堆叠‑折叠型电极组件制造技术

本公开提供一种堆叠‑折叠型电极组件，其包括：电极组件，具有其中多个单元电池重叠且在每个重叠部分之间插置有连续折叠隔板的结构，其中该连续折叠隔板包含具有孔洞的连续多孔聚合物基材；及由无机粒子和粘合剂聚合物的混合物形成的有机‑无机多孔涂层，其中该有机‑无机多孔涂层是不连续地设置于该重叠部分，以使电解质溶液容易浸渍，且相较于传统的电极组件，体积减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】堆叠-折叠型电极组件
本申请案主张于2015年2月27日向韩国递交的韩国专利申请案第10-2015-0028407号的优先权，该申请案的公开以引用方式并入本文中。本公开关于一种堆叠-折叠型电极组件。更具体地说，本公开关于一种用于防止电化学装置不必要的体积增加且使电解质溶液容易浸渍的堆叠-折叠型电极组件。
技术介绍
最近，对能量储存技术越来越感兴趣。随着能量储存技术的应用领域已经扩展到手机、摄录象机、手提电脑及甚至电动汽车，已越来越朝向电池的研发和开发而努力。在此方面，电化学装置已吸引最多的关注，且特别是，随着近年来移向电子装置的最小化和轻量化，具有小尺寸和轻量化且能够以高容量充电和放电的二次电池的发展是特别感兴趣的焦点。根据由正极/隔板/负极组成的电极组件的结构，二次电池通常分类成具有其中长片型正极和负极以插置其间的隔板缠绕的结构的包卷(缠绕型)型电极组件，及具有其中多个切成预定尺寸的正极和负极以插置其间的隔板依序堆叠的结构的堆叠型电极组件。然而，这些传统的电极组件有几种问题。第一，包卷型电极组件是藉由以高密度将长片型正极和负极缠绕成横截面为圆柱形或椭圆形结构而制造，且在充电和放电期间，由电极的膨胀和收缩引起的应力累积在电极组件中，且当累积的应力超过预定极限时，发生电极组件的变形。电极组件的变形导致电极之间的间隔不均匀，使得电池性能急剧下降，并且如果内部短路发生时，会威胁到电池安全性。而且，当缠绕长片型正极和负极时，很难以高速缠绕正极和负极且使其间的间隔固定，导致生产率减少。第二，堆叠型电极组件是以顺序地堆叠多个正极和负极单元的方式来制造的，且因此，另外需要一种用以制造该单元的极板的输送工艺，且顺序堆叠工艺需要大量的时间和努力，导致低生产率。为了解决上述问题，已经尝试开发一种其中组合有包卷型和堆叠型的进阶结构的电极组件，即所谓的堆叠-折叠型电极组件，其具有其中包括堆叠有插置其间的隔板的正极和负极的预定单元的双电池(bi-cell)或全电池(fullcell)使用长连续隔板片而被折叠的结构，且于申请人的专利申请案公开号2001-0082058A、2001-0082059、和2001-0082060中公开了一些实例。图1至图3为概括地显示实施堆叠-折叠型电极组件的结构的剖面图。在这些附图中，相同的附图标记表示相同的元件。参照图1至图3，电极组件包括多个单元电池7a、7b、及7c1和7c2，各单元电池包括隔板3a、3b、和3c、及分别配置在隔板3a、3b、和3c两侧的负极1a、1b、和1c和正极5a、5b、和5c。正极5a、5b、和5c具有其中正极活性材料层形成于正极集电器的两个表面上的结构、和负极1a、1b、和1c具有其中负极活性材料层形成于负极集电器的两个表面上的结构。如在图1至图3中所示，这些单元电池可以各种结构形成，包括其中正极5a和5b及负极1a和1b是逐一配置在隔板3a和3b的二侧的全电池7a和7b的结构，以及其中各隔板3c是配置在正极5c或负极1c的两个表面上，和负极1c或正极5c是各自配置在各隔板3c上的结构(正极/隔板/负极/隔板/正极的结构，或负极/隔板/正极/隔板/负极的结构)的双电池7c1和7c2。在电极组件10、20、和30内部，各个单元电池7a、7b、7c1、和7c2以堆叠形状存在。在此情况下，连续的单一折叠隔板9a、9b、和9c是以如图1至图3中所示的各种形状配置在彼此相邻的单元电池7a、7b、和7c1和7c2之间，分别围绕单元电池7a、7b、和7c1和7c2，且分别执行单元电池7a、7b、和7c1和7c2之间的隔板的功能。将制成的堆叠-折叠型电极组件收纳在电池壳体中，接着注入电解质溶液，以制造电池。然而，注入电解质溶液之后，需要电解质溶液充分浸渍隔板的时间。然而，由于生产率的问题，在实际情况中没有给予足够的浸渍时间，使得电解质溶液无法浸渍隔板，导致低润湿性，且未浸渍隔板的电解质溶液在恶劣条件下可能泄漏。因此，需要允许电解质溶液容易浸渍堆叠-折叠电极组件的方法。此外，因为堆叠-折叠电极组件以折叠隔板环绕单元电池，所以电极组件因该折叠隔板的结构而不可避免地增加厚度。为了配合近来二次电池体积最小化的趋势，需要减少电极组件的体积的方法。
