电极组件和使用电极组件的二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种电极组件和使用该电极组件的二次电池，该电极组件具有改进的结构，用于增强电极板的电解质浸渍，并且允许平滑地执行排气。根据本发明的电极组件包括：一个或者多个正极板，通过将正电极活性材料沉积在电极集电器上而形成该正极板；一个或者多个负极板，通过将负电极活性材料沉积在电极集电器上而形成该负极板；以及分隔物，该分隔物置于正极板和负极板之间，并且在该分隔物中形成有一个或者多个通气口。
【专利说明】电极组件和使用电极组件的二次电池
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种二次电池和用于该二次电池的电极组件，并且更特别地，涉及一种当制造二次电池时具有优异的浸溃性并且确保容易地排气的电极组件，并且涉及一种具有该电极组件的二次电池。
[0002]本申请要求于2011年12月27日在韩国提交的韩国专利申请N0.10-2011-0143762的优先权，其全部内容通过引用而合并在此。
【背景技术】
[0003]通常，二次电池指的是可再充电电池，同时普通电池指的是不可再充电电池。二次电池被广泛地用于电子设备诸如蜂窝电话、笔记本计算机、摄影机、电动车辆等等。特别地，锂二次电池具有为通常被用作电子设备的电源的镍镉电池或者镍氢电池的容量的大约三倍的容量，并且由于锂二次电池的高的每单位重量能量密度，所以锂二次电池被越来越多地使用。
[0004]通常，锂二次电池分别使用锂氧化物和含碳材料作为阴极活性材料和阳极活性材料。锂二次电池包括:电极组件，在该电极组件中，分别被涂覆有阴极活性材料和阳极活性材料的阴极板和阳极板被布置有分隔物，该分隔物置于阴极板和阳极板之间；和电池壳体，该电池壳体密封并且容纳电极组件和电解质。
[0005]同时，取决于电池壳体的形状，锂二次电池可以被分类成:罐式二次电池，电极组件被包括在金属罐中；和袋式电池，电极组件被包括在铝层压片的袋中。通常，在阴极板和阳极板(即电极板)被卷绕的状态下，罐式二次电池被容纳在电池罐中，并且在电极板被堆叠或者卷绕的状态下，袋式二次电池被容纳在电池罐中。
[0006]图1是示意性地示出用于二次电池的普通电极组件的透视图，在该二次电池中通过折叠分隔物10而堆叠电极板。
[0007]参考图1，用于二次电池的普通电极组件被构造成，使得多个阴极板20和多个阳极板30彼此面对，同时分隔物10置于所述多个阴极板20和所述多个阳极板30之间。另夕卜，阴极突片21被附接到阴极板20，并且阳极突片31被附接到阳极板30。这时，当分隔物10置于阴极板20和阳极板30之间时，分隔物10可以被单独地提供给每个层。然而，为了方便和结构稳定性，单个长的分隔物10可以被提供，使得所述单个长的分隔物10在阴极板20和阳极板30的侧面处被折叠，如在本领域中广泛使用的那样。
[0008]另外，如上所构造的电极组件被容纳在电池壳体中，并且被用于通过电解质浸溃过程、活化过程、排气过程等等制造二次电池。
[0009]然而，如果电极组件采用如在图1中所示的折叠的分隔物10，则电解质不可以渗透通过分隔物10的折叠部分，并且气体不可以排放通过分隔物10的折叠部分。
[0010]图2是示出从上方观察到的图1的电极组件的示图。
[0011]如在图2中所示，在分隔物10被折叠的普通电极组件中，不可避免地限制电解质渗透到电极板，并且不可避免地限制从电极板排放气体。换言之，在普通电极组件中，电解质或者气体应在附图的前部分处被注入或者排放，电极突片位于该前部分处，分隔物10没有阻挡该前部分处，或者电解质或者气体应在如通过箭头a和b描述的与该前部分处相反的部分处被注入或者排放。另外，因为电极板的位于附图的右部分或者左部分处的侧面被分隔物10阻挡，所以对于位于电极组件的外部的电解质来说不可能通过该侧面渗透，或者对于在电极组件中的气体来说不可能通过该侧面排放。
[0012]因此，在该构造中，不容易将电解质浸溃电极板，并且排气过程不能够顺利地执行。因此，生产二次电池的时间和成本必定增加，并且二次电池的性能和寿命也被严重地影响。
【发明内容】
[0013]技术问题
[0014]本公开被旨在解决现有技术的问题，并且因此本公开涉及提供改进的电极组件，该电极组件可以允许更容易地将电解质浸溃电极板，并且也确保气体被容易地排放，并且本公开涉及提供具有该电极组件的二次电池。
[0015]本公开的其它目的和优点，从下面的描述将会被理解，并且通过本发明的实施例变得更显而易见。另外，容易理解的是，通过在权利要求或者权利要求的组合中定义的装置，可以实现本公开的目的和优点。
[0016]技术解决方案
[0017]在本公开的一个方面中，提供一种用于二次电池的电极组件，该电极组件包括:至少一个阴极板，通过使用阴极活性材料涂覆电极集电器而形成该阴极板；至少一个阳极板，通过使用阳极活性材料涂覆电极集电器而形成该阳极板；以及分隔物，该分隔物置于阴极板和阳极板之间，并且在该分隔物中形成有至少一个通气口(vent)。
[0018]优选地，分隔物可以在阴极板和阳极板的侧面处被折叠，并且通气口可以被形成在折叠部分处。
[0019]更优选地，分隔物可以在每个层处具有相同的折叠方向。
[0020]还优选地，分隔物的折叠方向可以在每个层处相反地变化。
[0021 ] 还优选地，分隔物可以与阴极板和阳极板一起被卷绕成多个层。
[0022]在本公开的另一方面中，提供一种二次电池，该二次电池包括电极组件和电池壳体。
[0023]有利效果
[0024]根据本公开，当制造二次电池时，存在于电极组件的外部的电解质可以容易地渗透到电极组件中。因此，对于电解质而言能够改善电极板的湿润特性，这能够提高电池的性能和寿命。
[0025]另外，根据本公开，当在电极组件中产生气体时，可以容易地排放气体。特别地，在重复充电/放电的活化过程期间产生气体，在用于排放该气体的排气过程期间，在电极板之间的气体可以被容易地排放，并且在使用电池中产生的气体也可以被容易地排放。因此，能够防止电极组件由于在电极板之间产生的气体而被扭曲，这提高电极组件的结构稳定性并且提高电池的性能和安全性。
[0026]此外，因为电解质或者气体可以容易地渗透或者排放，所以电解质注入过程和排气过程所要求的时间被缩短，这减少制造二次电池的时间和成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]附图图示本公开的优选实施例，并且连同前述公开一起用于提供对本公开的技术精神的进一步理解。然而，本公开不被解释为受限于附图，在附图中:
[0028]图1是示意性地示出用于二次电池的普通电极组件的透视图，在该二次电池组中通过折叠分隔物10而堆叠电极板；
[0029]图2是示出从上方观察到的图1的电极组件的示图；
[0030]图3是示意性地示出根据本公开的实施例的用于二次电池的电极组件的透视图；
[0031]图4是示出从上方观察到的图3的电极组件的示图；
[0032]图5是沿着图3的线e-e’截取的部分截面图；
[0033]图6是示出根据本公开的另一实施例的分隔物100的通气口 110的部分截面图；
[0034]图7至图10是示出根据本公开的另外实施例的分隔物100的通气口 110的示意图；
[0035]图11是示意性地示出根据本公开的另一实施例的用于二次电池的电极组件的透视图；
[0036]图12是示意性地示出根据本公开的又一实施例的用于二次电池的电极组件的透视图；以及
[0037]图13是示出从上方观察到的沿着图12的线f_f’截取的截面的示图。
【具体实施方式】
[0038]在下文中，将会参考附图详细地描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解的是，在说明书和权利要求书中使用的术语不应被解释为受限制于通常的和字典意义，而是基于允许发明人定义适合于最佳解释的术语的原理，基于与本公开的技术方面对应的意义和概念进行解释。
[0039]因此，在此提出的描述仅仅是优选的实例，仅为了说明目的，而不是旨在限制本公开的范围，因此应理解的是，在不偏离本公开的精神和范围的情况下，对于本公开可以得到其它的等价物和变型。
[0040]同时，本公开的说明书具有表示方向的术语“上”、“下”、“左”、“右”等等，但是这些术语仅被用于示出相对的位置，对于本领域普通技术人员来说显然的是，取决于观察电极组件的点，这能够发生变化。
[0041]图3是示意性地示出根据本公开的实施例的用于二次电池的电极组件的透视图。
[0042]参考图3，根据本公开的电极组件包括阴极板200、阳极板300以及分隔物100。
[0043]通过使用阴极活性材料涂覆电极集电器而形成阴极板200，并且通过使用阳极活性材料涂覆电极集电器而形成阳极板300。另外，阴极板200和阳极板300分别可以具有从其突出的阴极突片201和阳极突片301。
[0044]优选地，如在图3中所示，可以设置有待被交替地堆叠的多个阴极板200和阳极板300。在本实施例中，存在多个阴极板200和阳极板300，所述多个阴极板200和阳极板300可以增加二次电池的容量。然而，本公开不限于此，并且也可以具有单个阴极板200和单个阳极板300。
[0045]分隔物100置于阴极板200和阳极板300之间。例如，如在图3中所示，基于分隔物100，阴极板200可以位于上位置处，并且阳极板300可以位于下位置处。另外，分隔物100使阴极板200与阳极板300绝缘，并且分隔物100允许阴极板200和阳极板300交换活性材料离子。
[0046]分隔物100可以被设置成伸长地延伸。在该情况下，如在图3中所示，多个阴极板200和多个阳极板300可以被布置成被相互隔开预定的距离。例如，多个阴极板200可以被布置成在分隔物100的上部处被相互隔开，并且多个阳极板300可以被布置成在分隔物100的下部处被相互隔开。
[0047]另外，在阴极板200和阳极板300分别被布置在分隔物100的上部分和下部分处的状态下，分隔物100可以在阴极板200和阳极板300的侧面处被折叠，使得阴极板200和阳极板300被布置成彼此面对，同时分隔物100置于阴极板200和阳极板300之间。换言之，参考图3，分隔物100可以被在没有阴极分隔物200和阳极分隔物300的部分处折叠。
[0048]这时，分隔物100可以在每层处被在相同的方向上折叠。例如，如在图3中所示，当从前面观察时，分隔物100可以被实现为被在逆时针方向上折叠。
[0049]特别地，根据本公开的电极组件的分隔物100具有通气口 110，该通气口 110被形成在如在图3中所示的折叠部分处。在此，通气口 110是如下通道，通过该通道电解质或者气体可以流入或者流出，并且如果这可以起到上述作用则其术语不限于此。例如，通气口110可以以各种术语诸如凹槽、间隙、开口、孔等等来表达。
[0050]根据本实施例，在电解质注入过程中，电解质可以更容易地渗透，并且在排气过程期间或者在电池的使用中，可以更容易地排放气体。
[0051]图4是示出从上方观察到的图3的电极组件的示图。
[0052]参考图4，电解质可以在前侧或者后侧渗透，电解质并不被分隔物100阻挡，如箭头a所示。另外，电解质也可以在被分隔物100阻挡的横向侧面处渗透，如通过箭头c所示。换言之，因为通气口 110被形成在电极板的侧面部分处，在该电极板的侧面部分处分隔物100被折叠，所以通过通气口 110可以引入电解质。因此，位于电极组件的外部的电解质可以容易地流入到电极组件中，这可以改进电极板的电解质浸溃。
[0053]此外，也可以通过通气口 110排放气体。换言之，在电极组件中产生的气体可以在由箭头b描述的方向上被排放，并且该气体也可以借助通气口 110在箭头d描述的方向上被排放。因此，在电极组件中产生的气体可以被容易地排放出电极组件。
[0054]同时，当如上所述分隔物100在每个层处具有相同的折叠方向时，在折叠部分处分隔物100可以被堆叠成多个层。在该情况下，被形成在折叠部分的每个层中的通气口 110至少可以被部分地连接以形成预定的通道。稍后将会参考图5对此进行更详细的描述。
[0055]图5是沿着图3的线e-e’截取的部分截面图。
[0056]参考图5，分隔物100在折叠部分处被堆叠成多个层，并且被形成在折叠部分的所有层中的通气口 110被彼此连接。因此，通过在电极组件的内部和外部之间被如上所述地连接的通气口 110形成预定的通道，并且该通道可以是如下路径，通过该路径电解质或者气体可以流入或者流出。换言之，基于图5，电解质可以从右向左流入到电极组件中，并且气体可以从左向右排放出电极组件。[0057]更优选地，当被形成在分隔物100的折叠部分的所有层中的通气口 110被彼此连接时，对于所有层的通气口 110来说优选的是，具有相同的位置和形状。如果如上所述分隔物100的所有层的通气口 110具有相同位置和形状，则电解质或者气体可以通过通道更容易地流入或者流出。
[0058]同时，尽管图5示出当分隔物100在折叠部分处被堆叠成多个层时在相同的高度处形成通气口 110，但是本公开不限于本实施例。
[0059]图6是示出根据本公开的另一实施例的分隔物100的通气口 110的部分截面图。
[0060]参考图6，在折叠部分处被堆叠成多个层的分隔物100可以被构造成，使得被形成在内层中的通气口 110被连接到被形成在外层中的通气口 110，同时通气口 110的数目从分隔物100的内层到外层增加。包围分隔物100的电极板的数目可以在分隔物100的折叠部分处从内层到外层增加。在本实施例中，因为通气口 110的数目也从内层到外层增加，所以电解质或者气体可以在每个层处均匀地渗透或者被排放。
[0061]为了在分隔物100的折叠部分处形成通气口 110，如在图3中所示，在分隔物100被折叠之前通气口 110可以被形成在电极板之间。然而，本公开不限于此，而是在分隔物100被折叠之后通气口 110也可以被形成在横向侧面处。
[0062]另外，在图3中描述的通气口 110仅是示例，并且分隔物100的通气口 110可以以各种方式被实施。
[0063]图7至图10是示出根据本公开的其它实施例的分隔物100的通气口 110的示意图。
[0064]参考图7，两个通气口 110被形成在分隔物100的折叠部分处以伸长地延伸，并且然后两个通气口 110在电极突片被定位的如端和后端处被切表I]。
[0065]另外，参考图8，与图7类似，两个通气口 110被形成在分隔物100的折叠部分处，但是通气口 110伸长地延伸并且能够在不同的高度处被切割，以便在不同的高度处彼此部
分重叠。
[0066]此外，参考图9，多个通气口 110被形成在分隔物110的折叠部分处，并且所述多个通气口 110从电极组件的前表面到电极组件的后表面形成两行，并且所述多个通气口 110被相互隔开预定的距离。
[0067]同时，如在图3或者图7至图9中所示，多个通气口 110可以被形成在分隔物100的单个折叠部分处。如果多个通气口 110被形成在分隔物110的单个折叠部分处，则在没有劣化分隔物100的结构稳定性的情况下，电解质或者气体可以通过通气口 110更容易地流入或者流出。然而，本公开不限于本实施例。换言之，如在图10中所示，仅一个通气口 110可以被形成在分隔物100的单个折叠部分处。
[0068]另外，通气口 110可以以各种形状被形成在分隔物100中。
[0069]同时，尽管基于如下构造已经描述了上述实施例，在该构造中分隔物100在每个层处在相同的方向上被折叠，但是分隔物100也可以在每个层处在相反的方向上被折叠。
[0070]图11是示意性地示出根据本公开的另一实施例的用于二次电池的电极组件的透视图。
