[go: up one dir, main page]

TWI641176B - 彎曲電極組件的製造方法 - Google Patents

彎曲電極組件的製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI641176B
TWI641176B TW105119714A TW105119714A TWI641176B TW I641176 B TWI641176 B TW I641176B TW 105119714 A TW105119714 A TW 105119714A TW 105119714 A TW105119714 A TW 105119714A TW I641176 B TWI641176 B TW I641176B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode assembly
curvature
radius
curved
manufacturing
Prior art date
Application number
TW105119714A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201711253A (zh
Inventor
崔舜炯
崔正錫
Original Assignee
南韓商Lg化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商Lg化學股份有限公司 filed Critical 南韓商Lg化學股份有限公司
Publication of TW201711253A publication Critical patent/TW201711253A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI641176B publication Critical patent/TWI641176B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/043Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • H01M4/0435Rolling or calendering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468Compression means for stacks of electrodes and separators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0046Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by constructional aspects of the apparatus
    • B32B37/0053Constructional details of laminating machines comprising rollers; Constructional features of the rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/10Batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本發明係關於一種用於製造供電化學裝置用之電極組件的方法。更特定言之,本發明係關於一種用於製造具有曲率半徑均一之彎曲段的彎曲電極組件的方法。根據本發明,因為彎曲電極組件是藉由堆疊多個具有均一曲率半徑R之彎曲單位電池製造的,所以相比於藉由使扁平電極組件彎曲製造之電極組件,初始形狀之恢復率低且形狀穩定性高。此外,因為電極組件中所含單位電池藉由輥式層壓製程在均一條件下製造以具有彎曲段且其具有相同曲率半徑R或曲率半徑R之差異小,所以有可能易於在單位電池不過度變形的情況下製造出具有所要曲率半徑R之電極組件。

Description

彎曲電極組件的製造方法
本申請案主張2015年6月23日在韓國申請的韓國專利申請案第10-2015-0089126號的優先權,所述韓國專利申請案的揭露內容以引用之方式併入本文中。本發明係關於一種用於製造供電化學裝置用之電極組件的方法。更特定言之,本發明係關於一種用於製造具有曲率半徑均一之彎曲段的彎曲電極組件的方法。
隨著對用於資訊通訊之行動電子裝置(諸如PDA、行動電話以及膝上型電腦)、或電動自行車及電動車輛、及跟上緊湊且輕質型電子裝置的趨勢所需之二次電池組的需求不斷增長,人們正在努力使減少的尺寸及重量、具有高能量密度且可以大容量充電及放電的二次電池組商業化。
呈典型形狀的二次電池組包含例如方形或袋狀鋰離子二次電池組,其厚度小,適用於諸如行動電話之電子裝置中。然而,呈扁平形狀的方形或袋狀二次電池組不能有效地使用內部空間,且不能以各種形狀及大小用於二次電池組應用。因此,存在對具有如下形狀的電池組電池(battery cell)及電池組(battery pack) 的需求,所述形狀可有效使用內部空間且對諸如行動電話之呈流線型形狀及/或大小的電子裝置的應用具有高容量。
用於製造彎曲電池組之習知方法包含藉以產生平板狀電極組件或電池組且藉由彎曲夾具按壓以製造彎曲電池組的方法。
關於此方法,存在一些更早的技術,這些技術在電極組件上形成彎曲段。舉例而言,美國專利公開案第2007/009595號揭露一種電池組,其中凝膠捲型(jelly-roll type)電極組件具有垂直於捲繞軸之彎曲截面。根據所述技術,揭露出,經由熱壓縮模製,使用凹面加熱器及凸面加熱器達成彎曲形狀。
另外,韓國專利公開案第2014-0101888號揭露一種藉以將含有所注入之電解質溶液的扁平電池組電池安裝在一對彎曲夾具之間且按壓以製得彎曲電池組的方法。
一般而言,若多個板狀堆疊結構一起彎曲至預定曲率半徑,則內層堆疊結構之變形量大於外層堆疊結構之變形量。相比之下,因為塗佈在集電器(current collector)上之活性材料在充電及放電期間重複膨脹與收縮,所以二次電池組不能按預定形狀維持其轉換狀態。因此,結構之曲率半徑小的二次電池組(亦即,結構中翹曲相對較大的二次電池組)可能傾向於在重複充電及放電期間使翹曲狀態恢復成其初始狀態,且在這種情況下,藉由電池殼(cell case)按壓集電器之末端且向其施加強到足以穿透分隔件之力,引起短路。
當應力集中在電池之中心部分上時,會發生變形,諸如翹曲,且尤其,當曲率半徑減小時,這種趨勢增加,因此可製造的 形狀的範圍極其有限。此外,因為電極板在電池組之連續充電及放電期間收縮與膨脹,所以存在對電極組件之加速形狀變化的擔憂。因此,需要新開發一種用於製造具有顯著的形狀穩定性之彎曲電池組的方法。
本發明係關於解決先前技術之問題,諸如上述問題及自過去以來一直存在的技術問題,且尤其提供一種用於製造具有顯著的形狀穩定性之彎曲電極組件的方法。本發明的這些及其他目標及優點將根據以下說明得以瞭解。此外,將容易瞭解,本發明之目標及優點可藉由隨附申請專利範圍中所闡述之手段及方法及其組合來實現。
為達成所述目標,提供一種用於製造彎曲電極組件之方法。
根據本發明之第一實施例,所述用於製造彎曲電極組件之方法包含:步驟(S1):製備堆疊結構,所述堆疊結構包括至少一個負電極、至少一個正電極以及至少一個分隔件,其中負電極及正電極堆疊成在其間插入有分隔件,從而使負電極與正電極電隔離;及步驟(S2):執行壓縮製程,所述堆疊結構藉由所述壓縮製程經由一對壓縮輥壓縮,製得單位電池,其中經由步驟(S2)獲得之單位電池具有含曲率半徑R之彎曲形狀。
根據本發明之第二實施例,在第一實施例中,所述方法更包含步驟(S3):堆疊及壓縮至少兩個經由步驟(S2)獲得之單 位電池。
根據本發明之第三實施例,在第一實施例及第二實施例中之任一者中,在執行步驟(S2)之前,所述方法更包含步驟(S2'):針對單位電池設定輥式層壓製程條件以具有含曲率半徑R之彎曲形狀。
根據本發明之第四實施例,在第一實施例至第三實施例中之任一者中,步驟(S2)在加熱條件下執行。
根據本發明之第五實施例,在第一實施例至第四實施例中之任一者中,步驟(S2)中之壓輥配備有控制裝置以控制設定溫度、壓力及/或輥之轉速。
根據本發明之第六實施例,在第二實施例至第五實施例中之任一者中,單位電池經由步驟(S2)以受控溫度、壓力及/或輥轉速獲得。
根據本發明之第七實施例,在第二實施例至第六實施例中之任一者中,步驟(S3)使用彎曲夾具執行,且夾具包括下部夾具及上部夾具,下部夾具上面安放電極堆疊結構且經組態以在熱壓縮期間支撐上方電極堆疊結構,上部夾具經組態以向下按壓電極堆疊結構,且下部夾具及上部夾具具有曲率半徑R。
根據本發明之第八實施例,在第七實施例中,上部夾具及下部夾具沿相同方向彎曲,使得在壓縮期間,上部夾具疊加在下部夾具上。
此外,本發明之第九實施例係關於一種藉由堆疊多個具有曲率半徑R之單位電池來製造彎曲電極組件的方法。在第九實施例中,所述單位電池中之最大曲率半徑差在10%以內,所述最 大曲率半徑差代表具有最長曲率半徑(R1)之單位電池與具有最短曲率半徑(R2)之單位電池之間的曲率半徑差。
根據本發明之第十實施例,在第九實施例中,最大曲率半徑差經由以下方程式2計算:
最後,根據本發明之第十一實施例,在第九實施例或第十實施例中,藉由輥式層壓製程進行彎曲以具有預設曲率半徑R來製備單位電池。
根據本發明,因為彎曲電極組件藉由堆疊多個具有均一曲率半徑R之彎曲單位電池製造,所以相比於藉由使扁平電極組件彎曲製造之電極組件而言,初始形狀之恢復率低且形狀穩定性高。此外,因為藉由輥式層壓製程在均一條件下產生電極組件中所包含的單位電池以具有彎曲段且所述單位電池具有相同曲率半徑R或曲率半徑R之差異小,所以有可能在單位電池不過度變形的情況下容易地製造出具有所要曲率半徑R之電極組件。