技术实现思路
技术问题因此，本公开是有关提供一种用于改良的电池润湿性和减少电极组件的体积的堆叠-折叠型电极组件。技术方案为了达成该目的，本公开提供一种堆叠-折叠型电极组件，其包括：具有其中多个单元电池重叠且在每个重叠部分之间插置有连续折叠隔板的结构的电极组件，其中该连续折叠隔板包含具有孔洞的连续多孔聚合物基材；及由无机粒子和粘合剂聚合物的混合物形成的有机-无机多孔涂层，其中该有机-无机多孔涂层是不连续地设置于该重叠部分。根据本公开的一较佳实施方式，该有机-无机多孔涂层可具有与单元电池尺寸相同的宽度。或者，该有机-无机多孔涂层在正极可具有比单元电池大0.2至10mm的宽度，更佳地大1.5至7.5mm，及在负极具有比单元电池大0.1至9mm的宽度，较佳地大至1至6mm。根据本公开的另一较佳实施方式，该多孔基材可由选自由下列所组成群组中的至少一者所形成：聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯。根据本公开的另一较佳实施方式，该无机粒子是选自由下列所组成的群组：具有高于或等于5的介电常数的无机粒子、具有锂离子传输能力的无机粒子、及其混合物。根据本公开的另一较佳实施方式，该折叠隔板的连续多孔基材可具有从1至100μm的厚度。根据本公开的另一较佳实施方式，该折叠隔板的不连续有机-无机多孔涂层可具有从0.01至20μm的厚度。根据本公开的另一较佳实施方式，该折叠隔板可具有足以围绕该单元电池的单位长度，且可在每个单位长度折叠，并从中心单元电池开始至最外面单元电池连续地围绕该单元电池。根据本公开的另一方式，提供一种电化学装置，包括收纳在壳体中的根据本公开的堆叠-折叠型电极组件。根据本公开的一较佳实施方式，该电化学装置可为锂二次电池。有益效果根据本公开的一实施方式的堆叠-折叠型电极组件具有折叠隔板以及只在单元电池重叠的区域形成的有机-无机多孔涂层，而只有多孔基材存在于单元电池不重叠的区域(亦即，在厚度方向部分)，以使电解质溶液注入之后较容易浸渍。此外，根据本公开的一实施方式的堆叠-折叠电极组件具有折叠隔板以及只在单元电池重叠的区域形成的有机-无机多孔涂层，电极组件的体积可减少高达有机-无机多孔涂层的厚度。例如，电极组件的厚度方向的体积可减少(折叠隔板的有机-无机涂层的厚度)×(单元电池数+1)。附图说明附图举例说明本公开的较佳实施方式，且与前述公开一起用以提供本公开的技术精神的进一步理解，且本公开不应被解释为局限于这些附图。图1为概括地显示实施堆叠-折叠型电极组件的一实例的剖面图。图2为概括地显示实施堆叠-折叠型电极组件的另一实例的剖面图。图3为概括地显示实例实施堆叠-折叠型电极组件的又一实例的剖面图。图4为显示常规的堆叠-折叠型电极组件的折叠隔板的剖面图。图5为概括地显示折叠常规的堆叠-折叠电极组件的方法的图示。图6为显示根据本公开的一实施方式的堆叠-折叠型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠‑折叠型电极组件，包含：电极组件，其具有其中多个单元电池重叠且在每个重叠部分之间插置有连续折叠隔板的结构，其中该连续折叠隔板包含具有孔洞的连续多孔聚合物基材；以及由无机粒子和粘合剂聚合物的混合物形成的有机‑无机多孔涂层，其中该有机‑无机多孔涂层是不连续地设置于所述重叠部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 KR 10-2015-00284071.一种堆叠-折叠型电极组件，包含：电极组件，其具有其中多个单元电池重叠且在每个重叠部分之间插置有连续折叠隔板的结构，其中该连续折叠隔板包含具有孔洞的连续多孔聚合物基材；以及由无机粒子和粘合剂聚合物的混合物形成的有机-无机多孔涂层，其中该有机-无机多孔涂层是不连续地设置于所述重叠部分。2.根据权利要求1的堆叠-折叠型电极组件，其中所述有机-无机多孔涂层具有与所述单元电池尺寸相同的宽度。3.根据权利要求1的堆叠-折叠型电极组件，其中所述有机-无机多孔涂层在正极具有比所述单元电池大0.2至10mm或7.5mm的宽度，及在负极具有比所述单元电池大0.1至9mm的宽度。4.根据权利要求1的堆叠-折叠型电极组件，其中所述多孔基材可由选自由下列所组成群组中的至少一者所形成：聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯...

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