[发明专利]改进的堆叠型电池胞或者双电池胞、用于使用该电池胞的二次电池的电极组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的堆叠型电池胞或者双电池胞、一种用于使用该电池胞的二次电池的电极组件及其制造方法，并且特别涉及一种用于锂离子二次电池的堆叠型电池胞或者双电池胞、一种用于使用该电池胞的锂离子二次电池的电极组件及其制造方法。

背景技术

随着移动技术的发展和对于移动装置的需求的增加，对于二次电池的需求已经急剧地增加。在二次电池中，锂二次电池具有高能量密度和操作电压以及优良的保存和寿命特性，这使其成为用于包括很多移动装置的各种电子产品的、最广泛使用的能源。

通常，二次电池包括具有缠绕或者堆叠配置的、由负极电极、正极电极和在其间置入的隔膜构成的单元电池胞、由金属罐或者层压板制成的电池外壳，和在电池外壳中填充的电解质。

对于二次电池的主要研究之一在于如何改进它的安全性。例如，二次电池在其中经受可以由电池的异常操作诸如内部短路、超过允许电流和电压的过度充电、暴露于高温、由跌落或者由外部冲击引起变形等引起的高的温度和压力，这能够导致电池起火或者爆炸。

特别一个严重的问题在于当被暴露于高温时隔膜的收缩或者断裂引起的内部短路。为了解决这个问题，已经进行了研究以调查原因并且发现它的替代品。

用于二次电池的隔膜由聚乙烯、聚丙烯等的多孔聚合物薄膜制成。由于它的低成本和优良的化学阻力，它在电池的操作状态中具有优点。然而，隔膜倾向于在高温环境下收缩。

在二次电池中，具有负极电极/隔膜/正极电极结构的电极组件主要地被分类成卷筒型（缠绕）和堆叠型（堆叠）。把电极活性材料涂覆到被用作集电器的金属箔上，之后进行干燥和挤压，之后将其切割成具有期望宽度和长度的带，然后使用隔膜将正极电极从负极电极分离，并且最后以螺旋形形状缠绕所得物，由此而制造卷筒型电极组件。卷筒型电极组件有利地应用于柱形电池。然而，当卷筒型电极组件被应用于棱形电池或者袋型电池时，电极活性材料可由于局部集中的应力而剥离，或者电池可由于在充电/放电时重复的收缩和膨胀而变形。

堆叠型电极组件具有顺序堆叠的多个单元电池胞，每一个单元电池胞由负极电极和正极电极构成。堆叠型电极组件具有易于获得棱形形状的一个优点，然而它具有制造过程复杂并且当处于冲击时经历由电极错位引起短路的缺点。

为了解决这些问题，卷筒型和堆叠型的组合，即所谓的堆叠/折叠式电极组件已经得到发展。通过，使用长的连续分离膜折叠具有负极电极/隔膜/正极电极结构的全电池胞或者具有预定单位尺寸的、具有负极电极（正极电极）/隔膜/正极电极（负极电极）/隔膜/负极电极（正极电极）结构的双电池胞制造堆叠/折叠式电极组件。在韩国专利公报No.2001-82058、2001-82059和2001-82060中公开了堆叠/折叠式电极组件的实例。通过将每一个均包括全电池胞或者双电池胞的多个单元电池胞置于具有预定图案的长片材的分离膜上，并且通过将分离膜缠绕成卷而制造堆叠/折叠式电极组件。

在堆叠/折叠式电极组件中，电极或者单元电池胞在隔膜和电极堆叠（层叠）或者在分离膜上定位单元电池胞期间和在缠绕期间可能未被固定到位。相应地，需要很多尝试以在准确的位置中固定或者维持电极或者单元电池胞。

在这方面，已经公开了某些技术以防止在堆叠型电极组件中电极从分离膜滑移。例如，日本专利公报No.2006-107832公开了一种用于电池的分离膜，该分离膜由一种片材制成，该片材包括反应性聚合物和在聚合物中分布的微囊，其中微囊包含环氧固化剂，并且反应性聚合物在其分子中具有光反应性的乙烯双键和环氧基并且通过乙烯双键的光反应而交联。日本专利公报No.2004-143363公开了一种通过将利用热量固化的可热交联粘结剂和胶凝剂引入多孔薄膜中而生产的、带有粘结剂和胶凝剂的多孔分离膜。

然而，这些传统技术具有以下缺点，即，隔膜的制造成本是极高的，并且分离膜的性质由于在分离膜中包括的特殊成分而劣化。而且，因为单元电池胞利用粘附力而被固定到分离膜，所以在堆叠和/或定位过程期间校正（调节）错位的单元电池胞的位置是不可能的。特别地，在堆叠/折叠式电极组件中，在于分离膜上定位多个单元电池胞时，这种错位可以引起严重的问题。