电极组件、包含其的二次电池、用于制造二次电池的方法及电池组与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年1月22日提交的韩国专利申请no.10-2019-0008258的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。

本发明涉及一种电极组件、包括该电极组件的二次电池、用于制造二次电池的方法及电池组，并且更具体地，涉及一种具有阻止异物向进入侧表面的结构的电极组件、包括电极组件的二次电池、用于制造二次电池的方法及电池组。

背景技术：

通常，与不能充电的一次电池不同，二次电池是指可充电和可放电的电池。二次电池正广泛用于诸如手机、笔记本电脑和便携式摄像机之类的高科技电子领域。

可以根据电极组件的结构对二次电池进行各种分类。例如，二次电池可以分类为层叠型结构、果冻卷型结构或层叠/折叠型结构。

层叠型二次电池包括电极组件和容纳电极组件的袋，并且电极组件具有其中电极和隔膜分开层叠的结构。此外，对具有如上所述的层叠结构的电极组件执行层压工艺以提高接合力。

然而，在层压工艺的转移步骤中，存在的问题在于诸如电极粉末之类的异物进入电极组件的侧表面中。结果，由于进入电极组件的侧表面中的异物，可能发生诸如低电压故障之类的质量问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的是提供一种阻挡异物和电极粉末进入电极组件的侧表面中以防止发生低压故障从而提高质量的电极组件、包括电极组件的二次电池、用于制造二次电池的方法、及电池组。

技术方案

用于实现上述目的的根据本发明第一实施方式的电极组件包括：基本单元，该基本单元中交替地层叠有多个电极和多个隔膜，该基本单元具有一个电极层叠在最上端的结构；以及辅助单元，该辅助单元设置有分隔片，该分隔片设置于基本单元的最上端侧，其中分隔片包括：分隔部，该分隔部设置于基本单元的最上端侧；以及侧表面保护部，该侧表面保护部与分隔部的每个侧表面连接并折叠以与基本单元的侧部接触以覆盖基本单元的侧部。

侧表面保护部可以粘合至设置于基本单元中的每个隔膜的每个侧表面。

侧表面保护部与隔膜的侧表面之间的粘合力可以小于设置于基本单元中的电极与隔膜之间的粘合力。

基本单元和辅助单元可以以比设置于基本单元中的电极与隔膜之间的粘合力小的粘合力彼此粘合，或者在没有粘合力的情况下彼此相邻。

分隔片可以由合成树脂材料制成。电极组件可以还包括以围绕基本单元和辅助单元的方式附接的固定带。

辅助单元可以还包括设置在分隔片的最上端侧的电极。

可以在分隔部与侧表面保护部之间的边界上形成有切断线。

侧表面保护部的面积可以大于基本单元的侧表面的面积。

根据本发明第二实施方式的二次电池包括：电极组件；以及电池壳体，该电池壳体被构造为容纳电极组件，其中电极组件包括：基本单元，该基本单元中交替地层叠有多个电极和多个隔膜，该基本单元具有一个电极层叠在最上端的结构；以及辅助单元，该辅助单元设置有分隔片，该分隔片设置于基本单元的最上端侧，其中，分隔片包括：

分隔部，该分隔部设置于基本单元的最上端侧；以及侧表面保护部，该侧表面保护部与分隔部的每个侧表面连接并折叠以与基本单元的侧部接触以覆盖基本单元的侧部。

根据本发明第二实施方式的制造二次电池的方法包括：(a)交替地层叠多个电极和多个隔膜以制造基本单元的步骤，其中一个电极层叠在基本单元的最上端；(b)切割分隔膜以制造辅助单元的辅助单元完成步骤，辅助单元设置有尺寸与每个隔膜相对应的分隔部和与隔膜的两个侧表面中的每个连接的侧表面保护部，以制造分隔片；(c)将辅助单元的分隔片定位于基本单元的最上端侧并且相对于分隔部折叠侧表面保护部，然后将侧表面保护部定位于基本单元的每个侧表面上，以制造未完工电极组件的步骤；(d)同时按压未完工电极组件的最上端和最下端，以使辅助单元和基本单元彼此粘合的步骤；(e)附接固定带以围绕未完工电极组件并由此制造已完工电极组件的步骤；以及(f)将已完工电极组件容纳在电池壳体中并密封电池壳体的边缘表面以制造已完工二次电池的步骤。

根据本发明第三实施方式的电池组包括一个或更多个二次电池以及被构造为容纳一个或更多个二次电池的电池壳体。其中，二次电池包括电极组件以及被构造为容纳电极组件的电池壳体，其中电极组件包括：基本单元，该基本单元中交替地层叠有多个电极和多个隔膜，该基本单元具有一个电极层叠在最上端的结构；以及辅助单元，该辅助单元设置有分隔片，该分隔片设置于基本单元的最上端侧，其中分隔片包括：分隔部，该分隔部设置于基本单元的最上端侧；以及侧表面保护部，该侧表面保护部与分隔部的每个侧表面连接并折叠以与基本单元的侧部接触以覆盖基本单元的侧部。

根据本发明第四实施方式的电极组件还包括设置于辅助单元的分隔片的最上端的电极。

根据本发明第五实施方式的电极组件包括分隔片，其中，分隔片还包括底表面保护部，该底表面保护部连接至侧表面保护部的下端表面并且折叠以接触基本单元的最下端表面。

底表面保护部的一部分或整体可以粘合至基本单元的最下端表面。

分隔片可以还包括表面保护部，该表面保护部连接到侧表面保护部的两个侧表面中的每个并且折叠以接触基本单元的前表面和背表面中的每个。

根据本发明第六实施方式的电极组件包括侧表面保护部，其中当电极组件容纳在电池壳体中时，从分隔部切割下侧表面保护部。

技术效果

本发明的电极组件可以包括基本单元和辅助单元。辅助单元可以包括分隔片，并且分隔片可以包括设置在基本单元的最上端侧的分隔部和覆盖基本单元的侧部的侧表面保护部。因此，可以阻挡异物和电极粉末进入基本单元的侧表面，以防止发生低电压故障，从而提高质量。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的电极组件的立体图。

图2是根据本发明第一实施方式的电极组件的侧面图。

图3是图2所示的部分“a”的放大图。

图4是根据本发明第一实施方式的附接有固定带的电极组件的侧面图。

图5是根据本发明第二实施方式的二次电池的截面图。

图6是例示根据本发明第二实施方式的用于制造第二电池的方法的流程图。

图7是例示根据本发明第二实施方式的用于制造第二电池的方法的过程图。

图8是根据本发明第三实施方式的电池组的示意性侧面图。

图9是例示根据本发明第四实施方式的电极组件的辅助单元的截面图。

图10是根据本发明第五实施方式的电极组件的立体图。

图11是图10的分隔片的展开图。

图12是图10的前视图。

图13是根据本发明第六实施方式的电极组件的立体图。

具体实施方式

在下文中，将以本发明所属领域的技术人员可以容易地实现本发明的技术思想的方式参照附图详细地描述本发明的实施方式。然而，本发明可以以不同形式具体实现，并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式。在附图中，为了清楚起见，将省略描述本发明的任何不必要的内容，并且附图中相似的附图标记表示相似元件。

[根据本发明第一实施方式的电极组件]

如图1至图3所示，根据本发明第一实施方式的电极组件100包括基本单元110和辅助单元120。

基本单元

在具有结构的基本单元中，多个电极111和多个隔膜112交替地层叠。具体地，基本单元110具有电极层叠在最上端的结构。

也就是说，在基本单元110中，多个电极111和多个隔膜112在垂直方向上交替地层叠。因此，基本单元110具有电极111层叠在最上端并且隔膜112层叠在最下端的结构。

