电极组件和二次电池的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年4月20日提交的韩国专利申请10-2020-0047726的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用纳入于此。
3.技术领域
4.本发明涉及电极组件和二次电池，更具体而言，涉及这样的电极组件和二次电池，其能够提高生产率并解决工艺上的不便，同时表现出高对准度和高电解质浸渍率。


背景技术：

5.一般而言，存在诸如镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的若干类型的二次电池。这些二次电池不仅被应用于和用于小型产品(如数码相机、p-dvd、mp3p、蜂窝电话、pda、便携式游戏装置、电动工具和电动自行车)，而且还被应用于需要高功率的大型产品(如电动车辆和混合动力车辆)以及用于储存剩余发电和新的可再生能源的电力存储装置或备用电力存储装置。
6.为了制造二次电池，首先，将电极活性材料浆液施加到正极集电体和负极集电体，以制造正极(阴极)和负极(阳极)，然后将电极堆叠在隔膜的两侧，以形成具有预定形状的电极组件。随后，将该电极组件容纳在电池壳体中，在其中注入电解质，然后进行密封。
7.电极组件分类为各种类型。例如：简单堆叠型，其中正极、隔膜和负极以交替且连续的方式简单堆叠，而不制造单元电池；层压堆叠(l&s)型，其中，首先通过使用正极、隔膜和负极制造单元电池，然后，堆叠这些单元电池；堆叠折叠(s&f)型，其中，多个单元电池间隔开并附着在长度向一侧延长的隔膜片的一个表面上，然后隔膜片从一端沿同一方向反复地折叠；以及z字折叠型，其中，多个电极交替地附着在长度向一侧延长的隔膜片的一个表面和另一个表面上，然后隔膜片从一端沿特定方向折叠，然后以交替且重复的方式沿相反方向折叠。
8.然而，在简单堆叠型或层压堆叠型中，获得了简单的结构、高设计自由度以及高电解质浸渍率。然而，存在诸如生产速率慢且对准度劣化之类的问题。特别是在层压堆叠型中，必须制造全电池和半电池两者，这造成了工艺方面的不便。在堆叠折叠型中，实现了高生产速率和高结构稳定性，但对准度和电解质浸渍率劣化。此外，必须制造a型双电池和c型双电池两者，这造成了工艺方面的不便。另外，在z字折叠型中，获得了高对准度和高电解质浸渍率，但生产速率慢。
9.(现有技术文献)韩国专利公报2012-0117306


技术实现要素：

10.技术问题
11.本发明的一个目的是提供这样的电极组件和二次电池，其能够提高生产速率，解决工艺方面的不便，同时表现出高对准度和高电解质浸渍率。
12.本发明的目的并不限于上述目的，而是本领域的技术人员根据下面的描述可以清楚地了解到本文中没有描述的其它目的。
13.技术方案
14.为了解决以上问题，根据本发明的一个实施方式的一种电极组件包括：隔膜片，所述隔膜片形成为单片形状，并且在所述隔膜片中，向一侧折叠的第一折叠和向另一侧折叠的第二折叠以一定间隔重复；单元电池，所述单元电池通过堆叠多个电极和隔膜而形成，并且分别布置在由所述隔膜片的所述第一折叠形成的多个第一空间中；以及独立电极，所述独立电极分别布置在由所述隔膜片的所述第二折叠形成的多个第二空间中，并且具有第一极性。
15.此外，每个所述单元电池均可以是双电池，在该双电池中，外电极堆叠在两个最外表面中的每一者上，内电极堆叠在内侧，每个所述隔膜布置在所述内电极和每个所述外电极之间，并且两个所述外电极具有相同的第二极性。
16.此外，可以只形成一个内电极。
17.此外，所述内电极可以具有与所述独立电极相同的第一极性。
18.此外，可以形成有多个内电极。
19.此外，所述内电极的数量可以为奇数。
20.此外，所述内电极的第一内电极可以堆叠成使得所述隔膜布置在所述外电极和所述第一内电极之间，并且所述内电极的第二内电极可以堆叠成使得所述隔膜布置在所述第一内电极和所述第二内电极之间。
21.此外，所述第一内电极可以具有与所述独立电极相同的第一极性。
22.此外，所述第二内电极可以具有与所述外电极相同的第二极性。
23.为了解决以上问题，根据本发明的一个实施方式的一种二次电池包括：电极组件；和电池壳体，电池壳体，所述电池壳体配置成在所述电池壳体中容纳所述电极组件，其中，所述电极组件包括：隔膜片，所述隔膜片形成为单片形状，并且在所述隔膜片中，向一侧折叠的第一折叠和向另一侧折叠的第二折叠以一定间隔重复；单元电池，所述单元电池通过堆叠多个电极和隔膜而形成，并且分别布置在由所述隔膜片的所述第一折叠形成的多个第一空间中；以及独立电极，所述独立电极分别布置在由所述隔膜片的所述第二折叠形成的多个第二空间中，并且具有第一极性。
24.本发明的其它具体特征包括在详细描述和附图中。
25.有利效果
26.本发明的实施方式至少可以具有以下效果。
27.当制造具有高对准度和高电解质浸渍率的z字折叠型电极组件时，多个独立的电极和双电池交替地附着在隔膜片的一个表面和另一个表面上，因此，提高了生产速率。另外，只制造一种类型的双电池即可，因此，可以解决工艺方面的不便。
28.根据本发明的效果并不限于以上例示的效果，更多的各种效果都包括在本说明书中。
附图说明
29.图1是根据本发明的第一实施方式的电极组件的示意图。
30.图2是根据本发明的第二实施方式的电极组件的示意图。
31.图3是根据本发明的第三实施方式的电极组件的示意图。
32.图4是根据本发明的第四实施方式的电极组件的示意图。
33.图5是根据本发明的第五实施方式的电极组件的示意图。
34.图6是根据本发明的第六实施方式的电极组件的示意图。
具体实施方式
35.将通过参考附图详细描述的以下实施方式来阐明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以以各种不同的形式体现，并且不应该被理解为限于本文中所阐述的实施方式。相反，提供这些实施例是为了使本公开全面且完整，并将本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。此外，本发明仅由权利要求的范围来定义。类似附图标记始终指代类似元件。
36.除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同。另外，除非有明显且具体的定义，否则一般使用的词典中定义的术语不被理想地或过度地解释。
37.本说明书中使用的术语仅用于解释实施方式，而不是限制本发明。在本说明书中，单数形式也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。本说明书中使用的“包括”的含义并不排除存在或添加除所述部件以外的一种或多种部件。
38.下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。
39.图1是根据本发明的第一实施方式的电极组件1的示意图。
40.根据本发明的实施方式，当制造具有高对准度和高电解质浸渍率的z字折叠型电极组件1时，多个独立电极12和双电池交替地附着在隔膜片13的一个表面和另一个表面上，因此，提高了生产速率。另外，只制造一种类型的双电池即可，因此，可以解决工艺方面的不便。
41.为此，根据本发明的实施方式的电极组件1包括：隔膜片13，其形成为单片形状，并且在该隔膜片中，向一侧折叠的第一折叠和向另一侧折叠的第二折叠以一定间隔重复；单元电池11，其通过堆叠多个电极111和112以及隔膜113而形成，并且分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中；以及独立电极12，其分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中并且具有第一极性。
42.另外，通过使用电极组件1制造的二次电池包括：电极组件1；以及用于在其中容纳电极组件1的电池壳体。电极组件1包括：隔膜片13，其形成为单片形状，并且在该隔膜片中，向一侧折叠的第一折叠和向另一侧折叠的第二折叠以一定间隔重复；单元电池11，其通过堆叠多个电极111和112以及隔膜113而形成，并且分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中；以及独立电极12，其分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中并且具有第一极性。
43.隔膜片13形成为单个细长片状，并缠绕在隔膜卷轴上，然后可以在退绕时移动。另外，在隔膜片13中，为了制造z字折叠型电极组件1，以一定间隔交替重复从一端向一侧折叠的第一折叠和向另一侧折叠的第二折叠。
44.这里，基于图1中所示，第一折叠可以称为朝右侧的折叠，并且第二折叠可以称为
朝左侧的折叠。因此，基于图1中所示，由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131可以称为具有封闭左侧和开放右侧的空间，并且基于图1中所示，由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132可以称为具有封闭右侧和开放左侧的空间。
45.单元电池11是通过堆叠多个电极111和112以及隔膜113形成的，并且分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12是不构成单元电池11而单独形成的电极，并且分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中，并具有第一极性。
46.一般而言，根据定位在两个最外侧的电极的类型，单元电池分类为单电池和双电池。单电池是其中正极和负极分别定位在电池的两个最外侧的电池。单电池的最基本结构例如是正极/隔膜/负极或正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极。
47.双电池是其中具有相同极性的电极定位在电池的两个最外侧的电池。最基本的双电池结构例如是：具有正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构的a型双电池；或具有负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构的c型双电池。即，a型双电池是其中正极定位在两个最外侧的电池，并且c型双电池是负极定位在两侧的电池。
48.为了制造该单元电池，当内电极借助传送带等移动到一侧时，隔膜分别堆叠在内电极的顶部和底部表面上，然后外电极可以进一步堆叠在其上。如果单元电池是双电池，则内电极的数量可以是奇数，如1。如果单位电池是单电池，则没有内电极，或者其数量可以是偶数，例如两个。
49.根据本发明的实施方式的单元电池11是双电池，其中外电极111堆叠在两个最外表面的每一者上，内电极112堆叠在其中，每个隔膜113均布置在内电极112和每个外电极111之间，并且两个外电极111具有相同的第二极性。这里，第二极性称为与第一极性相反的极性。
50.根据本发明的第一实施方式，单元电池11中仅形成有一个内电极112，并且内电极112可以具有与独立电极12相同的第一极性。另外，第一极性是正极性，并且第二极性是负极性。
51.因此，根据本发明的第一实施方式的独立电极12是正极。在单元电池11中，两个最外表面上的所有外电极111是负极，并且内电极112是与独立电极12相同的正极。即，如图1中所示，单元电池11是具有负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构的c型双单元电池。
52.这些单元电池11分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12(即，正极)分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中。因此，可以制造根据本发明的第一实施方式的电极组件1。
53.这里，基于图1中所示，第一空间131的左侧是封闭的，而其右侧是开放的，并且基于图1中所示，第二空间132的右侧是封闭的，但是其左侧是开放的。因此，当从右侧观察电极组件1时，独立电极12被覆盖且看不到，而只看到单元电池11。另一方面，当从左侧观察电极组件1时，单元电池11被覆盖且看不到，而只看到独立电极12。
54.在制造成电极组件1后，电极组件1被容纳在电池壳体中，因此可以制造根据本发明的第一实施方式的二次电池。
55.根据如上所述的本发明的第一实施方式，只制造单元电池的c型双电池即可，因此不需要单独准备用于制造a型双电池的设施。因此，可以解决整个工艺中的不便，并且可以
简化用于制造电极组件1的设备。
56.图2是根据本发明的第二实施方式的电极组件1a的示意图。
57.根据本发明的第二实施方式，单元电池11a中仅形成有一个内电极112a。另外，第一极性是负极性，并且第二极性是正极性。下文中，将描述本发明的第二实施方式，但将省略与本发明第一实施方式重叠的描述。然而，这只是为了便于描述，并不意图限制权利的范围。
58.根据本发明的第二实施方式的独立电极12a是负极。在单元电池11a中，两个最外表面上的所有外电极111a都是正极，并且内电极112a是与独立电极12a相同的负极。即，如图2中所示，单元电池11a是具有正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构的a型双单元电池。
59.这些单元电池11a分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12a(即，负极)分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中。因此，可以制造根据本发明的第二实施方式的电极组件1a。
60.在制造出电极组件1a后，电极组件1a被容纳在电池壳体中，因此，可以制造根据本发明的第二实施方式的二次电池。
61.根据如上所述的本发明的第二实施方式，只制造单元电池的a型双电池即可，因此，不需要单独准备用于制造c型双电池的设施。因此，可以解决整个工艺中的不便之处，并且可以简化制造电极组件1a的设备。
62.图3是根据本发明的第三实施方式的电极组件1b的示意图。
63.下文中，将描述本发明的第三实施方式，但将省略与本发明第一和第二实施方式重叠的描述。然而，这只是为了便于描述，并不意图限制权利范围。
64.根据本发明的第三实施方式，单元电池11b中形成有多个内电极112，特别地，要形成的这些内电极的数量是奇数。内电极112的第一内电极1121可以堆叠成使得隔膜113布置在外电极111和第一内电极之间，并且内电极112的第二内电极1122可以堆叠成使得隔膜113布置在第一内电极1121和第二内电极之间。此外，第一内电极1121可以具有与独立电极12相同的第一极性，并且第二内电极1122可以具有与外电极111相同的第二极性。另外，第一极性是正极性，并且第二极性是负极性。
65.因此，根据本发明的第三实施方式的独立电极12是正极。在单元电池11b中，两个最外表面上的所有外电极111都是负极。如果内电极112的总数量为三个，则如图3中所示，可以包括两个第一内电极1121和一个第二内电极1122。另外，第一内电极1121是与独立电极12相同的正极，并且第二内电极1122是与外电极111相同的负极。即，如图3中所示，单元电池11b是具有负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构的c型双电池。
66.这些单元电池11b分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12(即，正极)分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中。因此，可以制造根据本发明的第三实施方式的电极组件1b。
67.在制造出电极组件1b后，电极组件1b被容纳在电池壳体中，因此可以制造根据本发明的第三实施方式的二次电池。
68.图4是根据本发明的第四实施方式的电极组件1c的示意图。
69.根据本发明的第四实施方式，单元电池11c中形成有多个内电极112。另外，第一极性是负极性，并且第二极性是正极性。下文中，将描述本发明的第四实施方式，但将省略与
本发明第一至第三实施方式重叠的描述。然而，这只是为了便于描述，并不意图限制权利范围。
70.根据本发明的第四实施方式的独立电极12a是负极。在单元电池11c中，两个最外表面上的所有外电极111a都是正极。另外，第一内电极1121a是与独立电极12a相同的负极，并且第二内电极1122a是与外电极111a相同的正极。即，如图3中所示，单元电池11c是具有正极/隔膜/负极/隔膜/正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构的a型双电池。
71.这些单元电池11c分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12a(即，负极)分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中。因此，可以制造根据本发明的第四实施方式的电极组件1c。
72.在制造出电极组件1c后，电极组件1c被容纳在电池壳体中，因此，可以制造根据本发明的第四实施方式的二次电池。
73.图5是根据本发明的第五实施方式的电极组件1d的示意图。
74.根据本发明的第五实施方式，单元电池11中仅形成有一个内电极112。另外，第一极性是正极性，并且第二极性是负极性。下文中，将描述本发明的第五实施方式，但将省略与本发明第一至第四实施方式重叠的描述。然而，这只是为了便于描述，并不意图限制权利的范围。
75.根据本发明的第五实施方式的独立电极12是正极。在单元电池11中，两个最外表面上的所有外电极111都是负极，并且内电极112是与独立电极12相同的正极。即，如图5中所示，单元电池11是具有负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构的c型双电池。
76.这些单元电池11分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12(即，正极)分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中。因此，可以制造根据本发明的第五实施方式的电极组件1d。
77.这里，基于图5中所示，第一折叠可以称为朝左侧的折叠，并且第二折叠可以称为朝右侧的折叠。因此，基于图5中所示，由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131可以称为具有封闭右侧和开放左侧的空间，并且基于图5中所示，由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132可以称为具有封闭左侧和开放右侧的空间。
78.因此，当从左侧观察电极组件1d时，独立电极12被覆盖且看不到，而只看到单元电池11。另一方面，当从右侧观察电极组件1d时，单元电池11被覆盖且看不到，而只看到独立电极12。
79.在制造出电极组件1d后，电极组件1d被容纳在电池壳体中，因此可以制造根据本发明的第五实施方式的二次电池。
80.图6是根据本发明的第六实施方式的电极组件1e的示意图。
81.根据本发明的第六实施方式，单元电池11a中仅形成有一个内电极112a。另外，第一极性是负极性，并且第二极性是正极性。下文中，将描述本发明的第六实施方式，但将省略与本发明第一至第五实施方式重叠的描述。然而，这只是为了便于描述，并不意图限制权利范围。
82.因此，根据本发明的第二实施方式的独立电极12a是负极。在单元电池11a中，两个最外表面上的所有外电极111a都是正极，并且内电极112a是与独立电极12a相同的负极。即，如图6中所示，单元电池11a是具有正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构的a型双电池。
83.这些单元电池11a分别布置在由隔膜片13的第一折叠形成的多个第一空间131中。另外，独立电极12a(即，负极)分别布置在由隔膜片13的第二折叠形成的多个第二空间132中。因此，可以制造根据本发明的第六实施方式的电极组件1e。
84.在制造出电极组件1e后，电极组件1e被容纳在电池壳体中，因此可以制造根据本发明的第六实施方式的二次电池。
85.根据如上所述的本发明的实施方式，当制造具有高对准度和高电解质浸渍率的z字折叠型电极组件1时，不仅多个独立电极12被一起使用，而且单元电池11也被一起使用，并因此可以提高生产速率。另外，只制造一种类型的双电池即可，并因此可以解决工艺方面的不便。
86.本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，本发明可以在不改变技术思想或基本特征的情况下以其它具体形式实施。因此，以上描述的实施方式应被视为说明性的，而不是对所有方面的限制。本发明的范围由所附权利要求而不是前述详细描述来定义，并且从权利要求书的含义和范围及其等同概念所衍生的各种变型应被解释为包括在本发明的范围内。
87.[附图标记]
[0088]
1：电极组件
ꢀꢀꢀꢀꢀ
11：单元电池
[0089]
12：独立电极
ꢀꢀꢀꢀ
13：隔膜片
[0090]
111:外电极
ꢀꢀꢀꢀꢀ
112：内电极
[0091]
113：隔膜
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
131：第一空间
[0092]
132：第二空间
ꢀꢀꢀ
1121：第一内电极
[0093]
1122：第二内电极