缓解弯曲现象的堆叠型电极组件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有防止弯曲现象的层压堆叠型结构的电极组件，并且本发明专利技术的电极组件包括单元堆叠部分，所述单元堆叠部分通过堆叠至少一个具有四层结构的基本单元而形成，在所述四层结构中，第一电极、第一分隔件、第二电极和第二分隔件被依次堆叠，其中，第一分隔件和第二分隔件的每个表面涂覆有具有粘附性的涂覆材料，并且在单元堆叠部分中基本单元粘附到相邻的基本单元。本发明专利技术的电极组件允许在初步化成过程之前执行加热和挤压过程，从而一个基本单元的分隔件和另一个基本单元的第一电极被涂覆在分隔件上的涂覆材料粘附和固定，因此防止了由充电/放电过程中的电极膨胀率的差异引起的弯曲现象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】缓解弯曲现象的堆叠型电极组件及其制造方法
本申请基于2018年12月24日提交的韩国专利申请No.10-2018-0168229要求优先权的权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用结合于此。本专利技术涉及一种层压堆叠型电极组件及其制造方法，特别地，本专利技术涉及如下一种层压堆叠型电极组件及其制造方法：所述层压堆叠型电极组件能够改善由激活过程引起的电极组件的弯曲现象。
技术介绍
可以根据电极组件的结构对二次电池进行各种分类。例如，二次电池可以被分类为堆叠结构、缠绕型(果冻卷型)结构和堆叠/折叠型结构。然而，在堆叠结构中，由于构成电极组件的电极单元(正极电极、分隔件和负极电极)以彼此分隔的方式被堆叠，因此非常难以精确地对准电极组件，并且需要大量过程来生产电极组件。另外，由于堆叠/折叠型结构通常需要两个层压设备和一个折叠设备，因此电极组件的制造过程非常复杂。特别地，堆叠/折叠型结构的缺点在于，由于全单体或双单体通过折叠而堆叠，因此难以精确地对准全单体或双单体。因此，出现了具有层压和堆叠结构的电极组件。能够通过如下方式来制造层压堆叠型结构：对通过交替堆叠电极和分隔件所形成的基本单元进行层压，以在基本单元中的电极和分隔件之间施加粘附力，并且简单地重复堆叠基本单元。另一方面，通过组装过程、预时效过程和激活过程来制造二次电池，在所述组装过程中，电极组件被容纳在电池壳体中，以注入并且密封电解质，在所述预时效过程中，使得电解质被充分润湿到电极和分隔件，在所述激活过程中，对电池结构进行稳定，并且使其可用。在所述激活过程中，二次电池被安装在用于平稳电流流动的预定夹具上，并在激活所必要的条件下执行充电和放电。这也称为夹具化成。由于二次电池的特性，为了在第一循环期间激活正极电极活性材料并且在负极电极处产生稳定的表面膜(SEI，固体电解质界面)，应该首先执行这个激活过程。另外，在夹具化成期间，为了防止由于初始充电所产生的气体导致形成非均匀的SEI膜，可以与充电同时执行加压。在上述的激活过程中，当二次电池被充电和放电时，正极电极和负极电极的体积发生膨胀。在采用层压堆叠型结构的电极组件的二次电池的激活过程期间，二次电池朝向二次电池的整个长度弯曲。图4示出了在层压堆叠型电极组件的激活过程期间产生弯曲现象的机制。对此进行参考，传统的层压堆叠型结构的电极组件通过对基本单元进行简单层压来形成，从而在基本单元和相邻的基本单元之间不形成粘附力。另一方面，在基本单元中的电极和分隔件之间形成粘附力。这是因为，在基本单元的制造期间，执行了层压过程，并且结合剂通过层压过程而熔化，从而在分隔件和电极之间形成粘附力。当对层压堆叠型结构的电极组件进行充电时，正极电极和负极电极发生膨胀。由于正极电极和负极电极的体积膨胀系数不同，所以产生弯曲现象，其中，随着应力在基本单元内侧积聚，基本单元被整个弯曲。另一方面，甚至在层压堆叠型结构的电极组件的情况下，如果所述层压堆叠型结构的电极组件在初始充电的同时未受到挤压，则在第一电极和第一分隔件之间、第一分隔件和第二电极之间、第二电极和第二分隔件之间以及基本单元之间的所有界面处，界面粘附力被激活气体减弱。这样，即使正极电极和负极电极发生膨胀，应力也被分布在基本单元内，并且各个电极在竖直方向上膨胀，从而不会发生以上弯曲(见图5)。另外，甚至在层压堆叠型结构的电极组件中，如图6所示，堆叠型结构的电极组件(其中，第一电极/第一分隔件/第二电极/第二分隔件/第一电极/第一分隔件的基本单元被重复地堆叠)相对于第二电极具有双向对称结构。这样，即使电极的体积发生膨胀，正极电极和负极电极也具有相同的膨胀方向，从而几乎不会发生弯曲现象。然而，层压堆叠型电极组件(其中，第一电极/第一分隔件/第二电极/第二分隔件的基本单元被重复地堆叠)具有不对称的膨胀方向，因此，如上所述，在激活过程的充电和放电期间，发生诸如弯曲这样的结构变形。因此，在对层压堆叠型结构的电极组件应用同时执行充电和加压的夹具化成过程的情况下，需要开发能够防止弯曲现象的用于电极组件的技术及其制造方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是改善在层压堆叠型电极组件中、电极组件由于激活过程而发生弯曲的现象。本专利技术的另一目的是通过改善电极组件的弯曲现象来提高电池的生产率。技术方案本专利技术的一种电极组件包括堆叠有一个或多个基本单元的单元堆叠部分，该基本单元通过依次堆叠第一电极、第一分隔件、第二电极和第二分隔件而形成四层结构，并且具有粘附强度的涂覆材料被施加到第一分隔件和第二分隔件的表面，并且基本单元被粘附到相邻的基本单元。在根据本专利技术的实施例的电极组件中，基本单元和其相邻的基本单元之间的粘附力可以等于或大于基本单元中的第一电极和第一分隔件之间的粘附力。在根据本专利技术的实施例的电极组件中，第二分隔件可以在面向第二电极的一侧上并且在其相反侧上涂覆有涂覆材料，并且基本单元可以被第二分隔件的涂覆材料彼此粘附。在根据本专利技术的实施例的电极组件中，涂覆材料可以由无机颗粒和将无机颗粒彼此连接并固定的结合剂聚合物的混合物形成。此时，无机颗粒可以形成密集填塞的结构，以在整个涂覆层中的无机颗粒之间形成间隙体积，并且可以通过由无机颗粒限定的间隙体积在涂覆层中形成孔结构。在根据本专利技术实施例的电极组件中，在30kgf的压力下2秒而测量的厚度(d1)和在90kgf的压力下2秒而测量的厚度(d2)之间的差异可以是100μm或更小，这可以防止弯曲现象。在根据本专利技术实施例的电极组件中，第一电极可以是正极电极，第二电极可以是负极电极。在根据本专利技术实施例的电极组件中，基本单元可以通过重复堆叠四层结构而形成。此外，本专利技术提供了一种制造包括电极组件的二次电池的方法，并且该方法包括以下步骤：制备基本单元，该基本单元形成第一电极、第一分隔件、第二电极和第二分隔件被依次堆叠的四层结构(S100)；通过重复堆叠基本单元而制备单元堆叠部分(S200)；将包括单元堆叠部分的电极组件容纳在电池壳体中，然后注入电解质并密封电池壳体(S300)；并且通过施加热量和压力，使在单元堆叠部分中该一个基本单元的第二分隔件粘附到与其相邻的基本单元的第一电极(S400)。在根据本专利技术实施例的二次电池的制造方法中，包括具有粘附力的结合剂的涂覆材料可以被涂覆在分隔件的表面上，并且步骤(S400)的温度可以是使得结合剂的粘附力最大化的温度。在本专利技术的实施例中，特定温度范围可以是45℃到85℃或45℃到70℃。在根据本专利技术实施例的制造方法中，步骤(S400)的压力可以是1到10kgf/cm2，并且加热和加压时间可以是2到20分钟。在根据本专利技术实施例的制造方法中，在步骤(S400)之后，可以进一步执行初级化成过程。此时，在初级化成过程期间的温度可以是45℃或更低。在根据本专利技术实施例的制造方法中，电解质的溶剂可以是碳酸甲乙酯或碳酸二甲酯。本专利技术提供了一种包括如上所述的电极组件的二次电池，并且这种二次电池具有通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极组件，包括通过堆叠至少一个基本单元而产生的单元堆叠部分，所述基本单元形成四层结构，在所述四层结构中，第一电极、第一分隔件、第二电极和第二分隔件被依次堆叠，/n其中，具有粘附力的涂覆材料被施加到所述第一分隔件和所述第二分隔件的相应表面，并且/n其中，在所述单元堆叠部分中，基本单元被粘附到与其相邻的基本单元。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181224 KR 10-2018-01682291.一种电极组件，包括通过堆叠至少一个基本单元而产生的单元堆叠部分，所述基本单元形成四层结构，在所述四层结构中，第一电极、第一分隔件、第二电极和第二分隔件被依次堆叠，
其中，具有粘附力的涂覆材料被施加到所述第一分隔件和所述第二分隔件的相应表面，并且
其中，在所述单元堆叠部分中，基本单元被粘附到与其相邻的基本单元。


2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述基本单元和与其相邻的基本单元之间的粘附力等于或大于所述基本单元中的所述第一电极和所述第一分隔件之间的粘附力。


3.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第二分隔件在面向所述第二电极的一侧上以及其相反侧上涂覆有所述涂覆材料，并且所述基本单元通过所述第二分隔件的所述涂覆材料彼此粘附。


4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，在30kgf的压力下2秒而测量的厚度(d1)和在90kgf的压力下2秒而测量的厚度(d2)之间的差异是100μm或更小。


5.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极是正极电极，并且所述第二电极是负极电极。


6.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述基本单元通过重复堆叠所述四层结构而形成。


7.一种用于制造包括根据权利要求1所述的电极组件的二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：
制备基本单元，所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪锡显，李义景，朴孝镇，裵峻晟，李范君，裵东训，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR