双向卷绕的电极组件及包括该电极组件的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及双向卷绕的电极组件及包括该电极组件的锂二次电池，上述电极组件的特征在于，包括：多个单元电池，形成为包括正极、负极和设在正极与负极之间的隔膜的结构；及单个单位的分离片，设在上述单元电池之间，围绕单元电池的侧面，上述单元电池包括：从分离片的一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第一层叠部的单元电池；从分离片的另一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第二层叠部的单元电池；及在设置上述分离片的状态下一面与第一层叠部相接且另一面与第二层叠部相接的相向单元电池，上述单元电池以具有相反极性的电极将上述分离片介于之间而相接的方式层叠。

【技术实现步骤摘要】

本申请主张基于2014年10月7日提出的韩国专利申请第10-2014-0134776号的优先权的利益，并且包含由该韩国专利申请的文献所公开的所有内容作为本说明书的一部分。本专利技术涉及双向卷绕的电极组件及包括该电极组件的锂二次电池。
技术介绍
由于化石燃料的枯竭，导致能源价格上升，并且，随着对环境污染的关心增高，对环保替代能源的需求已成为未来生活的必需而又不可缺少的因素，尤其，由于移动设备的多功能化、高性能化、小型化等趋势，对既小又具有高容量的二次电池的需求日益增加。代表性地，在电池的形状方面，对能够以较薄的厚度适用于如手机等产品的方形二次电池和袋型二次电池的需求较高，在材料方面，对如具有较高的能源密度、放电电压、输出稳定性等的锂离子电池、锂离子聚合物电池等锂二次电池的需求较高。并且，二次电池还可以根据正极/隔膜/负极结构的电极组件以何种结构形成来进行分类，代表性地大致分为呈长片型的正极和负极在介有隔膜的状态下卷绕而成的结构的卷型(jelly-roll，卷绕型)电极组件和堆叠型(stack，层叠型)电极组件，上述堆叠型电极组件是将剪切成规定大小的单位的多个正极和负极以介有隔膜的状态依次层叠而成的结构。但是，这种以往的电极组件存在几种问题。第一，由于卷型电极组件将长片型的正极和负极卷绕成密集的状态，并形成截面上呈圆筒形或椭圆形的结构，因此由充放电时电极的膨胀及收缩引起的应力积累于电极组件内部，并且，若这种应力的积累超过一定的极限，则发生电极组件的变形。由于上述电极组件的变形，导致如下问题：电极之间的间隔不均匀，性能急剧下降，并且因内部短路，从而导致电池的安全性受到威胁。并且，由于需要卷绕长片型的正极和负极，因而难以将正极与负极的间隔保持为恒定并快速进行卷绕，因而也存在生产率下降的问题。第二，由于堆叠型电极组件需要将多个正极及负极单体依次层叠，因而额外地需要用于制造单体的极板的传递工序，并且依次的层叠工序要求很多时间和劳力，因而存在生产率低下的问题。为了解决这种问题，作为上述卷型和堆叠型的混合形态的结构更进一步的电极组件，开发了将二分电池(bi-cell)或全电池(fullcell)利用长度较长的连续性隔膜片来卷绕的结构的堆叠/折叠型电极组件，上述二分电池或全电池是将规定单位的正极和负极在介有隔膜的状态下进行层叠而成的。这种堆叠/折叠型电极组件在本申请的韩国专利第2001-0082058号、第2001-0082059号及第2001-0082060号等已公开。但是，这种堆叠/折叠形电极组件通过向单一方向卷绕二分电池或全电池而制成，因而随着所层叠的二分电池或全电池的数量增加，隔膜片的重叠次数也增加，因而存在电极组件的整体宽度变厚、随着卷绕次数增加而斜行的可能性增加的问题。因此，当前对于即使所层叠的二分电池或全电池的数量增加也可以使电极组件的整体宽度的增加最小化并可以防止卷绕过程中发生斜行的技术的需求很高。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术以解决如上所述的以往技术的问题和过去被提出的技术问题为目的。具体地，本专利技术的目的在于，提供一种电极组件，在堆叠/折叠型电极组件中，即使所层叠的单元电池的数量增加，也可以使电极组件的宽度的增加最小化，并且即使在卷绕过程中卷绕次数增加，也可以防止发生斜行。用于解决技术问题的手段用于实现这种目的的本专利技术的电极组件可以包括：多个单元电池，形成为包括正极、负极和设在正极与负极之间的隔膜的结构；及单个单位的分离片，设在上述单元电池之间，围绕单元电池的侧面，上述单元电池包括：从分离片的一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第一层叠部的单元电池；从分离片的另一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第二层叠部的单元电池；及在设置上述分离片的状态下一面与第一层叠部相接且另一面与第二层叠部相接的相向单元电池，上述单元电池以具有相反极性的电极将分离片介于之间而相接的方式层叠。因此，本专利技术的电极组件中，单元电池包括：从分离片的一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第一层叠部的单元电池；及从分离片的另一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第二层叠部的单元电池，因而相对于向单一方向卷绕的电极组件，即使所层叠的单元电池的数量增加，也可以使电极组件的宽度的增加最小化，并且即使在卷绕过程中卷绕次数增加，也可以防止发生斜行。其中，电极组件的宽度可以表示单元电池的长度方向上的长度。作为上述电极的一例，上述正极可以在正极集电体上形成有正极浆料层，上述负极可以在负极集电体上形成有负极浆料层。具体地，上述正极可以在正极集电体的两面形成有正极浆料层，上述负极可以在负极集电体的两面形成有负极浆料层。相反地，上述单元电池中位于特定部位的单元电池、即位于上述电极组件的最外侧的单元电池中，形成电极组件的外表面的正极可以仅在正极集电体的一面形成有正极浆料层，形成电极组件的外表面的负极可以仅在负极集电体的一面形成有负极浆料层。作为上述第一层叠部及第二层叠部的结构关系的一例，形成第一层叠部的单元电池的数量可以为形成第二层叠部的单元电池的数量的0.5倍至1.5倍。具体地，上述形成第一层叠部的单元电池的数量和形成第二层叠部的单元电池的数量可以相同。作为上述第一层叠部及第二层叠部的卷绕结构的一例，上述第一层叠部和上述第二层叠部的单元电池可以分别在与分离片的一面相接的状态下卷绕。具体地，上述第一层叠部的单元电池可以向第一方向卷绕，上述第二层叠部的单元电池可以向与第一方向相反的第二方向卷绕。作为上述相向单元电池的一例，上述相向单元电池可以与上述第一层叠部和第二层叠部的单元电池所相接的分离片的一面的相向面相接。具体地，在以作为第一层叠部的最终卷绕的单元电池的单元电池a与作为第二层叠部的最终卷绕的单元电池的单元电池b相向的方式设置第一层叠部和第二层叠部的状态下，上述相向单元电池可以以分别设置分离片的状态插入单元电池a与单元电池b之间。更加具体地，可以以卷绕端部为中心，第一层叠部以垂直的方式向第二方向弯曲，第二层叠部以垂直的方式向第一方向弯曲，以使上述单元电池a和上述单元电池b彼此相向。上述相向单元电池可以为以负极/隔膜/正极/隔膜/负极作为基本结构的C型二分电池，上述单元电池a和上述单元电池b可以为以正极/隔膜/负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极组件，其特征在于，包括：多个单元电池，形成为包括正极、负极和设在正极与负极之间的隔膜的结构；及单个单位的分离片，设在所述单元电池之间，围绕单元电池的侧面，所述单元电池包括：从分离片的一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第一层叠部的单元电池；从分离片的另一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第二层叠部的单元电池；及在设置所述分离片的状态下一面与第一层叠部相接且另一面与第二层叠部相接的相向单元电池，所述单元电池以具有相反极性的电极将分离片介于之间而相接的方式层叠。

