电极组件以及包括该电极组件的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种电极组件以及包括该电极组件的锂二次电池。电极组件包括依次堆叠的正极集电器、正极活性材料层、隔板、负极活性材料层和负极集电器，其中多个通孔形成为穿过正极活性材料层、隔板和负极活性材料层，正极集电器包括第一片状集电器和多个第一柱状集电器，多个第一柱状集电器沿着电极组件的厚度方向从第一片状集电器延伸并且穿过一部分通孔，负极集电器包括第二片状集电器和多个第二柱状集电器，多个第二柱状集电器沿着电极组件的厚度方向从第二片状集电器延伸并且穿过除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。

Electrode assembly and lithium secondary battery including the electrode assembly

The invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery including the electrode assembly. The electrode assembly includes stacked positive collector, positive active material layer, separator, negative active material layer and negative collector, in which several through holes are formed to pass through the positive active material layer, separator and negative active material layer. The positive collector includes the first sheet collector and several first columnar collectors, and many first columnar collectors are along the thickness of the electrode assembly. The negative collector comprises a second sheet collector and a plurality of second columnar collectors, which extend from the second sheet collector along the thickness direction of the electrode assembly and pass through the remaining through holes other than the part of the through holes.

【技术实现步骤摘要】
电极组件以及包括该电极组件的锂二次电池
本申请要求于2017年6月27日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0081480号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。本专利技术涉及一种电极组件以及包括该电极组件的锂二次电池。更具体地，本专利技术涉及一种包括以新颖形状堆叠的正极、隔板和负极的电极组件，以及包括该电极组件的锂二次电池。
技术介绍
近来，储能技术已受到越来越多的关注。随着储能技术的应用已经延伸到用于手机、摄像机和笔记本电脑的能源，并且甚至延伸到用于电动汽车的能源，对于电化学装置的研究和开发的努力成果已经越来越多地得以实施。在这种情况下，电化学装置是最引人注目的。特别是，近来电子设备已被小型化和轻量化，作为适合小型化和轻量化且能够高容量地进行充电/放电的电池，二次电池的开发已经成为焦点。通过使用电极活性材料，已经连续地开发了具有改善的性能，特别是输出性能的二次电池。在市售可得的二次电池中，20世纪90年代初开发的锂二次电池引人注目，因为与传统电池，例如镍氢电池，相比，它们具有更高的驱动电压和明显更高的能量密度。这种锂二次电池包括正极、隔板、负极和电解质。在第一次充电时从正极活性材料脱嵌的锂离子插入到诸如碳颗粒之类的负极活性材料中，然后在放电时从其中再次脱嵌。以这种方式，锂离子在两个电极之间往复运动的同时起到传递能量的功能，因此锂二次电池是可再充电的。随着技术发展和对于移动设备的需求增加，对于作为能源的二次电池的需求已迅速增加。在这类二次电池中，具有高的能量密度和电压、长的循环寿命以及低的自放电率的锂二次电池已经商品化并广泛使用。此外，随着对环境问题的关注增加，使用高容量电池的系统的市场已经增长，所述系统例如是能够替代使用化石燃料的车辆的电动车辆和混合电动车辆，所述使用化石燃料的车辆包括汽油车辆和柴油车辆，这是造成空气污染的主要原因之一。此外，作为这种系统的电源，需要设计用于制造具有高能量密度、高输出和高放电电压的锂二次电池的高容量电极。同时，为了设计具有高容量的电极，已尝试通过增加电极活性材料的量而提供具有大电极厚度的高负载电极(负载量：约6mAh/cm2或更多)。然而，当实现这种高负载电极时，存在这样的问题：由于高负载而在涂层部处发生开裂，由于电极活性材料浆料的粘度而发生不均匀负载，以及在缠绕电极期间发生电极活性材料的分离。
技术实现思路
技术问题设计本专利技术来解决相关技术的问题，因此本专利技术旨在提供一种具有能够防止开裂和电极活性材料层的分离的新颖形状的电极组件以及包括该电极组件的锂二次电池。技术方案在本专利技术的一个方面中，提供了一种电极组件，所述电极组件包括依次堆叠的正极集电器、正极活性材料层、隔板、负极活性材料层和负极集电器，其中多个通孔形成为穿过所述正极活性材料层、所述隔板和所述负极活性材料层，所述正极集电器包括第一片状集电器和多个第一柱状集电器，所述多个第一柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向从所述第一片状集电器延伸并且穿过一部分通孔，所述负极集电器包括第二片状集电器和多个第二柱状集电器，所述多个第二柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向从所述第二片状集电器延伸并且穿过除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。在此，所述第一柱状集电器可以以如下的方式形成：所述第一柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向延伸以到达所述第二片状集电器。此外，所述第二柱状集电器可以以如下的方式形成：所述第二柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向延伸以到达所述第一片状集电器。同时，所述第一柱状集电器可在与形成在所述正极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触的同时穿过形成在所述正极活性材料层中的通孔，所述第二柱状集电器可在与形成在所述负极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触的同时穿过形成在所述负极活性材料层中的通孔。在此，所述第一柱状集电器可在与形成在所述负极活性材料层中的通孔的内周表面间隔开来的同时穿过形成在所述负极活性材料层中的通孔，所述第二柱状集电器可在与形成在所述正极活性材料层中的通孔的内周表面间隔开来的同时穿过形成在所述正极活性材料层中的通孔。此外，所述第一柱状集电器可在与形成在所述负极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触的同时穿过形成在所述负极活性材料层中的通孔，所述第二柱状集电器可在与形成在所述正极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触的同时穿过形成在所述正极活性材料层中的通孔，所述第一柱状集电器包括在与所述负极活性材料层接触的部分的表面上所形成的第一绝缘层，所述第二柱状集电器包括在与所述正极活性材料层接触的部分的表面上所形成的第二绝缘层。在此，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的每一个可独立地为清漆涂层、绝缘聚合物涂层或绝缘无机涂层。同时，所述第一柱状集电器所穿过的所述一部分通孔和所述第二柱状集电器所穿过的所述剩余通孔可彼此交替地设置。此外，其中形成有通孔的所述正极活性材料层可以是通过将正极活性材料浆料引入到具有多个柱的电极模具中，然后进行加热并压缩该正极活性材料浆料而获得的产品。此外，其中形成有通孔的所述负极活性材料层可以是通过将负极活性材料浆料引入到具有多个柱的电极模具中，然后进行加热并压缩该负极活性材料浆料而获得的产品。在本专利技术的另一方面中，还提供了一种包括根据本专利技术的电极组件的锂二次电池。有益效果根据本专利技术，柱状集电器穿过形成在电极活性材料层中的多个通孔以提供电极组件。因此，可制造出具有刚性块形状的电极组件。此外，正极集电器、正极活性材料层、负极活性材料层和负极集电器以块状进行堆叠以制造电极组件。因此，可以降低加工成本。另外，穿过电极活性材料层的柱状集电器与形成在电极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触。因此，可减小电极的内部电阻。附图说明附图图解了本专利技术的优选实施方式并且与前述公开内容一起用于提供对本专利技术的技术特征的进一步理解，因此，本专利技术不被解释为受限于这些附图。图1是图解根据本专利技术实施方式的正极集电器和负极集电器的示意图；图2是图解根据本专利技术实施方式的具有多个通孔的正极活性材料层、隔板和负极活性材料层的示意图；图3是图解根据本专利技术实施方式获得的电极组件的示意图；图4是图解根据本公开内容实施方式为形成电极活性材料层所构造的电极模具的示意图。具体实施方式下文中，参考所附附图将详细地描述本专利技术的优选实施方式。在描述之前，应当理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于普遍的含义和字典的含义，而是在允许专利技术人适当定义术语以获得最佳解释的原则的基础上，基于与本专利技术的技术方面对应的含义和概念进行解释。因此，在此提出的描述仅是出于说明目的的优选的实例，而不是意图限制本专利技术的范围，因此应当理解，在不背离本专利技术的范围的情况下，可对其做出其他等同替换和修改。图1是图解根据本专利技术实施方式的正极集电器和负极集电器的示意图，图2是图解根据本专利技术实施方式的具有多个通孔的正极活性材料层、隔板和负极活性材料层的示意图，图3是图解根据本专利技术实施方式获得的电极组件的示意图。参照图1到图3，根据本专利技术实施方式的电极组件100是包括依次堆叠的正极集电器110、正极活性材料层120、隔板130、负极活性材料层140和负极集电器150的电极组件100，其中多个通孔160形成为穿过正极活性材料层120、隔板13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极组件，所述电极组件包括依次堆叠的正极集电器、正极活性材料层、隔板、负极活性材料层和负极集电器，其中多个通孔形成为穿过所述正极活性材料层、所述隔板和所述负极活性材料层，所述正极集电器包括第一片状集电器和多个第一柱状集电器，所述多个第一柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向从所述第一片状集电器延伸并且穿过一部分通孔，和所述负极集电器包括第二片状集电器和多个第二柱状集电器，所述多个第二柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向从所述第二片状集电器延伸并且穿过除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。

