具有呈现高延伸性质的隔板的电极组件和包含该电极组件的二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种堆叠/折叠型电极组件，其具有其中利用片型隔离膜围绕集电器卷绕两个以上的单元电池的结构，各个单元电池包含各自涂布有包含电极活性材料的电极粘合剂的正极和负极，和置于其间的隔板，其中正极具有其中正极粘合剂被涂布在作为集电器的铝箔上的结构，负极具有其中负极粘合剂被涂布在作为集电器的金属箔上的结构，所述金属是除铝之外的金属，单元电池包含一个以上的全电池和/或双电池，在单元电池中位于电极组件的周边处的单元电池以单侧电极作为最外电极，在单侧电极上的集电器的两侧中，电极粘合剂仅仅被涂布在面向隔板的一侧上，并且隔离膜的延伸率相对地大于隔板的延伸率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有呈现高延伸性质的隔板的电极组件和包含该电极组件的二次电池
本专利技术涉及一种具有呈现高延伸性质的隔板的电极组件和一种包含该电极组件的二次电池。
技术介绍
随着移动装置地不断发展，和对这种移动装置的需求的增加，对于作为用于移动装置的能源的二次电池的需求也已经急剧增加。相应地，已经对于满足各种需要的电池进行了大量的研究。依据电池的形状，对于薄得足以应用于诸如移动电话的产品的棱形二次电池或者袋状二次电池的需求是非常高的。在另一方面，依据用于电池的材料，对于呈现高能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池的需求是非常高的。此外，可以基于具有正极/隔板/负极结构的电极组件的构造对二次电池分类。例如，电极组件可以配置为具有其中在将隔板分别置于正极与负极之间时将长片型正极和负极进行卷绕的果冻卷(卷绕)型结构、其中在将隔板分别置于正极与负极之间时将各自具有预定尺寸的多个正极和负极顺序地堆叠的堆叠型结构，或者其中在将隔板分别置于正极与负极之间时将各自具有预定尺寸的多个正极和负极顺序地堆叠以构成双电池(bi-cell)或者全电池(full-cell)且然后使用隔板片卷绕双电池或者全电池的堆叠/折叠型结构。在具有正极/隔板/负极结构的电极组件中，电极可以被简单地堆叠。或者，可以在将隔板分别置于电极之间的状态下堆叠多个电极(即正极和负极)，然后可以通过热/压力将堆叠的电极彼此连接。在这种情况下，通过加热和挤压电极以及在电极面向粘结层的状态下施加到隔板的粘结层，将电极和隔板彼此连接。为了改善在电极和隔板之间的附着，利用粘合剂材料涂布各个隔板。在将涂布有粘合剂材料的隔板用于电化学电池(electrochemicalcell)如电池的情况下，如果附着力在粘合剂粉末和隔板基材之间，则在电解质注入和除气过程期间，粘合剂可能从隔板基材分离，结果隔板可能移动，由此电池单元的外观劣化同时电池单元的性能降低。关于二次电池的主要的研究项目之一在于改善二次电池的安全性。通常，由于可能会因二次电池的异常状态而导致的二次电池中的高的温度和压力，锂二次电池可能会爆炸，所述异常状态如二次电池中的短路、在高于允许的电流或电压下对二次电池的过度充电、二次电池暴露于高温或者二次电池跌落或者施加到二次电池的外部冲击。另外，在具有高导电性的锐利针状导体诸如钉子穿入电极组件中的情况下，电极组件的正极和负极通过针状导体彼此电连接，结果电流流到电阻低的针状导体。此时，针状导体所穿透的电极变形，并且由于在正极活性材料和负极活性材料之间的接触电阻部分中传导电流，产生高的电阻热。在电极组件中的温度由于电阻热而超过临界温度水平的情况下，正极活性材料的氧化物结构坍塌，且因此发生热失控现象。结果，电极组件和二次电池可能着火或者爆炸。此外，在被针状导体弯曲的电极活性材料或者集电器接触电极活性材料或者集电器所面向的对电极的情况下，可以进一步促进热失控现象。在包含多个电极的双电池和包含该双电池的电极组件中，这些问题可能更加严重。因此，非常需要能够更安全有效地确保二次电池的安全性的技术。
技术实现思路
技术问题因此，已经完成了本专利技术以解决以上问题和尚待解决的其它技术问题。为了解决如上所述的问题，通过各种广泛深入的研究和试验，本申请的专利技术人已经发现，在堆叠/折叠型二次电池中将具有在其表面上形成的无机粘合剂涂层的隔离膜用作隔离膜的情况下或者在位于电极组件的各自的最外侧处的单元电池中将具有在其表面上形成的无机粘合剂涂层的安全隔板用作隔离膜和隔板的情况下，因为隔离膜和安全隔板各自具有预定的厚度，所以当针状导体穿入电极组件中时可以最大程度地防止出现火花，由此可以改善电池的安全性并且防止电极组件的充电容量降低。已经基于这些发现完成了本专利技术。技术方案根据本专利技术的一个方面，通过提供一种堆叠/折叠型电极组件可以实现以上和其它目的，所述堆叠/折叠型电极组件被配置为具有其中使用片型隔离膜卷绕两个以上的单元电池的结构，各个单元电池包含置于正极和负极之间的隔板，正极和负极各自具有包含施加到集电器的电极活性材料的电极混合物，其中正极被配置为具有其中正极混合物被涂布在作为集电器的铝箔上的结构，并且负极被配置为具有其中负极混合物被涂布在作为集电器的、除铝箔之外的金属箔上的结构，单元电池包含一个以上的全电池和/或双电池，位于电极组件的各个最外侧处的单元电池中的一个被配置为使得单元电池的一个最外电极是单侧电极，所述单侧电极被配置为使得电极混合物仅被施加到面向隔板的集电器的一个主表面，并且隔离膜具有比隔板更高的延伸率。在测试当针状导体穿入电池中时的电池的安全性时，由于因针状导体穿入电池中时的电极变形引起的、在正极活性材料和负极活性材料之间的接触电阻部分中的传导电流产生的高电阻热可能成为电池爆炸或者燃烧的主要原因。在电极组件中的温度由于电阻热而超过临界温度水平的情况下，正极活性材料的氧化物结构坍塌，且因此发生热失控现象。结果，电池可能着火或者爆炸。通常，由氧化物制成的正极活性材料呈现低的导电性，结果是正极活性材料具有比负极活性材料更高的电阻。另一方面，由金属制成的针状导体呈现比正极或者正极活性材料更低的电阻。因此，为了减小针状导体所贯穿的电极组件区域的电阻并由此改善电池的安全性，减小正极活性材料的电阻是非常重要的。因此，在位于电极组件的各个最外侧处的隔板具有预定厚度的情况下，可以改善隔板的延伸率，结果是当针状导体穿入电极组件中时可以防止在针状导体和电极之间的直接接触，由此可以防止由于它们之间的直接接触而导致电阻增加。在根据本专利技术的另一个电极组件中，位于电极组件的各个最外侧处的单元电池中的一个可以被配置为使得面向单侧电极即最外电极的电极混合物的隔板是安全隔板，并且该安全隔板具有比其它单元电池中的各个隔板即普通隔板更高的延伸率。如上所述，在将安全隔板用作位于电极组件的最外侧处的单元电池中所包含的隔板的情况下，电池单元相对于诸如针状导体穿入电极组件中的外部冲击可以具有改善的安全性。可以通过如下制造电极组件：在单元电池被以预定间隔布置在长片型隔离膜上的状态下卷绕单元电池使得堆叠单元电池，将单元电池堆叠体放置在电池壳中，并且密封电池壳。在具体实例中，单元电池可以是双电池，其包含置于电极组件的最外侧处的第一双电池和置于第一双电池之间的第二双电池。双电池是以相同的电极作为最外电极的电池单元，诸如具有正极/隔板/负极/隔板/正极结构的单元电池或者具有负极/隔板/正极/隔板/负极结构的单元电池。在本说明书中，具有正极/隔板/负极/隔板/正极结构的单元电池被定义为A型双电池，并且具有负极/隔板/正极/隔板/负极结构的单元电池被定义为C型双电池。也就是说，以负极作为中间电极的双电池被定义为A型双电池，并且以正极作为中间电极的双电池被定义为C型双电池。在具体实例中，各个第一双电池可以被配置为具有如下结构：作为单侧正极的第一正极、作为双侧负极的第二负极和作为双侧正极的第二正极在隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，或者作为单侧负极的第一负极、作为双侧正极的第二正极和作为双侧负极的第二负极在隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，并且各个第二双电池可以被配置为具有如下结构：第二负极、第二正极和第二负极在隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠/折叠型电极组件，所述堆叠/折叠型电极组件被配置为具有其中使用片型隔离膜卷绕两个以上的单元电池的结构，各个所述单元电池包含置于正极和负极之间的隔板，所述正极和所述负极各自具有包含施加到集电器的电极活性材料的电极混合物，其中所述正极被配置为具有其中正极混合物被涂布在作为集电器的铝箔上的结构，并且所述负极被配置为具有其中负极混合物被涂布在作为集电器的、除铝箔之外的金属箔上的结构，所述单元电池包含一个以上的全电池和/或双电池，位于所述电极组件的各个最外侧处的所述单元电池中的一个单元电池被配置为使得所述单元电池的一个最外电极是单侧电极，所述单侧电极被配置为使得电极混合物仅被施加到集电器的面向隔板的一个主表面，并且所述隔离膜具有比所述隔板更高的延伸率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.10 KR 10-2014-0003140;2014.01.10 KR 10-2011.一种堆叠/折叠型电极组件，所述堆叠/折叠型电极组件被配置为具有其中使用片型隔离膜卷绕两个以上的单元电池的结构，各个所述单元电池包含置于正极和负极之间的隔板，所述正极和所述负极各自具有包含施加到集电器的电极活性材料的电极混合物，其中所述正极被配置为具有其中正极混合物被涂布在作为集电器的铝箔上的结构，并且所述负极被配置为具有其中负极混合物被涂布在作为集电器的、除铝箔之外的金属箔上的结构，所述单元电池包含一个以上的全电池和/或双电池，位于所述电极组件的各个最外侧处的所述单元电池中的一个单元电池被配置为使得所述单元电池的一个最外电极是单侧电极，所述单侧电极被配置为使得电极混合物仅被施加到集电器的面向隔板的一个主表面，并且所述隔离膜具有比所述隔板更高的延伸率，其中位于所述电极组件的各个最外侧处的所述单元电池中的一个单元电池被配置为使得面向所述单侧电极即所述最外电极的电极混合物的隔板是安全隔板，并且所述安全隔板具有比各个其它单元电池中的隔板即普通隔板更高的延伸率。2.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述电极组件包含置于所述电极组件的最外侧处的第一双电池，和置于所述第一双电池之间的第二双电池。3.根据权利要求2所述的电极组件，其中各个所述第一双电池被配置为具有如下结构：作为单侧正极的第一正极、作为双侧负极的第二负极和作为双侧正极的第二正极在隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，或者作为单侧负极的第一负极、作为双侧正极的第二正极和作为双侧负极的第二负极在隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，并且各个所述第二双电池被配置为具有如下结构：第二负极、第二正极和第二负极在隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，或者第二正极、第二负极和第二正极在隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构。4.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述单元电池是全电池，所述全电池包含置于所述电极组件的最外侧处的第一全电池，和置于所述第一全电池之间的第二全电池。5.根据权利要求4所述的电极组件，其中各个所述第一全电池被配置为具有如下结构：作为单侧正极的第一正极、隔板和作为双侧负极的第二负极被顺序地堆叠的结构，或者作为单侧负极的第一负极、隔板和作为双侧正极的第二正极被顺序地堆叠的结构，并且各个所述第二全电池被配置为具有如下结构：作为双侧负极的第二负极、隔板和作为双侧正极的第二正极被顺序地堆叠的结构，或者作为双侧正极的第二正极、隔板和作为双侧负极的第二负极被顺序地堆叠的结构。6.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述电极组件包含置于所述电极组件的最外侧处的第三双电池，和置于所述第三双电池之间的第四双电池。7.根据权利要求6所述的电极组件，其中各个所述第三双电池被配置为具有如下结构：作为单侧正极的第一正极、作为双侧负极的第二负极和作为双侧正极的第二正极在安全隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，或者作为单侧负极的第一负极、作为双侧正极的第二正极和作为双侧负极的第二负极在安全隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，并且各个所述第四双电池被配置为具有如下结构：第二负极、第二正极和第二负极在普通隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构，或者第二正极、第二负极和第二正极在普通隔板分别置于其间的状态下被顺序地堆叠的结构。8.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述单元电池是全电池，所述全电池包含置于所述电极组件的最外侧处的第三全电池，和置于所述第三全电池之间的第四全电池。9.根据权利要求8所述的电极组件，其中各个所述第三全电池被配置为具有如下结构：作为单侧正极的第一正极、安全隔板和作为双侧负极的第二负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宥娜，郑文英，金东明，金奇泰，李晟源，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR