电极组件及其制造方法_3

文档序号:8270089阅读:来源:国知局
小和高度互不相同的多个单元电池。图14示出了第一单元电池100、130、140及第二单元电池200、230、240具有三种互不相同的高度,但并不局限于此。
[0065]隔膜片400根据第一单元电池100、130、140的高度hl、h2、h3和第二单元电池200、230、240的高度hl、h2、h3而使折叠成Z字形的高度不同。例如,将高度为hi的第一单元电池100层叠于隔膜片400,隔膜片400向左侧方向折叠而层叠于第一单元电池130上,高度为h2的第二单元电池230层叠于隔膜片400,隔膜片400再次向右侧方向折叠而层叠于第二单元电池240上,若以这种方式折叠成Z字形,则为了覆盖高度为hi的第一单元电池100而折叠的隔膜片400的高度与为了覆盖高度为h2的第二单元电池230而折叠的隔膜片400的高度互不相同。即,随着第一单元电池及第二单元电池的高度发生变化,隔膜片400的所折叠的高度也发生变化。
[0066]能够将大小为wl的第一单元电池100及第二单元电池200交替地层叠多个而使阶梯形状的各层的高度不同,或者能够将还包括多个第一追加单元电池及第二追加单元电池的第一单元电池140和第二单元电池240交替地层叠而使阶梯形状的各层高度不同。
[0067]并且,第一单元电池100、130、140和第二单元电池200、230、240可以分别按高度顺序交替地配置于隔膜片400。
[0068]电极组件的制诰方法
[0069]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配置第一单元电池和第二单元电池来形成电极组件。
[0070]上述的电极组件的结构能够包括在电极组件的制造方法中。
[0071]参照图9,对形成电极组件的步骤具体地进行说明则如下。将一个以上的第一单元电池100以隔开一定间隔的方式配置于隔膜片40的一侧面。将一个以上的第二单元电池200以隔开与上述一定间隔相同的间隔的方式配置于隔膜片40的与一侧面相反侧的另一侧面。此时,第二单元电池200配置成位于被隔开的第一单元电池100之间。之后,从隔膜片40的一端(图9的左侧)沿着顺时针方向折叠隔膜片40 (步骤①),在隔膜片40被折叠的状态下,沿着逆时针方向再次折叠隔膜片40 (步骤②),若以这种方式沿着顺时针方向和逆时针方向以Z字形的方式(步骤③?⑤)折叠隔膜片40,则能够形成如图6所示的电极组件。
[0072]参照图10,对形成电极组件的步骤进行说明则如下。将一个以上的第一单元电池100以隔开一定间隔的方式配置于隔膜片40的一侧面。将第二单元电池200配置于隔膜片40的与一侧面相反侧的另一侧面中与第一单元电池100相同的位置。之后,从隔膜片40的一端(图9的左侧)沿着顺时针方向折叠隔膜片40 (步骤①),在隔膜片40被折叠的状态下,沿着逆时针方向再次折叠隔膜片40 (步骤②),若以这种方式沿着顺时针方向和逆时针方向以Z字形的方式(步骤③?⑤)折叠隔膜片40,则能够形成如图6所示的电极组件。
[0073]本发明的电极组件的制造方法还能够包括对隔膜片40的两侧折叠部50、60进行加压而压接的工序。在进行加压而压接时能够使用压力机,但并不局限于此。通过该工序,能够方便地进行在Z-折叠时产生的隔膜片40的两侧折叠部50、60的处理,能够在外观上利落地处理收尾。
[0074]以下,对构成上述的本发明的电极组件的结构要素的具体材料及结构上的特征进行说明。
[0075]lH极结构
[0076]在本发明中,形成于上述基本单体的电极分为正极或负极,使上述正极与负极在将隔膜介于其间的状态下相互结合来进行制造。正极例如在正极集电体上涂敷正极活性物质、导电材料及粘结剂的混合物之后通过干燥及压制来进行制造,根据需要,还向上述混合物添加填料。这种结构能够实现为薄片形而以安装于加载辊的形态适用于工序。
[0077][正极集电体]
[0078]上述正极集电体的厚度通常制成3?500 μπι。这些正极集电体只要是不会对该电池引起化学变化并具有导电性就不受特殊限制,例如,能够使用不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳或利用碳、镍、钛、银等对铝或不锈钢的表面进行表面处理后的材料等。集电体能够在其表面形成微细的凹凸来提高正极活性物质的结合力,能够使用膜、薄片、箔、网、多孔体、发泡体及无纺布体等多种形态。
[0079][正极活性物质]
