[发明专利]堆叠‑折叠型电极组件、二次电池组及制造堆叠‑折叠型电极组件的方法

说明书

技术领域

本公开涉及堆叠-折叠型电极组件、二次电池组及制造堆叠-折叠型电极组件的方法，且更具体来说，涉及具有减少的折叠数量的堆叠-折叠型电极组件及其制造方法。

本申请要求2014年8月13日在韩国提交的第10-2014-0105263号韩国专利申请和2014年8月13日在韩国提交的第10-2014-0105264号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。

背景技术

随着技术发展且对移动装置的需求增加，对二次电池组的需求也急剧增加，且具体来说，具有高能量密度和高操作电压以及良好的存储特性和寿命特性的锂二次电池组广泛用作各种类型的移动装置和各种电子产品的能量源。

二次电池组根据外部和内部结构特征而大致上分类为圆柱形电池组、棱柱形电池组和袋型电池组，且在这些电池组中，棱柱形电池组和袋型电池组由于可以高集成度堆叠且相对于长度具有较小宽度而尤其具有吸引力。

构成二次电池组的正电极/分隔物/负电极结构的电极组件根据其结构大致上分为凝胶卷型(缠绕型)和堆叠型。凝胶卷型电极组件通过以下方式而制成：将电极活性材料涂布在用作集流器的金属箔上；干燥并压制；裁剪成所要宽度和长度的条带的形状；将分隔物介入在负电极与正电极之间；以及卷绕成螺旋图案。凝胶卷型电极组件适用于圆柱形电池组，但在应用到棱柱形电池组或袋型电池组中时，存在缺陷，例如，电极活性材料的脱离问题和低空间利用率。另一方面，堆叠型电极组件具有如下结构，其中多个正电极和负电极单体电池顺序地堆叠，且堆叠型电极组件具有容易获得棱柱形状的优点，但缺点在于复杂的制造过程且当施加冲击时具有因电极的未对准所致的短路的风险。

为了解决问题，已尝试开发凝胶卷型和堆叠型的组合类型的电极组件，该电极组件被称为堆叠-折叠型电极组件，其具有如下结构，其中使用长且连续的折叠分隔片来折叠正电极/分隔物/负电极结构的全电池或正电极(负电极)/分隔物/负电极(正电极)/分隔物/正电极(负电极)结构的双电池(bicell)。

图1和图2是图示堆叠-折叠型电极组件的示例性结构和制造过程的图。

参看附图，作为单体电池，负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构的C型双电池10、13和14以及正电极/分隔物/负电极/分隔物/正电极结构的A型双电池11和12顺序地交替堆叠，且折叠分隔片20介入在每一所堆叠的双电池之间。折叠分隔片20具有足以围绕双电池的单位长度，且呈如下结构介入在每一所堆叠的双电池之间，其中折叠分隔片20从中央双电池10开始向内折叠每一单位长度以连续地围绕每一个双电池直到最外部双电池14。折叠分隔片20通过在其末端处热焊接或附接(例如)胶带25而终止。

通过例如以下方式而制成堆叠-折叠型电极组件：将双电池10、11、12、13和14布置在长折叠分隔片20上且从折叠分隔片20的一个末端21开始顺序地缠绕。

在该情形下，参见单体电池(双电池10、11、12、13和14)的布置组合，第一双电池10和第二双电池11以与至少一个双电池对应的宽度间隔隔开，且在缠绕过程中，第一双电池10的外表面完全覆盖有折叠分隔片20，且第一双电池10的底部电极(负电极，-)接触第二双电池11的顶部电极(正电极，+)。由于在通过缠绕顺序堆叠过程期间折叠分隔片20的涂层长度增大，第二双电池11之后的双电池12、13和14在缠绕方向上彼此之间以顺序增大的间隔布置。且，因为双电池10、11、12、13和14应堆叠成使得正电极和负电极在缠绕期间在界面处面对彼此，所以第一双电池10是将顶部电极作为负电极的双电池，第二双电池11和第三双电池12是将顶部电极作为正电极的双电池，且第四双电池13和第五双电池14是将顶部电极作为负电极的双电池。即，通过两个单体交替布置而安装双电池。

堆叠-折叠型电极组件弥补凝胶卷型电极组件和堆叠型电极组件的缺陷，但当双电池堆叠的数量增加以实现高能量密度时，折叠的数量增加，从而导致电极组件电池尺寸改变/缺陷比增大和处理时间增加的问题。如图2所示，放置在折叠分隔片上的电极的类型周期性地改变，因此由于电池类型更替(A型双电池、C型双电池)而发生时间损失，且电池组制造效率降低。

表1示出随着堆叠的数量增加在堆叠-折叠型电极组件(例如，如图1所示的堆叠-折叠型电极组件)中的电极的数量。

[表1]