[发明专利]制造电极组件的折叠装置及制造堆叠/折叠型电极组件的方法

说明书

本公开内容提供了一种制造电极组件的折叠装置，电极组件具有其中板型单元电池与隔离膜一起卷绕的结构，该折叠装置包括：芯轴(mandrel)，其配置成旋转和卷绕其中所述板型单元电池以预定间隔布置在隔离膜的上表面上的卷材(web)，使得单元电池在它们之间插置有隔离膜的情况下顺序地堆叠；和一对辊，其配置成将隔离膜的剩余卷绕端部在覆盖第一单元电池的上表面的方向上水平地弯折，隔离膜的剩余卷绕端部是通过将第一单元电池以与隔离膜的卷绕端部间隔开的状态布置在卷材的卷绕起始部分处而形成的，其中芯轴包括一个或多个夹持器(gripper)，夹持器由一个或多个上腿部(leg)和与上腿部相对应的一个或多个下腿部构成，上腿部配置成固定第一单元电池的上表面部分，下腿部配置成固定隔离膜的下表面部分，并且该一对辊操作以将隔离膜的剩余卷绕端部向上垂直地弯折，然后将剩余卷绕端部朝向单元电池的上表面水平地弯折。

技术领域

本公开内容涉及一种制造电极组件的折叠装置及制造堆叠/折叠型电极组件的方法。

背景技术

随着移动设备的技术发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加，近来已经实现对作为电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)的电源的二次电池的使用。在这些二次电池之中，对具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池的需求较高。

根据由正极、隔膜和负极构成的电极组件的结构，构成二次电池的电极组件主要分为果冻卷型(卷绕型)和堆叠型(层压型)。果冻卷型电极组件是通过以下方法制造的：用电极活性材料涂覆用作集流体的金属箔，进行干燥和按压，将涂覆后的金属箔切割成具有所需宽度和长度的带状，用隔膜将负极和正极分离，随后螺旋形地进行卷绕。虽然果冻卷型电极组件适用于圆柱型电池，但果冻卷型电极组件在应用于棱柱型电池或袋型电池时具有诸如电极活性材料的剥离、空间利用率低等的缺点。另一方面，堆叠型电极组件具有其中多个正极和负极单元顺序地堆叠的结构，因而，堆叠型电极组件具有易于获得棱柱形状的优点，但缺点在于制造过程复杂，并且当施加冲击时由于电极被推动而引起短路。

为了解决这些问题，作为具有果冻卷型和堆叠型的混合型的先进结构的电极组件，已经开发了具有以下结构的电极组件：其中通过利用长且连续的隔离膜将一定单元尺寸的正极/隔膜/负极结构的全电池(full cell)或正极(负极)/隔膜/负极(正极)/隔膜/正极(负极)结构的双电池(bicell)的单元电池进行折叠，并且该电极组件被披露于韩国专利申请公开第2001-82058号、第2001-82059号、第2001-82060号等中。在本申请中，具有这种结构的电极组件称为堆叠/折叠型电极组件。

堆叠/折叠型电极组件是通过使用芯轴(mandrel)的卷绕工艺制造的。传统上，由于布置在隔离膜上的单元电池之中的位于开始卷绕的位置处的第一单元电池在与隔离膜的卷绕端部分离的状态下布置，因此在卷绕工艺中，隔离膜的剩余卷绕端部朝向芯轴的夹持器折叠，在这种情况下，剩余卷绕端部在卷绕期间可能无法整齐地折叠，并且可能出现诸如在直线上折叠之类的缺陷。

为了解决上述问题，采用了隔膜内折叠(Separator inner Folding：SIF)工艺，在隔膜内折叠工艺中，通过使用利用风的鼓风机(blower)方法，将隔离膜的靠近开始卷绕的位置的剩余卷绕端部朝向位于卷绕起始点处的第一单元电池向内折叠。

图1是应用上述方法的传统折叠装置10的示意图，图2是用于描述在应用上述方法之后发生的隔膜的折叠现象的示意图。

参照图1和图2，折叠装置10包括：单元电池布置单元12，其配置成在隔离膜1上以预定间隔布置单元电池2、3、4、5和6；一对辊15，其配置成对隔离膜1以及单元电池2、3、4、5和6进行按压；鼓风机(blower)13，其配置成通过在隔离膜1的与布置有单元电池2、3、4、5和6的方向相对的下部处将风吹到隔离膜的剩余卷绕端部11，从而在覆盖第一单元电池2的上表面的方向上向内折叠隔离膜的剩余卷绕端部11；和芯轴14，其配置成将隔离膜1与单元电池2、3、4、5和6一起保持和旋转，使得单元电池2、3、4、5和6在它们之间插置有隔离膜1的情况下顺序地堆叠。