在此，多个电极111包括第一电极和第二电极。因此，在基本单元110中，将层叠有第一电极、隔膜、第二电极和隔膜的四层结构一次层叠或重复层叠。

每个电极111包括集电体(collector)和涂敷到集电体的两个侧表面的电极活性材料层。

而且，第一电极可以是负极，并且第二电极可以是正极，反之亦然。

辅助单元

辅助单元120包括设置在基本单元110的最上端侧的分隔片122。分隔片122阻止异物进入基本单元110的侧表面，以防止基本单元110的侧表面被污染。

例如，分隔片122包括：分隔部122a，其设置在基本单元110的最上端侧；以及侧表面保护部122b，其与分隔部122a的每个侧表面连接并折叠以与基本单元110的侧部接触，从而覆盖基本单元110的侧部。也就是说，在分隔片122中，分隔部122a设置在基本单元110的最上端侧，以保护设置在基本单元110的最上端的电极，并且侧表面保护部122b连接到分隔部122a的两个侧表面中的每一个。侧表面保护部122b朝向基本单元110的每个侧表面折叠以阻止基本单元110的侧表面暴露于外部。

因此，辅助单元120可以通过分隔片122防止异物进入基本单元的侧表面，从而防止发生诸如低电压故障的质量问题。

因为分隔片122仅需要阻止异物进入基本单元110的侧表面中，所以分隔片122可以由廉价材料制成。也就是说，分隔片122可以由合成树脂材料(尤其是，聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)材料)制成，以提高购买的便利性。

具体地，分隔部122a和侧表面保护部122b一体地形成，以容易实现制造并且防止分隔部122a和侧表面保护部122b由于外部冲击而彼此分离。

如图3所示，侧表面保护部122b可以粘合到设置在基本单元110中的隔膜112的侧表面，以通过侧表面保护部122b稳定地保护基本单元110的侧表面。

例如，在侧表面保护部122b的背表面(当在图3中观看时为左表面)和设置于基本单元110中的隔膜112的侧表面彼此紧密接触的状态下，向侧表面保护部122b的外表面(当在图3中观看时为右表面)施加热量。结果，隔膜112和侧表面保护部122b可以在具有粘合力的涂层熔化的同时粘合。隔膜112和侧表面保护部122b可以通过使用粘合剂彼此粘合以提高粘合力。

隔膜112的每个侧表面与侧表面保护部122b之间的粘合力可以小于基本单元110中的电极111与隔膜112之间的粘合力。也就是说，当侧表面保护部122b和隔膜112的侧表面之间的粘合力等于或大于基本单元110中的电极111和隔膜112之间的粘合力时，电极111和隔膜112在彼此粘合的侧表面保护部122b和隔膜112彼此分离时也可能彼此分离，从而导致产品缺陷。也就是说，当制造已完工电极组件时，可以从分隔片122的分隔部122a去除侧表面保护部122b以提高电解液浸渍。这里，当侧表面保护部122b与隔膜112的侧表面之间的粘合力等于或大于基本单元110中的电极111与隔膜112之间的粘合力时，电极111和隔膜112也可能在基本单元110中分离从而导致缺陷。

因此，侧表面保护部122b与隔膜112的侧表面之间的粘合力可小于基本单元110中的电极111与隔膜112之间的粘合力。因此，可以从隔膜112的侧表面去除侧表面保护部122b，而不会使基本单元110中的电极111和隔膜112分离。

具有上述构造的辅助单元120可以允许电池容量增加并且还防止异物进入侧表面中。

辅助单元120的分隔片122和基本单元110可以以比基本单元110中的电极111和隔膜112之间的粘合力小的粘合力彼此粘合，或者在没有粘合力的情况下彼此相邻。也就是说，当重复层叠的辅助单元120的分隔片122和基本单元110彼此分离时，设置于基本单元110中的电极和隔膜由于粘合力的不同而可以彼此分离。作为参考，粘合力可以表示为剥离力。例如，电极和隔膜之间的粘合力可以表示为使电极和隔膜彼此分离所需的力。为了防止这种现象，辅助单元120的分隔片122和基本单元110可以以比电极111和隔膜112之间的粘合力小的粘合力彼此粘合或者在没有粘合力的情况下彼此相邻。因此，当辅助单元120的分隔片122和基本单元110彼此分离时，可以防止设置于基本单元中的电极和隔膜彼此分离，从而预先防止缺陷的发生。

