电极组件、其制造方法和包含其的锂二次电池与流程

相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2021年12月6日提交的韩国专利申请no.10-2021-0172864和于2022年12月1日提交的韩国专利申请no.10-2022-0165534的权益，其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及一种电极组件，其制造方法以及包含其的锂二次电池。

背景技术：

1、随着技术发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，锂二次电池表现出高的能量密度和工作电压，长的循环寿命和低的自放电率，其现在被商业化和广泛使用。

2、此外，近年来，电子装置的设计在消费者的产品选择中起到了非常重要的作用，并且电子装置已经根据消费者的喜好而逐渐小型化和薄型化。因此，为了使电子设备内部空间的不必要的浪费最小化，锂二次电池也需要小型化和薄型化，并且对它们的需求正在增加。

3、这样的锂二次电池通过制造正极和负极，将它们与隔膜堆叠在一起以形成电极组件，并将电极组件与电解质溶液一起并入二次电池壳中来制造。

4、二次电池的电极通过将电极活性材料浆料施加到集流体而制造，并且被分成施加所述浆料的涂覆部分和不施加所述浆料的非涂覆部分，其中取决于电极活性材料浆料的涂覆，出现滑动现象，其中作为涂覆部分和非涂覆部分之间的边界部分的两端以倾斜方式涂覆，而不是由于浆料等的浓度物理地和垂直地涂覆。

5、然而，当出现这种滑动现象时，倾斜部分允许电子根据充电电流自集流体移动，使得锂离子从正极移动到负极。然而，速度的差异使得产生锂沉淀的可能性高，并且正极和负极活性材料之间的距离也比其它部分更远，这导致电阻增加和电池性能劣化的问题。

6、这个问题特别是在快速充电的情况下更为严重，因为电阻的作用变得更大。

7、因此，迫切需要开发能够解决这些问题的二次电池技术。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明的目的是提供一种二次电池，其中对应于活性材料层的倾斜部分的部分与平坦部分类似地粘附，从而控制在锂吸留和释放期间由于距离引起的浓度梯度现象以消除电阻不均匀性，防止诸如锂沉淀等问题以改善二次电池的整体性能，并且确保安全性。

3、[技术方案]

4、根据本发明的一个实施方式，提供了一种电极组件，其包含正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜，

5、其中，正极和负极各自具有活性材料层的厚度恒定的平坦部分和活性材料层的厚度自所述平坦部分减小的倾斜部分，并且

6、其中，正极的倾斜部分和负极的倾斜部分与设置在它们之间的隔膜粘附。

7、其中，电极组件可以是两侧的最外电极具有相同极性的双电芯，两侧的最外电极具有不同极性的全电芯，或包括一个电极和一个或两个隔膜的单电芯。

8、此外，倾斜部分可包括第一部分或第二部分，在第一部分中，活性材料层的厚度在沿极耳的延伸方向靠近极耳的区域中自平坦部分逐渐减小，在第二部分中，活性材料层的厚度在远离第一部分和极耳的区域中自平坦部分逐渐减小。

9、倾斜部分处正极和负极之间的距离与平坦部分处正极和负极之间的距离之差可以是0.4mm以下。

10、此外，正极和隔膜之间在倾斜部分处的粘附强度可以为30gf/20mm至100gf/20mm，并且负极和隔膜之间在倾斜部分处的粘附强度可以为10gf/20mm至50gf/20mm。

11、同时，根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于制造电极组件的方法，该方法包括以下步骤：

12、(a)制造电极组件，所述电极组件包含正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜；

13、(b)用第一对辊(a pair of rollers)层压电极组件；以及

14、(c)用第二对辊在对应于正极的倾斜部分和负极的倾斜部分的位置处进一步层压所得层压体，从而使正极的倾斜部分和负极的倾斜部分分别与设置在它们之间的隔膜粘附。

15、第一对辊可以考虑到层压体的厚度来层压电极组件。

16、此外，第二对辊可以进一步层压电极组件，使得在对应于正极和负极的倾斜部分的位置处的倾斜部分中正极和隔膜之间的粘附强度为30gf/20mm至100gf/20mm，并且倾斜部分中负极和隔膜之间的粘附强度为10gf/20mm至50gf/20mm。

17、此外，第二对辊可以包括加热装置，并且第一对辊也可以包括加热装置。

18、其中，所述加热装置可以向所述电极组件施加40℃至120℃的热量。

19、根据本发明的又一实施方式，提供了一种锂二次电池，其中，将本发明的一个实施方式的电极组件和电解质溶液并入电池壳中。

20、其中，包含两个以上电极组件，并且在两个以上电极组件之间可以包含额外的隔膜。

21、此时，额外的隔膜是单元隔膜，并且两个以上电极组件可以与设置在它们之间的额外的隔膜层压以形成层压组件。

22、另外，额外的隔膜是分离膜，并且两个以上电极组件可以与分离膜一起卷绕以形成卷绕组件。

技术特征：

1.一种电极组件，其包含正极、负极和设置在所述正极和所述负极之间的隔膜，

2.如权利要求1所述的电极组件，其中：

3.如权利要求1所述的电极组件，其中：

4.如权利要求1所述的电极组件，其中：

5.如权利要求1所述的电极组件，其中：

6.一种用于制造权利要求1所述的电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的方法，其中：

8.如权利要求6所述的方法，其中：

9.如权利要求6所述的方法，其中：

10.如权利要求6所述的方法，其中：

11.如权利要求9或10所述的方法，其中：

12.一种锂二次电池，其中，将权利要求1所述的电极组件和电解质溶液并入电池壳中。

13.如权利要求12所述的锂二次电池，其还包含：

14.如权利要求13所述的锂二次电池，其中：

15.如权利要求13所述的锂二次电池，其中：

技术总结
本发明涉及一种电极组件、其制造方法和包含其的锂二次电池，所述电极组件包含正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜，其中，正极和负极各自具有活性材料层的厚度恒定的平坦部分和活性材料层的厚度自平坦部分减小的倾斜部分，并且其中，正极的倾斜部分和负极的倾斜部分与设置在它们之间的隔膜粘附。

技术研发人员：催镇宇,崔恩硕
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15