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技术

提供了堆叠‑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。根据本公开的堆叠‑折叠型电极组件是包含多个堆叠型单体电池的电极组件，在连续折叠分隔片介入在堆叠的单体电池中的每一者之间的情况下，单体电池相互堆叠，单体电池具有至少两个四电池与一个C型双电池的组合，四电池为正电极/分隔物/负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，C型双电池为负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，且在四电池设置在中央部分的情况下，设置在中央部分或缠绕开始点上方和下方的单体电池具有相互不对称的结构，或在C型双电池设置在中央部分的情况下，设置在中央部分或缠绕开始点上方和下方的单体电池具有相互对称的结构。

【技术实现步骤摘要】
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
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。
技术介绍
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]堆叠的数量135791113…电极的数量391521273339…按照惯例，如上所述，电池设计涉及随着堆叠的数量增加而将电极的数量增加6个，因此，对于电池性能(例如，厚度、容量或电阻)来说改变堆叠的数量存在限制，从而导致低设计自由度。因此，需要具有减少的折叠数量、高电池组制造效率和高设计自由度的堆叠-折叠型电极组件及其制造方法。
技术实现思路
技术问题本公开提供具有减少的折叠数量、高电池组制造效率和高设计自由度的堆叠-折叠型电极组件及其制造方法。技术解决方案为了实现上述目标，根据本公开提供一种堆叠-折叠型电极组件，该堆叠-折叠型电极组件包含多个堆叠型单体电池，所述堆叠型单体电池相互堆叠而连续折叠分隔片介入在所堆叠的单体电池中的每一者之间，其中单体电池具有至少两个四电池(quadcell)与一个C型双电池的组合，四电池为正电极/分隔物/负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，C型双电池为负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构。根据一个实施例中，存在一种电极组件，其中在四电池设置在中央部分处的情况下，设置在中央部分或缠绕开始点上方和下方的单体电池具有相互不对称的结构。分别设置在中央C型双电池上方和下方的四电池可具有相互对称的电极方向。优选地，负电极可设置在电极组件的最外部处。折叠分隔片可具有足以围绕单体电池的单位长度，且可从中央单体电池开始向内折叠每一单位长度以连续地围绕单体电池直到最外部单体电池。折叠分隔片可为在两个表面上具有不同性质的不对称分隔物。在优选实施例中，折叠分隔片可包含：分隔织物；形成在分隔织物的一个表面上的涂层，该涂层含有用于负电极的无机材料和粘合剂；以及形成在分隔织物的另一表面上的涂层，该涂层含有用于正电极的无机材料和粘合剂，且C型双电池和四电池的负电极可设置在含有用于负电极的无机材料和粘合剂的涂层上，且C型双电池和四电池的正电极可设置在含有用于正电极的无机材料和粘合剂的涂层上。在另一优选实施例中，折叠分隔片可具有第一分隔物和第二分隔物的堆叠结构，且C型双电池和四电池的负电极可设置在第一分隔物和第二分隔物中的任一个上，且C型双电池和四电池的正电极可设置在另一个上。本公开还提供一种包含堆叠-折叠型电极的二次电池组。一种制造堆叠-折叠型电极组件的方法如下所述。首先，在折叠分隔片的第一末端处设置中央单体电池，以预定间隔连续地设置单体电池，以折叠分隔片缠绕中央单体电池一次，且朝向设置邻近单体电池的外部对折叠分隔片进行折叠以堆叠单体电池。本公开还提出一种制造堆叠-折叠型电极组件的方法，在包括两个四电池和一个C型双电池的电极组件的基础上，增加四电池的数量的电池设计步骤通过增加一个四电池来增加四个电极的数量。在不对称电极组件中，可在电极组件的最外部处、紧接在开始缠绕的中央上方或下方，或在堆叠的中间插入C型双电池。有利效果根据本公开，四电池具有的电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠‑折叠型电极组件，包括多个堆叠型单体电池，所述堆叠型单体电池在连续的折叠分隔片介于堆叠的单体电池中的每一个之间的情况下相互堆叠，其中，所述单体电池包括至少两个四电池与一个C型双电池的组合，所述四电池为正电极/分隔物/负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，所述C型双电池为负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，且在所述四电池布置在中央部分处的情况下，布置在中央部分的上方和下方或缠绕开始点的上方和下方的单体电池具有相互不对称的结构，或在所述C型双电池布置在中央部分处的情况下，布置在中央部分的下方和上方或缠绕开始点的上方和下方的单体电池具有相互对称的结构。

【技术特征摘要】
2014.08.13 KR 10-2014-0105263;2014.08.13 KR 10-2011.一种堆叠-折叠型电极组件，包括多个堆叠型单体电池，所述堆叠型单体电池在连续的折叠分隔片介于堆叠的单体电池中的每一个之间的情况下相互堆叠，其中，所述单体电池包括至少两个四电池与一个C型双电池的组合，所述四电池为正电极/分隔物/负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，所述C型双电池为负电极/分隔物/正电极/分隔物/负电极结构，且在所述四电池布置在中央部分处的情况下，布置在中央部分的上方和下方或缠绕开始点的上方和下方的单体电池具有相互不对称的结构，或在所述C型双电池布置在中央部分处的情况下，布置在中央部分的下方和上方或缠绕开始点的上方和下方的单体电池具有相互对称的结构，并且其中所述负电极形成有比所述正电极更大的面积，并且所述折叠分隔片通过在其末端处热焊接或附接胶带而终止。2.根据权利要求1所述的堆叠-折叠型电极组件，其中，所述电极组件具有如下结构，即：在所述C型双电池布置在中央部分或缠绕开始点的情况下，布置在中央部分的上方和下方的单体电池具有对称结构，且分别布置在中央C型双电池的上方和下方的所述四电池具有相互对称的电极方向。3.根据权利要求1所述的堆叠-折叠型电极组件，其中，所述负电极布置在所述电极组件的最外部处。4.根据权利要求1所述的堆叠-折叠型电极组件，其中，所述折叠分隔片具有足以围绕所述单体电池的单位长度，且从中央单体电池开始向内折叠每一单位长度以连续地围绕所述单体电池直到最外部单体电池。5.根据权利要求1所述的堆叠-折叠型电极组件，其中，所述折叠分隔片是在两个表面上具有不同性质的不对称分隔物。6.根据权利要求5所述的堆叠-折叠型电极组件，其中，所述折叠分隔片包括：分隔织物；形成在所述分隔织物的一个表面上的涂层，所述涂层含有用于负电极的无机材料和粘合剂；以及形成在所述分隔织物的另一表面上的涂层，所述涂层含有用于正电极的无机材料和粘合剂，且所述C型双电池和所述四电池的负电极布置在含有用于负电极的无机材料和粘合剂的所述涂层上，且所述C型双电池和所述四电池的正电极布置在含有用于正电极的无机材料和粘合剂的所述涂层上。7.根据权利要求5所述的堆叠-折叠型电极组件，其中，所述折叠分隔片具有第一分隔物和第二分隔物的堆叠结构，且所述C型双电池和所述四电池的负电极布置在所述第一分隔物和所述第二分隔物中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔正锡，金志贤，李在宪，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR