電極組件、包括其的電池單元和制備該電池單元的方法
【專利摘要】提供電極組件、包括其的電池單元和制備該電池單元的方法，所述電極組件是通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備的，其中所述電極組件向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲，和其中所述隔板在其至少一側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層。包括該電極組件的電池單元可改善隔板與電極板之間的粘附。
【專利說明】電極組件、包括其的電池單元和制備該電池單元的方法
[0001]相關申請
[0002]本申請要求2013年2月21日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請N0.10-2013-0018829的權益，其公開內容通過參考全部引入本文中。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明的一個或多個實施方式涉及電極組件、包括所述電極組件的電池單元、和制備所述電池單元的方法，和更具體地，涉及具有彎曲的形狀以容許內部空間的有效利用且改善隔板與電極板之間的粘附的電極組件、包括所述電極組件的電池單元、和制備所述電池單元的方法。
【背景技術】
[0004]對于在用于信息通訊的便攜式電子裝置例如個人數(shù)字助理(PDA)、移動電話和膝上型電腦，電動自行車，電動車等中的二次電池的需求正大大增加，且電子裝置正變得更小和更輕，和由此實際使用小的、輕的且高容量的可再充電鋰電池。
[0005]鋰電池包括薄的矩形型或薄的袋型且因此容易地可應用于電子裝置例如移動電話。然而，由于矩形型或袋型鋰電池因平的型式而可未充分地利用內部空間，且可無法應用于具有多種型式或多種尺寸的電子裝置。
[0006]因此，為了在電子裝置例如具有流線型式的移動電話中使用，存在對具有容許內部空間的有效利用的型式且因此實現(xiàn)高容量的電池單元的需求。
[0007]而且，為了制備如上的電池單元，要求改善隔板與電極板之間的粘附以實現(xiàn)高強度。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的一個或多個實施方式提供改善隔板與電極板之間的粘附的電極組件。
[0009]本發(fā)明的一個或多個實施方式提供包括所述電極組件的電池單元。
[0010]本發(fā)明的一個或多個實施方式提供制備所述電池單元的方法。
[0011]另外的方面將部分地在下面的描述中闡明，和部分地將從所述描述明晰，或者可通過所提供的實施方式的實踐獲悉。
[0012]根據本發(fā)明的一個或多個實施方式，電極組件是通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備的，其中所述電極組件向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲，和其中所述隔板在其至少一側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層。
[0013]根據本發(fā)明的一個或多個實施方式，電池單元包括:電極組件，其通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備，所述隔板具有包括以熱塑性聚合物涂覆的層的至少一側；從所述電極組件的一個側面伸出的電極極耳(tab)對；和殼，所述殼容納所述電極組件和電解質并且向與所述電極組件的軸相同的軸的中央彎曲。
[0014]根據本發(fā)明的一個或多個實施方式，制備電池單元的方法包括:制備在至少一側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層的隔板；制備包括第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的所述隔板的電極組件；通過如下制備平的電池單元:將所述電極組件容納在殼中，密封除電解質入口之外的所述殼，和在注入電解質之后密封所述電解質入口 ；和使所述平的電池單元向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲。
[0015]使所述平的電池單元彎曲可包括:在夾具對上安裝所述平的電池單元并進行壓制；和使所述夾具對的夾具分離并從所述夾具對的夾具之一取下所述電池單元。
[0016]所述電池單元的平均曲率半徑R與所述夾具對的夾具的曲率半徑r之間的誤差范圍等于或小于20mm。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]從結合附圖進行的實施方式的下列描述，這些和/或其它方面將變得明晰和更容易理解，在附圖中:
[0018]圖1為根據本發(fā)明的實施方式的電極組件的示意性透視圖；
[0019]圖2為顯示根據本發(fā)明的實施方式在卷繞電極組件之前的狀態(tài)的示意性橫截面圖；
[0020]圖3A為根據本發(fā)明的實施方式的電池單元的示意性透視圖；
[0021]圖3B為圖3A中說明的電池單元的示意性分解透視圖；
[0022]圖4A為根據本發(fā)明的實施方式的電池組裝(pack)的示意性分解透視圖；
[0023]圖4B為圖4A中說明的電池組裝的示意性分解透視圖；
[0024]圖5為根據本發(fā)明的實施方式的制備電池單元的方法的流程圖；
[0025]圖6為顯示根據本發(fā)明的實施方式的制備具有曲率半徑R的電池單元的方法的模擬圖；
[0026]圖7A為顯示實施例1的電池單元的曲率半徑的頻率和平均曲率半徑的分布圖；和
[0027]圖7B為顯示對比例I的電池單元的曲率半徑的頻率和平均曲率半徑的分布圖。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)在將對實施方式進行詳細介紹，其實例說明于附圖中，其中相同的附圖標記始終是指相同的元件。在這點上，本實施方式可具有不同的形式且不應解釋為限于本文中闡明的描述。因此，下面僅通過參照附圖描述實施方式以說明本描述的方面。本文中所使用的術語是用于描述【具體實施方式】的目的且不意圖限制本發(fā)明。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一個(種)”和“該(所述)”也意圖包括復數(shù)形式，除非上下文清楚地另外說明。將進一步理解，術語“包括”和/或“包含”當用在本說明書中時，說明存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一種或多種另外的特征、整體、步驟、操作、元件、組分和/或其集合。將理解，盡管術語第一、第二、第三等可在本文中用來描述各種元件、組分、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應被這些術語限制。這些術語僅用來使一個元件、組分、區(qū)域、層或部分區(qū)別于另外的元件、組分、區(qū)域、層或部分。術語“和/或”包括相關列舉條目的一個或多個的任何和所有組合。[0029]根據本發(fā)明的一個或多個實施方式，電極組件是通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備的，其中所述電極組件向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲，和其中所述隔板在其至少一側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層。
[0030]圖1為根據本發(fā)明的實施方式的電極組件10的示意性透視圖。
[0031]參照圖1，電極組件10具有向大致平行于電極組件10在長度方向上的邊緣的軸的中央的彎曲型式。在本說明書中，“長度方向”是指X-軸方向，和電極組件10具有向大致平行于所述X-軸方向的軸的中央的彎曲型式。
[0032]由于電極組件10容易地應用于電子裝置例如具有流線型式的移動電話，內部空間的效率可改善，且因此通過利用所述內部空間可提高容量。
[0033]圖2為顯示根據本發(fā)明的實施方式在卷繞電極組件20之前的狀態(tài)的示意性橫截面圖。
[0034]參照圖2，電極組件20通過將包括第一電極板11和第一電極活性物質層12的第一電極18、包括第二電極板17和第二電極活性物質層16的第二電極19、以及介于第一和第二電極18和19之間的隔板14堆疊而制備。
[0035]包括第一電極板11和第一電極活性物質層12的第一電極18對應于正極。第一電極板11可使用鋁、鈦或其合金作為正極集流體。第一電極活性物質層12可包括作為第一電極活性物質的正極活性物質、粘結劑和任選的導電材料，且可通過例如如下形成:將所述正極活性物質、所述粘結劑和任選的所述導電材料與溶劑混合成漿料形式，將它們涂覆在第一電極板11上，然后進行熱處理。
[0036]所述正極活性物質可為能夠容許鋰離子的嵌入和脫嵌的化合物，例如含鋰的過渡金屬氧化物如LiCo02、LiNi02、LiMn02、或LiMn2O4或者鋰硫屬化物化合物。所述粘結劑可為例如偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、或聚丙烯腈。所述導電材料可為例如碳材料。所述溶劑可為例如N-甲基吡咯烷酮、丙酮或水。
[0037]包括第二電極板17和第二電極活性物質層16的第二電極19對應于負極。第二電極板17可使用銅或鎳作為負極集流體。第二電極活性物質層16可包括作為第二電極活性物質的負極活性物質、粘結劑和任選的導電材料，且可通過例如如下形成:將所述負極活性物質、所述粘結劑和任選的所述導電材料與溶劑混合成漿料形式，將它們涂覆在第二電極板17上，然后進行熱處理。
[0038]所述負極活性物質可為例如碳材料如結晶碳、無定形碳、碳復合材料、或碳纖維，鋰金屬，或鋰合金。所述粘結劑、所述導電材料和所述溶劑可與所述第一活性物質層的那些相同。
[0039]隔板14在其至少一側例如兩側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層13和15。
[0040]所述熱塑性聚合物可為基于氟的熱塑性聚合物。所述熱塑性聚合物可包括例如聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯_共-六氟丙烯。
[0041]在隔板14的兩側上都包括以所述基于氟的熱塑性聚合物涂覆的層13和15的隔板14可改善隔板14與第一電極18之間、以及隔板14與第二電極19之間的粘附，且因此可實現(xiàn)包括彎曲型式的電極組件的電池單元和電池組裝的非常高的強度。
[0042]隔板14可為多孔的基于聚烯烴的隔板。所述多孔的基于聚烯烴的隔板可由例如選自如下的至少一種聚合物形成:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯、或其混合物。
[0043]隔板14可具有5 μ m-30 μ m,例如7 μ m_27 μ m,或者例如16 μ m_27 μ m的厚度。涂覆的層13和15可具有0.5μπι-6μπι，例如3μπι-6μπι的厚度。
[0044]在以上厚度范圍內的隔板14和以熱塑性聚合物涂覆的層13和15可改善隔板14與第一電極18之間、以及隔板14與第二電極19之間的粘附，且可容許電解質容易地滲透通過隔板14。
[0045]可將圖2的電極組件20卷繞成果凍卷(jelly-roll)的形式，且因此，如圖1中所說明的，可制備電極組件10，其具有向大致平行于電極組件10在長度方向上的邊緣的軸的中央的彎曲型式。
[0046]電極組件10相對于通過電極組件10的中央的軸是對稱的。即，電極組件10具有的在電極組件10的兩端側的曲率半徑與在電極組件10的中央的曲率半徑相同。
[0047]電極組件10可具有150mm-600mm，例如250mm-600mm的曲率半徑。在以上曲率半徑范圍內的電極組件10可使電極板的損壞最小化且可以向大致平行于電極組件10在長度方向上的邊緣的軸的中央的彎曲型式恒定地保持。
[0048]圖3A為根據本發(fā)明的實施方式的電池單元30的示意性透視圖。
[0049]參照圖3，電池單元30包括電極組件10和從電極組件10的一側伸出的包括第一和第二電極極耳31和32的電極極耳對33。電解質入口(未示出)可設置在電極極耳對33位于其中的一側上。用于防止第一和第二電極板35之間的短路的絕緣帶34可形成于第一和第二電極極耳31和32的每一個上。絕緣帶34在虛線圓圈中說明。
[0050]圖3B為圖3A中說明的電池單元30的示意性分解透視圖。
[0051]參照圖3B，電池單元40包括:電極組件10，其通過將第一電極18、第二電極19、以及介于第一和第二電極18和19之間的隔板14堆疊和卷繞而制備，隔板14具有包括以熱塑性聚合物涂覆的層的至少一側；從電極組件10的側面伸出的包括第一和第二電極極耳31和32的電極極耳對33 ;以及殼43，其容納電極組件10和電解質(未示出)并且向與電極組件10相同的軸的中央，即沿著該圖上的長度方向彎曲。
[0052]所述熱塑性聚合物可為基于氟的熱塑性聚合物。例如，所述熱塑性聚合物可包括聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯。由于隔板14在其至少一側例如兩側上包括以所述熱塑性聚合物涂覆的層13和15，隔板14與第一電極18之間、或/和隔板14與第二電極19之間的粘附可改善且因此電池單元40的強度可大大提高。涂覆的層13和15的厚度可在0.5 μ m-6 μ m,例如3 μ m_6 μ m的范圍內。
[0053]隔板14可為多孔的基于聚烯烴的隔板。所述多孔的基于聚烯烴的隔板可由例如選自如下的至少一種聚合物形成:聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯、或其混合物。隔板14的厚度可在5 μ m-30 μ m，例如7μπι-27μπι，或例如16 μ m_27 μ m的范圍內。
[0054]所述電解質可包括鋰鹽和非水有機溶劑。
[0055]所述鋰鹽可為溶解在有機溶劑中且起到電池中鋰離子源的作用以容許鋰電池的基本功能并促進鋰離子在正極和負極之間的運動的材料，且可包括選自如下的至少一種=LiPF6, LiBF4' LiClO4' Li(CF3SO2)2' LiCF3SO3' LiSbF6JP LiAsF60 所述鋰鹽的濃度可在
0.1-2.0M的范圍內。如果所述鋰鹽的濃度包括在以上范圍內，由于所述電解質具有合適的電導率和粘度，所述電解質可具有優(yōu)異的性能且所述鋰離子可有效地移動。[0056]所述非水有機溶劑可起到電池的電化學反應中涉及的離子在其中移動的介質的作用，且可包括基于碳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于醚的溶劑、基于酮的溶劑、基于醇的溶劑或非質子溶劑。所述基于碳酸酯的溶劑可為例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、或碳酸亞丁酯(BC)，和所述基于酯的溶劑可為例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、Y-丁內酯、癸內酯、戊內酯、甲瓦龍酸內酯、或己內酯。所述基于醚的溶劑可為例如二丁基醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氫呋喃、或四氫呋喃，和所述基于酮的溶劑可為例如環(huán)己酮。而且，所述基于醇的溶劑可為例如乙醇或異丙醇，和所述非質子溶劑可為例如腈溶劑如R-CN(R為具有2-20的碳數(shù)的直鏈、支鏈、或環(huán)結構的烴基團，且可包括雙鍵、芳環(huán)或醚鍵)、基于酰胺的溶劑如二甲基甲酰胺、基于二氧戊環(huán)的溶劑如1，3-二氧戊環(huán)、或基于環(huán)丁砜的溶劑。
[0057]所述非水有機溶劑可單獨使用或者可與至少一種另外的非水有機溶劑混合。如果將兩種或更多種非水有機溶劑混合，混合比可取決于所需的電池性能適當?shù)卣{節(jié)，且是本領域普通技術人員已知的。
[0058]電極組件10具有向大致平行于電極組件10在長度方向上的邊緣的軸的中央的彎曲型式。電極組件10相對于通過電極組件10的中央的軸是對稱的。
[0059]電極組件10可具有150mm-600mm,例如250mm-600mm的曲率半徑。電極組件10可使電極板的損壞最小化且可以彎曲型式恒定地保持。
[0060]殼43容納電極組件10、補充物(complement)(未示出)、和電解質(未示出)，且可包括上部殼41和下部殼42。上部殼41和下部殼42分別沿著它們的邊緣41a和42a彼此整體地結合以密封電極組件10。通過使用壓制加工可在下部殼42中形成用于容納電極組件10的容納空間。
[0061]殼43可以軟袋的形式制備。例如，殼43可具有包括如下的多層結構:具有熱熔合以起到密封劑作用的熱熔合層43a、起到對于濕氣和氧氣的阻擋物的作用同時保持機械強度的金屬層43b、和絕緣層43c。熱熔合層43a可形成于金屬層43b的內側上，且絕緣層43c可形成于金屬層43b的外側上。而且，所述補充物可包括在殼43和電極組件10之間。由于袋型殼43是軟的，通過設置所述補充物可全面地改善電池單元40的強度。
[0062]殼43具有向電極組件10的相同的軸的中央的彎曲型式。即，殼43具有向大致平行于電極組件10在長度方向上的邊緣的軸的中央的彎曲型式。
[0063]由于電池單元40具有彎曲型式以容易地應用于電子裝置例如具有流線型式的移動電話，內部空間的效率可改善，且通過利用所述內部空間，容量可提高。
[0064]根據本發(fā)明的一個或多個實施方式，電池組裝包括:電極組件，其通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備，所述隔板具有包括以熱塑性聚合物涂覆的層的至少一側；從所述電極組件的一側伸出的電極極耳對；殼，其容納和密封所述電極組件和電解質并且向與所述電極組件相同的軸的中央彎曲；和通過所述電極極耳對電連接到所述電極組件的保護電路模塊(PCM)。
[0065]圖4A為根據本發(fā)明的實施方式的電池組裝100的示意性分解透視圖。圖4B為圖4A中說明的電池組裝100的示意性分解透視圖。
[0066]參照圖4A和4B，電池組裝100包括:電池單元30，其包括通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間并且具有至少一個包括以熱塑性聚合物涂覆的層的表面的隔板堆疊和卷繞而制備的電極組件，從所述電極組件的一側伸出的電極極耳對，及容納和密封所述電極組件和電解質并向與所述電極組件的軸相同的軸的中央彎曲的殼；PCM200 ;和絕緣帶300。
[0067]電池單元30的上部包括階地(terrace)部分150，和電池單元30具有向x_軸方向的中央的彎曲型式，即向大致平行于電池單元30中包括的電極組件(未示出)在長度方向上的邊緣的軸的中央的彎曲型式。
[0068]PCM200安裝在階地部分150上并電連接至電池單元30以防止由于電池單元30的過充電、過放電或過電流導致的過熱或爆炸。
[0069]PCM200可包括電路板210、安裝在電路板210上的電路器件220、第一電極引出極耳231、第二電極引出極耳232、安全器件240、和多根電纜251。電路器件220、第一和第二電極引出極耳231和232、安全器件240、和電纜251全部可設置在電路板210的一側上。
[0070]待電連接到電池單元30的第一和第二電極引出極耳231和232設置在電路板210的一側上。第一電極引出極耳231焊接和電連接到電池單元30的第一電極極耳132，和第二電極引出極耳232焊接和電連接到電池單元30的第二電極極耳131。
[0071]電路板210包括用于通過控制電池單元30的充電/放電而實現(xiàn)均勻的荷電(充電，charge)狀態(tài)的充電/放電電路圖案(未示出)、或用于防止過放電和過充電的保護電路圖案(未示出)。電路器件220可設置在電路板210的一側上以實現(xiàn)所述充電/放電電路圖案和保護電路圖案。
[0072]如果在容許的溫度以上加熱電池單元30，安全器件240通過阻斷電流而防止由于電池單元30的加熱所導致的缺陷。安全器件240可為正溫度系數(shù)(PTC)器件。
[0073]電纜251連接到第一電極端子和第二電極端子，且可電連接到外部電子裝置(例如，膝上型電腦、平板PC、或充電器)。電纜251之一可接地。連接器容許電纜251容易地連接到所述外部電子裝置。
[0074]絕緣帶300可介于階地部分150和PCM200之間。例如，絕緣帶300可圍繞PCM200的其上設置電路器件220、第一和第二電極引出極耳231和232、安全器件240和電纜251的一側，以將PCM200與階地部分150電絕緣和保護PCM200不受外部環(huán)境的影響。絕緣帶300可設置在PCM200的上部上和電池單元30的一側上。
[0075]根據本發(fā)明的另一實施方式的電池組裝可包括在電池單元的一側上的絕緣帶和PCM。
[0076]根據本發(fā)明的一個或多個實施方式，制備電池單元的方法包括:制備在兩側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層的隔板；制備包括第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的所述隔板的電極組件；通過如下制備平的電池單元:將所述電極組件容納在殼中，密封除電解質入口之外的所述殼，和在注入電解質之后密封所述電解質入口 ；及使所述平的電池單元向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲。
[0077]所述熱塑性聚合物可包括聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯。
[0078]圖5為根據本發(fā)明的實施方式的制備電池單元的方法的流程圖。
[0079]制備在其兩側上包括以聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯涂覆的層的隔板。[0080]所述隔板可具有5 μ m-30 μ m,例如7 μ m_27 μ m,或例如16 μ m_27 μ m的厚度。
[0081]所述涂覆的層可通過使用浸涂法、噴涂法、模涂法、輥涂法、逗號涂布法、或其組合而形成。然而，所述涂覆方法不限于此，且使用本領域中可使用的所有涂覆方法。
[0082]所述涂覆的層可具有0.5 μ m_6 μ m,例如3 μ m_6 μ m的厚度。
[0083]在以上厚度范圍內的所述隔板和所述以聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯涂覆的層可改善所述隔板與第一電極板之間、以及所述隔板與第二電極板之間的粘附，且可容許電解質容易地滲透通過所述隔板。
[0084]然后，制備包括第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的所述隔板的電極組件。所述電極組件是通過如下制備的:將包括第一集流體和第一電極活性物質層的所述第一電極、包括第二集流體和第二電極活性物質層的所述第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的所述隔板堆疊，然后將它們卷繞成果凍卷的形式。
[0085]平的電池單元是通過如下制備的:將所述電極組件容納在殼中，密封除電解質入口之外的所述殼，和在注入電解質之后密封所述電解質入口。
[0086]在本文中，術語“除電解質入口之外的殼”是指上部殼和下部殼的邊緣部分。密封方法可為例如在減壓下的熱熔合方法。
[0087]此后，使所述平的電池單元向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲。在該步驟，由于不僅所述電極組件，而且所述電池單元被壓制和彎曲，工藝效率是優(yōu)異的。
[0088]使所述平的電池單元彎曲包括在夾具對上安裝所述平的電池單元并壓制，和使所述夾具對的夾具分離并從所述夾具對的夾具之一取下所述電池單元。
[0089]所述壓制可在1470N-9807N的壓力和95°C _110°C的溫度下進行。通過在以上壓力和溫度范圍內進行熱熔合，涂覆在所述隔板的兩側上的聚合物層與電極板涂覆層的粘結劑聚合物之間發(fā)生粘附，且因此可使所述平的電池單元彎曲。
[0090]圖6為顯示根據本發(fā)明的實施方式的制備具有曲率半徑R的電池單元的方法的模擬圖。
[0091]夾具對50包括具有曲率半徑r的凹夾具51和對應于凹夾具51的凸夾具52。夾具對50可在其中具有加熱器(未示出)。
[0092]夾具對50的夾具51、52的曲率半徑r可在150mm-600mm,例如250mm-600mm的范
圍內。具有所述曲率半徑r的夾具對50可用于實現(xiàn)適于制備高容量電池單元的曲率半徑R0
[0093]所述具有曲率半徑R的電池單元可通過如下制備:在具有曲率半徑r的夾具對50上安裝平的電池單元30’并壓制，然后使夾具對50的夾具分離并從夾具對50的夾具之一取下向與電極組件的軸相同的軸(即，例如平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸)的中央彎曲的電池單元30’。向與所述電極組件的軸相同的軸的中央彎曲的所述電池單元可容許注入到所述電池單元中的液體電解質容易地滲透到電極板中，可使由于與所述電極板的界面摩擦所導致的應力最小化以降低向所述平的形狀的回復力，且因此可具有接近于夾具對50的夾具的曲率半徑r的曲率半徑R。
[0094]所述電池單元的平均曲率半徑R與夾具對50的夾具的曲率半徑r之間的誤差范圍可等于或小于20mm。例如，所述電池單元的平均曲率半徑R與夾具對50的夾具的曲率半徑r之間的誤差范圍可等于或小于10mm。在本說明書中，術語“平均曲率半徑R”是指通過使用3D光學表面輪廓儀(由ZYGOCorporation制造)測量至少兩次的曲率半徑R的平均值。
[0095]現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例和對比例。然而，下面的實施例僅是本發(fā)明的示例性實施方式且本發(fā)明不限于此。
[0096][實施例]
[0097]制各實施例1
[0098]制備實施例1-1:第一電極的制備
[0099]將97.2重量份作為第一電極活性物質的LiCoO2粉末、1.5重量份作為粘結劑的聚偏氟乙烯、和1.3重量份作為導電材料的炭黑分散在N-甲基吡咯烷酮溶劑中以制備第一電極漿料。通過使用刮刀(間隙:170mm)將所述第一電極漿料涂覆在鋁電極基礎材料上至約145 μ m的厚度，在真空中在100°C熱處理5.5小時，然后干燥和輥壓以制備包括第一電極活性物質層的第一電極預型體。切割所述第一電極預型體以制備具有457_的寬度和65.5mm的高度的條形的第一電極。
_0] 制備實施例1-2:第二電極的制備
[0101]將98重量份作為第二電極活性物質的石墨、I重量份作為粘結劑的丁苯橡膠、和I重量份作為增稠劑的羧甲基纖維素分散在N-甲基吡咯烷酮溶劑中以制備第二電極漿料。通過使用刮刀(間隙:160mm)將所述第二電極衆(zhòng)料涂覆在銅電極基礎材料上至約140 μ m的厚度，在真空中在145°C熱處理6.5小時，然后干燥和輥壓以制備包括第二電極活性物質層的第二電極板。切割所述第二電極板以制備具有448_的寬度和66.5mm的高度的條形的第二電極。
[0102]制備實施例1-3:隔板的制備
[0103]將5重量份聚偏氟乙烯粘結劑(由Solvay制造)與95重量份N-甲基吡咯烷酮溶劑混合以制備漿料。通過使用浸涂方法將所述漿料涂覆在具有9 μ m厚度的聚乙烯隔板基礎材料(由Asahi制造)的兩側上以制備包括以聚偏氟乙烯涂覆且具有3 μ m的厚度的層的隔板。
[0104]制各對比例I
[0105]制各對比例1-1:第一電極的制各
[0106]使用制備實施例1-1的方法以制備具有457mm的寬度和65.5mm的高度的條形的
第一電極。
[0107]制各對比例1-2:第二電極的制各
[0108]使用制備實施例1-2的方法以制備具有448mm的寬度和66.5mm的高度的條形的
第二電極。
[0109]制各對比例1-3:隔板的制各
[0110]準備具有14 μ m的厚度的聚乙烯隔板(由Asahi制造)。
[0111]實施例1:電池單元的制各
[0112]將在制備實施例1-1中制備的第一電極、在制備實施例1-2中制備的第二電極、和介于所述第一和第二電極之間的在制備實施例1-3中制備的隔板堆疊且然后在長度方向上卷繞為果凍卷形式以制備電極組件。將所述電極組件容納在殼中，通過在減壓下使用熱融合將所述殼的上部殼和下部殼的邊緣密封，然后在注入其中1.13M LiPF6溶解在碳酸亞乙酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC) +碳酸二乙酯(DEC)(體積比:3:5:2)中的電解質之后密封電解質入口，以制備平的電池單元。
[0113]將所述平的電池單元安裝在其中包括加熱器且具有400mm的曲率半徑的夾具對的凹夾具和凸夾具之間，在1764N的壓力和100°C的溫度下壓制，與所述夾具分離，然后保持2分鐘，以制備向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲的電池單元。
[0114]對比例1:電池單元的制各
[0115]將在制備對比例1-1中制備的第一電極、在制備對比例1-2中制備的第二電極、和介于所述第一和第二電極之間的在制備對比例1-3中制備的隔板堆疊且然后在長度方向上卷繞為果凍卷形式以制備電極組件。將所述電極組件容納在殼中，通過在減壓下使用熱融合將所述殼的上部殼和下部殼的邊緣密封，且然后在注入100.04g聚合物電解質溶液之后密封電解質入口，以制備平的電池單元，所述聚合物電解質溶液包括3:1重量％的根據式I的基于丙烯酸酯的單體和丙烯酸己酯(即，3.75g根據式I的基于丙烯酸酯的單體和1.25g丙烯酸己酯)以及基于所述聚合物電解質溶液的400ppm的月桂基過氧化物(LPO)引發(fā)劑以形成聚合物電解質，其中1.13M LiPF6溶解在碳酸亞乙酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC) +碳酸二乙酯(DEC)(體積比:3:5:2)中。
[0116]將所述平的電池單元在室溫下保持I天，在真空中脫氣，并將殼完全密封，安裝在其中包括加熱器并且具有300mm的曲率半徑的夾具對的凹夾具和凸夾具之間，然后在1764N的壓力下壓制。將所述電池單元從所述夾具取下，然后在75°C保持3小時以引起以所述電解質中的單體的聚合，以制備向大致平行于所述電極組件的長度方向的軸的中央彎曲的電池單元。
[0117]〈式1>
[0118]
【權利要求】
1.電極組件，其是通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備的， 其中所述電極組件向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲，和 其中所述隔板在其至少一側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層。
2.權利要求1的電極組件，其中所述熱塑性聚合物為基于氟的熱塑性聚合物。
3.權利要求1的電極組件，其中所述熱塑性聚合物包括聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯。
4.權利要求1的電極組件，其中所述隔板為多孔的基于聚烯烴的隔板。
5.權利要求1的電極組件，其中所述隔板具有5-30μ m的厚度。
6.權利要求1的電極組件，其中所述涂覆的層具有0.5-6 μ m的厚度。
7.權利要求1的電極組件，其中所述電極組件相對于通過所述電極組件的中央的軸是對稱的。
8.權利要求1的電極組件,其中所述電極組件具有150mm-600mm的曲率半徑。
9.電池單元,包 括: 電極組件，其是通過將第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的隔板堆疊和卷繞而制備的，所述隔板具有包括以熱塑性聚合物涂覆的層的至少一側； 從所述電極組件的一個側面伸出的電極極耳對；和 殼，其容納所述電極組件和電解質且向與所述電極組件的軸相同的軸的中央彎曲。
10.權利要求9的電池單元，其中所述熱塑性聚合物為基于氟的熱塑性聚合物。
11.權利要求9的電池單元，其中所述熱塑性聚合物包括聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯。
12.權利要求9的電池單元，其中所述電解質包括鋰鹽和非水有機溶劑。
13.權利要求12的電池單元，其中所述鋰鹽包括選自LiPF6、LiBF4,LiClO4,Li (CF3SO2) 2、LiCF3SO3' LiSbF6 和 LiAsF6 的至少一種。
14.權利要求12的電池單元，其中所述非水有機溶劑包括基于碳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于醚的溶劑、基于酮的溶劑、基于醇的溶劑或非質子溶劑。
15.權利要求9的電池單元，其中所述電極組件向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲。
16.權利要求15的電池單元，其中所述電極組件相對于通過所述電極組件的中央的軸是對稱的。
17.權利要求15的電池單元，其中所述電極組件具有150mm-600mm的曲率半徑。
18.權利要求9的電池單元，其中所述殼為軟袋。
19.包括權利要求9-18中任一項的電池單元的電池組裝。
20.制備電池單元的方法，所述方法包括: 制備在其至少一側上包括以熱塑性聚合物涂覆的層的隔板； 制備包括第一電極、第二電極、以及介于所述第一和第二電極之間的所述隔板的電極組件； 通過如下制備平的電池單元:將所述電極組件容納在殼中，密封除電解質入口之外的所述殼，和在注入電解質之后密封所述電解質入口 ；和 使所述平的電池單元向大致平行于所述電極組件在長度方向上的邊緣的軸的中央彎曲。
21.權利要求20的方法，其中所述熱塑性聚合物包括聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯。
22.權利要求20的方法，其中所述隔板具有5μ m-30 μ m的厚度。
23.權利要求20的方法，其中所述涂覆的層是通過使用浸涂法、噴涂法、模涂法、輥涂法、逗號涂布法、或其組合形成的。
24.權利要求20的方法，其中所述涂覆的層具有0.5 μ m-6 μ m的厚度。
25.權利要求20的方法，其中使所述平的電池單元彎曲包括: 在夾具對上安裝所述平的電池單元并進行壓制；和 使所述夾具對的夾具分離并從所述夾具對的夾具之一取下所述電池單元。
26.權利要求25的方法，其中所述壓制在1470N-9807N的壓力下進行。
27.權利要求25的方法，其中所述壓制在95°C-110°C的溫度下進行。
28.權利要求25的方法，其中所述夾具在其中包括加熱器。
29.權利要求25的方法，其中所述夾具具有150mm-600mm的曲率半徑r。
30.權利要求25的方法，其中所述電池單元的平均曲率半徑R與所述夾具對的夾具的曲率半徑r之間的誤差范圍等于或小于20mm。
31.權利要求30的方法，其中所述電池單元的平均曲率半徑R與所述夾具對的夾具的曲率半徑r之間的誤差范圍等于或小于10mm。
【文檔編號】H01M2/16GK104009258SQ201310560557
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權日:2013年2月21日
【發(fā)明者】金川洙, 金浩誠 申請人:三星Sdi株式會社