据第一单元电池的大小和第二单元电池的大小而使折叠成Z字形的长度不同。
[0026]本发明的特征在于，第一单元电池和第二单元电池分别按大小顺序交替地配置于隔膜片。
[0027]本发明的特征在于，根据电极组件的制造方法而制造的电极组件为阶梯形状。
[0028]本发明的特征在于，多个第一单元电池中的一个以上的第一单元电池还包括一个以上的第一追加单元电池，上述第一追加单元电池使隔膜、第二电极、隔膜及第一电极层叠而成，多个第二单元电池中的一个以上的第二单元电池还包括一个以上的第二追加单元电池，上述第二追加单元电池使隔膜、第一电极、隔膜及第二电极层叠而成，在形成电极组件的步骤中，隔膜片根据第一单元电池的高度和第二单元电池的高度而使折叠成Z字形的高度不同。
[0029]本发明的特征在于，第一单元电池和第二单元电池分别按高度顺序交替地配置于隔膜片。
[0030]发明效果
[0031 ] 根据本发明，在折叠工序中能够使用第一单元电池及第二单元电池而获得折叠工序的简化及降低成本的效果。
[0032]并且，分别配置于本发明的电极组件的两端部的最外侧的第一电极或第二电极仅在朝向内侧的一侧面涂敷有活性物质，从而产生降低成本的效果。
[0033]并且，由于本发明的电极组件的剖面能够具有非方形的阶梯形状，从而产生能够提高安装电极组件的周边装置的设计自由度并能够有效地使用安装电极组件的装置内的剩余空间的效果。
【附图说明】
[0034]图1为示出现有的电极组件的折叠结构的概念图。
[0035]图2为示出现有的电极组件的折叠结构的概念图。
[0036]图3a及图3b示出本发明的第一单元电池及第二单元电池结构。
[0037]图4a及图4b示出本发明的另一第一单元电池及第二单元电池结构。
[0038]图5为本发明的第一单元电池制造工序的工序概念图。
[0039]图6示出本发明第一实施例的电极组件的结构。
[0040]图7示出本发明的电极组件的压接。
[0041]图8示出对本发明的电极组件的隔膜片的两侧折叠部的压接。
[0042]图9示出本发明的电极组件的制造方法的折叠概念图。