电极组件和包括该电极组件的二次电池的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年11月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0161172的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
3.本公开涉及一种电极组件和包括该电极组件的二次电池，更具体地，涉及一种包含坚固的电极接头的电极组件和包括该电极组件的二次电池。


背景技术：

4.近来，随着能源价格由于化石燃料的消耗而增加以及对环境污染的关注日益增加，对环境友好的替代能源的需求必将在未来生活中发挥重要作用。因此，对用于产生诸如核能、太阳能、风能和潮汐能的各种能源的技术的研究正在进行中，并且用于更高效地使用所产生的能量的储能装置也引起了许多关注。
5.特别地，随着技术发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的电池的需求迅速增加。因此，已经对能够满足不同需求的电池进行了许多研究。
6.通常，对具有诸如高能量密度、放电电压、输出稳定性等优点的锂二次电池(诸如，锂离子电池或锂离子聚合物电池)的需求高。
7.根据电池壳体的形状，这种二次电池分为：圆柱形电池，其中将电极组件装入圆柱形金属罐中；棱柱形电池，其中将电极组件装入棱柱形金属罐中；以及袋型电池，其中将电极组件装入由铝层压板形成的袋型壳体中。
8.袋型二次电池可能由于制造过程中的外力(例如将多个电极接头聚集成一个的过程，或将电极接头束与金属引线焊接以将它们电连接到外部的过程)和充电/放电期间根据电极体积变化的内力而导致电极接头断开。另外，袋型二次电池壳体的强度弱，这可能由于外部冲击而暴露出稳定性问题。
9.通常，电极接头包括从每个单元电芯的正极板和负极板突出的多个正极接头和负极接头。由于正极接头和负极接头由非常薄的金属薄膜制成，类似于正极板和负极板，因此当冲击施加到袋状二次电池时，存在很高的在其它部件之前断开的可能性。
10.因此，需要开发一种电极接头，与传统的电极接头相比，该电极接头更能抵抗由于在制造过程、连接过程和使用过程中出现的内部/外部力所引起的应力而导致的断开。


技术实现要素：

11.技术问题
12.本公开的目的是提供一种包含坚固电极接头的电极组件和包括该电极组件的二次电池。
13.本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员从以下详细描述中应当清楚地理解本文未描述的其它目的。
14.技术方案
15.为了实现上述目的，根据本公开的一个示例性实施方式，提供了一种电极组件，该电极组件包括：单元电芯，所述单元电芯包括正极板、隔膜和负极板，电极接头，所述电极接头从所述正极板和所述负极板中的至少一者突出，以及电极引线，所述电极引线连接到所述电极接头，其中，在所述电极接头的与所述电极接头和所述电极引线的交叠部分相邻的部分中形成有椭圆形孔。
16.所述孔可以具有椭圆形状，所述椭圆形状的长轴在所述电极接头突出的方向上。
17.所述电极接头可以包括电极活性材料被涂覆到电极板的第一电极接头部分和未涂覆所述电极活性材料的第二电极接头部分。
18.所述第二电极接头部分可以连接到所述电极引线。
19.所述第一电极接头部分的左侧边缘和右侧边缘可以形成为曲线形状。
20.所述孔可以形成在所述第二电极接头部分中。
21.所述孔可以从所述第二电极接头部分延伸并且形成在所述第一电极接头部分和所述第二电极接头部分上。
22.所述孔可以在电极接头的宽度方向上形成为多个。
23.所述孔在宽度方向(cw)上的长度与在纵向长度(ch)上的长度的比率可以为0.2至0.4333。
24.根据本公开的另一示例性实施方式，提供了一种包括上述电极组件的二次电池。
25.有益效果
26.本公开的示例性实施方式可以实现包括孔的电极接头，从而减小由于内/外力引起的初始抗裂性，同时，延迟裂纹的进展并使得难以达到完全断开，从而改善断开的发生。
27.本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上文未描述的其它附加效果。
附图说明
28.图1是示出根据本公开的比较例的电极组件的平面图；
29.图2是示出根据本公开的示例性实施方式的电极组件的平面图；
30.图3是图2沿第一方向的截面图；
31.图4是用于比较根据比较例和本公开的示例性实施方式的接头中的最大应力值的曲线图；以及
32.图5是示出图2的示例性实施方式的变型的平面图。
具体实施方式
33.在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种示例性实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实现它们。本公开可以以各种不同的方式修改，并且不限于这里阐述的示例性实施方式。
34.为了清楚起见，这里将省略与描述无关的部件的描述，并且在整个描述中相同的附图标记表示相同的元件。
35.此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图
中，为了便于描述，放大了一些层和区域的厚度。
36.此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”时，这意味着不存在其它中间元件。此外，词语“在
……
上”或“在
……
上方”意味着设置在参考部分之上或之下，并且不一定意味着设置在参考部分的朝向重力的相反方向的上端。
37.此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某一组分时，其意指该部分还可包括其它组分，而不排除其它组分，除非另有说明。
38.此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，它是指从上侧观察目标部分，并且当被称为“截面”时，它是指当从垂直切割的截面的侧面观察目标部分。
39.图1是示出根据本公开的比较例的电极组件的平面图，图2是示出根据本公开的示例性实施方式的电极组件的平面图。图3是图2沿第一方向的截面图。
40.参照图1，根据本公开的一个示例性实施方式的电极组件包括电极板10、从电极板10突出的电极接头11、以及连接到电极接头11的电极引线21。电极接头11和电极引线21可以在交叠部分15处通过焊接等相互连接。电极接头11和电极引线21彼此电连接。可能发生电极接头11由于连接它们的过程，将电极引线21连接或固定到外部框架的过程，或袋型电池的周期性充电和放电而断开的现象。
41.参照图2，根据本公开的示例性实施方式的电极组件包括电极板100、沿第一方向d1从电极板100突出的电极接头110、以及连接到电极接头110的电极引线210。电极组件包括单元电芯，该单元电芯包括正极板、隔膜和负极板，并且根据本公开的示例性实施方式的电极板100可以是正极板和负极板中的至少一个。
42.根据本公开的示例性实施方式，电极接头110的一端和电极引线210的一端可以交叠以形成交叠部分150，并且在交叠部分150中，电极接头110和电极引线210可以通过焊接等彼此连接以形成连接部分。根据本公开的示例性实施方式，椭圆形孔500形成在电极接头110的与交叠部分150相邻的部分中。此时，孔500优选具有在第一方向d1上具有长轴的椭圆形状，第一方向d1是电极接头110突出的方向。换言之，根据本公开的示例性实施方式的孔500具有与第一方向d1相同的高度方向(ch)和垂直于第一方向d1的宽度方向(cw)，并且高度方向(ch)上的长度比宽度方向(cw)上的长度长。此外，孔500可以在电极接头110的垂直于第一方向d1的宽度方向上形成为多个。
43.参照图2和图3，根据本公开的示例性实施方式的电极接头110包括电极活性材料105被涂覆到电极板100的第一电极接头部分110a和未涂覆电极活性材料105的第二电极接头部分110b。电极接头包括具有不同宽度的第一部分110a和第二部分110b。第二部分110b具有比第一部分110a窄的宽度，并且第二部分110b可以是连接到电极引线210的部分。第一部分110a的右侧边缘和左侧边缘可以形成为具有第一曲率r的曲线形状。此时，孔500可以形成在第二部分110b中。突起130可以是区分电极板100和电极接头110的边界。
44.图4是用于比较根据比较例和本公开的示例性实施方式的接头中的最大应力值的曲线图。图4的曲线图示出了初始抗裂性，该初始抗裂性基于电极接头中的当被拉动一定长度时所施加的应力值(每种情况下的最大应力值)。
45.参照图2和图4，在具有孔500的示例性实施方式中，当纵向方向(ch)上的长度恒定
(ch＝3)时，从宽度方向(cw)上的长度和最大应力值之间的关系看，当宽度方向(cw)上的长度接近1mm时，最大应力值成为最小值。当宽度方向上的长度(cw)增加超过1.5mm时，电极接头中的应力显示出增加的趋势。纵向方向上的长度(ch)和宽度方向上的长度(cw)(将在下面描述)可以指纵向方向上的半径和宽度方向上的半径，如图2所示。
46.这是因为当椭圆形孔500具有宽度方向(cw)上的长度显著小于纵向方向(ch)上的长度的形状时，在孔500的下端和上端处可能出现最大应力集中。相反，当宽度方向上的长度(cw)具有类似于或大于纵向方向上的长度(ch)的孔形状时，最大应力集中出现在左侧端和右侧端，因此，电极接头中的最大应力值增加。
47.因此，根据本公开的示例性实施方式，宽度方向(cw)上的长度与纵向方向(ch)上的长度的比率可以是0.2至0.4333。在一个示例性实施方式中，当纵向方向(ch)上的长度为3mm时，宽度方向上的长度cw可以在0.6mm至1.3mm的范围内。当宽度方向上的长度cw为1mm时，电极接头中的应力最小化，同时应力不集中在孔500中。
48.与未设置孔的比较例的应力水平相比，当宽度方向上的长度(cw)具有特定范围内的形状时，电极接头内的应力低，并且具有纵向方向不是长轴的孔的电极接头具有高应力，设置孔会增加电极接头中的应力，使得当电极接头的强度恒定时，容易产生初始裂纹。
49.下面的表1示出了根据孔的数量和孔的形状、到电极接头破损处的位移。
50.[表1]
[0051]
类型孔的数量ch，mmcw，mm到破损处的位移(mm)a0
‑‑
1.51b1311.83c1330.97d2312.20e2331.09
[0052]
参考表1，只有当孔500在高度方向(ch)上的长度比在宽度方向(cw)上的长度长时，才不存在由于设置了孔500而导致的应力增加，这不影响初始抗裂性。当孔500的宽度方向(cw)比高度方向(ch)长时，由于孔的形成，孔的应力集中降低了抗裂性，相反，容易产生均匀性，这可能增加断开的风险。另外，当裂纹进展到一定程度时，在比较例中，根据裂纹的进展，裂纹部分的周边的形状没有变化，而在示例性实施方式中，特定的孔需要产生新的裂纹，因此裂纹产生所需的能量高，这可增加位移的水平直到完全断开。此外，在根据本公开的示例性实施方式的沿宽度方向的长孔而不是特定孔的情况下，应力容易集中，因此产生附加裂纹所需的能量水平可以相对较低，这可以减小位移水平直到完全断开。
[0053]
图5是示出图2的示例性实施方式的变型的平面图。
[0054]
参考图5，其基本上与图2中描述的示例性实施方式相同，但是根据本公开的示例性实施方式的孔600可以形成为不仅延伸到第二电极接头部分110b而且还延伸到第一电极接头部分110a。除了上述差异之外，图2中描述的所有内容可以应用于本公开的示例性实施方式。
[0055]
另外，根据本公开的示例性实施方式的电极组件可用于形成袋型二次电池。
[0056]
尽管以上已经示出并描述了本公开的优选示例性实施方式，但是本公开的范围不限于此，并且在不脱离所附权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术
人员可以设计出许多其他修改和示例性实施方式。此外，这些修改的示例性实施方式不应从本公开的技术精神或角度单独理解。
[0057]
[附图标记说明]
[0058]
100：电极板
[0059]
110：电极接头
[0060]
150：交叠部分
[0061]
210：电极引线
[0062]
105：电极活性材料
[0063]
120：边界部分
[0064]
150：连接部
[0065]
500、600：孔