[发明专利]堆叠和折叠型电极组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造堆叠/折叠型电极组件的方法，更具体地涉及 一种制造电极组件的方法，该方法包括以下步骤：连续地供给一个阴 极板、一个阳极板、一个第一分隔板以制造单元电池，以及提供一个 第二分隔板，从第一级到第n级连续地在第二分隔板上布置单元电池， 以及卷绕所述单元电池;布置相应的级处的阴极头和阳极头——在所 述阴极头和阳极头彼此相对的同时，以及布置邻接级之间的具有相同 极性的电极头——在所述电极头彼此相对的同时，以使得具有相同极 性的电极头均位于已卷绕的电极组件的预定位置；以及从两个电极板 提供数量为奇数的电极（奇数电极），从一个电极板提供数量为偶数 的电极（偶数电极）。

背景技术

伴随移动设备的不断发展以及对此种移动设备需求的增大，对作 为移动设备能量来源的电池的需求也急剧增加。因此，已对很多能满 足不同需求的电池进行了研究。

就电池的形状而言，棱柱形二次电池或袋形二次电池薄到足以适 用于移动电话等产品，对这些电池的需求很大。就电池材料而言，对 具有高能量密度、高放电电压以及高输出稳定性的二次锂电池，例如 锂离子电池和聚合物锂离子电池的需求很大。

此外，二次电池可以根据具有阴极/分隔板/阳极结构的电极组件 的构造来分类。例如，电极组件可以被构造为一种凝胶卷（卷绕）型 结构，在该结构中，长板形阴极和长板形阳极被卷绕，而分隔板被分 别布置于阴极和阳极之间，或者电极组件被构造为一种堆叠型结构， 在该结构中，多个具有预先确定尺寸的阴极和阳极被连续堆叠，而分 隔板被分别布置于阴极和阳极之间。

但是，传统电极组件存在若干问题。

第一，凝胶卷型电极组件通过将长板形阴极和长板形阳极密集地 卷绕来制造，这使得凝胶卷型电极组件的截面为圆形或椭圆形。因此， 在充放电过程中由电极的膨胀和收缩产生的应力在电极组件中积聚， 并且当该应力积聚超过特定限度时可能使电极组件变形。电极组件的 变形导致电极之间的不均匀间隙。因而使电池性能急剧退化，并且由 于电池内部短路使电池安全没有保障。并且，很难在保持阴极和阳极 之间间隙均匀的同时迅速卷绕长板型阴极和长板型阳极，从而降低了 生产率。

第二，堆叠型电极组件通过依次堆叠多个单元阴极和多个单元阳 极来制造。因此还需要提供一个传送电极板的工序，该工序用于制造 单元阴极和单元阳极。并且，由于执行依次堆叠这一工序需要大量时 间和精力，从而导致生产率降低。

为了解决上述问题，已经研制出一种堆叠/折叠型电极组件，其是 凝胶卷型电极组件与堆叠型电极组件的结合。该堆叠/折叠型电极组件 被构建为一种如下结构，在该结构中，多个具有预先确定尺寸的阴极 和阳极被连续堆叠，而分隔板被分别布置于阴极和阳极之间，以构造 双电池(bi-cell)或全电池（full cell）,然后在双电池或全电池被置 于长分隔板时，多个双电池或多个全电池被卷绕。该堆叠/折叠型电极 组件的细节在韩国专利申请公布NO.2001-0082058、NO.2001-0082059 及NO.2001-0082060中公开，这些申请以本专利申请申请人的名义提 交。

图1和2分别典型地示出了包括作为基本单元的这种全电池的传 统堆叠/折叠型电极组件的示例性结构和一种制造堆叠/折叠型电极组 件的工序。

参照这些图，多个作为单元电池的全电池10、11、12、13、14… 被堆叠成使分隔板20被放置在各全电池之间，所述全电池被构造成阴 极、分隔板、阳极依次布置的结构。分隔板20有足够的单元长度来围 绕各全电池。为了使分隔板从中心的全电池10到最外侧全电池14连 续围绕各全电池，分隔板20被向内弯曲每个单元的长度。然后分隔板 20的端部通过热焊接或胶带25处理。

例如，通过在长分隔板20上放置全电池10、11、12、13、14… 以及从分隔板20的一端21依次卷绕全电池10、11、12、13、14…来 制造堆叠/折叠型电极组件。

仔细观察作为单元电池的全电池的排列组合可以发现，第一全电 池10和第二全电池11彼此间隔开的距离等于至少一个全电池对应的 宽度。因此，在卷绕过程中，第一全电池10的外侧被分隔板20围绕， 然后第一全电池10的下部电极与第二全电池11的上部电极接触。