固定带

可以进一步设置以围绕基本单元110和辅助单元120的方式附接的固定带。

也就是说，如图4所示，固定带130被附接以与辅助单元120的分隔片122和设置在基本单元110的最下端的隔膜112的底表面连接。结果，可以改善基本单元110与辅助单元120之间的接合，而且还可以改善设置于辅助单元120中的分隔片122的侧表面保护部122b的附接。

侧表面保护部122b的面积可以大于基本单元110的侧表面的面积。因此，即使在侧表面保护部122b中产生了曲折缺陷，侧表面保护部122b也可以稳定地覆盖基本单元110的侧表面。

可以在分隔片122的侧表面保护部122b中形成不使异物通过而使电解液通过的细小的冲孔。通过冲孔可以改善电解液向电极组件100的设置有分隔片122的侧表面保护部122b的侧表面的渗透性，因此，可以改善电解液向电极组件100的侧表面的浸渍。

因此，根据本发明第一实施方式的电极组件100包括设置有分隔片122的辅助单元120。因此，可以防止异物进入电极组件100的侧表面中，从而预先防止缺陷的发生。

[根据本发明第二实施方式的二次电池]

如图5所示，根据本发明第二实施方式的二次电池10包括电极组件100和容纳电极组件100的壳体200。

这里，电极组件100包括：基本单元110，其具有多个电极111和多个隔膜112交替地层叠并且一个电极层叠在最上端的结构；以及辅助单元120，其设置有分隔片122，该分隔片设置于基本单元110的最上端侧。

具体地，分隔片122包括：分隔部122a，其设置在基本单元110的最上端侧；以及侧表面保护部分122b，其与分隔部122a的每个侧表面连接并折叠以与基本单元110的侧部接触，从而覆盖基本单元110的侧表面。

电极组件100具有与根据本发明第一实施方式的上述电极组件相同的构造和功能，因此，使用相同的附图标记，并且省略重复描述。

因此，根据本发明第二实施方式的二次电池10包括设置有分隔片122的电极组件100。因此，可以防止异物进入电极组件100的侧表面中，以预先防止缺陷的发生，从而提高了商业性。具体地，分隔片122可以保护电极组件100的侧表面以防止电极组件100的侧表面被损坏。

[根据本发明第二实施方式的用于制造二次电池的方法]

如图6所示，根据本发明第二实施方式的用于制造二次电池的方法包括：(a)基本单元制造步骤、(b)辅助单元制造步骤、(c)未完工电极组件制造步骤、(d)未完工电极组件按压步骤、(e)已完工电极组件制造步骤、以及(f)二次电池制造步骤。

(a)基本单元制造步骤

参照图7中的(a)，在(a)基本单元制造步骤中，交替地层叠多个电极111和多个隔膜112，以制造基本单元110。这里，基本单元110具有一个电极111层叠在最上端并且一个隔膜112层叠在最下端的结构。在此，多个电极可以是负极和正极。

也就是说，(a)基本单元制造步骤具有包括有作为一个电极的负极、隔膜112、作为另一电极的正极以及隔膜112的四层结构一次或重复层叠的结构。

(b)辅助单元制造步骤

参照图7中的(b)，在(b)辅助单元制造步骤中，切割具有预定尺寸的分隔膜122a以制造分隔片122，该分隔片122包括尺寸与隔膜112相对应的分隔部122a和与分隔部122a的两个侧表面中的每个连接的侧表面保护部122b。因此，可以制造设置有分隔片122的辅助单元120。

(c)未完工电极组件的制造步骤

参照图7中的(d)和(c)，在(c)未完工电极组件的制造步骤中，辅助单元120的分隔部122a设置在基本单元110的最上端侧。接下来，在沿着分隔部122a与侧表面保护部122b之间的边界折叠之后，侧表面保护部122b设置为与基本单元110的侧表面接触，以制造未完工电极组件100a。

(d)未完工电极组件的按压步骤

参照图7中的(e)，在(d)未完工电极组件按压步骤中，使用按压装置30对未完工电极组件100a的最上端和最下端进行按压，以将设置于未完工电极组件100a中的基本单元110和辅助单元120彼此接合。

这里，基本单元110和辅助单元120以比基本单元110中的电极111和隔膜之间的粘合力小的粘合力彼此粘合。

参照图7中的(f)，(d)未完工电极组件的按压步骤还包括使侧表面保护部122b和隔膜112的侧表面彼此粘合的过程。也就是说，当未完工电极组件100a的按压完成时，使用按压装置30按压未完工电极组件100a的左端和右端，以使相对于彼此折叠的侧表面保护部122b和隔膜112的侧表面彼此粘合。

在此，侧表面保护部122b与隔膜112的侧表面之间的粘合力小于基本单元110中的电极111与隔膜112之间的粘合力。

(e)已完工电极组件的制造步骤

参照图7的(g)，在已完工电极组件的制造步骤中，附接固定带130，以围绕未完工电极组件，从而制造已完工电极组件100。也就是说，在已完工电极组件的制造步骤中，固定带130的一端附接至辅助单元120的分隔片122的分隔部122a，并且固定带120的另一端经由分隔片122的侧表面安装部122b附接至设置于基本单元110的最下端的分隔片122的底表面。这里，固定带130附接至未完工电极组件的两个侧表面。

(f)二次电池制造步骤

参照图7中的(h)，在(f)二次电池制造步骤中，将已完工电极组件100和电解液(未示出)容纳在壳体200中，然后，密封壳体200的边缘表面以制造已完工二次电池10。

[根据本发明第三实施方式的电极组]

如图8所示，根据本发明第三实施方式的电池组1包括一个或更多个二次电池10和容纳一个或更多个二次电池10的电池组壳体20。二次电池10中的每个包括电极组件100和容纳电极组件100的壳体200。

而且，电极组件100包括：基本单元110，该基本单元110具有多个电极111和隔膜112交替地层叠并且一个电极111层叠在最上端的结构；以及辅助单元，该辅助单元设置有分隔片122，该分隔片122设置于基本单元110的最上端侧。分隔片122包括分隔部122a，其设置于基本单元110的最上端侧；以及侧表面保护部122b，其与分隔部122a的每个侧表面连接并折叠以与基本单元110的侧部接触，从而覆盖基本单元110的侧部。

二次电池10具有与根据本发明第二实施方式的上述二次电池相同的构造和功能，因此，相同的附图标记用于相同的构造，并且省略重复描述。

因此，根据本发明第三实施方式的电池组1包括设置有分隔片的二次电池10，以显著降低缺陷率。

[根据本发明第四实施方式的电极组件]

如图9所示，根据本发明第四实施方式的电极组件100包括设置有分隔片122的辅助单元120，该分隔片122设置于基本单元110的最上端侧。

这里，分隔片122包括：分隔部122a，其设置于基本单元110的最上端侧；以及侧表面保护部122b，其与分隔部122a的每个侧表面连接并折叠以与基本单元110的侧部接触，从而覆盖基本单元110的侧部。

具体地，分隔片122由与基本单元110中设置的隔膜112相同的材料制成。

辅助单元120可以进一步包括设置在分隔片122的最上端侧的电极121。

也就是说，辅助单元120具有电极121和分隔片122在垂直方向上交替地层叠的结构。将电极121和分隔片122在其中垂直层叠的辅助单元120层叠在设置于基本单元110的最上端侧的电极111的顶表面侧上。

这里，辅助单元120的电极121和设置在基本单元110的最上端的电极111具有不同的极性。也就是说，当设置在基本单元110的最上端的电极111是第一电极时，辅助单元120的电极121可以是第二电极。另一方面，当设置在基本单元110的最上端的电极111是第二电极时，辅助单元120的电极121可以是第一电极。

例如，分隔片122包括：分隔部122a，其布置在基本单元110的最上端侧；以及侧表面保护部122b，其与分隔部122a的每个侧表面连接并折叠以与基本单元110的侧部接触，从而覆盖基本单元110的侧部。也就是说，在分隔片122中，分隔部122a设置在基本单元110的最上端侧以将辅助单元120的电极121与设置在基本单元110的最上端的电极111分离，并将侧表面保护部122b连接至分隔部122a的两个侧表面中的每个。这里，侧表面保护部122b向基本单元110的侧表面折叠，以防止基本单元110的侧表面暴露于外部。侧表面保护部122b阻挡基本单元110的侧表面暴露于外部。

因此，根据本发明第四实施方式的电极组件100可以阻挡异物进入侧表面，并且同时确保大的电池容量。

电极121具有仅在面对分隔片122的一个表面上设置有电极活性物质层的结构。也就是说，电极121包括电极集电体121a和涂覆于电极集电体121a的面对分隔片122的内表面(在图9中观察时电极集电体121a的底表面)的电极活性物质层121b。

因此，根据本发明第四实施方式的电极组件100可以防止不必要地浪费电极活性材料层，从而显著降低成本。

[根据本发明第五实施方式的电极组件]

如图10至图12所示，根据本发明第五实施方式的电极组件100包括基本单元110和辅助单元120。辅助单元120包括分隔片122，并且分隔片122设置在基本单元110的最上端侧。

例如，分隔片122包括：分隔部122a，其设置在基本单元110的最上端侧；以及侧表面保护部122b，其与分隔部122a的每个侧表面连接并折叠以与基本单元110的侧部接触，从而覆盖基本单元110的侧部。

分隔片122还包括底表面保护部122c，该底表面保护部122c连接至侧表面保护部122b的下端表面并且折叠以接触基本单元110的最下端表面，以通过底表面保护部122c来防止异物进入基本单元110的最下端表面和侧表面保护部122b之间。

具体地，底表面保护部122c的一部分或整体可以粘合至基本单元110的最下端表面。因此，分隔片122的固定力可以增加以改善侧表面保护部122b与基本单元110的隔膜112之间的粘合力。

分隔片122还包括表面保护部122d，该表面保护部122d连接至侧表面保护部122b的两个侧表面(当在图10中观察时，侧表面保护部的前表面和背表面)中的每个并折叠以与基本单元110的前表面和背表面中的每个接触，以通过表面保护部122d有效防止异物进入基本单元110的前表面和背表面。

总而言之，参照图11，分隔片122包括分隔部122a、设置于分隔部122a的两个侧表面中的每个上的侧表面保护部122b、设置于侧表面保护部122b的两个侧表面中的每个上的底表面保护部122c、以及设置于侧表面保护部122b的前表面和背表面中的每个上的表面保护部122d。

因此，根据本发明第五实施方式的电极组件100可以防止异物进入电极组件的前表面和背表面以及侧表面中。

[根据本发明第六实施方式的电极组件]

如图13所示，在根据本发明第六实施方式的电极组件100中，分隔片122包括分隔部122a和侧表面保护部122b。当完成电极组件的制造时，可以从分隔部122a去除侧表面保护部。结果，当制造二次电池时，电极100的侧表面可以打开以改善电极组件100和电解液的浸渍。

也就是说，由于在制造电极组件时产生大量的异物，所以可以通过分隔片122的侧表面保护部122b来保护电极组件100的侧表面，并且在完成电极组件100的制造时，可以去除分隔片122的侧表面保护部122b以打开电极组件100的侧表面。

如图13所示，可以在分隔部122a与侧表面保护部122b之间的边界上形成切断线122a，从而可以沿切断线122a容易切割侧表面保护部122b。

因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是前述描述及其中描述的示例性实施方式来限定。在本发明的权利要求的等同物的含义内以及权利要求内进行的各种变型被认为在本发明的范围内。