【技术特征摘要】
2017.06.27 KR 10-2017-00814801.一种电极组件，所述电极组件包括依次堆叠的正极集电器、正极活性材料层、隔板、负极活性材料层和负极集电器，其中多个通孔形成为穿过所述正极活性材料层、所述隔板和所述负极活性材料层，所述正极集电器包括第一片状集电器和多个第一柱状集电器，所述多个第一柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向从所述第一片状集电器延伸并且穿过一部分通孔，和所述负极集电器包括第二片状集电器和多个第二柱状集电器，所述多个第二柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向从所述第二片状集电器延伸并且穿过除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。2.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述第一柱状集电器以如下的方式形成：所述第一柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向延伸以到达所述第二片状集电器。3.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述第二柱状集电器以如下的方式形成：所述第二柱状集电器沿着所述电极组件的厚度方向延伸以到达所述第一片状集电器。4.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述第一柱状集电器在与形成在所述正极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触的同时穿过形成在所述正极活性材料层中的通孔，并且所述第二柱状集电器在与形成在所述负极活性材料层中的通孔的内周表面紧密地接触的同时穿过形成在所述负极活性材料层中的通孔。5.根据权利要求4所述的电极组件，其中所述第一柱状集电器在与形成在所述负极活性材料层中的通孔的内周表面间...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋周容，李明基，安智熙，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR