电极组件和包括该电极组件的二次电池的制作方法

电极组件和包括该电极组件的二次电池
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求在2019年10月28日提交的韩国专利申请第10-2019-0134952号的优先权利益，该专利申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种电极组件和一种包括该电极组件的二次电池。


背景技术：

4.与一次电池不同，二次电池是可再充电的，而且，实现紧凑尺寸和高容量的可能性较高。因此，近来，正在对二次电池进行了很多研究。随着对移动装置的技术发展和需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在快速地增加。
5.根据电池壳体的形状，可再充电电池被分类成硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这种二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是具有电极和分隔件被堆叠的结构的可充电和可放电的电力产生装置。
6.电极组件可以大致被分类成：果冻卷型电极组件，在该果冻卷型电极组件中，分隔件介于正极和负极之间，该正极和该负极中的每一个被设置成涂覆有活性材料的片材的形式，并且然后，正极、分隔件和负极被卷绕；堆叠型电极组件，在该堆叠型电极组件中，多个正极和负极在其间具有分隔件的情况下被顺序地堆叠；和堆叠/折叠型电极组件，在该堆叠/折叠型电极组件中，堆叠型单元单体与具有长的长度的隔膜一起地卷绕。
7.其中，果冻卷型电极组件被广泛地使用，因为果冻卷型电极组件具有容易制造并且单位重量能量密度高的优点。
8.然而，果冻卷型电极组件具有单体由于在卷绕中央部中产生的热量而劣化的问题。这里，果冻卷型电极组件具有如下问题：置放在卷绕中央部处的分隔件由于在卷绕中央部处产生的高温热量而收缩，从而在正极和负极之间的界面上引起短路，由此引起着火。
9.特别地，在高功率单体的情形中，仅仅通过放电，就产生80℃以上的热量。另外，通过试验确认了：当电极组件被容纳在热箱中并且在130℃下维持60分钟时，发生着火。
10.[现有技术文献](专利文献)韩国专利公报第10-2016-0010121号


技术实现要素：

[0011]
技术问题
[0012]
本发明的一个方面在于提供一种能够消散从电极组件的卷绕中央部产生的热量的电极组件以及一种包括该电极组件的二次电池。
[0013]
本发明的另一个方面在于提供一种能够抑制置放在电极组件中的卷绕中央部处的分隔件的收缩的电极组件以及一种包括该电极组件的二次电池。
[0014]
技术方案
[0015]
根据本发明的实施例的一种电极组件可以被设置为如下电极组件，在该电极组件
中，正极、分隔件和负极被交替地堆叠以被卷绕，其中，正极包括：正极活性材料部，该正极活性材料部是正极活性材料被堆叠在正极集电器上的区域；和正极非涂覆部，该正极非涂覆部是未堆叠有正极活性材料的区域，正极非涂覆部包括第一正极非涂覆部，该第一正极非涂覆部被置放在卷绕中央部处，并且电极组件进一步包括散热带，该散热带被置放在第一正极非涂覆部上并且包括散热材料。
[0016]
根据本发明的实施例的一种二次电池可以包括根据本发明的实施例的电极组件。
[0017]
有利效果
[0018]
根据本发明，包括散热材料的散热带可以被设置在电极组件的卷绕中央部处以消散在卷绕中央部中产生的热量，由此防止二次电池的着火的风险发生，确保稳定性，并且防止二次电池劣化。
[0019]
另外，根据本发明，通过将散热带附接到电极组件的卷绕中央部，可以抑制分隔件的收缩，因此，可以显著地减小或防止由于电极的暴露而引起的着火的风险。
附图说明
[0020]
图1是根据本发明的实施例的电极组件和包括该电极组件的二次电池的透视图。
[0021]
图2是示出根据本发明的实施例的当电极组件被卷绕之前的展开状态中的主要部分的平面视图。
[0022]
图3是示出根据本发明的实施例的在电极组件被卷绕之前的展开状态的前视图。