[0080]在为锂二次电池的情况下,上述正极活性物质可以举出例如:锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiN12)等层状混合物或被一种或一种以上的过渡金属取代后的混合物;化学式Li1+xMn2_x04 (在此,X为O?0.33)、LiMnO3^ LiMn2O3及LiMnO 2等锂锰氧化物;锂铜氧化物(Li2CuO2) ;LiV308、LiFe304、V205及 Cu2V2O7等钒氧化物;由化学式 LiNi i_xMx02 (在此,M = Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B 或 Ga,x = 0.01 ?0.3)表示的 Ni 位点型(site-type)锂镲氧化物;由化学式 LiMn2_xMx02 (在此,M = Co、N1、Fe、Cr、Zn 或 Ta,x = 0.01 ?0.1)或Li2Mn3MO8(在此,M = Fe、Co、N1、Cu或Zn)表示的锂猛复合氧化物;化学式的一部分Li被碱土金属离子取代后的LiMn2O4;二硫化合物;及Fe 2 (MoO4) 3等,但并不局限于此。
[0081]通常,上述导电材料通常以包含正极活性物质的混合物总重量为基准而添加I至50重量百分比。这种导电材料只要是不会对该电池引起化学变化且具有导电性就不受特殊限制,例如,能够使用天然石墨或人造石墨等石墨;碳黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、热黑等碳黑;碳纤维或金属纤维等导电性纤维;氟化碳、铝、镍粉末等金属粉末;氧化锌、钛酸钾等导电性晶须;氧化钛等导电性金属氧化物;及聚苯撑衍生物等导电性材料等。
[0082]上述粘结剂作为有助于活性物质与导电材料等的结合和对集电体的结合的成分,通常以包含正极活性物质的混合物总重量为基准而添加I至50重量百分比。作为这种粘结剂的例子,能够举出聚偏氟乙稀(polyvinylidene fluoride)、聚乙稀醇(Polyvinylalcohol)、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、轻丙基纤维素(Hydroxypropyl cellulose)、再生纤维素、聚乙稀卩比略烧酮(Polyvinyl pyrrolidone)、四氟乙稀(Tetrafluoroethylene)、聚乙稀、聚丙稀、乙稀-丙稀-二稀三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber)、氟橡胶及多种共聚物等。
[0083]上述填料作为抑制正极的膨胀的成分而选择性地使用,只要不会对该电池引起化学变化且为纤维材料就不受特殊限制,例如,使用聚乙烯、聚丙烯等烯烃类聚合物;及玻璃纤维、碳纤维等纤维物质。
[0084]负极结构
[0085]负极是将负极活性物质涂敷于负极集电体上并进行干燥及压制而制造的,根据需要,还能够选择性地包含如上所述的导电材料、粘结剂、填料等。这种结构能够实现为薄片形而以安装于加载辊的形态适用于工序。
[0086][负极集电体]
[0087]上述负极集电体的厚度通常制成3?500 μπι。这些负极集电体只要是不会对该电池引起化学变化并具有导电性就不受特殊限制,例如,能够使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、铜或利用碳、镍、钛、银等对不锈钢的表面进行表面处理后的材料及铝-镉合金等。并且,也能够与正极集电体同样地,在表面形成微细的凹凸来提高负极活性物质的结合力,能够使用膜、薄片、箔、网、多孔体、发泡体及无纺布体等多种形态。
[0088][负极活性物质]
[0089]上述负极活性物质可以使用例如:石墨化碳、石墨类碳等碳;LixFe203(0彡x彡I)、LixWO2 (O 彡 X 彡 l)、SnxMei_xMe’yOz(MeSMn、Fe、Pb、G,Me’ 为 Al、B、P、S1、周期表中的 I 族、2族、3族元素、卤素,O <x彡l,l<y<3,l彡z彡8)等金属复合氧化物;锂金属;锂合金;硅类合金;锡类合金;Sn0、Sn02、PbO、Pb02、Pb2O3' Pb3O4' Sb2O3, Sb2O4' Sb2O5, GeO、GeO2^Bi2O3,Bi2O4及Bi 205等金属氧化物;聚乙炔(Polyacetylene)等导电性聚合物;及L1-Co-Ni类材料等。
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