制造电极组件的方法和设备与流程

相关申请的交叉引用本申请要求享有于2021年9月29日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请第10-2021-0128689号的权益，通过引用将该韩国专利申请的整体内容并入本文。本公开内容涉及一种制造电极组件的方法和设备。

背景技术：

1、由于化石燃料的使用的快速增加，对可替代能量或清洁能量的需求正在增加，并且其中研究最积极的领域是使用电化学产生电力及储存电力的领域。

2、当前，二次电池是利用电化学能量的电化学装置的代表示例，并且其使用范围趋于逐渐扩大。

3、近年，诸如便携式计算机、便携式电话及照相机之类的移动装置被不断地开发，作为移动装置的能量源，对二次电池的需求也急剧增加。在这些二次电池中，锂二次电池表现出高能量密度和高电压、长循环寿命、和低自放电率，已对锂二次电池进行了许多研究并且其现在已商业化并被广泛地使用。

4、此外，随着对环境问题的关注增加，对能够取代诸如汽油车和柴油车之类的使用化石燃料的车辆的电动车、混合动力电动车等进行了大量研究，使用化石燃料的车辆是造成空气污染的主要原因之一。尽管主要使用金属氢化物镍二次电池作为电动车和混合动力电动车的电力源，然而正对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池的使用进行积极的研究，一部分锂二次电池处于商业化阶段。

5、锂二次电池具有其中电极组件内置于二次电池的壳体中的结构，且电极组件在结构上分为：通过卷绕阴极片、阳极片和隔膜而制造的果冻卷型电极组件；堆叠单元阴极、单元阳极和隔膜的堆叠型电极组件；将诸如双电池、全电池或单电池之类的单元电池与隔膜一起卷绕的堆叠/折叠型电极组件；及堆叠单元电池的堆叠/层叠型电极组件。

6、此时，在将单元电池与隔膜一起卷绕的折叠过程中，堆叠/折叠型电极组件具有以下问题：在将单元电池安置在隔膜上然后简单地卷绕时，折叠表面与单元电池之间的非接合区域增加，非接合区域中的界面阻力增大，因而沉积锂。

7、特别地，单元电池中包括的电极具有平坦部分和倾斜部分，平坦部分中的活性材料层的厚度是恒定的，倾斜部分中的活性材料层的厚度从平坦部分的两端逐渐减小，在倾斜部分中的非接合区域更明显。

8、因此，由此沉积的锂威胁二次电池的安全，这造成循环特性显著衰退的问题。

9、因此，迫切需要开发一种能够解决这些问题的制造二次电池的电极组件的技术。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开内容被设计用以解决以上提到的问题，并且本公开内容的目的是提供一种制造电极组件的方法和设备，其能够抑制在形成电极组件接片的两端处的锂沉积，因而提高二次电池的安全性和循环特性。

3、技术方案

4、在本说明书和权利要求书中使用的术语或用语不应被解释为限制于普通术语或词典术语，而是应基于发明人可适当地定义术语的概念以用最佳方式适当地描述他们自己的公开内容的原则，将本公开内容解释为与本公开内容的技术思想一致的含义和概念。

5、下面，根据本公开内容的一个实施方式，提供一种制造电极组件的方法，在所述电极组件中，单元电池与隔膜一起被卷绕，所述方法包括以下步骤：

6、(a)将单元电池安置在所述隔膜的上表面以制备阵列体；

7、(b)沿平行于所述阵列体的卷绕方向的所述隔膜的纵向方向，从上部和下部热处理所述单元电池的形成接片的一端和另一端以及与之对应的所述隔膜；及

8、(c)将经热处理的所述单元电池与所述隔膜卷绕。

9、在步骤(a)中，单元电池可在隔膜的上表面安置成使得具有相同极性的电极接片在卷绕之后在上下方向上位于相同位置。

10、此外，步骤(b)的热处理可通过加热或热空气来执行，并且步骤(b)的热处理可在50℃至200℃下执行。

11、当具体地考虑执行热处理的区域时，包含在单元电池中的电极具有平坦部分和倾斜部分，所述平坦部分中的活性材料层的厚度是恒定的，所述倾斜部分中的活性材料层的厚度从平坦部分的两端减小，并且单元电池的形成接片的一端和另一端可包括对应于倾斜部分的区域。

12、在一个特定实施方式中，步骤(c)的卷绕速度可以是5ppm至30ppm。

13、步骤(b)中的热处理和步骤(c)中的卷绕可连续地执行，因此，热处理时间受卷绕速度的影响。

14、同时，电极组件可包括在卷绕状态中位于最外部的单侧电极，在所述单侧电极中，活性材料层仅形成在电极的内侧。

15、每一个单元电池可以是双电池、全电池或单电池。

16、根据本公开内容的另一实施方式，提供一种制造电极组件的设备，在所述电极组件中，单元电池与隔膜一起被卷绕，所述设备包括：

17、卷绕器，所述卷绕器卷绕其中所述单元电池被安置在所述隔膜的上表面的阵列体，及

18、加热器，所述加热器沿平行于所述阵列体的卷绕方向的所述隔膜的纵向方向位于上部及下部，并且热处理所述单元电池的形成接片的一端和另一端以及与之对应的所述隔膜。

19、所述加热器可以是加热型或热空气型。

20、所述加热器可形成在完全覆盖安置在所述隔膜的上表面的所述单元电池的部分中。

21、所述卷绕器可位于所述加热器的一侧。

技术特征：

1.一种制造电极组件的方法，在所述电极组件中，单元电池与隔膜被卷绕，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

9.根据权利要求1所述的方法，其中：

10.一种制造电极组件的设备，在所述电极组件中，单元电池与隔膜被卷绕，所述设备包括：

11.根据权利要求10所述的设备，其中：

12.根据权利要求10所述的设备，其中：

13.根据权利要求10所述的设备，其中：

技术总结
本公开内容涉及一种制造电极组件的方法和设备，在所述电极组件中，单元电池与隔膜被卷绕。所述方法包括以下步骤：(a)将单元电池安置在隔膜的上表面以制备阵列体；(b)沿平行于阵列体的卷绕方向的隔膜的纵向方向，从上部和下部热处理单元电池的形成接片的一端和另一端以及与之对应的隔膜；及(c)将经热处理的单元电池与隔膜卷绕。

技术研发人员：宋恩智,朴起范,宋義燮,李民河,李正华,李孝俊
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13