[0023]
图4是示出根据本发明的另一个实施例的在电极组件被卷绕之前的展开状态的前视图。
具体实施方式
[0024]
与附图相结合地，根据以下详细描述，本发明的目的、具体优点和新颖特征将变得更显而易见。应注意，附图标记尽可能地以相同的数字被添加到本说明书中的绘图的部件，即便这些部件被示出在其它绘图中也是如此。而且，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应该被理解为限于本文中阐述的实施例。在本发明的以下描述中，将省略可能不必要地使本发明的主旨模糊的相关技术的详细描述。
[0025]
根据实施例的电极组件
[0026]
图1是根据本发明的实施例的电极组件和包括该电极组件的二次电池的透视图，图2是示出根据本发明的实施例的在电极组件被卷绕之前的展开状态中的主要部分的平面视图，并且图3是示出根据本发明的实施例的在电极组件被卷绕之前的展开状态的前视图。
[0027]
参考图1到图3，根据本发明的实施例的电极组件100被设置成其中正极110、分隔件160和负极120被交替地堆叠以被卷绕的电极组件100，并且包括散热带180，该散热带180包括散热材料。
[0028]
在下文中，将参考图1到图3更详细地描述根据本发明的实施例的电极组件。
[0029]
参考图1和图3，电极组件100可以是可充电且可放电的电力产生元件，并且具有其中电极130和分隔件160被组合以彼此交替地堆叠的结构。这里，电极组件100可以被形成为电极130和分隔件160被交替地组合以被卷绕的形状。这里，电极堆可以被卷绕成围绕中央轴线c卷绕的圆柱形形状。
[0030]
电极130可以包括正极110和负极120。而且，分隔件160将正极110和负极120彼此分离并电绝缘。
[0031]
正极110可以包括：正极集电器111；正极活性材料部112，该正极活性材料部112是正极活性材料被堆叠在正极集电器111上的区域；和正极非涂覆部113，该正极非涂覆部113是未堆叠有正极活性材料的区域。
[0032]
正极集电器111可以被设置成例如由铝材料制成的箔片。
[0033]
正极活性材料可以包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁磷酸盐或者包含以上描述的材料中的至少一种的化合物或混合物。
[0034]
正极非涂覆部113可以包括被置放在卷绕中央部i处的第一正极非涂覆部113a以及被置放在中央部处的第二正极非涂覆部113b。
[0035]
第一正极非涂覆部113a可以是例如正极110朝向卷绕中央部的一个端部的两个表面(顶表面和底表面)。
[0036]
作为另一个示例，当参考图3时，第一正极非涂覆部113a可以被形成在正极110的顶表面上。即，第一正极非涂覆部113a可以被置放在正极110的面对第一分隔件140的表面上。
[0037]
作为另一个示例，当参考图3时，第一正极非涂覆部113a可以被形成在正极110的底表面上。即，第一正极非涂覆部113a可以被置放在与正极110的面对第一分隔件140的表面相反的表面上。
[0038]
第二正极非涂覆部113b可以被置放在正极110中的被置放在卷绕中央部i和卷绕外部o之间的中央部处。
[0039]
负极120可以包括：负极集电器121；负极活性材料部122，该负极活性材料部122是堆叠有负极活性材料的区域；和负极非涂覆部123，该负极非涂覆部123是未堆叠有负极活性材料的区域。
[0040]
例如，负极集电器121可以是由铜(cu)或镍(ni)材料制成的箔片。
[0041]
负极活性材料可以包括合成石墨、锂金属、锂合金、碳、石油焦炭、活性碳、石墨、硅化合物、锡化合物、钛化合物或者其合金。这里，负极活性材料可以进一步包括例如非石墨类sio(二氧化硅)或sic(碳化硅)。
[0042]
负极非涂覆部123包括被置放在负极120中的卷绕外部o处的第一负极非涂覆部123a以及被置放在负极120中的卷绕中央部i处的第二负极非涂覆部123b。
[0043]
分隔件160可以由绝缘材料制成，以将正极110和负极120彼此绝缘。
[0044]
而且，分隔件160可以是例如由微孔聚乙烯、聚丙烯或其组合生产的多层膜，或者是用于固体聚合物电解质或凝胶型聚合物电解质的聚合物膜，诸如聚偏二氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈或聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物。
[0045]
而且，分隔件160可以包括第一分隔件140和第二分隔件150。
[0046]
这里，正极110、第一分隔件140、负极120和第二分隔件150可以在电极组件100中顺序地堆叠。
[0047]
电极接线片170被附接到电极130，并且被电连接到电极130。
[0048]
电极接线片170可以包括附接到正极110的正极接线片171以及附接到负极120的负极接线片172。
[0049]
正极接线片171可以被置放在正极110中的被置放在卷绕中央部i和卷绕外部o之间的中央部处，并且负极接线片172可以被置放在负极120中的卷绕外部o处。
[0050]
特别地，正极接线片171可以被置放在第二正极非涂覆部113b上，并且负极接线片172可以被置放在第一负极非涂覆部123a上。
[0051]
而且，电极接线片可以不被附接(设置)到第一正极非涂覆部113a和第二负极非涂覆部123b。
[0052]
正极接线片171可以被形成在图1中的置放帽30的向上方向上，并且负极接线片172可以被置放在向下方向上，即，朝向电池壳体20的容纳部21的底表面。
[0053]
散热带180可以包括散热材料，并且可以被置放在第一正极非涂覆部113a上。这里，散热带180可以被置放在被卷绕的电极组件100的卷绕中央部i处。此时，散热带180可以消散在电极组件100的卷绕中央部i中产生的热量。
[0054]
而且，散热带180可以被附接到第一正极非涂覆部113a。特别地，散热带180可以被置放在与第一正极非涂覆部113a的面对第一分隔件140的表面相反的表面上。即，散热带180可以被附接到第一正极非涂覆部113a的底表面(见图3)。
[0055]
而且，散热带180可以具有比正极110的宽度w2和负极120的宽度w3中的每一个宽度大的宽度w1。
[0056]
此外，散热带180可以被附接在第一正极非涂覆部113a、第一分隔件140和第二分隔件150上。
[0057]
而且，散热带180包括基部181以及堆叠在基部181上的粘结层282，并且基部181可以包括石墨类材料。
[0058]
而且，在散热带180中，粘结层282可以被形成在基部181的一个表面上，使得散热带180通过粘结层282被附接在第一正极非涂覆部113a的边缘、第一分隔件140和第二分隔件150上。
[0059]
因此，粘结到散热带180的第一分隔件140和第二分隔件150的收缩可以通过散热带180受到抑制。因此，能够防止由于分隔件160的收缩引起的在彼此接触的正极110和负极120之间的短路的发生。因此，能够防止单体着火。
[0060]
负极120可以被形成为比正极110长。因此，面对负极120的正极110可以更长，以防止锂析出。
[0061]
而且，第一分隔件140和第二分隔件150中的每一个可以被形成为比正极110和负极120中的每一个的长度长，以将正极110和负极120彼此绝缘。
[0062]
此外，第二分隔件150可以被形成为比第一分隔件140长。因此，散热带180可以被附接在第一正极非涂覆部113a、第一分隔件140和第二分隔件150上，以容易地抑制第一分隔件140和第二分隔件150的收缩。
[0063]
还参考图3，在电极组件100被卷绕之前的展开状态中，散热带180可以被形成为具有长度l1从而被附接在第一正极非涂覆部113a的端部、第一分隔件140的端部和第二分隔件150上。这里，第一分隔件140的一个端部和负极120的一个端部中的每一个端部可以在水平方向上与散热带180的一个端部间隔开。这里，在散热带180的一个端部和第一分隔件140的一个端部之间的在水平方向上的距离l2可以小于在散热带180的一个端部和负极120的一个端部之间的在水平方向上的距离l3。而且，散热带180可以被形成为不比第二分隔件
150的长度长，从而不从第二分隔件150的一个端部偏离。
[0064]
根据另一个实施例的电极组件
[0065]
图4是示出根据本发明的另一个实施例的在电极组件被卷绕之前的展开状态的前视图。
[0066]
在下文中，将参考图4描述根据另一个实施例的电极组件200。
[0067]
参考图4，根据本发明的另一个实施例的电极组件200被设置为其中正极110、分隔件160和负极120被交替地堆叠以被卷绕的电极组件200，并且包括散热带280，该散热带280包括散热材料。
[0068]
根据本发明的另一个实施例的电极组件200与根据前述实施例的电极组件的不同之处在于：粘结层283被进一步形成在散热带280中的基部281的另一个表面上。因此，该实施例的与根据前述实施例的那些内容重复的内容将被省略或者简要地描述，而且将主要描述其间的差异。
[0069]
参考图4，正极110可以包括：正极集电器111；正极活性材料部112，该正极活性材料部112是正极活性材料被堆叠在正极集电器111上的区域；和正极非涂覆部113，该正极非涂覆部113是未堆叠有正极活性材料的区域。
[0070]
正极非涂覆部113可以包括被置放在卷绕中央部i处的第一正极非涂覆部113a以及被置放在中央部处的第二正极非涂覆部113b。
[0071]
第二正极非涂覆部113b可以被置放在正极110中的被置放在卷绕中央部i和卷绕外部o之间的中央部处。
[0072]
负极120可以包括：负极集电器121；负极活性材料部122，该负极活性材料部122是负极活性材料被堆叠在负极集电器121上的区域；和负极非涂覆部123，该负极非涂覆部123是未堆叠有负极活性材料的区域。
[0073]
负极非涂覆部123可以包括被置放在负极120中的卷绕外部o处的第一负极非涂覆部123a以及被置放在负极120中的卷绕中央部i处的第二负极非涂覆部123b。
[0074]
分隔件160可以由绝缘材料制成，以将正极110和负极120彼此绝缘。
[0075]
而且，分隔件160可以包括第一分隔件140和第二分隔件150。
[0076]
这里，正极110、第一分隔件140、负极120和第二分隔件150可以在电极组件200中顺序地堆叠。
[0077]
这里，负极120可以被形成为比正极110长，第一分隔件140和第二分隔件150中的每一个可以被形成为比正极110和负极120中的每一个长，并且第二分隔件150可以被形成为比第一分隔件140长。
[0078]
电极接线片170被附接到电极130，并且被电连接到电极130。
[0079]
电极接线片170可以包括附接到正极110的正极接线片171以及附接到负极120的负极接线片172。
[0080]
例如，正极接线片171可以被置放在第二正极非涂覆部113b上，并且负极接线片172可以被置放在第一负极非涂覆部123a上。
[0081]
散热带280可以包括散热材料，并且可以被置放在第一正极非涂覆部113a上。这里，散热带280可以被置放在被卷绕的电极组件200的卷绕中央部i处。此时，散热带280可以消散在电极组件200的卷绕中央部i中产生的热量。
[0082]
而且，散热带280可以被形成为具有比正极110和负极120中的每一个的宽度大的宽度。
[0083]
此外，散热带280可以被附接在第一正极非涂覆部113a、第一分隔件140和第二分隔件150上。
[0084]
散热带280可以包括基部281以及堆叠在基部281上的粘结层282和283，并且基部281可以包括石墨类材料。
[0085]
而且，在散热带280中，粘结层282和283可以被分别地形成在基部281的一个表面和另一个表面上。
[0086]
此外，散热带280可以通过形成在所述一个表面上的粘结层282被附接在第一正极非涂覆部113a的端部、第一分隔件140和第二分隔件150上。
[0087]
而且，散热带280可以通过形成在所述另一个表面上的粘结层283被粘结到面对的构件。这里，例如，散热带280可以通过形成在另一个表面上的粘结层283被粘结到第二分隔件150。
[0088]
此时，具体地，例如，散热带280可以通过形成在所述另一个表面上的粘结层283而在被卷绕的同时被附接到第二分隔件150的一个表面，并且还可以通过形成在所述一个表面上的粘结层282被附接在第一正极非涂覆部113a的端部、第一分隔件140以及第二分隔件150的另一个表面上。
[0089]
因此，粘结到散热带280的所述一个表面的第一分隔件140和第二分隔件150的收缩可以通过散热带280受到抑制。这里，通过散热带280粘结到散热带280的所述另一个表面的第二分隔件150的收缩可以被更好地抑制。结果，可以良好地防止如下现象：正极110和负极120随着分隔件160的收缩而被暴露并且然后彼此接触以在其间引起短路，由此引起着火。
[0090]
二次电池
[0091]
在下文中，将描述根据实施例的二次电池。
[0092]
参考图1，根据本发明的实施例的二次电池10包括电极组件100和电池壳体20。电极组件100可以被设置为其中正极110、分隔件160和负极120被交替地堆叠以被卷绕的电极组件，并且包括散热带180，该散热带180包括散热材料。
[0093]
根据本发明的实施例的二次电池10涉及包括根据前述实施例的电极组件和根据另一个实施例的电极组件的二次电池。因此，该实施例的与根据前述实施例的那些内容重复的内容将被省略或者简要地描述，而且将主要描述其间的差异。
[0094]
根据本发明的实施例的二次电池10包括电极组件100和电池壳体20，电极组件100被容纳在该电池壳体20中。这里，根据本发明的实施例的二次电池10可以进一步包括被容纳在电池壳体20中的电解质。
[0095]
电池壳体20可以具有其中容纳电极组件100的向上打开的容纳部21。这里，电池壳体20可以被形成为例如圆柱形形状。
[0096]
根据本发明的实施例的二次电池10可以进一步包括帽30，该帽30覆盖电池壳体20的打开的容纳部21。
[0097]
电极接线片170被附接到电极130，并且被电连接到电极130。
[0098]
电极接线片170可以包括附接到正极110的正极接线片171以及附接到负极120的
负极接线片172。
[0099]
正极接线片171可以被形成在图1中的置放有帽30的向上方向上，并且负极接线片172可以被置放在向下方向上，即，朝向电池壳体20的容纳部21的底表面。这里，连接到正极接线片171的帽30可以形成正极端子，并且连接到负极接线片172的电池壳体20的下部可以形成负极端子。这里，帽30和电池壳体20可以彼此绝缘。
[0100]
虽然已经参考本发明的示例性实施例特别地示出并描述了本发明，但是应该理解，本发明的范围不限于根据本发明的电极组件和包括该电极组件的二次电池。本领域普通技术人员将会理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出在形式和细节上的各种变化。
[0101]
此外，本发明的保护范围将由所附权利要求阐明。
[0102]
附图标记说明
[0103]
10：二次电池
[0104]
20：电池壳体
[0105]
21：容纳部
[0106]
30：帽
[0107]
100、200：电极组件
[0108]
110：正极
[0109]
111：正极集电器
[0110]
112：正极活性材料部
[0111]
113：正极非涂覆部
[0112]
113a：第一正极非涂覆部
[0113]
113b：第二正极非涂覆部
[0114]
120：负极
[0115]
121：负极集电器
[0116]
122：负极活性材料部
[0117]
123：负极非涂覆部
[0118]
123a：第一负极非涂覆部
[0119]
123b：第二负极非涂覆部
[0120]
130：电极
[0121]
140：第一分隔件
[0122]
150：第二分隔件
[0123]
160：分隔件
[0124]
170：电极接线片
[0125]
171：正极接线片
[0126]
172：负极接线片
[0127]
180、280：散热带
[0128]
181、281：基部
[0129]
182、282、283：粘结层
[0130]
c：中央轴线
[0131]
i：卷绕中央部
[0132]
o：卷绕外部。