40a、40b‧‧‧輥
50‧‧‧切割機
60a‧‧‧下部夾具
60b‧‧‧上部夾具
100a、100a'、100b1、100b2‧‧‧單位電池
100b‧‧‧電極組件
附圖說明本發明之較佳實施例,且與詳細說明一起,用以提供對本發明之原理的進一步理解,且因此本發明不應理解為限於此。另一方面,為清楚起見,圖式中之要素的形狀、大小、規模或比例可放大。
圖1為根據本發明之特定實施例製造電極組件之方法的製程流程圖。
圖2為根據本發明之特定實施例製造單位電池之製程的圖示。
圖3為根據本發明之特定實施例製造電極組件之製程的圖示。
圖4顯示不同單位電池之間的曲率半徑差。
在下文中,將參考附圖詳細描述本發明。應瞭解,說明書及隨附申請專利範圍中所用的術語或詞語不應理解為限於通用及辭典含義,而應基於允許發明人恰當定義術語以提供最佳解釋的原則,基於與本發明之技術態樣對應的含義及概念來解釋。因此,本文所述之實施例及圖式中所示之說明僅為本發明之最佳實施例且不代表本發明之所有技術態樣,因此應瞭解,可在申請專利申請案時進行各種等效物及修改取代。
本發明提供一種用於製造彎曲電極組件的方法,所述彎曲電極組件彎曲以具有曲率半徑R。所述製造方法的特性在於,製造出具有預設曲率半徑R之彎曲單位電池且將所述彎曲單位電池中之至少兩者堆疊,製造出具有曲率半徑R之彎曲電極組件。藉由本發明之製造方法製造的電極組件具有如此良好的形狀穩定性,使得所述電極組件可維持彎曲形狀。
圖1為顯示根據本發明製造彎曲電極組件之方法的製程流程圖。參看圖1,根據本發明製造彎曲電極組件之方法包含以下 步驟(S1)至步驟(S3):步驟(S1):製備堆疊結構,所述堆疊結構包含負電極、正電極以及分隔件;步驟(S2):壓縮堆疊結構,製得單位電池;以及步驟(S3):堆疊及壓縮至少兩個經由步驟(S2)獲得之單位電池。
根據本發明之特定實施例,堆疊結構可包含至少一個負電極、至少一個正電極以及至少一個分隔件,且負電極及正電極堆疊成使得藉由分隔件維持電隔離。
在本發明之特定實施例中,步驟(S2)可使用配備有一對輥之壓縮部件執行。壓縮部件可為例如輥式層壓裝置。在堆疊結構通過輥式層壓裝置的這對輥之間的同時,將堆疊結構壓成單位電池,其中負電極、正電極以及分隔件結合在一起。根據本發明之特定實施例的壓縮可在加熱條件下執行。
在本發明中,用於製造彎曲電極組件之方法預設將施加給單位電池之曲率半徑R且控制單位電池之製程條件以獲得預設曲率半徑R。舉例而言,藉由控制壓縮製程中之溫度條件、壓力條件及/或輥之轉速,單位電池在彎曲時可具有含預設曲率半徑R之彎曲段。根據本發明之特定實施例,彎曲段可呈圓形或卵形圓弧形狀。
藉由將單位電池本身安裝在具有預定彎曲形狀之電池組殼體中,可製造出彎曲電池組。或者,根據本發明之另一態樣,藉由堆疊至少兩個單位電池,可製造出具有預定曲率半徑R之彎曲電極組件。
在本發明中,正電極可包含由例如鋁(Al)製成之正電極集電器及藉由在正電極集電器之一個表面或兩個表面上塗佈正電極活性材料形成的正電極活性材料層。類似地,負電極可包含由銅製成之集電器及藉由在集電器之一個表面上塗佈負電極活性材料形成的負電極活性材料層。
正電極活性材料包含例如:分層正電極活性材料,諸如LiCoO2、LiNiO2、LiNi1-yCoyO2(0<y<1)、LiMO2(M=Mn、Fe)、Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1、0<b<1、0<c<1、a+b+c=1)、LiNi1-yMnyO2(Oy<1);尖晶石型正電極活性材料,諸如LiMn2O4、LiMn2-zCozO4(0<z<2)、LiMn2-zNizO4(0<z<2)、Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2、0<b<2、0<c<2、a+b+c=2);以及橄欖石型正電極活性材料,諸如LiCoPO4、LiFePO4
此外,負電極活性材料包含例如:碳類材料,諸如石油焦、活性碳、石墨、不可石墨化的碳、石墨類碳;金屬複合氧化物,諸如LixFe2O3(0x1)、LixWO2(0x1)、SnxMe1-xMe'yOz(Me:Mn、Fe、Pb、Ge;Me':Al、B、P、Si、週期表第1族、第2族以及第3族中之元素、鹵素;0<x1;1y3;1z8);鋰金屬;鋰合金;矽類合金;錫類合金;氧化物,諸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4、Bi2O5;導電聚合物,諸如聚乙炔;以及基於Li-Co-Ni的材料。
在本發明中,負電極及正電極中之每一者可具有電極突片(electrode tab),諸如負電極突片或正電極突片。舉例而言,電極突片可與負電極集電器及/或正電極集電器一體地形成,且對應 於未塗有電極活性材料之非塗佈區。亦即,電極突片(T)可藉由將對應於集電器表面上未塗有電極活性材料之區域的區域切成最佳形狀來形成。
在本發明之特定實施例中,分隔件充當離子導電阻擋層,其允許離子通過,同時阻斷負電極與正電極之間的電接觸。根據本發明之特定實施例,分隔件可包含具有多個微孔之多孔性聚合物基板。此外,分隔件可具有塗層於多孔性聚合物基板之表面上的多孔,且多孔塗層包含多個無機粒子及聚合物黏合劑樹脂。多孔塗層為如下層:無機粒子經由黏合劑樹脂介質,藉由點結合及/或表面結合密集填充在塗層內,且所述塗層具有由無機粒子之間的間隙體積產生的多孔結構。
多孔聚合物基板為由以下聚合物樹脂中之至少一者形成的多孔聚合物基板:包含(但不限於)例如聚烯烴(polyolefin)、聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethyleneterephthalate)、聚對苯二甲酸伸丁酯(polybutyleneterephthalate)、聚縮醛(polyacetal)、聚醯胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯亞胺(polyimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚醚碸(polyethersulfone)、聚苯醚(polyphenyleneoxide)、聚苯硫醚(polyphenylenesulfide)、聚乙烯萘(polyethylenenaphthalene)。此外,多孔聚合物基板包含藉由熔融聚合物樹脂形成之片式膜,及藉由將熔融紡絲聚合物樹脂獲得之細絲放置在一起產生的不織布纖維。較佳地,多孔聚合物基板為藉由將聚合物樹脂熔融/模製成薄片形狀產生的多孔聚合物基板。
隨後,參考附圖說明本發明之特定實施例。
圖2為使用輥式層壓裝置製造彎曲單位電池之方法的圖示。參見圖2,負電極、正電極以及分隔件按依序順序堆疊且連續供應至輥式層壓裝置[步驟(S1)],且在其通過輥時,對其進行壓縮以製得單位電池,其中負電極、正電極以及分隔件結合在一起[步驟(S2)]。用切割機50將已通過輥之單位電池切成最佳大小,且使其做好使用準備。
根據本發明之特定實施例,當藉由輥式層壓壓縮單位電池時,單位電池彎曲且沿著輥之前進方向彎曲,形成具有預定曲率半徑R之彎曲段(curve)。
在本發明中,因為單位電池具有層狀結構且形成各層之負電極、正電極以及分隔件包含不同材料,所以各層之反應(例如縮短或伸長)程度視輥壓縮期間的製程條件而改變,所述製程條件諸如溫度、壓力及/或所施加之輥轉速。因此,最佳控制此製程條件使得有可能製造出具有預定曲率半徑R之單位電池。
習知地,藉由使用彎曲夾具按壓平板狀電極組件或電池組來製造彎曲電極組件或電池組。然而,如先前所描述,在這種情況下,應力集中在電池之中心部分上,導致變形(諸如扭曲),或藉由形狀恢復能力返回初始狀態(亦即,扁平狀態)的問題。
相較於彎曲電極組件之習知製造方法,本發明所採用的方法可控制輥式層壓製程條件,使得單位電池可穩定地維持具有均一曲率半徑R之彎曲形狀。根據本發明之特定實施例,在執行輥式層壓製程之前,設定單位電池之製程條件以獲得所要曲率半徑R,且隨後根據所設定之製程條件製造單位電池。在相同輥式層壓製程條件下製造的多個單位電池具有相同曲率半徑R,或根據 不同情況之曲率半徑R的差異小。因此,恰當地堆疊所述單位電池,製造出具有預定曲率半徑R之彎曲電極組件。因為所述彎曲電極組件是藉由堆疊彎曲單位電池產生的,所以相比於根據習知製造方法製得的彎曲電極組件,最後產生的彎曲電極組件可穩定地維持彎曲形狀且消除形狀變形之可能性。
根據本發明之特定實施例,輥式層壓可在加熱條件下執行,且可基於所要曲率半徑R或曲率,恰當地控制加熱溫度。
根據本發明之特定實施例,在執行步驟(S2)之前,所述方法可更包含步驟(S2'):恰當地設定輥式層壓製程之具體條件,例如加熱條件、壓力條件及/或輥之轉速,從而在單位電池中形成所要曲率半徑R。
關於後續製程,可經由步驟(S2)製造多個具有相同曲率半徑或曲率半徑落在預定範圍內之單位結構。在這種情況下,關於所製得的多個單位電池維持均一曲率,亦即具有相同曲率半徑R或曲率半徑R包含在預定容限範圍內,較佳均一地維持輥式層壓之製程條件直至獲得所要數目之單位電池為止。為此目的,可提供輥配備控制裝置以個別地或同時地控制製程條件,諸如溫度、壓力及/或輥之轉速。
根據本發明之特定實施例,可平行於輥之前進方向(MD)在單位電池之彎曲段中形成彎曲段之軸。此外,彎曲單位電池之形狀為呈圓形或卵形圓弧形狀之彎曲段,其中單位電池之兩個末端部分沿相同方向彎曲,亦即,兩個末端相對於平面向上或向下彎曲。
根據本發明之特定實施例,單位電池可為具有相同極性 之最頂電極層及最底電極層之雙電池(bicell),或含具有不同極性之最頂電極層及最底電極層之電極的全電池。此外,可在單位電池之最頂層及/或最底層置換分隔件。
在本發明之特定實施例中,在單位電池中彎曲之彎曲段可呈圓弧形狀,所述圓弧為圓形或卵形之一段。在卵形形狀之情況下,彎曲段中心部分之曲率半徑可大於或小於彎曲段末端部分之曲率半徑。
圖3為步驟(S3)之圖示:將至少兩個經由步驟(S2)獲得之單位電池堆疊以製造出電極組件。參見圖3,步驟(S3)可使用具有彎曲段之一對夾具(下部夾具60a及上部夾具60b)來執行。在本發明之特定實施例中,夾具包含下部夾具60a及上部夾具60b,下部夾具60a上面安放多個單位電池且經組態以在單位電池之壓縮期間支撐上方單位電池,上部夾具60b經組態以向下按壓單位電池及下部夾具。此外,下部夾具60a具有曲率半徑R之凹面部分,且上部夾具60b具有曲率半徑R之凸面部分,使得上部夾具60b疊加在下部夾具60a上。根據本發明之特定實施例,夾具之曲率半徑R等於待安裝之單位電池之曲率半徑R,或夾具所具有之曲率半徑R在單位電池之曲率半徑R的預定容限範圍內。
根據本發明之特定實施例,夾具之曲率半徑R可較佳等於步驟(S2')中之預設曲率半徑R,且具有步驟(S2')中之預設曲率半徑R之電極組件可經由壓縮製程使用夾具完成。
在一特定實施例中,單位電池沒有完美地匹配步驟(S2')中之預設曲率半徑R且可具有落在預定容限範圍內之其他曲率半 徑R。或者,待堆疊的多個單位電池之曲率半徑R可以不完美匹配。因此,在步驟(S2')中,可用具有與預設曲率半徑R相同之曲率半徑R的彎曲夾具壓縮單位電池,製造出具有根據步驟(S2')中之預設曲率半徑R形成之彎曲段的彎曲電極組件。
參考圖3具體描述步驟(S3),首先,將經由步驟(S2)製備的多個單位電池按依序順序堆疊且安裝在下部夾具60a上。在此情況下,多個單位電池可具有相同或不同的層置放順序。在本發明之特定實施例中,置放在上面的單位電池100a具有分隔件/負電極/分隔件/正電極結構,且置放在下面的單位電池100a,具有分隔件/負電極/分隔件/正電極/分隔件結構。這是為了將分隔件置放在電極組件之最上層及最底層。此外,在一特定實施例中,各層之置放順序可根據電極組件之最終使用目的恰當地改變。
隨後,藉由上部夾具60b按壓安裝在下部夾具60a上的單位電池100a及單位電池100a',形成電極組件100b。
較佳地,安裝在下部夾具上之多個單位電池具有相同曲率半徑R或包含在預定容限範圍內。根據本發明之特定實施例,容限範圍為步驟(S2')中之預設曲率半徑R±10%、5%或3%,且尤其可藉由以下[方程式1]計算。
在本發明之特定實施例中,必要時,可在按壓製程中執行熱處理,且加熱方法不受特別限制。舉例而言,可將加熱器安裝在夾具內,從而在按壓的同時執行加熱。在按壓製程期間施加的壓力及溫度在不會導致電極組件劣化的範圍內,較佳為150至500 kgF之壓力及10℃至90℃之溫度。然而,為使由加熱引起的電極組件劣化降到最低,可在無任何單獨加熱製程的情況下,在室溫下執行按壓。
另一方面,在本發明之特定實施例中,在堆疊多個彎曲單位電池以製造彎曲電極組件時,所堆疊之單位電池之曲率半徑R的最大差異較佳在10%以內。舉例來說,在圖4中,在單位電池中,最大曲率半徑差在10%以內,所述最大曲率半徑差代表具有最長曲率半徑R1之單位電池100b1與具有最短曲率半徑R2之單位電池100b2之間的曲率半徑差。
在本發明中,最大曲率半徑差經由以下[方程式2]計算。
如上文所述,因為根據本發明之彎曲電極組件是藉由在輥式層壓製程中堆疊經形成具有預設曲率半徑R之單位電池製造的,所以其彎曲形狀具有非常高的形狀穩定性且由於使用電池組而引起的形狀變形的低可能性。
雖然已在上文中關於有限數目之實施例及圖式描述了本發明,但本發明並不限於此,且所屬領域中具通常知識者清楚,可在本發明之技術範圍及隨附申請專利範圍之等效範圍內作出各種修改及變化。

Claims (8)

  1. 一種用於製造彎曲電極組件之方法,包括:步驟(S1):製備堆疊結構,所述堆疊結構包括至少一個負電極、至少一個正電極以及至少一個分隔件,其中所述負電極及所述正電極堆疊成在其間插入有所述分隔件,從而使所述負電極與所述正電極電隔離;步驟(S2):執行壓縮製程,所述堆疊結構藉由所述壓縮製程經由一對壓輥壓縮,以製備單位電池,其中經由所述步驟(S2)獲得之所述單位電池具有含曲率半徑R之彎曲形狀;以及步驟(S3):堆疊及壓縮至少兩個經由所述步驟(S2)獲得之單位電池,其中所述步驟(S3)使用彎曲夾具執行,且所述夾具包括下部夾具及上部夾具,所述下部夾具上面安放所述電極堆疊結構且經組態以在熱壓縮期間支撐上方所述電極堆疊結構,所述上部夾具經組態以向下按壓所述電極堆疊結構,所述下部夾具及所述上部夾具具有曲率半徑R。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於製造彎曲電極組件之方法,在執行所述步驟(S2)之前,更包括:步驟(S2'):針對所述單位電池設定輥式層壓製程條件以獲得含曲率半徑R之彎曲形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於製造彎曲電極組件之方法,其中所述步驟(S2)在加熱條件下執行。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於製造彎曲電極組件之方法,其中所述步驟(S2)中之所述壓輥配備有控制裝置以控制所述設定溫度、壓力及/或所述輥之轉速。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於製造彎曲電極組件之方法,其中所述單位電池經由所述步驟(S2)以受控溫度、壓力及/或輥轉速獲得。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於製造彎曲電極組件之方法,其中所述上部夾具及所述下部夾具沿相同方向彎曲,使得在壓縮期間,所述上部夾具疊加在所述下部夾具上。
  7. 一種用於製造彎曲電極組件之方法,包括:堆疊多個具有曲率半徑R之單位電池以製造電極組件,其中所述單位電池中之最大曲率半徑差在10%以內,所述最大曲率半徑差代表具有最長曲率半徑(R1)之單位電池與具有最短曲率半徑(R2)之單位電池之間的曲率半徑差,其中藉由輥式層壓製程中之溫度條件、壓力條件及/或輥之轉速進行彎曲以獲得預設曲率半徑R來製備所述單位電池。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於製造彎曲電極組件之方法,其中所述最大曲率半徑差經由以下[方程式2]計算:
TW105119714A 2015-06-23 2016-06-23 彎曲電極組件的製造方法 TWI641176B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??10-2015-0089126 2015-06-23
KR20150089126 2015-06-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201711253A TW201711253A (zh) 2017-03-16
TWI641176B true TWI641176B (zh) 2018-11-11

Family

ID=57585133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105119714A TWI641176B (zh) 2015-06-23 2016-06-23 彎曲電極組件的製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10566604B2 (zh)
EP (1) EP3261162B1 (zh)
JP (1) JP6596504B2 (zh)
KR (1) KR101963763B1 (zh)
CN (1) CN107810569B (zh)
TW (1) TWI641176B (zh)
WO (1) WO2016208970A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180050108A (ko) * 2016-11-04 2018-05-14 주식회사 엘지화학 적층필름의 제조 시스템 및 적층필름의 제조 방법
KR102242250B1 (ko) * 2017-07-18 2021-04-21 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조방법 및 전극 조립체 가압 장치
PL3490048T3 (pl) * 2017-07-18 2023-11-27 Lg Energy Solution, Ltd. Sposób wytwarzania zespołu elektrodowego
KR102244951B1 (ko) 2017-11-21 2021-04-27 주식회사 엘지화학 전극 조립체와 이차전지 및 그 전극 조립체와 이차전지의 제조방법
KR102265741B1 (ko) * 2018-03-21 2021-06-16 (주)엘지에너지솔루션 리튬 이차 전지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 리튬 이차 전지
KR102347981B1 (ko) 2018-04-23 2022-01-07 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 그 전극 조립체 제조방법
KR102500240B1 (ko) * 2018-06-29 2023-02-16 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 제조방법
CN108878986B (zh) * 2018-07-13 2022-10-11 广东天劲新能源科技股份有限公司 一种弧形锂离子电池制造装置及制造方法
CN109411643B (zh) 2018-12-10 2021-09-14 宁德新能源科技有限公司 电池组
KR20200095896A (ko) * 2019-02-01 2020-08-11 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조방법과, 이를 통해 제조된 전극 및 이차전지
KR102474625B1 (ko) * 2019-03-21 2022-12-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 제조 장치 및 전지 제조 방법
ES2975508T3 (es) 2019-09-05 2024-07-08 Lg Energy Solution Ltd Método de fabricación de una batería secundaria
CN110676506B (zh) * 2019-10-23 2020-10-09 中兴高能技术有限责任公司 电芯的制作方法、电芯和电池
KR102790887B1 (ko) * 2019-12-13 2025-04-04 주식회사 엘지에너지솔루션 압착롤장치 및 압착방법
CA3222391A1 (en) 2021-08-05 2023-02-09 Kwan-Hee Lee Electrode assembly, secondary battery, battery pack and vehicle including the same
KR102742757B1 (ko) * 2022-12-07 2024-12-12 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307130A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Toshiba Battery Co Ltd 湾曲した電池の製造方法
CN104009258A (zh) * 2013-02-21 2014-08-27 三星Sdi株式会社 电极组件、包括其的电池单元和制备该电池单元的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307084A (ja) * 1998-02-19 1999-11-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解質電池
KR100833808B1 (ko) 2000-11-21 2008-05-30 소니 가부시끼 가이샤 폴리머 전해질 전지 및 그 제조 방법
JP2008177089A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Toyota Motor Corp 燃料電池
KR101049841B1 (ko) * 2008-03-12 2011-07-15 주식회사 엘지화학 휘어진 형상의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
WO2012002358A1 (ja) * 2010-06-28 2012-01-05 株式会社村田製作所 蓄電デバイス及びその製造方法
JP5606416B2 (ja) 2011-09-26 2014-10-15 株式会社東芝 電極のプレス装置、電極の製造装置及び電極の製造方法
CN103959541B (zh) * 2012-05-23 2016-06-22 株式会社Lg化学 电极组件和包含其的电化学电池
TWM482169U (zh) 2013-07-05 2014-07-11 Power Source Energy Co Ltd 曲面電池
KR102221805B1 (ko) 2013-10-29 2021-03-03 삼성에스디아이 주식회사 커브드 이차 전지의 제조 방법
US9912005B2 (en) 2013-10-29 2018-03-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of manufacturing curved secondary battery
KR101838334B1 (ko) * 2014-02-24 2018-03-13 주식회사 엘지화학 곡면 셀 제조방법 및 그로 인해 제조된 곡면 셀
US10297868B2 (en) * 2014-12-03 2019-05-21 Lg Chem, Ltd. Method for manufacturing electrode assembly for secondary battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11307130A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Toshiba Battery Co Ltd 湾曲した電池の製造方法
CN104009258A (zh) * 2013-02-21 2014-08-27 三星Sdi株式会社 电极组件、包括其的电池单元和制备该电池单元的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016208970A1 (ko) 2016-12-29
CN107810569A (zh) 2018-03-16
KR20170000368A (ko) 2017-01-02
EP3261162B1 (en) 2021-11-10
US10566604B2 (en) 2020-02-18
EP3261162A1 (en) 2017-12-27
TW201711253A (zh) 2017-03-16
CN107810569B (zh) 2020-02-21
KR101963763B1 (ko) 2019-03-29
US20180076442A1 (en) 2018-03-15
JP6596504B2 (ja) 2019-10-23
EP3261162A4 (en) 2018-11-07
JP2018511144A (ja) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI641176B (zh) 彎曲電極組件的製造方法
US9209491B2 (en) Stack/folding-typed electrode assembly and method for preparation of the same
US9136556B2 (en) Electrode assembly of novel structure and process for preparation of the same
US8579994B2 (en) Method for producing a solid-state cell and a solid-state cell
CN111640992B (zh) 全固态电池和其制造方法
KR102264685B1 (ko) 전극조립체 제조장치 및 전극조립체를 제조하는 방법
JP2019110130A (ja) 固体電池の製造
KR101664945B1 (ko) 전극 조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 전극 조립체
CN105917511A (zh) 层压方法
KR101282067B1 (ko) 비대칭 코팅된 분리막을 포함하는 전극조립체 및 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자
JP2022534760A (ja) ケイ素主体アノードセルにおける電極の直接コーティング
CN116470242A (zh) 具备短路防止结构的电极组件及其制造方法
CN118472347B (zh) 电池的制备方法、电池以及用电装置
WO2018155175A1 (ja) 二次電池の製造方法
JP7172679B2 (ja) 全固体電池
CN116569379A (zh) 包括比负极具有更宽面积的正极的全固态电池及其制造方法
KR102442166B1 (ko) 플렉서블 이차전지용 파우치, 이를 구비한 플레서블 이차전지, 및 플렉서블 이차전지용 파우치의 제조 방법
KR101846748B1 (ko) 전고체 전지용 양극의 연속 제조방법
KR102197360B1 (ko) 향상된 기계적 강도의 단면 전극을 포함하고 있는 전극조립체
US20200280089A1 (en) Flexible battery
KR102886515B1 (ko) 전극 조립체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR102913958B1 (ko) 라미네이션 앤 스택형 이차전지의 제조방법
CN118104036A (zh) 全固态电池及其制造方法
CN120149494A (zh) 蓄电设备及其制造方法
KR20240061212A (ko) 전극 조립체, 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조 방법