电极组件和电极组件的制造方法与流程

本发明涉及电极组件，且更具体地，涉及用于可再充电的电池的电极组件，以及其制造方法。

背景技术：

与原电池不同，可再充电的电池可重复充电和放电。低容量可再充电的电池用于小的便携式电子装置，比如移动电话、笔记本电脑和便携式摄像机，而大容量可再充电的电池用作用于驱动马达(比如用于混合动力汽车)的电源。

这种可再充电的电池包括具有以下结构的电极组件：其中正电极、隔板和负电极交替堆叠；用于在其中容纳电极组件的壳体；用于密封壳体的开孔的盖板；和设置在盖板上而电连接至电极组件的电极端子。

电极组件可具有通过以其中堆叠正电极、隔板和负电极的状态螺旋缠绕而形成的胶卷形结构，或可具有其中正电极、隔板和负电极单独重复堆叠的堆叠结构。

在它们当中，堆叠的电极组件的结构通过重复堆叠分开形成的正电极、隔板和负电极而形成，并且取决于彼此的对准状态而影响二次电池的安全性。

所以，带用于缠绕并固定堆叠的电极组件的负电极、隔板和正电极的对准状态，以便防止其失准。

但是，因为带粘附至薄隔板的末端，并且带与隔板之间的粘合面积小，因此当施加外部冲击等，它们可能不保持对准。

在背景部分公开的上述信息仅用于增强本发明的背景的理解，因而其可含有不构成现有技术的信息，现有技术是本领域普通技术人员在该国已知的。

技术实现要素：

本发明已经做出努力，以提供电极组件和其制造方法，能够使堆叠的电极组件的失准最小化。

本发明的示例性实施方式提供了一种电极组件，其包括：交替且重复堆叠的多个正电极和多个负电极；多个隔板，其分别设置在正电极和负电极之间以从正电极和负电极伸出，并且多个隔板堆叠使得多个隔板的边缘的第一表面彼此相对；和固定构件，其包括粘附至彼此相对的多个隔板的边缘的粘合剂层，其中粘合剂层与正电极或负电极的末端间隔开。

粘合剂层可形成为围绕多个隔板的末端。

固定构件可进一步包括粘附至最上隔板的上表面和最下隔板的下表面的绝缘构件。

粘合剂层可沿着边缘以有规律的间隔形成。

粘合剂层在多个隔板重叠的方向上可为连续直线。

粘合剂层可相对于重叠的方向倾斜。

多个隔板可由聚烯烃系列制成，并且固定构件可包括以马来酸酐接枝的聚烯烃。

本发明的示例性实施方式提供了电极组件的制造方法，其包括：通过重复堆叠正电极、隔板和负电极形成初始电极组件；将溶液型粘合剂涂布至初始电极组件的侧壁；且通过固化溶液型粘合剂而形成粘合剂层，其中通过使用喷嘴型涂布器，在隔板重叠的方向上涂布溶液型粘合剂。

粘合剂层可包括多个粘合剂层，并且它们可以有规律的间隔形成。

相对于侧壁的面积，粘合剂层可形成为具有95％或更少的面积。

制造方法可进一步包括，在粘合剂层的形成之后，将绝缘构件附接至粘合剂层上，并且绝缘构件可附接为接触电极组件的上表面和下表面。

在溶液型粘合剂的涂布中，溶液型粘合剂可涂覆为与正电极和负电极的末端间隔开。

在粘合剂层的形成中，固化可包括热固性固化或uv固化。

本发明的示例性实施方式提供了电极组件的制造方法，其包括：通过重复堆叠正电极、隔板和负电极形成初始电极组件；将包括粘合剂层和绝缘构件的固定构件设置在初始电极组件的侧壁上；且熔化然后固化粘合剂层，其中粘合剂层包括热熔性粘合剂。

