[发明专利]电极组件、所述电极组件的制造方法和包含所述电极组件的电化学电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极组件形成用的单元结构的制造方法、所述电极组件的制造方法和包含所述电极组件的电化学电池(electrochemical cell)，所述电极组件通过不同于折叠法的堆叠法制造。

背景技术

本申请要求在韩国知识产权局于2012年6月28日提交的韩国专利申请10-2012-0069831号和2013年6月27日提交的韩国专利申请10-2013-0074675号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。

二次电池作为电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)、并联式混合动力车辆(PHEV)等的电源引起了关注，已经建议将电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)、并联式混合动力车辆(PHEV)等作为解决由通常使用的利用化石燃料的汽油车辆、柴油车辆等造成的诸如环境污染的缺陷的替代物。在中型和大型装置如汽车中，由于需要高功率和高容量而使用其中多个电池单元(battery cells)电连接而成的中型和大型电池模块。

然而，由于需要以具有小尺寸和轻重量的方式制造中型和大型电池模块，所以广泛地将可以高度堆叠并在与容量相比时重量轻的方形电池、袋形电池等用作中型和大型电池模块的电池单元。

在电池单元的情况中，包含电极组件。通常，根据包含正极/隔膜/负极结构的电极组件的结构对电极组件进行分类。

典型地，可以将电极组件分为：卷状(卷绕型)电极组件，其中将具有长片状的正极和负极与插入的隔膜一起卷绕；堆叠型(层压型)电极组件，其中将多个正极和负极与插入的隔膜一起切割成特定尺寸的单元并依次堆叠；和堆叠/折叠型电极组件。

首先，对在由本申请人提交的韩国专利申请公开2001-0082059和2001-0082060号中公开的堆叠/折叠型电极组件进行说明。

参考图1，堆叠/折叠结构的电极组件1包含多个重叠的全电池2、3、4…(下文中，将称作“全电池”)作为单元电池(unit cells)，其中依次布置正极/隔膜/负极。在各个重叠部分中，插入隔膜片5。隔膜片5具有可卷绕全电池的单位长度(unit length)。从中心全电池1b开始的隔膜片5向内弯曲单位长度，同时将各个全电池连续卷绕到最外部的全电池4，从而使其插入全电池的重叠部分中。通过进行热焊接或使用粘合带6进行粘附来完成隔膜片5的末端(distal)部分。通过例如将全电池2、3、4…设置在具有长长度的隔膜片5上并从隔膜片5的一个端部依次进行卷绕，制造堆叠/折叠型电极组件。然而，在这种结构中，可能在中心部中的电极组件1a、1b和2与设置在外部的电极组件3和4之间产生温度梯度，从而产生不同的散热效率。由此，当长时间使用时，电极组件的寿命可能缩短。

通过将两个层压设备用于制造各个电极组件、并使用一个另外的折叠设备作为单独的设备而实施电极组件的制造方法。因此，该制造方法的节拍时间(tack time)的缩短存在局限。特别地，在通过折叠完成堆叠结构的结构中上下设置的电极组件的精准对齐是困难的。由此，制造具有可靠品质的组件非常困难。

图2显示了A型和C型双电池结构，其为可用于代替上述图1中的堆叠/折叠型结构的电极组件中的全电池的单元结构。在作为卷绕起始点的堆叠/折叠结构的电极组件的中心部分处，可以设置利用隔膜片卷绕的具有(a)正极/隔膜/负极/隔膜/正极结构的双电池(“A型双电池”)或具有(b)负极/隔膜/正极/隔膜/负极结构的双电池(“C型双电池”)。

即，普通的双电池可以具有如下结构：“A型双电池”，具有如图2(a)中所示的依次堆叠双面正极10、隔膜20、双面负极30、隔膜40和双面正极50的堆叠结构；或“C型双电池”，具有如图2(b)中所示的依次堆叠双面负极30、隔膜20、双面正极10、隔膜40和双面负极60的堆叠结构。

在通过应用折叠工序制造的电极组件结构中，可能单独需要折叠设备。当应用双电池结构时，可通过两种类型(即A型和C型)制造双电池并进行堆叠。在进行折叠之前，保持设置在长隔膜片上的双电池之间的精确距离可能非常困难。即，当进行折叠时，上下单元电池(指的是全电池或双电池)的精确对齐可能困难。另外，当制造高容量电池时，可能需要大量时间以改变类型。

现有技术文献

(专利文献1)韩国专利公开2001-0045056号

(专利文献2)韩国专利公开2011-0082745号

发明内容

技术问题