二次电池及其制造方法与流程

二次电池及其制造方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年4月8日提交的韩国专利申请no.10
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2019
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0040973的优先权的权益，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
3.本发明涉及一种二次电池及其制造方法，并且更具体地，本发明涉及这样一种二次电池及其制造方法：在该二次电池中，防止了由于在施加电极活性材料时出现的非均匀涂覆部分而导致产生析出。


背景技术：

4.通常，与不可充电的一次电池不同，二次电池指可充电且可放电的电池。二次电池被广泛用于高科技电子领域，诸如手机、笔记本电脑和便携式摄像机。
5.这样的二次电池包括电极组件和容纳该电极组件的壳体，在电极组件中，电极和分隔件被交替地堆叠，并且该电极组件具有多个电极和多个分隔件被交替堆叠的结构。
6.这里，多个电极包括第一电极和第二电极。第一电极包括第一集电器和施加在第一集电器上的第一电极活性材料，并且第二电极包括第二集电器和施加在第二集电器上的第二电极活性材料。
7.第一电极是正极，并且第二电极是负极。
8.一种用于制造具有以上构造的二次电池的方法包括：制造第一电极和第二电极的电极制造步骤；和通过在分隔件位于第一电极和第二电极之间的状态下堆叠第一电极和第二电极来制造电极组件的电极组件制造步骤。电极制造步骤包括第一电极制造过程和第二电极制造过程，在第一电极制造过程中，从第一集电器的涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第一活性材料以制造第一电极，在第二电极制造过程中，从第二集电器的涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第二活性材料以制造第二电极。
9.这里，第一电极制造过程具有以下问题：在从第一集电器的涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第一活性材料时，第一活性材料被过度地施加在第一集电器的涂覆开始部分和涂覆结束部分中的任何一个上，从而引起非均匀的涂覆部分，即隆起。结果，存在如下问题：由于该隆起而在作为负极的第二电极上发生析出，从而使得稳定性和电池性能劣化。


技术实现要素：

10.技术问题
11.本发明是为了解决以上问题而发明的，因此，本发明提供一种二次电池及其制造方法，在该二次电池中，在作为负极的第二电极上形成非活性涂覆部分，所述非活性涂覆部分覆盖在作为正极的第一电极上产生的非均匀涂覆部分，以稳定地覆盖在第一电极上产生的非均匀涂覆部分，因此防止在第二电极上发生析出，由此改进稳定性和电池性能。
12.技术方案
13.用于实现以上目的的根据本发明的一种二次电池包括：第一电极，该第一电极设置有第一集电器和施加在第一集电器的至少一个表面上的第一电极活性材料；和第二电极，该第二电极设置有第二集电器和施加在第二集电器的至少一个表面上的第二电极活性材料，其中，在第一电极活性材料的涂覆开始部分或涂覆结束部分中的至少一个上设置有非均匀涂覆部分，在该非均匀涂覆部分处，第一电极活性材料被不规律地增加数量并被施加，并且在第二电极活性材料的涂覆开始部分或涂覆结束部分中的至少一个上设置有非活性涂覆部分，所述非活性涂覆部分被构造为覆盖非均匀涂覆部分。
14.非活性涂覆部分可以与第二电极活性材料由相同的材料制成。
15.可以在第二电极活性材料的涂覆开始部分或涂覆结束部分中的至少一个延伸而覆盖非均匀涂覆部分的状态下、通过利用第二电极活性材料进行涂覆来提供非活性涂覆部分。
16.非活性涂覆部分的厚度可以大于第二电极活性材料的从涂覆开始部分到涂覆结束部分的厚度。
17.非活性涂覆部分的涂覆厚度可以对应于非均匀涂覆部分的涂覆厚度。
18.第一电极可以是正极，并且第二电极可以是负极。
19.第一电极可以进一步包括附接到非均匀涂覆部分的非活性胶带。
20.非活性胶带可以被附接为围绕整个非均匀涂覆部分。
21.根据本发明的一种用于制造二次电池的方法包括：第一电极制造步骤(s10)，其在第一集电器的一个表面上从涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第一电极活性材料，并且在第一集电器的另一个表面上从涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第一电极活性材料，以制造第一电极；和第二电极制造步骤(s20)，其在第二集电器的一个表面上从涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第二电极活性材料，并且在第二集电器的另一个表面上从涂覆开始部分到涂覆结束部分施加第二电极活性材料，以制造第二电极，其中，在第一电极制造步骤(s10)中，由于第一电极活性材料的加载量的增加，在第一电极活性材料的涂覆开始部分或涂覆结束部分中的至少一个上形成非均匀涂覆部分，并且在第二电极制造步骤(s20)中，在第二电极活性材料的涂覆开始部分或涂覆结束部分中的至少一个上进一步形成覆盖非均匀涂覆部分的非活性涂覆部分。
22.在第二电极制造步骤(s20)中，在第二电极活性材料的涂覆开始部分或涂覆结束部分中的至少一个被涂覆之后，第二电极活性材料的加载量可以增加，以被施加在覆盖非均匀涂覆部分的非活性涂覆部分上。
23.非活性涂覆部分的厚度可以大于第二电极活性材料的从涂覆开始部分到涂覆结束部分的厚度。
24.非活性涂覆部分可以被施加到与非均匀涂覆部分的厚度对应的厚度。
25.该方法可以进一步包括：在第二电极制造步骤(s20)之后，辊压第一电极和第二电极的表面的电极辊压步骤(s30)。
26.该方法可以进一步包括：在电极辊压步骤(s30)之后，将非活性胶带附接到形成在第一电极上的非均匀涂覆部分的胶带附接步骤(s40)。
27.该方法可以进一步包括：在胶带附接步骤(s40)之后，将分隔件置入第一电极和第二电极之间以制造二次电池的二次电池制造步骤(s60)。
28.有利效果
29.根据本发明的二次电池可以包括非活性涂覆部分，所述非活性涂覆部分覆盖在制造作为负极的第二电极时、在第一电极上产生的非均匀涂覆部分。因此，非均匀涂覆部分可以被连续地覆盖，以防止在第二电极上发生析出，从而改进二次电池的稳定性和性能。
附图说明
30.图1是根据本发明的第一实施例的二次电池的立体图。
31.图2是根据本发明第一实施例的二次电池的电极组件的截面图。
32.图3是示意根据本发明第一实施例的二次电池的非活性胶带的截面图。
33.图4是示意用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法的流程图。
34.图5是示意用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法的过程图。
35.图6所示表格示出了通过测量通过用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法来制造的第二电极的第二电极活性材料和非活性涂覆部分的厚度而获得的值。
36.图7是示意通过用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法来制造的第二电极在辊压之前和之后的厚度的曲线图。
具体实施方式
37.在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例，使得本发明所属领域技术人员可以容易地实现本发明的技术思想。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。在附图中，为了清楚起见，将省略对于描述本发明而言任何不必要的内容，并且附图中相同的附图标记也表示相同的元件。
38.[根据本发明的第一实施例的二次电池]
[0039]
如图1中所示，根据本发明第一实施例的二次电池100包括电极组件110、容纳电极组件110的罐120和安装在罐120的开口中的帽组件130。
[0040]
如图2中所示，电极组件110具有其中多个电极和多个分隔件被交替堆叠的结构。多个电极包括第一电极111和第二电极112。即，电极组件110包括向下堆叠的第一电极111和第二电极112以及被设置在第一电极111和第二电极112之间的分隔件113。
[0041]
第一电极111包括第一集电器111a和第一电极活性材料111b，所述第一电极活性材料111b从第一集电器111a的涂覆开始部分a施加到第一集电器111a的涂覆结束部分b。
[0042]
第二电极112包括第二集电器112a和第二电极活性材料112b，所述第二电极活性材料112b从第二集电器112a的涂覆开始部分c施加到涂覆结束部分d。
[0043]
这里，第一电极是正极，并且第二电极是负极。
[0044]
在通过使用涂覆装置(未示出)将第一电极活性材料111b从第一集电器111a的涂覆开始部分a施加到涂覆结束部分b的同时，作为正极的第一电极111被涂覆。这里，由于涂覆装置除了涂覆开始部a和涂覆结束部b以外、在涂覆开始部a和涂覆结束部b之间均匀地移动，因此第一电极活性材料可以被均匀地施加。然而，尽管以均匀的厚度施加第一电极活性材料，但是由于是在涂覆装置停止的状态下、在涂覆开始部分a上开始涂覆或在涂覆结束部分b上完成涂覆，因此第一电极活性材料111b被过度地施加，从而形成非均匀涂覆部分111c。即，如图2中所示，由于第一电极活性材料111b从第一集电器111a的涂覆开始部分a到
第一集电器111a的涂覆结束部分b被过度地施加，从而形成非均匀涂覆部分111c。
[0045]
由于在制造第一电极时、上述形成的非均匀涂覆部111c被无意地涂覆，因此当第一电极111和第二电极112被堆叠时，可能由于非均匀涂覆部分111c而使得锂在第二电极112上析出，从而使得稳定性和电池性能劣化。
[0046]
为了解决以上问题，第二电极112包括非活性涂覆部分112c，所述非活性涂覆部分112c覆盖在第一电极111上产生的非均匀涂覆部分111c。因此，可以通过非活性涂覆部分112c来稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c，以防止锂在电极上析出，从而防止稳定性和电池性能劣化。
[0047]
即，非活性涂覆部分112c形成在第二电极112中所包括的第二集电器112a的涂覆开始部分c和涂覆结束部分d中的任何一个上，其对应于形成在第一电极上的非均匀涂覆部分111c。因此，形成在第一电极111上的非均匀涂覆部分111c可以被形成在第二电极112上的非活性涂覆部分112c覆盖。
[0048]
非活性涂覆部分112c与第二电极活性材料112b由相同的材料制成。即，非活性涂覆部分112c与施加在第二集电器112a上的第二电极活性材料112b由相同的材料制成。因此，可以提高制造的容易性，并且特别地，非活性涂覆部分112c和非均匀涂覆部分111c被无意地涂覆，但是由于活性材料的增加，可以改进电池性能。
[0049]
即，非活性涂覆部分112c利用从第二集电器112a的涂覆开始部分c到涂覆结束部分d的第二电极活性材料112b被涂覆。这里，第二电极活性材料112b的加载量在第二集电器112a的涂覆开始部分c和涂覆结束部分d处增加，因此，施加在涂覆开始部分c和涂覆结束部分d上的第二电极活性材料112b广泛地展开，以形成非活性涂覆部分112c。
[0050]
总之，在第二电极活性材料112b的涂覆开始部分c或涂覆结束部分d中的至少一个延伸从而覆盖非均匀涂覆部分111c的状态下、可以利用第二电极活性材料112b进行涂覆来提供非活性涂覆部分112c。因此，第二电极活性材料112b和非活性涂覆部分112c可以由相同的材料制成，以增加制造的容易性。
[0051]
所涂覆的非活性涂覆部分112c的厚度可以大于从第二电极活性材料112b的涂覆开始部分c到涂覆结束部分d的厚度。即，由于第一电极活性材料111b的加载量的增加而产生非均匀涂覆部分111c，所以所涂覆的非活性涂覆部分112c的厚度可以大于从第二电极活性材料112b的涂覆开始部分c到涂覆结束部分d的厚度，以稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c。
[0052]
特别地，非活性涂覆部分112c的涂覆厚度对应于非均匀涂覆部分111c的涂覆厚度。即，当非活性涂覆部分112c的涂覆厚度小于非均匀涂覆部分111c的涂覆厚度时，非均匀涂覆部分111c可能无法被非活性涂覆部分112c稳定地覆盖，从而在第二电极112上造成析出。而且，当非活性涂覆部分112c的厚度大于非均匀涂覆部分111c的厚度时，尽管非均匀涂覆部分111c被稳定地覆盖，但第二电极活性材料112b仍然可能被过度地使用，从而显著地增加了制造成本。因此，非活性涂覆部分112c的厚度可以对应于非均匀涂覆部分111c的厚度，以降低制造成本，并稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c。
[0053]
非活性涂覆部分112c的对应于非均匀涂覆部分111c的表面可以被设置为平坦的水平表面112c
‑
1。因此，即使非均匀涂覆部分111c的表面是非均匀的，仍然可以使得非均匀涂覆部分111c和非活性涂覆部分112c之间的摩擦最小化，并且可以稳定地覆盖非均匀涂覆
部分111c。
[0054]
第二电极活性材料112b和非活性涂覆部分112c之间的连接部可以被设置为倾斜表面，从而不形成台阶部分。因此，可以防止分隔件113由于干涉第二电极活性材料112b和非活性涂覆部分112c之间的连接部分而受到损坏。特别地，可以防止第一电极或第二电极在第二电极活性材料112b和非活性涂覆部分112c之间的连接部分处干涉非均匀涂覆部分111c而被折叠或损坏。
[0055]
根据本发明第一实施例的具有上述构造的二次电池100包括位于作为负极的第二电极112上的非活性涂覆部分112c，以稳定地覆盖在第一电极111上产生的非均匀涂覆部分111c，并且防止锂在第二电极112上析出，从而改进稳定性，并防止电池性能劣化。
[0056]
如图3中所示，根据本发明第一实施例的二次电池100可以进一步包括非活性胶带114，所述非活性胶带114被附接到形成在第一电极111上的非均匀涂覆部分111c。即，当在被向下堆叠的第一电极和第二电极中发生弯折(meandering)故障时，第一电极111和第二电极112以不同的角度被堆叠，并且因此，第二电极112的非活性涂覆部分112c可能不覆盖形成在第一电极111上的非均匀涂覆部分111c。为了防止这种现象，非活性胶带114可以被附接到形成在第一电极111上的非均匀涂覆部分111c，以覆盖非均匀涂覆部分111c。因此，即使第一电极111和第二电极112以不同的角度被堆叠，也可以稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c。
[0057]
非活性胶带114可以被附接为完全地围绕非均匀涂覆部分111c，以稳定地覆盖整个非均匀涂覆部分111c。
[0058]
在根据本发明第一实施例的二次电池100中，为了增加非活性胶带的边缘表面的附着性，可以在非活性胶带114的边缘表面和第一电极111之间施加粘结剂115，以通过粘结剂115改进非活性胶带114的边缘表面的附着性。
[0059]
特别地，非活性胶带可以被设置为双面胶带。结果，彼此对应的非均匀涂覆部分111c和分隔件113可以被附接为彼此连接，以防止具有非均匀涂覆部分111c的第一电极111发生弯折故障。
[0060]
以下，将描述用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法。
[0061]
[用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法]
[0062]
如图4和5中所示，用于制造根据本发明第一实施例的二次电池的方法包括：制造第一电极111的第一电极制造步骤(s10)；和制造第二电极112的第二电极制造步骤(s20)。
[0063]
第一电极制造步骤
[0064]
参考图5(a)，在第一电极制造步骤(s10)中，从涂覆开始部分a到涂覆结束部分b，在第一集电器111a的一个表面(当在图5(a)中观察时，第一集电器的顶表面)上施加第一电极活性材料111b。接着，从涂覆开始部分a到涂覆结束部分b，在第一集电器111a的另一个表面(当在图5(a)中观察时，第一集电器的底表面)上施加第一电极活性材料111b。可以通过上述过程来制造第一电极111。
[0065]
这里，在第一电极制造步骤(s10)中，由于第一电极活性材料111b的加载量的增加，非均匀涂覆部分111c形成在涂覆开始部分a或涂覆结束部分b中的至少一个上。
[0066]
第二电极制造步骤
[0067]
参考图5(b)，在第二电极制造步骤(s20)中，从涂覆开始部分c到涂覆结束部分d，
在第二集电器112a的一个表面(当在图5(b)中观察时，第二集电器的顶表面)上施加第二电极活性材料112b。接着，从涂覆开始部分c到涂覆结束部分d，在第二集电器112a的另一个表面(当在图5(b)中观察时，第二集电器的底表面)上施加第二电极活性材料112b。可以通过上述过程来制造第二电极112。
[0068]
这里，在第二电极制造步骤(s20)中，覆盖非均匀涂覆部分111c的非活性涂覆部分112c进一步形成在第二电极活性材料112b的涂覆开始部分c或涂覆结束部分d中的至少一个上。即，在第二电极制造步骤(s20)中，当第二电极活性材料112b的涂覆开始部分c或涂覆结束部分d中的至少一个被涂覆时，第二电极活性材料112b的加载量增加，以被施加在覆盖非均匀涂覆部分111c的非活性涂覆部分112c上。
[0069]
特别地，在第二电极制造步骤(s20)中，所施加的非活性涂覆部分112c的厚度大于从第二电极活性材料112b的涂覆开始部分c到涂覆结束部分d施加的第二电极活性材料112b的厚度，以稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c。此外，非活性涂覆部分112c的被涂覆厚度可以对应于非均匀涂覆部分111c的厚度，以稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c。
[0070]
在第二电极制造步骤(s20)之后，进一步执行辊压第一电极111和第二电极112中的每一个的表面的电极辊压步骤(s30)。
[0071]
电极辊压步骤
[0072]
参考图5(c)，在电极辊压步骤(s30)中，使用轧辊20压制第一电极111和第二电极112，以均匀地调节第一电极111的第一电极活性材料111b和第二电极112的第二电极活性材料112b中的每一个的涂覆厚度。
[0073]
特别地，在电极辊压步骤(s30)中，过度突出的非均匀涂覆部分111c和覆盖非均匀涂覆部分111c的非活性涂覆部分112c被彼此一起辊压，以减小非均匀涂覆部分111c和非活性涂覆部分112c中的每一个的厚度。
[0074]
在电极辊压步骤(s30)之后，进一步执行将非活性胶带附接到形成在第一电极上的非均匀涂覆部分的胶带附接步骤(s40)。
[0075]
胶带附接步骤
[0076]
参考图5(d)，胶带附接步骤(s40)附接非活性胶带114，以围绕形成在第一电极111上的整个非均匀涂覆部分111c。然后，即使发生第一电极111和第二电极112的堆叠错误，也可以通过非活性胶带114来稳定地覆盖非均匀涂覆部分111c。
[0077]
粘结剂115被进一步施加到非活性胶带114和非均匀涂覆部分111c之间的边界，以增加非活性胶带114的边缘表面的附着性。
[0078]
在胶带附接步骤(s40)之后，进一步执行用于完成二次电池100的二次电池制造步骤(s60)。
[0079]
二次电池制造步骤
[0080]
参考图5(e)，在二次电池制造步骤(s60)中，分隔件113被置放在第一电极111和第二电极112之间，以制造电极组件110。
[0081]
而且，如图1中所示，电极组件110被容纳在罐120中，并且帽组件130被安装在罐120的开口中，以制造二次电池100。
[0082]
这里，由于形成在第一电极111上的非均匀涂覆部分111c和第二电极112的非活性涂覆部分112c被置放成彼此对应，因此可以防止在第二电极112上发生析出，以改进稳定性
并防止电池性能劣化。
[0083]
实验例
[0084]
制备三个第二电极，所述三个第二电极是通过本发明的用于制造二次电池的方法制造的负极，并且测量所制备的第二电极的厚度和加载量。特别地，测量施加在第二电极中的每一个上的第二电极活性材料的一部分处的厚度和在非活性涂覆部分的一部分处的厚度。
[0085]
这里，电极厚度可以被测量为高达约30μm，并且加载量可以被测量为高达约20mg/25cm2。而且，与作为正极的第一电极相比，在作为负极的第二电极中，氮/磷比可以从104％增加到110％，并且供应率可以从23.6％增加到42.6％。即使非均匀涂覆部分形成在作为正极的第一电极上，这也可以防止锂在第二电极上析出。
[0086]
测量结果
[0087]
作为如上所述的测量的结果，可以获得如图6所示实验表格。
[0088]
即，当比较通过根据本发明的用于制造二次电池的方法制造的三个第二电极112的厚度和加载量时，看到作为单侧涂覆部分的非活性涂覆部分112c的厚度和加载量大于作为双侧涂覆部分的第二电极活性材料112b的厚度和加载量。因此，可以稳定地形成用于覆盖形成在第一电极111上的非均匀涂覆部分111c的非活性涂覆部分112c。
[0089]
而且，图7(a)示意根据本发明的通过用于制造二次电池的方法制造的三个第二电极112在辊压之前的厚度，并且图7(b)示意根据本发明的通过用于制造二次电池的方法制造的三个第二电极112在辊压之后的厚度。
[0090]
参考图7的曲线图，看到施加在第二电极112上的第二电极活性材料和非活性涂覆部分中的每一个的厚度减小，并且特别地，看到第二电极活性材料和非活性涂覆之间的部分被改变为平缓的倾斜表面。因此，可以防止分隔件由于在第二电极活性材料和非活性涂覆部分之间干涉而受到损坏。
[0091]
相应地，与前述描述和其中描述的示例性实施例相比，本发明的范围更多地由所附权利要求书限定。在等同于本发明的权利要求的意义内和在权利要求内作出的各种修改被视为在本发明的范围内。