[0071]参考图11，多个阴极板200和阳极板300被交替地堆叠，并且分隔物100置于阴极板200和阳极板300之间，并且分隔物100在阴极板200和阳极板300的侧面处被折叠。然而，这时，折叠方向不是单向的而是双向的。换言之，分隔物100在与相邻的层的折叠方向相反的方向上被折叠。更详细地，在图11中，分隔物100在最下面的层处被向左折叠以包围阳极板300的侧面，分隔物100在下一层处被向右折叠以包围阴极板200的侧面，并且然后分隔物100在下一层处再次被向左折叠以包围阳极板300的侧面。
[0072]尽管分隔物100被折叠，同时在每个层处相反地变化折叠方向，但是至少一个通气口 110被形成在根据本公开的电极组件的分隔物100的折叠部分处。因此，在该情况下，电解质或者气体不仅可以在没有被分隔物100阻挡的部分处流入或者流出，而且可以借助于通气口 110在被分隔物110阻挡的部分处流入或者流出。换言之，在图11的实施例中，不仅在阳极板300的左侧和阴极板200的右侧处(在该处不存在分隔物100)，电解质可以渗透并且气体可以排放；而且借助于被形成在分隔物100的折叠部分处的通气口 110，在阳极板300的右侧和阴极板200的左侧处(在该处存在分隔物100)，电解质也可以渗透并且气体也可以排放。
[0073]因此，根据本实施例，尽管分隔物在每个层的交替方向上被折叠，但是电解质或者气体可以更容易地流入或者流出。
[0074]图12是示意性地示出根据本公开的又一实施例的用于二次电池的电极组件的透视图，并且图13是示出从上方观察到的沿着图12的线f-f’截取的截面的示图。
[0075]参考图12和图13，分隔物100可以与阴极板200和阳极板300—起被卷绕成多个层。换言之，分隔物100位于单个阴极板200和阳极板300之间，像分隔物100 —样该阴极板200和阳极板300被形成为长的，并且另一分隔物100位于外侧处。然后，它们被卷绕以形成具有果冻卷形状的电极组件。另外，通气口 110被形成在如上所述的与阴极板200和阳极板300 —起被卷绕的分隔物100中。
[0076]特别地，在该情况下，如在图13中所示，通气口 210、310也可以被形成在阴极板200和阳极板300中，与分隔物100相类似。另外，如上所述的被形成在阴极板200和阳极板300中的通气口 210、310，可以被至少部分地连接到被形成在分隔物100中的通气口 110，以形成预定的通道。在分隔物100与阴极板200和阳极板300 —起被卷绕的电极组件中，尽管通气口 110被形成在分隔物100中，但是电解质的渗透或者气体的排放可以被阴极板200和阳极板300中断。然而，如果通气口 210、310被形成在阴极板200和阳极板300中，并且电极板的通气口 210、310从电极组件的内部到电极组件的外部进一步被连接到分隔物100的通气口 110，则电解质或者气体可以在电极组件的中央和电极组件的外部容易地流入或者流出。
[0077]同时，在图12中描述的通气口 110、210、310的形状仅是示例，并且本公开不限于通气口 110、210、310的详细形状。特别地，尽管图13示出，通气口 110、210、310被形成在分隔物100、阴极板200和阳极板300中，以在电极组件中形成总共三个通道，但是这仅是示例，并且通气口 110、210、310也可以被设置成以形成不大于三个的通道或者多于三个的通道。
[0078]根据本公开的二次电池包括:电池壳体和上述电极组件。电池壳体容纳电极组件和电解质，并且电池壳体可以被以各种材料或者形状实现，例如以金属罐状或者铝袋状实现。
[0079]已经详细地描述本公开。然而，应理解的是，仅以图示的方式给出详细描述和特定实例，同时指示本公开的优选实施例，这是因为，根据此详细描述，对于本领域普通技术人员来说，在本公开的精神和范围内的各种变化和变型将会变得显而易见。
【权利要求】
