包括纤维形状结构的电极组件的制作方法
【专利说明】包括纤维形状结构的电极组件
[0001]本申请是申请日为2011年7月1日、申请号为201180042343.9、发明名称为“包括纤维形状结构的电极组件”的申请之分案申请。
[0002]本专利申请的交叉引用
[0003]该申请要求于2010年7月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2010-0064132的权益，该专利的公开在此通过引用全部并入本文。
技术领域
[0004]本发明涉及一种电池技术，尤其涉及一种电池的包括纤维结构的电极组件。
【背景技术】
[0005]随着半导体制造技术和通信技术的近期发展，移动电子装置工业已扩大，对于环境保护和由于资源损耗而发展替代能源的需求增加，人们积极地研究电池。因为作为典型电池的锂原电池具有比常规水电解质电池高的电压和能量密度，锂原电池可易于紧凑地和轻量地制造。这样的锂原电池广泛地用作例如移动电子装置的主要电源或备用电源。
[0006]蓄电池是由具有高可逆性的电极材料制成的可充电电池。根据外形，蓄电池分类为柱形蓄电池和多边形蓄电池，根据阳极和阴极材料，分类为镍/金属氢化物(N1-MH)蓄电池、锂(Li)蓄电池和锂离子(L1-1on)蓄电池。蓄电池所施加到的装置已多样化为从诸如手机、笔记本和移动显示器的小型电池到用于电动车辆和混合动力车辆的中型和大型电池。因此，需要电池具有高稳定性和成本效率，以及具有轻量设计、高能量密度、高充电/放电速度、高充电/放电效率和卓越的循环特性。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种电池的电极组件，该电池具有高能量密度、高充电/放电效率和卓越的循环特性，并且其形状和电容易于调整。
[0008]根据本发明的方面，提供了一种电极组件，包括:第一电极，包括多个具有纤维形状并在第一方向上延伸的第一结构；第二电极，包括多个第二结构，第二结构具有纤维形状和与第一结构极性相反的极性，并在与第一方向不同的第二方向上延伸；以及，第一隔板(separator)，布置在彼此交叉的第一结构和第二结构之间，并将第一结构和第二结构隔开。
[0009]第一结构可在第一隔板的第一主表面上延伸，以彼此间隔开，第二结构可在第一隔板的与第一主表面相对的第二主表面上延伸，以彼此间隔开。
[0010]电极组件可还包括:第三电极，包括多个第三结构，第三结构具有纤维形状和与第一结构的极性相反的极性，并在第一隔板的第一主表面上在第一方向上延伸，以与第一结构交替；以及第四电极，包括多个第四结构，第四结构具有纤维形状和与第二结构的极性相反的极性，并在第一隔板的第二主表面上在第二方向上延伸，以与第二结构交替，其中，彼此交叉的第三结构和第四结构通过第一隔板而分隔开。
[0011]第一至第四结构中的至少一些可以部分或全部埋入第一隔板的第一或第二主表面。电极组件可还包括:至少一个第二隔板，其堆叠在第一隔板上，以形成多层结构；以及第三电极，包括多个第三结构，第三结构在第二隔板的与第一隔板和第二隔离件之间的界面相对的主表面上延伸，并具有纤维形状和与界面上的结构的极性相反的极性，其中，第三结构与界面上的结构彼此交叉。
[0012]电极组件可还包括:至少一个第二隔板，其堆叠在第一隔板上，以形成多层结构；第五电极，包括多个第五结构，第五结构在第二隔板的与第一隔板和第二隔板之间的界面相对的主表面上延伸，并具有纤维形状和与界面上的结构的极性相反的极性，其中，第五结构与界面上的结构彼此交叉；以及第六电极，包括多个第六结构，第六结构具有纤维形状和与第五结构的极性相反的极性，在第二隔板的另一个主表面上延伸，以与第五结构交替，其中，第六结构与界面上的结构彼此交叉。第一至第六结构中的至少一些可部分或全部埋入第一或第二隔板。
[0013]第一结构和第二结构可如玮线和经线那样彼此交叉，沿第一隔板以彼此反复绕过对方的方式延伸(reciprocate through the first separator)。第一结构和第二结构中的每个可包括集电器芯和围绕集电器芯的活性材料层。仅第一结构和第二结构中的某些可选择性地还包括围绕活性材料层的固体电解质层。
[0014]第一和第二结构中的每个的厚度可在400 μπι至2000 μm范围内，第一和第二结构之间的距离可在2μπι至400 μπι范围内。第一和第二结构之间的距离可小于第一和第二结构中的每个的厚度。第一隔板可包括微孔膜、织物、非织物、特性固体聚合物电解质膜(intrinsic solid polymer electrolyte film)、凝胶固体聚合物电解质膜中的任一种以及它们的组合中的任一种。电极组件可用于原电池或蓄电池。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种电极组件，包括:第一电极，包括多个第一结构和多个第二结构，第一结构具有纤维形状，并在第一方向上延伸，第二结构具有纤维形状和与第一结构的极性相同的极性，并在与第一方向不同的第二方向上延伸，以与第一结构交叉；第二电极，包括多个第三结构和多个第四结构，第三结构具有纤维形状，并在第三方向上延伸，第四结构具有纤维形状和与第三结构的极性相同的极性，并在与第三方向不同的第四方向上延伸，以与第三结构交叉；以及第一隔板，其将第一电极与第二电极分隔开。
