[發明專利]電極組件的制造方法及包括由該方法制造的電極組件的電化學元件

有效

• 申請號: 201380013608.1
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN104170151B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 樸志元;劉承宰;高明勛;潘鎮浩;李香穆
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M10/0583
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 龐東成

技術領域

本發明涉及不經過折疊工藝來制造，而是經過堆疊工藝來形成的電極組件的制造方法及包括電極組件的電化學元件。

背景技術

本申請主張基于2012年5月23日申請的韓國特許申請第10-2012-0055074號及2013年5月23日申請的韓國特許申請第10-2013-0058165號的優先權，對應申請的說明書及附圖中公開的所有內容援引于本申請。

二次電池，作為用于解決使用化石燃料的現有的汽油車輛、柴油車輛等的大氣污染等的方案而提出的電動汽車(EV)、混合動力汽車(HEV)、并聯式混合動力汽車(PHEV)等的動力源受人矚目，在汽車等中大型設備中，由于高功率、大容量的必要性，使用將多個電池單元電連接的中大型電池組件。

但是，優選地，以盡量小的大小和重量制造中大型電池組件，因而主要制作能夠以高集成度沖積，并且相對于容量而言重量小的角型電池、袋型電池等作為中大型電池組件的電池單元。

通常，電極組件也根據正極/隔板/負極結構的電極組件由哪種結構構成來分類，代表性地，可分類為在介入隔板的狀態下將長的薄片型的正極和負極進行卷繞的結構的凝膠卷型(卷繞型)電極組件、在介入隔板的狀態下依次堆疊以預定大小的單位切取的多個正極和負極的堆疊型(層疊型)電極組件和堆疊/折疊型電極組件。其中，代表性地，使用堆疊/折疊型和堆疊型，以下探討各結構所存在的問題。

首先，在本申請人的韓國特許申請公開第2001-0082058號、第2001-0082059號及第2001-0082060號中公開了堆疊/折疊型結構的電極組件相關的詳細內容。

參照圖13，在堆疊/折疊型結構的電極組件1中，作為單位電池，重疊多個包括正極/隔板/負極的全電池(full cell，以下稱為“全電池”)(2、3、4……)，且各個重疊部介入有隔板片5。隔板片5具有可包圍全電池的單位長度，并在每個單位長度向內側折彎，從中央的全電池10開始連續至最外圍的全電池14，包圍各個全電池，并置于全電池的重疊部。通過熱熔敷或以粘貼粘結膠帶6等的方式最終處理隔板片5的末端部。這種堆疊/折疊型電極組件，例如，在長度長的隔板片5上排列全電池(2、3、4……)，并從隔板片5的一端部開始依次進行卷繞而成。但是，在這種結構中，在中心部的電極組件1a、1b、2和外圍部的電極組件3、4之間，發生溫度梯度，使得散熱效率不同，存在長時間使用的情況下壽命變短的問題。

在形成這種電極組件的工序中，設置兩臺形成各電極組件的層壓設備2和另外的一臺折疊裝備1來實施工序，且在縮短工序的節拍時間(tact time)上受限，尤其，在折疊而實現堆疊結構的結構中，難以在配置于上下部的電極組件之間精密實現對準，從而難以實現具有可靠性的質量的組件。

在圖14中，作為適用于圖13中所述的折疊結構的單位電池，示出了與全電池結構不同的A型及C型雙電池(bicell)結構。例示了在可適用于本發明的重疊的上述電化學電池中，在作為卷繞起始點的中央部由隔板片包圍的(a)正極/隔板/負極/隔板/正極結構的雙電池(“A型雙電池”)或(b)負極/隔板/正極/隔板/負極結構的雙電池(“C型雙電池”)結構。即，現有的雙電池結構由以下兩種結構實現，即如圖14(a)所示，兩面正極10、隔板20、兩面負極30、隔板40、兩面正極50依次堆疊的結構的“A型雙電池”，或者，如圖14(b)所示，兩面負極30、隔板20、兩面正極10、隔板40、兩面負極50依次堆疊的結構。

在這種適用折疊工序的電極組件的結構中，額外需要折疊設備，在適用雙電池結構的情況下，雙電池也以A型和C型的兩個類型制成并執行堆疊，且在進行折疊之前，難以準確維持配置于長的隔板片上的雙電池和雙電池之間的間隔。即，在進行折疊的情況下，難以在上下單位電池之間實現準確的對準，且在制作高容量的電池的情況下，也會發生型交換時間長的問題。

下面，說明堆疊型電極組件，由于堆疊型結構是本領域中熟知的，因而以下僅對堆疊型電極組件所存在的問題進行簡單的說明。

堆疊型電極組件而言，通常，使隔板的橫向或縱向的寬度大于電極，在具有與隔板的橫向或縱向的寬度相對應的寬度的盒或夾具上堆疊隔板，并在該隔板上堆疊電極，反復執行這樣的步驟，由此制造堆疊型電極組件。

但是，若以這種方式制造堆疊型電極組件，則需要一一堆疊電極及隔板，因而作業所需的時間變長，使得生產率明顯下降。并且，可整列多個層的隔板的橫向及縱向，但由于不存在將放置在隔板的電極的位置整列至準確位置的盒或夾具，因而存在設置于堆疊型電極組件的多個電極并未整列，而是相錯開的問題。