1.一种用于二次电池的电极组件，包括: 至少一个阴极板，通过使用阴极活性材料涂覆电极集电器而形成所述至少一个阴极板； 至少一个阳极板，通过使用阳极活性材料涂覆电极集电器而形成所述至少一个阳极板；以及 分隔物，所述分隔物被置于所述阴极板和所述阳极板之间，并且所述分隔物中形成有至少一个通气口。
2.根据权利要求1所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物在所述阴极板和所述阳极板的侧面处被折叠，并且所述通气口被形成在折叠部分处。
3.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极组件， 其中，多个阴极板和阳极板在被折叠的分隔物被置于所述阴极板和所述阳极板之间的情况下被交替地堆叠。
4.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物在每个层处具有相同的折叠方向。
5.根据权利要求4所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物在所述折叠部分处被堆叠成多个层，并且在所述折叠部分的每个层中形成的所述通气口被至少部分地连接以形成预定的通道。
6.根据权利要求5所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物在每个层处具有相同的通气口位置和形状。
7.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物的折叠方向在每个层处相反地变化。
8.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物在单个折叠部分处具有多个通气口。
9.根据权利要求1所述的用于二次电池的电极组件， 其中，所述分隔物与所述阴极板和所述阳极板一起被卷绕成多个层。
10.根据权利要求9所述的用于二次电池的电极组件， 其中，在所述阴极板和所述阳极板处形成通气口，以至少部分地连接到相邻的分隔物的所述通气口，从而形成预定的通道。
11.一种二次电池，包括: 电极组件，所述电极组件包括阴极板、阳极板以及分隔物，所述分隔物被置于所述阴极板和所述阳极板之间，并且在所述分隔物中形成有至少一个通气口 ；和电池壳体,所述电池壳体用于容纳所述电极组件和电解质。
12.根据权利要求11所述的二次电池， 其中，所述分隔物在所述阴极板和所述阳极板的侧面处被折叠，并且所述通气口被形成在折叠部分处。
13.根据权利要求12所述的二次电池， 其中，多个阴极板和阳极板在被折叠的分隔物被置于所述阴极板和所述阳极板之间的情况下被交替地堆叠。
14.根据权利要求12所述的二次电池， 其中，所述分隔物在每个层处具有相同的折叠方向。
15.根据权利要求14所述的二次电池， 其中，所述分隔物在所述折叠部分处被堆叠成多个层，并且在所述折叠部分的所有层中形成的所述通气口被至少部分地连接以形成预定的通道。
16.根据权利要求15所述的二次电池， 其中，所述分隔物在每个层处具有相同的通气口位置和形状。
17.根据权利要求12所述的二次电池， 其中，所述分隔物的折叠方向在每个层处相反地变化。
18.根据权利要求12所述的二次电池， 其中，所述分隔物在单个折叠部分处具有多个通气口。
19.根据权利要求11所述的二次电池， 其中，所述分隔物与所述阴极板和所述阳极板一起被卷绕成多个层。
20.根据权利要求19所述的二次电池， 其中，在所述阴极板和所述阳极板处形成通气口，以至少部分地连接到相邻的分隔物的所述通气口，从而形成预定的通道。
【文档编号】H01M2/12GK103843170SQ201280048340
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2011年12月27日
【发明者】梁承珉 申请人:株式会社Lg化学