用于二次电池的电极组件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种电极组件制造方法，该方法能够通过使折叠隔膜和电极之间的分离空间最小化来延长寿命并改善快速充电性能，该方法包括以下步骤：将多个单元电芯设置在折叠隔膜的一个表面上；将单元电芯固定在折叠隔膜上；向所述折叠隔膜的另一表面的至少一个端部提供粘结剂组合物；以及通过折叠所述折叠隔膜来堆叠所述单元电芯。叠所述单元电芯。叠所述单元电芯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的电极组件及其制备方法


[0001]本申请要求于2021年8月13日提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0107606的优先权，其公开内容在此引入作为参考。
[0002]本专利技术涉及用于二次电池的电极组件及其制备方法，更具体地，涉及具有优异寿命特性和快速充电性能的堆叠和折叠型电极组件及其制备方法。

技术介绍

[0003]随着移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已经显著增加，并且在这些二次电池中，具有高能量密度、高工作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并广泛使用。
[0004]锂二次电池通常通过将堆叠有正极、隔膜和负极的电极组件容纳在电池壳体中并注入电解液溶液来制备，并且电极组件可根据其制备方法分为凝胶卷型、堆叠型、堆叠和折叠型等。具体地，通过卷绕长片形的正极板、隔膜和负极板来制备凝胶卷型电极组件，并且通过堆叠被切割成预定尺寸的正极、隔膜和负极来制备堆叠型电极组件。此外，堆叠和折叠电极组件通过将堆叠有正极、隔膜和负极的单元电芯并排布置在长片形折叠隔膜上，然后从一侧将其折叠来制备。
[0005]锂二次电池的电极通过如下方法制备：用电极浆料涂覆集流体以形成活性材料层，然后卷绕，其中，在通过这种方法制备的电极中，由于涂覆到活性材料层的端部的浆料的量减少，所以发生活性材料层的厚度与中心部分相比减小的现象(下文称为滑动现象)。图1是示出通过将电极浆料涂覆在集流体上而制备的电极的宽度方向上的活性材料层的厚度分布的图。通过图1，可以确认发生了活性材料层的厚度在电极端部处减小的滑动现象。
[0006]由于这种滑动现象，在电极和隔膜之间在电极端部处产生空间，其中，如果存在电极和隔膜之间的空间，则其起到锂离子的扩散阻力的作用，因此，出现锂离子在相应区域中不能顺利地移动并沉淀的问题。
[0007]在电极组件的制备过程中，通过加热和按压过程压缩电极和隔膜之间的空间，可以使电极和隔膜之间的空间问题最小化。其原因在于，包含在电极活性材料层和/或隔膜涂层中的粘结剂被推出到空间中，同时被熔化而能够在上述压缩过程中填充该空间。
[0008]然而，对于堆叠和折叠型电极组件，由于制备过程的性质，折叠隔膜和电极不被压缩，而是形成折叠隔膜和电极仅彼此简单接触的界面，并且存在由于在该界面处形成电极和隔膜之间的空间而发生锂沉淀的问题。图2是在使用传统的堆叠和折叠型电极组件拆卸电池电芯之后拍摄的照片，其中，通过图2，可以确认在折叠隔膜的下表面和单元电芯彼此接触的部分(由框表示的部分)处发生锂沉淀。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本专利技术的一个方面提供了一种电极组件及其制备方法，所述电极组件能够通过使
折叠隔膜和电极之间的空间最小化来改善寿命特性和快速充电性能。
[0011]技术方案
[0012]根据本专利技术的一个方面，提供了一种制备电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：在折叠隔膜的一个表面上布置多个单元电芯；将单元电芯固定在折叠隔膜上；向所述折叠隔膜的另一表面的至少一个端部提供粘结剂组合物；以及通过将所述折叠隔膜折叠来堆叠所述单元电芯。
[0013]在这种情况下，所述单元电芯的固定可以通过加热和按压设置有所述单元电芯的所述折叠隔膜来执行。
[0014]此外，所述粘结剂组合物可以沿着所述折叠隔膜的纵向方向提供，并且可以设置在布置所述单元电芯的电极接头的方向上的端部处。
[0015]此外，可提供所述粘结剂组合物使得粘结剂涂覆量在0.1g/m2至1.0g/m2的范围内。
[0016]此外，当所述折叠隔膜的宽度为W时，在距所述折叠隔膜的端部0.15W的区域中设置所述粘结剂组合物。
[0017]粘结剂组合物可以包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、偏二氟乙烯
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六氟丙烯共聚物(PVDF
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co
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HFP)、聚乙烯醇、聚丙烯腈、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉，羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯
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丙烯
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二烯单体橡胶(EPDM橡胶)、磺化EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶或其各种共聚物作为粘结剂，并且特别理想的是粘结剂组合物包括含水粘结剂，例如其中的丁苯橡胶。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种电极组件，在所述电极组件中，包括正极、隔膜和负极的多个单元电芯通过被长片形折叠隔膜卷绕而堆叠，其中，所述单元电芯在最外部电极的至少一端处包括滑动部分，在所述滑动部分中，电极活性材料层的厚度减小，并且在所述滑动部分和所述折叠隔膜之间形成粘结剂涂层。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种包括根据本专利技术的上述电极组件的二次电池。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术的特征在于，在堆叠和折叠型电极组件的制备过程中，在没有设置单元电芯的折叠隔膜的表面上提供粘结剂组合物之后，进行折叠过程。在如本专利技术中那样将粘结剂组合物提供在未设置单元电芯的表面上之后进行折叠过程的情况下，将粘结剂组合物设置在单元电芯的最外电极与折叠隔膜之间以填充电极与折叠隔膜之间的空间，并且因此，可使由电极与折叠隔膜之间的间隔引起的锂离子沉淀最少化。因此，在将根据本专利技术的方法制备的电极组件用于二次电池的情况下，可以实现优异的长期寿命特性和快速充电性能。
附图说明
[0022]图1是例示通过电极浆料涂覆制备的电极的活性材料层的厚度分布的曲线。
[0023]图2是示出使用传统堆叠和折叠电极组件的电池电芯的锂沉淀现象的照片。
[0024]图3是示出根据本专利技术实施方式的电极组件的制备过程的图。
[0025]图4是用于说明粘结剂组合物提供步骤的图。
[0026]图5是示出根据本专利技术的电极组件的示例的图。
具体实施方式
[0027]在下文中，将参照附图详细描述本专利技术。提供本专利技术的附图使得本领域技术人员能够清楚地理解本专利技术，并且本专利技术不受附图中公开的本专利技术的限制。
[0028]此外，为了清楚地解释本专利技术，在附图中可以省略一些部件，并且相同的部件由相同的附图标记表示。
[0029]制备电极组件的方法
[0030]首先，将描述根据本专利技术的制备电极组件的方法。
[0031]图3示出了根据本专利技术的制备电极组件的方法的实施方式。在下文中，将参考图3描述根据本专利技术的制备电极组件的方法。
[0032]如图3所示，根据本专利技术的制备电极组件的方法包括以下步骤：(A)将多个单元电芯设置在折叠隔膜的一个表面上，(B)将单元电芯固定在折叠隔膜上，(C)将粘结剂组合物涂覆到折叠隔膜的另一表面的至少一个端部，以及(D)通过将折叠隔膜折叠来堆叠单元电芯。
[0033]首先，多个单元电芯20A和20B设置在折叠隔膜10的一个表面上(见图3的(A))。
[0034]单元电芯20A和2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：在折叠隔膜的一个表面上布置多个单元电芯；将所述单元电芯固定在所述折叠隔膜上；向所述折叠隔膜的另一表面的至少一个端部提供粘结剂组合物；以及通过将所述折叠隔膜折叠来堆叠所述单元电芯。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单元电芯的固定是通过加热和按压设置有所述单元电芯的所述折叠隔膜来执行的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘结剂组合物沿着所述折叠隔膜的纵向方向提供。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粘结剂组合物设置在布置所述单元电芯的电极接头的方向上的端部处。5.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述粘结剂组合物使得粘结剂涂覆量为0.1g/m2至1.0g/m2。6.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述折叠隔膜的宽度为W时，在距所述折叠隔膜的端部0.15W的区域中设置所述粘结剂组...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成焕，朴星彬，李锡暻，曺美璐，赵宇衡，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：