固定构件可包括多个固定构件，并且它们可以以有规律的间隔设置。

在固化中，粘合剂层可与正电极或负电极的末端间隔开。

当固定构件如在本发明中形成时，堆叠的电极组件的边缘可被牢固地夹紧，以使负电极、正电极和隔板的对准的扭曲最小化。

附图说明

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的电极组件的示意性布局图。

图2示出了沿着图1的线ii-ii截取的截面图。

图3示出了沿着图1的线iii-iii截取的截面图。

图4示出了用于描述形成图2和图3的电极组件的方法的视图。

图5示出了根据本发明的另一示例性实施方式的电极组件沿着图1的线iii-iii截取的示意性截面图。

图6示出了用于描述形成图5的电极组件的方法的视图。

图7至图10示出了用于描述根据本发明的另一实施方式的固定构件的视图。

图11示出了根据本发明的另一示例性实施方式的电极组件沿着图1的线iii-iii截取的示意性截面图。

图12和图13示出了用于描述形成根据本发明的另一示例性实施方式的电极组件中固定构件的方法的视图。

<符号描述>

1、2：电极区域

3、4：未涂覆的区域

10：负电极20：正电极

22：绝缘构件24：粘合剂层

30：隔板

100、101、102、103、104、105、106、107：电极组件

200、201、202、203、204、205、206、207：固定构件

300：喷嘴型涂布器

具体实施方式

下文将参考其中显示本发明的示例性实施方式的附图更充分地描述本发明。如本领域技术人员会认识到的，在全都不背离本发明的范围的情况下，可以以各种不同的方式修改描述的实施方式。

为了清晰描述本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同的附图标记指相同的或类似的构成要素。

此外，因为附图中显示的构成要素的大小和厚度是为了更好的理解和描述的容易而任意给出的，所以本发明不限于示出的大小和厚度。

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在附图中，为了更好的理解和描述的容易，放大了一些层和区的厚度。应当理解，当要素，比如层、膜、区域或基板称为在另一要素“上”时，其可直接在另一要素上或者也可存在中间要素。

另外，除非明确地相反描述，词语“包括(comprise)”和变型比如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将理解为暗示包括叙述的要素但是不排除任何其他要素。此外，在说明书中，词语“上”意思是位于物体部分之上或之下，但是不必意味着基于重力方向位于物体部分的上侧。

下文，将参考附图详细地描述根据本发明的示例性实施方式的可再充电的电池。

图1示出了根据本发明的示例性实施方式的电极组件的示意性布局图，图2示出了沿着图1的线ii-ii截取的截面图，并且图3示出了沿着图1的线iii-iii截取的截面图。

如图1至3中示出的，根据本发明的示例性实施方式的电极组件100是堆叠的电极组件，其中重复堆叠负电极10和正电极20，隔板30插在负电极10和正电极20之间。

隔板30为锂离子穿过的聚合物膜，并且可为，例如，聚烯烃系列。

负电极10包括：电极区域1，其是通过在薄金属板的集电器上涂覆活性物质而形成的；和未涂覆的区域3，其中通过不在其上涂覆活性物质而暴露薄金属板。负电极10的薄金属板可为薄铜(cu)板。

正电极20包括：电极区域2，其是通过在薄金属板的集电器上涂覆活性物质而形成的；和未涂覆的区域4，其中通过不在其上涂覆活性物质而暴露薄金属板。正电极20的薄金属板可为薄铝(al)板。

多个相同极性的各自未涂覆的区域3和4可电连接至外部端子。正电极20的未涂覆的区域4和负电极10的未涂覆的区域3可在如图1中示出的相反方向上伸出，但是本发明不限于此，并且它们可在相同的方向上伸出以彼此间隔开。

通过重复堆叠多个正电极20和负电极10以及它们之间的隔板30而形成电极组件100，因而它们可通过使用固定构件200而固定以在堆叠之后保持对准的状态。

固定构件200具有弹力并且包括粘合剂层，粘合剂层是由对隔板30具有卓越的粘附性的材料制成的，并且粘合剂层可包括对由聚烯烃类系列制成的隔板30具有卓越的粘附性的以马来酸酐接枝的聚烯烃。在该情况下，聚烯烃可为聚丙烯、聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯(eva)中的任何一种。

可沿着隔板30的边缘以有规律的间隔形成固定构件200，以利于电解质溶液渗透至电极组件100中。固定构件200可跨越基本上为长方体的电极组件100的至少一个侧壁在方向y上形成为重叠或形成直线形(见图7)。

隔板30可比负电极10和正电极20大，并且可从负电极10和正电极20伸出，而固定构件200可设置在伸出的隔板30的边缘处。

固定构件200可在其中多个重叠隔板30重叠的方向y(即，跨越侧壁)上相同的位置处形成。因此，固定构件200通过接触彼此相对的隔板30的第一表面而被固定。在该情况下，固定构件200设置在隔板30的边界内且不向外伸出。

如在本发明的示例性实施方式中，当固定构件200沿着隔板30的边缘形成时，隔板30和固定构件200之间的接触面积增加以牢固地支住隔板，从而当震动施加至电极组件100或者电极组件100移动时，可防止电极组件100的正电极20、负电极10和隔板30的对准扭曲。

另外，根据本发明的示例性实施方式，因为固定构件具有弹性，即使当对准由于对电极组件的影响而扭曲时，固定构件可通过固定构件的弹性而恢复至其原来的对准状态。

图4示出了用于描述形成图2和图3的电极组件的方法的视图。

如图4中示出的，固定构件200可通过下述的重复过程而形成：将正电极20设置在隔板30上，在隔板30的边缘处形成固定构件200，设置隔板30和负电极10，且在隔板30的边缘处形成固定构件200。在该情况下，形成固定构件200的过程包括将溶液型粘合剂涂布至边缘并且使其固化的步骤。

固定构件200可由能够热固性固化或uv固化的溶液型粘合剂形成，并且固定构件200可为对隔板30具有卓越的粘附性但对正电极和负电极的金属薄片具有较差的粘附性的材料。固定构件200可包括以马来酸酐接枝的聚烯烃。在该情况下，聚烯烃可为聚丙烯、聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯(eva)中的任何一种。

溶液型粘合剂可涂布至隔板30，然后沿着隔板30的第一表面移动。所以，在溶液型粘合剂涂布至边缘之后，调整溶液型粘合剂的粘度和涂布的量，以便在沿着隔板30的一个表面移动的同时不接触正电极或负电极的末端。

另外，在涂布之后，快速进行热固化或uv固化，以阻挡溶液型粘合剂与正电极和负电极的末端之间的接触。

另一方面，沿着隔板30的边缘以有规律的间隔形成固定构件200，并且固定构件200形成为在相同的位置处重叠。

图5示出了根据本发明的另一示例性实施方式的电极组件沿着图1的线iii-iii截取的示意性截面图。

因为图5中显示的电极组件几乎与图2和图3中显示的那些相同，现将仅详细地描述不同的部分。

如图5中示出的，电极组件101包括重复堆叠的正电极20和负电极10，隔板30插在正电极20和负电极10之间。形成隔板30比正电极20和负电极10大，并且其伸出的边缘固定为与固定构件201接触。

在该情况下，固定构件201可形成为接触隔板30的末端以及彼此相对的隔板30的第一表面。

图2和图3的固定构件200与彼此相对的隔板30的第一表面接触，而图5的固定构件201不仅与彼此相对的隔板30的第一表面接触，而且也与隔板30的末端接触，因而固定构件201与隔板30之间的面积更宽。

这样，随着其中隔板30和固定构件201彼此进行接触的面积增加，隔板可被更牢固地固定，因而可更有效地防止堆叠的电极组件的对准失准。

图6示出了用于描述形成图5的电极组件的方法的视图。

如图6中示出的，制备其中堆叠正电极20、隔板30和负电极10的电极组件，且通过使用喷嘴型涂布器300将溶液型粘合剂涂布至隔板30的末端，然后固化以形成固定构件201。

固定构件201可为能够热固性固化或uv固化的溶液型粘合剂，并且固定构件200可为对隔板30具有卓越的粘附性但对正电极和负电极的金属薄片具有较差的粘附性的材料。固定构件201可包括以马来酸酐接枝的聚烯烃。在该情况下，聚烯烃可为聚丙烯、聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯(eva)中的任何一种。

溶液型粘合剂可涂布至隔板30，然后沿着隔板30的第一表面移动。所以，在溶液型粘合剂涂布至边缘之后，调整溶液型粘合剂的浓度和涂布的量，以便在沿着隔板30的一个表面移动的同时不接触正电极或负电极的末端。

另外，在涂布之后，快速进行热固化或uv固化，以防止溶液型粘合剂与正电极和负电极的末端之间的接触。

同时，因为通过使用喷嘴型涂布器300涂布固定构件201，所以固定构件201可跨越电极组件101的侧壁在方向y上形成为连续的直线形状，但是本发明不限于此，并且固定构件201可沿跨越侧壁的方向y或侧壁的纵向方向x，以有规律的间隔不连续地形成(未示出)。

图7至图10示出了用于描述根据本发明的另一实施方式的固定构件的视图。

如图7至图10中示出的，可跨越电极组件102、103、104、105的侧壁以各种形式形成固定构件202、203、204、205。

如图7中示出的，可相对于电极组件102的上表面和下表面垂直形成固定构件202，或者如图8和图9中示出的，可相对于电极组件103或104的上表面或下表面倾斜形成固定构件203或204。另外，如图10中示出的，固定构件205可形成为具有比图7至图9的固定构件202、203和204的宽度更宽的宽度w。

在该情况下，相应侧壁的面积形成为总侧壁面积的95％或更少，从而固定构件202、203、204和205不阻挡电解质溶液的渗透。

图11示出了根据本发明的另一示例性实施方式的电极组件沿着图1的线iii-iii截取的示意性截面图。

因为图11中显示的电极组件与图3中显示的那些几乎相同，现将仅详细地描述不同的部分。

如图11中示出的，电极组件106包括重复堆叠的正电极20和负电极10，隔板30插在正电极20和负电极10之间。隔板30形成为比正电极20和负电极10大，并且固定构件206附接至隔板30伸出的边缘。

固定构件206可包括绝缘构件22和粘合剂层24。如图5中示出的，粘合剂层24可形成为接触隔板30的末端，以及彼此相对的隔板30的第一表面。

另外，绝缘构件22可形成为与粘合剂层24一起围绕电极组件106的上表面和下表面。因此，因为未形成粘合剂层24而暴露的绝缘构件22可具有粘性并且可附接至电极组件106的上表面和下表面。

如在上述实施方式中，当与粘合剂层24一起形成具有粘性的绝缘构件22时，绝缘构件22附接至电极组件106的上表面和下表面，以将固定构件206和隔板30固定，由此与电极组件106接触的面积可增加，以更牢固地保持电极组件106的对准。

图11中描述的电极组件可通过图12和图13的方法形成。

图12和图13示出了用于描述形成根据本发明的另一示例性实施方式的电极组件中的固定构件的方法的视图。

如图12中示出的，制备了其中堆叠正电极、隔板和负电极的电极组件107以及固定构件207。

固定构件207可包括粘合剂层24和绝缘构件22。固定构件207可具有粘性，并且粘合剂层24可为在施加预定的温度时熔化的热熔性粘合剂。因为热熔性粘合剂不使用有机溶剂，可降低由于使用有机溶剂的风险。

粘合剂层24可包括选自由下述组成的组中的任何一种聚合物：纤维素、聚偏二氟乙烯共聚六氟丙烯、聚偏二氟乙烯共聚三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸丁酯丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙烯基共聚乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚芳族酯、乙酸纤维素、乙酸纤维素丁酸酯、乙酸纤维素丙酸酯、氰基乙基普鲁兰多糖、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素和马来酸酐-聚丙烯，或者其两种或更多种的混合物，且优选地，可包括聚丙烯-马来酸酐。

其后，设置固定构件207，从而粘合剂层22设置在电极组件107的侧壁上，并且加热以使粘合剂层24熔化，然后通过去除热并且使其固化使粘合剂层24粘附至隔板。另外，粘合剂层24可在通过uv固化的同时粘附在相邻的隔板之间。

取决于粘度，粘合剂层24可在固化期间移动至正电极或负电极的末端，因而调整粘合剂层24的厚度、粘度、熔化温度、时间等使得粘合剂层24与正电极和负电极的末端不进行接触，即使粘合剂层24在隔板之间移动时。例如，粘合剂层24可具有500cp或更大的粘度。在使用热的情况下，当粘合剂层24通过热熔化至500cp或更大的粘度然后去除热时，粘合剂层24可在接触正电极和负电极的末端之前固化。另外，当使用uv时，可使用具有500cp的粘度的粘合剂形成粘合剂层24，以防止粘合剂在用uv固化期间移动。

另外，参见图13，具有粘性的绝缘构件22可进一步附接在粘合剂层上，粘合剂层为图5中示出的电极组件102的固定构件201。

上述电极组件可通过与电解质溶液一起插入罐形壳体(未示出)而组装为可再充电的电池，然后用可连接至外部端子的盖板将其密封。

尽管已经结合目前认为实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于公开的实施方式，而是，相反，旨在覆盖包括在所附的权利要求的范围内的各种修改和等效布置。