[0016]第一电极和第二电极可旋转或偏移，使得第一电极和第二电极彼此不对称。第一和第二结构可如玮线和经线那样彼此交叉，第三和第四结构可如玮线和经线那样彼此交叉。第一结构和第二结构中的每个可包括集电器芯和围绕集电器芯的活性材料层。仅第一和第二结构组以及第三和第四结构组之一可选择性地还包括固体电解质层。
[0017]根据本发明的另一方面，提供了一种电极组件，包括:隔离基体；第一电极，包括多个第一结构，第一结构具有纤维形状，并穿过隔离基体，在隔离基体的第一平面上在第一方向上延伸，以彼此分隔开；以及第二电极，包括多个第二结构，第二结构具有纤维形状，并穿过隔离基体，在隔离基体的第二平面上在与第一方向不同的第二方向上延伸，以与第一结构交叉，第二平面与第一平面间隔开，并平行于第一平面。
[0018]电极组件还可包括第三电极，第三电极包括多个第三结构，第三结构具有纤维形状和与第一结构的极性相反的极性，并在第一平面上在第一方向上延伸，以与第一结构交替；以及第四电极，包括多个第四结构，第四结构具有纤维形状和与第二结构的极性相反的极性，并在第二平面上在第二方向上延伸，以与第二结构交替。可设置多个第一平面和多个第二平面，以形成多层结构。
[0019]第一结构和第二结构中的每个可包括集电器芯和围绕集电器芯的活性材料层。仅第一结构和第二结构中的某些可选择性地还包括围绕活性材料层的固体电解质层。
[0020]隔离基体可以是微孔膜、织物、非织物、特性固体聚合物电解质膜、凝胶固体聚合物电解质膜中的任一种以及它们的组合中的任一种。第一和第二结构中的每个的厚度可在400 μπι至2000 μm的范围内，第一和第二结构之间的距离可在2 μπι至400 μm范围内。第一和第二结构之间的距离可小于第一和第二结构中的每个的厚度。
[0021]根据本发明的另一方面，提供了一种电极组件，包括:隔离基体；第一电极，包括多个第一结构，第一结构具有纤维形状，并穿过隔离基体，在隔离基体的第一平面上在第一方向上延伸，以彼此分隔开；以及第二电极，包括多个第二结构，第二结构具有纤维形状，并穿过隔离基体，在第一平面上在与第一方向不同的第二方向上延伸，使得第二结构和第一结构像玮线和经线那样彼此交叉。
[0022]电极组件可还包括第二阴极和第二阳极，第二阴极和第二阳极分别包括多个第三结构和多个第四结构，第三结构和第四结构具有纤维形状，并在隔离基体的第二平面上延伸，使得第三和第四结构以及第一和第二结构像玮线和经线上那样彼此交叉，第二平面与第一平面间隔开，并平行于第一平面。第一结构和第二结构中的每个可包括集电器芯和围绕集电器芯的活性材料层。仅第一结构和第二结构中的某些可选择性地还包括围绕活性材料层的固体电解质层。
[0023]隔离基体可包括特性固体聚合物电解质膜或凝胶聚合物电解质膜。第一和第二结构中的每个的厚度可在400 μπι至2000 μm范围内，第一和第二结构之间的距离可在2 μπι至400 μπι范围内。第一和第二结构之间的距离可小于第一和第二结构的厚度。
[0024]根据本发明的另一方面，提供了一种电极组件，包括:第一电极，包括多个第一结构，第一结构具有纤维形状，并在第一方向上延伸；第二电极，具有平面形状和与第一结构的极性相反的极性；以及隔板，布置在第一电极和第二电极之间。
[0025]电极组件可还包括第三电极，第三电极包括多个第二结构，第二结构具有纤维形状和与第一结构的极性相同的极性，并在与第一方向不同的第二方向上延伸，以与第一结构交叉。第一结构和第二结构可像玮线和经线那样彼此交叉。第一和第二结构可沿隔板以彼此反复绕过对方的方式延伸。
[0026]第一结构可进一步延伸以围绕第二电极的主表面。第一结构中的每个的厚度可在400 μπι至2000 μm范围内，第一结构之间的距离可在2 μπι至400 μπι的范围内。第一结构之间的距离可小于第一结构中的每个的厚度。
[0027]本发明还提供了一种具有所述电极组件的电池。具有所述电极组件的电池可以是原电池或蓄电池。
【附图说明】
[0028]通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特征及优点会变得更明显，附图中:
[0029]图1是示出本发明的实施例的电池的电极组件的透视图；
[0030]图2是示出本发明的其它实