電極組件以及包括該電極組件的鋰二次電池制造技術

本發明專利技術涉及一種電極組件以及包括該電極組件的鋰二次電池。電極組件包括依次堆疊的正極集電器、正極活性材料層、隔板、負極活性材料層和負極集電器，其中多個通孔形成為穿過正極活性材料層、隔板和負極活性材料層，正極集電器包括第一片狀集電器和多個第一柱狀集電器，多個第一柱狀集電器沿著電極組件的厚度方向從第一片狀集電器延伸并且穿過一部分通孔，負極集電器包括第二片狀集電器和多個第二柱狀集電器，多個第二柱狀集電器沿著電極組件的厚度方向從第二片狀集電器延伸并且穿過除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。

Electrode assembly and lithium secondary battery including the electrode assembly

The invention relates to an electrode assembly and a lithium secondary battery including the electrode assembly. The electrode assembly includes stacked positive collector, positive active material layer, separator, negative active material layer and negative collector, in which several through holes are formed to pass through the positive active material layer, separator and negative active material layer. The positive collector includes the first sheet collector and several first columnar collectors, and many first columnar collectors are along the thickness of the electrode assembly. The negative collector comprises a second sheet collector and a plurality of second columnar collectors, which extend from the second sheet collector along the thickness direction of the electrode assembly and pass through the remaining through holes other than the part of the through holes.

【技術實現步驟摘要】
電極組件以及包括該電極組件的鋰二次電池
本申請要求于2017年6月27日在韓國提交的韓國專利申請第10-2017-0081480號的優先權，通過引用將上述專利申請的公開內容結合在此。本專利技術涉及一種電極組件以及包括該電極組件的鋰二次電池。更具體地，本專利技術涉及一種包括以新穎形狀堆疊的正極、隔板和負極的電極組件，以及包括該電極組件的鋰二次電池。
技術介紹
近來，儲能技術已受到越來越多的關注。隨著儲能技術的應用已經延伸到用于手機、攝像機和筆記本電腦的能源，并且甚至延伸到用于電動汽車的能源，對于電化學裝置的研究和開發的努力成果已經越來越多地得以實施。在這種情況下，電化學裝置是最引人注目的。特別是，近來電子設備已被小型化和輕量化，作為適合小型化和輕量化且能夠高容量地進行充電/放電的電池，二次電池的開發已經成為焦點。通過使用電極活性材料，已經連續地開發了具有改善的性能，特別是輸出性能的二次電池。在市售可得的二次電池中，20世紀90年代初開發的鋰二次電池引人注目，因為與傳統電池，例如鎳氫電池，相比，它們具有更高的驅動電壓和明顯更高的能量密度。這種鋰二次電池包括正極、隔板、負極和電解質。在第一次充電時從正極活性材料脫嵌的鋰離子插入到諸如碳顆粒之類的負極活性材料中，然后在放電時從其中再次脫嵌。以這種方式，鋰離子在兩個電極之間往復運動的同時起到傳遞能量的功能，因此鋰二次電池是可再充電的。隨著技術發展和對于移動設備的需求增加，對于作為能源的二次電池的需求已迅速增加。在這類二次電池中，具有高的能量密度和電壓、長的循環壽命以及低的自放電率的鋰二次電池已經商品化并廣泛使用。此外，隨著對環境問題的關注增加，使用高容量電池的系統的市場已經增長，所述系統例如是能夠替代使用化石燃料的車輛的電動車輛和混合電動車輛，所述使用化石燃料的車輛包括汽油車輛和柴油車輛，這是造成空氣污染的主要原因之一。此外，作為這種系統的電源，需要設計用于制造具有高能量密度、高輸出和高放電電壓的鋰二次電池的高容量電極。同時，為了設計具有高容量的電極，已嘗試通過增加電極活性材料的量而提供具有大電極厚度的高負載電極(負載量：約6mAh/cm2或更多)。然而，當實現這種高負載電極時，存在這樣的問題：由于高負載而在涂層部處發生開裂，由于電極活性材料漿料的粘度而發生不均勻負載，以及在纏繞電極期間發生電極活性材料的分離。
技術實現思路
技術問題設計本專利技術來解決相關技術的問題，因此本專利技術旨在提供一種具有能夠防止開裂和電極活性材料層的分離的新穎形狀的電極組件以及包括該電極組件的鋰二次電池。技術方案在本專利技術的一個方面中，提供了一種電極組件，所述電極組件包括依次堆疊的正極集電器、正極活性材料層、隔板、負極活性材料層和負極集電器，其中多個通孔形成為穿過所述正極活性材料層、所述隔板和所述負極活性材料層，所述正極集電器包括第一片狀集電器和多個第一柱狀集電器，所述多個第一柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向從所述第一片狀集電器延伸并且穿過一部分通孔，所述負極集電器包括第二片狀集電器和多個第二柱狀集電器，所述多個第二柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向從所述第二片狀集電器延伸并且穿過除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。在此，所述第一柱狀集電器可以以如下的方式形成：所述第一柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向延伸以到達所述第二片狀集電器。此外，所述第二柱狀集電器可以以如下的方式形成：所述第二柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向延伸以到達所述第一片狀集電器。同時，所述第一柱狀集電器可在與形成在所述正極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸的同時穿過形成在所述正極活性材料層中的通孔，所述第二柱狀集電器可在與形成在所述負極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸的同時穿過形成在所述負極活性材料層中的通孔。在此，所述第一柱狀集電器可在與形成在所述負極活性材料層中的通孔的內周表面間隔開來的同時穿過形成在所述負極活性材料層中的通孔，所述第二柱狀集電器可在與形成在所述正極活性材料層中的通孔的內周表面間隔開來的同時穿過形成在所述正極活性材料層中的通孔。此外，所述第一柱狀集電器可在與形成在所述負極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸的同時穿過形成在所述負極活性材料層中的通孔，所述第二柱狀集電器可在與形成在所述正極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸的同時穿過形成在所述正極活性材料層中的通孔，所述第一柱狀集電器包括在與所述負極活性材料層接觸的部分的表面上所形成的第一絕緣層，所述第二柱狀集電器包括在與所述正極活性材料層接觸的部分的表面上所形成的第二絕緣層。在此，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層中的每一個可獨立地為清漆涂層、絕緣聚合物涂層或絕緣無機涂層。同時，所述第一柱狀集電器所穿過的所述一部分通孔和所述第二柱狀集電器所穿過的所述剩余通孔可彼此交替地設置。此外，其中形成有通孔的所述正極活性材料層可以是通過將正極活性材料漿料引入到具有多個柱的電極模具中，然后進行加熱并壓縮該正極活性材料漿料而獲得的產品。此外，其中形成有通孔的所述負極活性材料層可以是通過將負極活性材料漿料引入到具有多個柱的電極模具中，然后進行加熱并壓縮該負極活性材料漿料而獲得的產品。在本專利技術的另一方面中，還提供了一種包括根據本專利技術的電極組件的鋰二次電池。有益效果根據本專利技術，柱狀集電器穿過形成在電極活性材料層中的多個通孔以提供電極組件。因此，可制造出具有剛性塊形狀的電極組件。此外，正極集電器、正極活性材料層、負極活性材料層和負極集電器以塊狀進行堆疊以制造電極組件。因此，可以降低加工成本。另外，穿過電極活性材料層的柱狀集電器與形成在電極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸。因此，可減小電極的內部電阻。附圖說明附圖圖解了本專利技術的優選實施方式并且與前述公開內容一起用于提供對本專利技術的技術特征的進一步理解，因此，本專利技術不被解釋為受限于這些附圖。圖1是圖解根據本專利技術實施方式的正極集電器和負極集電器的示意圖；圖2是圖解根據本專利技術實施方式的具有多個通孔的正極活性材料層、隔板和負極活性材料層的示意圖；圖3是圖解根據本專利技術實施方式獲得的電極組件的示意圖；圖4是圖解根據本公開內容實施方式為形成電極活性材料層所構造的電極模具的示意圖。具體實施方式下文中，參考所附附圖將詳細地描述本專利技術的優選實施方式。在描述之前，應當理解，在說明書和所附權利要求書中使用的術語不應被解釋為限于普遍的含義和字典的含義，而是在允許專利技術人適當定義術語以獲得最佳解釋的原則的基礎上，基于與本專利技術的技術方面對應的含義和概念進行解釋。因此，在此提出的描述僅是出于說明目的的優選的實例，而不是意圖限制本專利技術的范圍，因此應當理解，在不背離本專利技術的范圍的情況下，可對其做出其他等同替換和修改。圖1是圖解根據本專利技術實施方式的正極集電器和負極集電器的示意圖，圖2是圖解根據本專利技術實施方式的具有多個通孔的正極活性材料層、隔板和負極活性材料層的示意圖，圖3是圖解根據本專利技術實施方式獲得的電極組件的示意圖。參照圖1到圖3，根據本專利技術實施方式的電極組件100是包括依次堆疊的正極集電器110、正極活性材料層120、隔板130、負極活性材料層140和負極集電器150的電極組件100，其中多個通孔160形成為穿過正極活性材料層120、隔板13本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種電極組件，所述電極組件包括依次堆疊的正極集電器、正極活性材料層、隔板、負極活性材料層和負極集電器，其中多個通孔形成為穿過所述正極活性材料層、所述隔板和所述負極活性材料層，所述正極集電器包括第一片狀集電器和多個第一柱狀集電器，所述多個第一柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向從所述第一片狀集電器延伸并且穿過一部分通孔，和所述負極集電器包括第二片狀集電器和多個第二柱狀集電器，所述多個第二柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向從所述第二片狀集電器延伸并且穿過除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。

【技術特征摘要】
2017.06.27 KR 10-2017-00814801.一種電極組件，所述電極組件包括依次堆疊的正極集電器、正極活性材料層、隔板、負極活性材料層和負極集電器，其中多個通孔形成為穿過所述正極活性材料層、所述隔板和所述負極活性材料層，所述正極集電器包括第一片狀集電器和多個第一柱狀集電器，所述多個第一柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向從所述第一片狀集電器延伸并且穿過一部分通孔，和所述負極集電器包括第二片狀集電器和多個第二柱狀集電器，所述多個第二柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向從所述第二片狀集電器延伸并且穿過除了所述一部分通孔之外的剩余通孔。2.根據權利要求1所述的電極組件，其中所述第一柱狀集電器以如下的方式形成：所述第一柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向延伸以到達所述第二片狀集電器。3.根據權利要求1所述的電極組件，其中所述第二柱狀集電器以如下的方式形成：所述第二柱狀集電器沿著所述電極組件的厚度方向延伸以到達所述第一片狀集電器。4.根據權利要求1所述的電極組件，其中所述第一柱狀集電器在與形成在所述正極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸的同時穿過形成在所述正極活性材料層中的通孔，并且所述第二柱狀集電器在與形成在所述負極活性材料層中的通孔的內周表面緊密地接觸的同時穿過形成在所述負極活性材料層中的通孔。5.根據權利要求4所述的電極組件，其中所述第一柱狀集電器在與形成在所述負極活性材料層中的通孔的內周表面間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋周容，李明基，安智熙，
申請(專利權)人：株式會社LG化學，
類型：發明
國別省市：韓國,KR