【技术特征摘要】
2014.10.07 KR 10-2014-01347761.一种电极组件，其特征在于，
包括：
多个单元电池，形成为包括正极、负极和设在正极与负极之间的
隔膜的结构；及
单个单位的分离片，设在所述单元电池之间，围绕单元电池的侧
面，
所述单元电池包括：
从分离片的一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第一层叠
部的单元电池；
从分离片的另一侧端部向中央侧与分离片一同卷绕而形成第二层
叠部的单元电池；及
在设置所述分离片的状态下一面与第一层叠部相接且另一面与第
二层叠部相接的相向单元电池，
所述单元电池以具有相反极性的电极将分离片介于之间而相接的
方式层叠。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
所述正极在正极集电体上形成有正极浆料层，所述负极在负极集
电体上形成有负极浆料层。
3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，
位于所述电极组件的最外侧的单元电池中，形成电极组件的外表
面的正极仅在正极集电体的一面形成有正极浆料层，形成电极组件的
外表面的负极仅在负极集电体的一面形成有负极浆料层。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
形成所述第一层叠部的单元电池的数量为形成第二层叠部的单元
电池的数量的0.5倍至1.5倍。
5.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
形成所述第一层叠部的单元电池的数量和形成第二层叠部的单元
电池的数量相同。
6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
所述第一层叠部和所述第二层叠部的单元电池分别在与分离片的
一面相接的状态下卷绕。
7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，
所述第一层叠部的单元电池向第一方向卷绕，所述第二层叠部的
单元电池向与第一方向相反的第二方向卷绕。
8.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，
相向单元电池与所述第一层叠部和所述第二层叠部的单元电池所
相接的分离片的一面的相向面相接。
9.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，
在以作为第一层叠部的最后卷绕的单元电池的单元电池(a)与作
为第二层叠部的最后卷绕的单元电池的单元电池(b)相向的方式设置
第一层叠部和第二层叠部的状态下，所述相向单元电池以分别设置分
离片的状态插入单元电池(a)与单元电池(b)之间。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其特征在于，
以卷绕端部为中心，第一层叠部以垂直的方式向第二方向弯曲，
第二层叠部以垂直的方式向第一方向弯曲，以使所述单元电池(a)和
所述单元电池(b)彼此相向。
11.根据权利要求10所述的电极组件，其特征在于，
所述相向单元电池为以负极/隔膜/正极/隔膜/负极作为基本结构

\t的C型二分电池。
12...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵原彬，安寅具，允炯具，金东明，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR