TW201501385A - 電極組及包含其之聚合物二次電池單元 - Google Patents

電極組及包含其之聚合物二次電池單元 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種電極組，包括：一電池堆疊部，其具有(a)一結構，於其中重複設置一種基本單元(radical unit)，該一種基本單元具有相同數量之交替地設置且一體式地結合之複數電極及複數隔板，或(b)一結構，於其中以一預定順序設置至少二種之基本單元，以及一輔助單元，設置於位於該電池堆疊部之一最上部或一最下部之至少一部。(a)之該一種基本單元具有一四疊層結構，於其中將第一電極、第一隔板、第二電極、及第二隔板一起依序堆疊，或具有一重覆結構，於其中重覆堆疊該四疊層結構；每一該至少二種之該基本單元係以該預定順序堆疊，以形成該四疊層結構或該重覆結構。

Description

電極組及包含其之聚合物二次電池單元
本發明係關於一種電極組及包含其之聚合物二次電池單元，尤指一種具有不同於堆疊型或堆疊/折疊型之新穎結構之電極組，及包含其之聚合物二次電池單元。
二次電池可根據電極組的結構分為各式類型。通常，根據電極組的結構，二次電池可分為：堆疊型、捲撓型(膠卷式)(a wrapping type(jelly-roll))、或堆疊/折疊型。該堆疊型結構可藉由各別地堆疊組成電極組的電極單元而得(陰極、隔板、及陽極)，因而電極組的精密組裝十分困難。除此之外，對於製造該電極組需要許多製造過程。堆疊/折疊型的結構一般係藉由使用兩個層疊裝置及一個折疊裝置而製造，因而，該電極組之製造非常複雜。特別如，在堆疊/折疊型的結構中，全電池或雙電池係經由折疊來進行堆疊，因此，該全電池或雙電池之對準係為困難。
本發明揭露內容之一態樣為提供一電極組，其 透過不同於堆疊型或堆疊/折疊型之新穎結構而可進行精密對準及簡化製程，以及提供包含其之聚合物二次電池單元。
根據本發明揭露內容之一態樣，提供一電極組，一電池堆疊部，其具有(a)一結構，於其中重複設置一種基本單元(radical unit)，該一種基本單元具有相同數量之交替地設置且一體式地結合之複數電極及複數隔板，或(b)一結構，於其中以一預定順序設置至少二種之基本單元，每一該至少二種之該基本單元具有相同數量之交替地設置且一體式地結合之一電極及一隔板；以及一輔助單元，設置於位於該電池堆疊部之一最上部或一最下部之至少一部。(a)之該一種基本單元具有一四疊層結構，於其中將第一電極、第一隔板、第二電極、及第二隔板一起依序堆疊，或具有一重覆結構，於其中重覆堆疊該四疊層結構；以及(b)之每一該至少二種之該基本單元係以該預定順序逐一堆疊，以形成該四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆結構。
根據本發明揭露內容之另一態樣，一種製造電極組之方法，包括：一第一步：形成一種基本單元，該一種基本單元具有相同數量之電極及隔板的交替堆疊結構，或至少二種之基本單元，其具有相同數量之電極及隔板的 交替堆疊結構；一第二步：形成一電池堆疊部，係藉由重覆堆疊該一種基本單元，或藉由以一預定順序堆疊該至少二種之該基本單元；以及一第三步：堆疊一輔助單元於該電池堆疊部之一最上部或一最下部之至少一部。該一種基本單元具一四疊層結構，於其中將第一電極、第一隔板、第二電極、及第二隔板一起依序堆疊，或具有一重覆結構，於其中重覆堆疊該四疊層結構；以及每一該至少二種之該基本單元係以該預定順序逐一堆疊，以形成該四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆結構。
本發明揭露內容可提供一電極組，其透過不同於堆疊型或堆疊/折疊型之新穎結構而可進行精密對準及簡化製程，以及提供包含其之聚合物二次電池單元。
100‧‧‧電池堆疊部
200‧‧‧固定部
300‧‧‧袋狀殼體
100a~n‧‧‧電池堆疊部
111‧‧‧第一電極
112‧‧‧第一隔板
113‧‧‧第二電極
114‧‧‧第二隔板
116‧‧‧端電極
117‧‧‧端隔板
118‧‧‧第二陰極
119‧‧‧陽極
110‧‧‧基本單元
110a~e‧‧‧基本單元
130‧‧‧第一輔助單元
130a~f‧‧‧第一輔助單元
140‧‧‧第二輔助單元
140a~f‧‧‧第二輔助單元
L1‧‧‧貼合機
L2‧‧‧貼合機
C1‧‧‧裁切刀
C2‧‧‧裁切刀
C3‧‧‧裁切刀
121‧‧‧第一電極材料
122‧‧‧第一隔板材料
123‧‧‧第二電極材料
124‧‧‧第二隔板材料
圖1係根據本發明示例一基本單元之一第一結構之一側視圖。
圖2係根據本發明示例一基本單元之一第二結構之一側視圖。
圖3係根據本發明示例以圖1之該基本單元堆疊而形成之一電池堆疊部之一側視圖。
圖4係根據本發明示例一基本單元之一第三結構之一側視圖。
圖5係根據本發明示例一基本單元之一第四結構之一側視圖。
圖6係根據本發明示例以圖4及圖5之該些基本單元堆疊而形成之一電池堆疊部之一側視圖。
圖7係根據本發明示例一基本單元之製造過程之流程圖。
圖8係根據本發明示例以具有不同尺寸之基本單元堆疊而形成之一電池堆疊部之一透視圖。
圖9係根據本發明示例圖8之該電池堆疊部之一側視圖。
圖10係根據本發明示例以具有不同幾何形狀之基本單元堆疊而形成之一電池堆疊部之一透視圖。
圖11係根據本發明示例一電池堆疊部的一第一結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第一輔助單元。
圖12係根據本發明示例一電池堆疊部的一第二結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第一輔助單元。
圖13係根據本發明示例一電池堆疊部的一第三結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第二輔助單元。
圖14係根據本發明示例一電池堆疊部的一第四結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第二輔助單元。
圖15係根據本發明示例一電池堆疊部的一第五結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第一輔助單元。
圖16係根據本發明示例一電池堆疊部的一第六結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第一輔助單元。
圖17係根據本發明示例一電池堆疊部的一第七結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第二輔助單元。
圖18係根據本發明示例一電池堆疊部的一第八結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第二輔助單元。
圖19係根據本發明示例一電池堆疊部的一第九結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第一輔助單元。
圖20係根據本發明示例一電池堆疊部的一第十結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元、一第一輔助單元及一第二輔助單元。
圖21係根據本發明示例一電池堆疊部的一第十一結構之側視圖，其中，該電池堆疊部包括一基本單元及一第二輔助單元。
圖22係根據本發明示例一聚合物二次電池，其包括一電極組。
本發明之實施態樣現將參酌附圖以詳細描述。然而，本發明非囿於或僅限下列實施態樣。
根據本發明之電極組基本包括一電池堆疊部。於後，將先說明該電池堆疊部。
[電池堆疊部]
該電池堆疊部，其具有一結構，其藉由重複設置一種基本單元(radical unit)而得，或一結構，其藉由以一預定順序(例如，交替設置)設置至少二種之基本單元而得。其將詳述於後。
[基本單元之結構]
在根據本發明之一電極組中，係藉由交替設置電極及隔板以形成基本單元。其中，係設置相同數量之電極組及隔板。例如，如圖1所示例，可藉由堆疊兩電極111、及113，以及兩隔板112、及114，以形成一基本單元110a。其中，一陰極及一陽極可自然地透過該隔板相互面對。當如上述形成該基本單元時，一電極111係置於該基本單元之一端(參酌在圖1及2中之該電極111)，以及一隔板114係置於該基本單元之另一端(參酌在圖1及2中之該隔板114)。
根據本發明之電極組基本特徵在於：僅藉由堆疊該基本單元以形成該電池堆疊部或電極組。即，本發明具有一基本特徵為：藉由重覆堆疊一種基本單元，或以一預定順序堆疊至少二種基本單元以形成該電池堆疊部。為了實現上述特徵，該基本單元可具有下列結構。
第一，該基本單元可藉由依序堆疊一第一電極、一第一隔板、一第二電極、及一第二隔板而形成。更詳細來說，如圖1所示例，可從上方至下方，或如圖2所示例，從下方至上方，依序堆疊一第一電極111、一第一隔板112、一第二電極113、及一第二隔板114，以形成基本單元110a及110b。具有上述結構之該基本單元可係指一第一基本單元。其中，該第一電極111及該第二電極113可為相反型式之電極。例如，當第一電極111為一陰極時，該第二電113可為一陽極。
如上所述，如圖3所示例，當該基本單元藉由依序堆疊該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、及該第二隔板114而形成時，一電池堆疊部100a可僅藉由重覆堆疊該一種基本單元110a而形成。其中，該基本單元除了一四疊層結構，可具有一八疊層結構或十二疊層結構。即，該基本單元可具有一重覆結構，於其中係重覆設置該四疊層結構。例如，該基本單元可藉由依序堆疊該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、該第二隔板114、該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、及該第二隔板114而形成。
作為另一變化，該基本單元可藉由依序堆疊該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、該第二隔板114、該第一電極111、及該第一隔板112而形成，或藉由依序堆疊該第二電極113、該第二隔板114、該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、及該第二隔板 114而形成。具有前所述結構之該基本單元可係指一第二基本單元，以及具有後所述結構之該基本單元可係指一第三基本單元。
更詳細來說，如圖4所示例，該第二基本單元100c可藉由從上方至下方依序堆疊該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、該第二隔板114、該第一電極111、及該第一隔板112而形成。又，如圖5所示例，該第三基本單元110d可藉由從上方至下方依序堆疊該第二電極113、該第二隔板114、該第一電極111、該第一隔板112、該第二電極113、及該第二隔板114而形成。如上所解釋的，可從下方至上方依序進行該堆疊。
當僅堆疊一個該第二基本單元110c及一個該第三自電基單元110d時，可形成一重覆結構，於其中係重覆堆疊該四疊層結構。因此，當一個接一個交替堆疊該第二基本單元110c及該第三基本單元110d時，如圖6所示例，該電池堆疊部100b可藉由僅堆疊該第二及第三基本單元而形成。作為參考，當製備完三種基本單元時，該電池堆疊部可藉由以一預定順序堆疊該些基本單元而形成，例如，該第一基本單元、該第二基本單元、又一該第一基本單元、該第二基本單元、以及該第三基本單元。
如上述，在本發明中之該一種基本單元具有一四疊層結構，於其中依序堆疊一第一電極、一第一隔板、一第二電極、以及一第二隔板，或具有一重覆結構，於其中係重覆堆疊該四疊層結構。又，在本發明中，係僅以一 預定順序逐一堆疊至少二種基本單元以形成該四疊層結構，或該重覆結構，於其中係重覆堆疊該四疊層結構。例如，該第一基本單元本身形成一四疊層結構，以及該第二基本單元及第三基本單元藉由堆疊每種取一以形成一十二疊層結構，即總共兩個基本單元。
因此，形成該電池堆疊部或電極組可僅藉由堆疊，即藉由重覆堆疊一種基本單元或藉由以一預定順序堆疊至少二種基本單元。
本發明之電池堆疊部可藉由一個接一個堆疊該基本單元而形成。即，可藉由形成該基本單元而後重覆或以一預定順序堆疊該些基本單元，以製造該電池堆疊部。如上述，本發明之該電池堆疊部可僅藉由堆疊基本單元而形成。因此本發明之該些基本單元可十分精確地對準。當該基本單元係精確對準時，該電極及該隔板亦可在電池堆疊部中精確地對準。又，可改善該電池堆疊部或電極組之生產率。其促成係因該製造過程十分簡單。
[基本單元之製造]
該第一基本單元之製造過程將參酌圖7以示例說明。第一，製備一第一電極材料121、一第一隔板材料122、一第二電極材料123、以及一第二隔板材料124。其中該第一隔板材料122及第二隔板材料124可為相同。該第一電極材料121係透過一裁切刀C1裁切至一特定尺寸，以及該第二電極材料123係透過一裁切刀C2裁切至一特定尺寸。而後，該第一電極材料121係堆疊於該第一隔板材料122之上， 以及該第二電極材料123係堆疊於該第二隔板材料124之上。
其後，較佳為，該電極材料及該隔板材料係透過層合物L1及L2以相互附著。透過該附著，可形成一基本單元，於其中一體式地結合複數電極及複數隔板。該結合方法可以很廣泛。貼合機L1及L2可施壓於材料或施壓且加熱於材料，以將材料附著於彼此。因為該附著，於製造該電池堆疊部時，該基本單元之堆疊可較易進行。又，因為該附著，該基本單元的對準亦可輕易完成。在附著後，該第一隔板材料122及該第二隔板材料124係透過一裁切刀C3裁切至一特定尺寸，以製造該基本單元110a。在此過程中，該複數隔板之邊緣並未彼此相交。
如上述，該電極可附著於在基本單元中的該相鄰隔板。或者，該隔板可附著於該相鄰電極。其中，較佳為，面於該相鄰隔板之電極之整個面係附著於該相鄰隔板。其中，該電極可穩定地固定於該隔板。一般來說，電極具有的尺寸係小於隔板的尺寸。
為此，可施用一黏著劑於該隔板。然而，當使用黏著劑時，必須將黏著劑施用以網狀或點狀而覆蓋隔板之黏著面。其係因為若黏著劑密集地施用於整個黏著表面，活性離子如鋰，可能不會通過該隔板。因此當使用該黏著劑時，難以使該電極的整個表面緊密附著於相鄰隔板。
又或者，使用包括具有黏著強度的塗層之隔板使得將電極全面地附著於隔板成為可行。其將詳述於後。 該隔板可包括一多孔隔板基材，例如一聚烯烴系隔板基材，以及一多孔塗佈層，其全面地施加於該多孔隔板基材的一側或兩側。其中，該多孔塗佈層可由一無機顆粒及一接著聚合物之一混合物而形成，其中該接著聚合物係將該些無機顆粒接著及固定於彼此。
其中，該無機顆粒可改善隔板之熱穩定性。即該無機顆粒可預防隔板於高溫收縮。又，該接著聚合物可固定該無機顆粒，以改善隔板的機械穩定度。另外，該接著聚合物可將電極附著於隔板。因為該接著聚合物係全面地分布於該塗佈層中，該電極可緊密黏著於隔板的整個黏著面，不像之前之黏著劑。因此，當如上述使用該隔板時，該電極可較穩定地固定於該隔板。為了增進黏著程度，可使用上述貼合機。
該無機顆粒可具有一緻密堆積結構以構成在佈於全部該塗佈層之該些無機顆粒之間的空隙空間。其中，一孔結構係在該塗佈層中，形成於藉由該些無機顆粒所定義之該空隙空間。由於該孔結構，即使形成該塗佈層於隔板上，鋰離子仍可平順地通過該隔板。作為參考的來說，該接著聚合物可根據其位置而嵌於藉由該無機顆粒所定義之該空隙空間。
其中，該緻密堆積結構可以一結構，於玻璃瓶中裝沙礫來解釋。因此，當該無機顆粒形成緻密堆積結構時，該無機顆粒之間的該空隙空間非局部形成於該塗佈層中，而是遍佈形成於該塗佈層中。其結果為，當每一該無 機顆粒增大尺寸時，藉由該空隙空間形成之孔洞亦增大尺寸。由上述緻密堆積結構，鋰離子可平順地通過該隔板於該隔板之全部表面處。
該些基本單元亦可在電池堆疊部中相互黏著。例如，若將該黏著劑或該上述塗佈層施用於在圖1中第二隔板114之底面，另一基本單元可黏著於該第二隔板114之底面。
其中，在該基本單元中之在該電極與該相鄰隔板之間之黏著強度係大於在電池堆疊部中之該些基本單元之間的黏著強度。可理解為，可不提供該些基本單元之間的黏著強度。其中，當分解該電極組或該電池堆疊部時，由於黏著強度方面的差異，該電極組可被分開成複數基本單元。作為參考，黏著強度可表示為剝離強度。例如，在該電極與該相鄰隔板之間之黏著強度可表示為用於從隔板分開電極所需之力。依此而論，該基本單元不會在電池堆疊部中接著該相鄰基本單元，或者可以一不同於該電極與該隔板間的結合強度之結合力，結合於電池堆疊部中該相鄰基本單元。
作為參考，當該隔板包括上述塗佈層時，不佳為，施加超音波焊接於隔板上。一般來說，該隔板具有大於該電極的尺寸。因此，可能會嘗試透過超音波焊接結合該第一隔板112之邊緣於該第二隔板114之邊緣。其中，須直接施壓於一目標物以透過在超音波焊接中之焊頭(horn)而焊接。然而，當透過焊頭直接施壓該隔板之邊緣時，由 於塗佈層具有黏著力，該隔板會黏於焊頭。因而，該焊接裝置可能會損壞。
[基本單元之變型]
至此，具有相同尺寸之基本單元已說明過了。然而，該些基本單元可具有不同尺寸。當堆疊具有不同尺寸之基本單元時，可製造具有不同形狀之電池堆疊部。其中，因為一般來說，隔板係大於電極，故參酌隔板的尺寸係說明基本單元之尺寸。
參酌圖8、9，製備複數基本單元，及分類於至少二具有不同尺寸之群組(參酌圖9中參照符號1101a、1102a、以及1103a)。藉由根據該些基本單元之尺寸而將其堆疊，可形成具有複數階梯體之結構的一電池堆疊部100c。圖8、9示例一實施態樣，其中，該電池堆疊部包括：由堆疊分類於3個群組之基本單元1101a、1102a、以及1103a而得之3階梯體，於每一群組中所示例之具有相同尺寸的該些基本單元係堆疊於一處。因此，圖8、及圖9中該電池堆疊部100c具有包含3階梯體之結構。舉例來說，包含於一個群組中之基本單元可形成2或多個階梯體。
當如上述形成複數階梯體時，較佳為，基本單元具有該第一基本單元之結構，即，該上述四疊層結構或該重覆結構，於其中係重覆堆疊該四疊層結構。(其中，即使該些基本單元具有相同堆疊結構卻不同尺寸，仍視為包含於一種基本單元。)
較佳的來說，在一階梯體中堆疊同數量之陰極 及陽極。又，較佳為相反電極透過在一階梯體與另一階梯體之間的隔板而面對彼此。例如，在該第二及第三基本單元的態樣中，用作形成一階梯體係必需兩種基本單元。
然而，在該第一基本單元的態樣中，如圖9中之示例，用作形成一階梯體係僅需一種基本單元。故，當該基本單元具有四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆結構時，即使形成複數階梯體，基本單元之種類的數量仍可減少。
又，在該第二及第三基本單元的態樣中，用作堆疊以形成一個階梯體，係必需至少一之該兩種基本單元。因此，該一個階梯體可具有至少一十二疊層結構。然而，在該第一基本單元之態樣中，用作堆疊以形成一個階梯體，係僅需一種基本單元。因此，一個階梯體可具有至少一四疊層結構。其結果，當該基本單元具有四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆結構時，於形成複數階梯體時可容易控制每一階梯體的厚度。
該些基本單元可具有不同尺寸之外，亦可不同幾何形狀。例如，該些基本單元可具有不同尺寸及不同邊緣形狀，以及可有或無如圖10所示例之一穿孔。如在圖10中所示例，尤指分類於3群組之複數基本單元，可藉由堆疊具有相同幾何形狀之基本單位而形成3個階梯體。
對此，該基本單元可被分類於至少兩個群組(每一群組具有不同幾何形狀)。相仿地，該基本單元較佳可具有四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆 結構，即該第一基本單元之結構。(其中，即使該些基本單元具有相同堆疊結構卻不同幾何形狀，仍視為包含於一種基本單元。)
[輔助單元]
根據本發明之電極組更可包含一輔助單元，其堆疊位於該電池堆疊部之最上部或最下部之至少一部。
該輔助單元可包括一第一輔助單元及一第二輔助單元。首先，該第一輔助單元將描述如下。在本發明中，一電極係設置於該基本單元之一端，以及一隔板係設置於該基本單元之另一端。當依序堆疊該些基本單元時，該電極可設置於該電池堆疊部之最上部或最下部(參酌圖11中參照符號116，及該電極可指定為一端電極116)。該第一輔助單元又再堆疊於該端電極上。
詳細來說，如在圖11中所示例，當該端電極116為一陰極時，可藉由自該端電極116向外依序堆疊一隔板114、一陽極113、一隔板112、及一陰極111，以形成該第一輔助單元130a。另一方面，如在圖12中所示例，當該端電極116為一陽極，可藉由自該端電極116向外依序堆疊一隔板114、及該陰極113，以形成該第一輔助單元130b。在此態樣中，可視需要更堆疊一隔板於於該第一輔助單元外側。
在根據本發明之該電極組中，如圖11及12所示例，透過堆疊在該些電池堆疊部100d及100e中之該些第一輔助單元130a及130b，一陰極可設置於一端電極之最外 部。在此態樣中，在位於最外部之陰極中，即，該第一輔助單元之陰極，較佳為僅塗佈一活性材料於該集電體的兩側中面對該基本單元之一側上(在圖11中朝下之一面)。當集電體之該一側係塗佈有上述活性材料時，該活性材料非位於電池堆疊部的最外部。故可預防該活性材料的浪費。作為參考，當該陰極位於最外部時，因該陰極發射如鋰離子，可改善電池容量。
其二，於後將描述一第二輔助單元。該第二輔助單元實施如第一輔助單元相同的功能，其將詳述於後。在本發明中，一電極係位於該基本單元之一端，及一隔板係位於該基本單元之另一端。當依序堆疊該些基本單元時，該隔板可位於該電池堆疊部之最上部或最下部(參酌圖13中參照符號117，以及該隔板可指定為一端隔板117)。該第二輔單元又再堆疊於該端隔板上。
更詳細來說，如圖13中所示例，當接觸該端隔板117之該電極113為在該基本單元中的一陰極時，可藉由自端隔板117依序堆疊一陽極111、一隔板112、及一陰極113，而形成該第二輔助單元140a。另一方面，如圖14中所示例，當接觸該端隔板117之該電極113為在該基本單元中的一陽極時，該第二輔助單元140b可形成為該陰極111。
在根據本發明之該電極組中，如在圖13及14中所示例，透過堆疊在該些電池堆疊部100f及100g中之該些第二輔助單元140a及140b，一陰極可位於一端隔板之最 外部。在此態樣中，在位於最外部之陰極中，即，該第二輔助單元之陰極，較佳為僅塗佈一活性材料於該集電體的兩側中面對該基本單元之一側上(在圖13中朝上之一面)，類似於該第一輔助單元之該陰極。
該第一輔單元及該第二輔助單元可具有不同於以上所述之結構。首先，將於後描述該第一輔單元。當該端電極116為在圖15中所示例之一陰極時，可藉由自該端電極116依序堆疊一隔板114、及一陽極113，而形成該第一輔助單元130c。另一方面，當該端電極116為在圖16中所示例之一陽極時，可藉由自該端電極116依序堆疊一隔板114、一陰極113、一隔板112、及一陽極111，而形成該第一輔助單元130d。
在根據本發明之電極組中，如在圖15及16中所示例，透過堆疊在該些電池堆疊部100h及100i中之該些第二輔助單元130c及130d，一陽極可位於該端電極之最外部。
其二，將於後描述該第二輔助電極。如在圖17中所示例，當接觸該端隔板117之該電極113為在該基本單元中的一陰極時，該第二輔助單元140c可形成為一陽極111。如在圖18中所示例，當接觸該端隔板117之該電極113為在該基本單元中的一陽極時，可藉由自該端隔板117依序堆疊該陰極111、該隔板112、以及該陽極113，而形成該第二輔助單元140d。
在根據本發明之電極組中，如在圖17及18中 所示例，透過堆疊在該些電池堆疊部100j及100k中之該些第二輔助單元140c及140d，一陽極可位於該端隔板之最外部。
作為參考，由於電位差，一陽極可與電池殼(例如，一袋狀殼)之鋁層產生反應。故，該陽極較佳為藉由一隔板與該電池殼絕緣。為此，在圖15至18中之該第一及第二輔助單元可更包括於該陽極外部之一隔板。例如，當相對於圖15之該第一輔助單元130c，在圖19中之該第一輔助單元130e可更包括一隔板112於其外部。作為參考，當該輔助單元包括該隔板時，可容易進行在該基本單元中之該些輔助單元的對準。
如圖20所示例，可形成一電池堆疊部100m，以及一電極組，於其中第一及第二輔助單元130f及140e係堆疊於該電池堆疊部100m上。可藉由自下而上依序堆疊一第一電極111、一第一隔板112、一第二電極113，及一第二隔板114，而形成一基本單元110b。在此態樣中，該第一電極111可為一陰極，以及該第二電極113可為一陽極。
可藉由自該端電極116依序堆疊該隔板114、該陽極113、該隔板112、及該陰極111，而形成一第一輔助單元130f。在此態樣中，在該第一輔助單元130f之該陰極111中，可僅塗佈活性材料於該集電體的兩側中面對該基本單元110b之集電體之一側。
又，可藉由自端隔板117依序堆疊該陰極111(該第一陰極)、該隔板112、該陽極113、該隔板114、 及該陰極118(該第二陰極)而形成一第二輔助單元140e。在此態樣中，在位於最外部之該第二輔助單元140e之該陰極118(該第二陰極)中，可僅塗佈活性材料於該集電體的兩側中面對該基本單元110b之集電體之一側。
最後，如圖21所示例，可形成一電池堆疊部100n，以及一電極組，於其中一第二輔助單元140f係堆疊於該電池堆疊部100n之最下方。
在此態樣中，可藉由自下而上依序堆疊一第一電極111、一第一隔板112、一第二電極113，及一第二隔板114，而形成一基本單元110e。在此態樣中，該第一電極111可為一陽極，以及該第二電極113可為一陰極。又，可藉由自端隔板117依序堆疊該陽極111、該隔板112、該陰極113、該隔板114、及該陽極119，而形成一第二輔助單元140f。
[包括電極組之聚合物二次電池單元]
在本發明中，可製造包括上述電極組之一聚合物二次電池單元。
例如，如圖22所示例，根據本發明之該聚合物二次電池單元可包括：一電極組，其包括一電池堆疊部100及一輔助單元；一固定部200，其用作固定該電池堆疊部100及該輔助單元；以及一袋狀殼體300，其容納該固定部200及該電極組。
該輔助單元可包括第一及第二輔助單元130及140。作為該固定部200，可使用當浸於水中而呈現黏性之 聚合物膠帶。
即，包括該電池堆疊部100之該電極組，可包括第一及第二輔助單元130及140，其分別堆疊於該電池堆疊部100之最上部或最下部之上，以及該固定部200可固定該電池堆疊部100b及第一、第二輔助單元130及140。
因此，根據本發明之該聚合物二次電池單元，包括具有不同於堆疊型或堆疊/折疊型之新穎結構之電極組，可簡化該電極組之堆疊方法，以及提升產品之商業價值。
當本發明以實施態樣作連結以說明描述時，在不背離請求範圍所定義之精神及發明範圍下，可作變型及修改對本領域之人係為顯而易知。
110a‧‧‧基本單元
111‧‧‧第一電極
112‧‧‧第一隔板
113‧‧‧第二電極
114‧‧‧第二隔板

Claims (27)

  1. 一種電極組，包括：一電池堆疊部，其具有(a)一結構，於其中重複設置一種基本單元(radical unit)，該一種基本單元具有相同數量之交替地設置且一體式地結合之複數電極及複數隔板，或(b)一結構，於其中以一預定順序設置至少二種之基本單元，每一該至少二種之該基本單元具有相同數量之交替地設置且一體式地結合之複數電極及複數隔板；以及一輔助單元，設置於位於該電池堆疊部之一最上部或一最下部之至少一部，其中，(a)之該一種基本單元具有一四疊層結構，於其中將第一電極、第一隔板、第二電極、及第二隔板一起依序堆疊，或具有一重覆結構，於其中重覆堆疊該四疊層結構；以及其中，(b)之每一該至少二種之該基本單元係以該預定順序逐一堆疊，以形成該四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該隔板之邊緣係不與相鄰之隔板相交。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，相鄰之該些基本單元並非在該電池堆疊部中相結合，或以一不同於在基本單元中的該電極與該隔板間的結合力之結合力在該電池堆疊部中相結合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，(a)之該基本單元包括：一第一基本單元，其具有一四疊層結構或具有一重覆結構，於其中重覆堆疊該四疊層結構，以及該電池堆疊部具有一結構，於其中重覆設置該第一基本單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，(b)之至少二種之該基本單元包括：一第二基本單元，其具有該第一電極、該第一隔板、該第二電極、該第二隔板、該第一電極、及該第一隔板，其依序設置且一體式地結合；以及一第三基本單元，其具有該第二電極、該第二隔板、該第一電極、該第一隔板、該第二電極、該第二隔板，其依序設置且一體式地結合，及其中，該電池堆疊部具有一結構，於其中交替設置該第二基本單元及該第三基本單元。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，提供複數之(a)之該一種基本單元，以及將該複數之(a)之該一種基本單元分類於至少二具有不同尺寸的群組，以及其中，該電池堆疊部具有一結構，於其中根據其尺寸以堆疊(a)之該一種基本單元，構成一複數階梯體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，提供複數之(a)之該一種基本單元，以及將該複數之(a)之該一種基本單元分類於至少二具有不同幾何形狀的群組，以及 其中，該電池堆疊部具有一結構，於其中根據其幾何形狀以堆疊(a)之該一種基本單元，構成一複數階梯體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，在每一基本單元中，該電極係附著於一相鄰隔板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電極組，其中，面對該相鄰隔板之該電極之全部表面，係附著於該相鄰隔板。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電極組，其中，在該電極與該相鄰隔板之間之附著係藉由如下方式以提供：對該電極與該相鄰隔板施加壓力，或對該電極與該相鄰隔板施加壓力及加熱。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電極組，其中，在該基本單元中之在該電極與該相鄰隔板之間之黏著強度係大於在電池堆疊部中之該些基本單元之間的黏著強度。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之電極組，其中，該隔板包括一多孔隔板基材，以及一多孔塗佈層，其施加於該多孔隔板基材的一側或兩側之全部表面；該多孔塗佈層包括：一無機顆粒及一接著聚合物之一混合物，其中該接著聚合物係將該些無機顆粒接著及固定於彼此；以及該電極藉由該多孔塗佈層附著於該相鄰隔板。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電極組，其中，該多孔塗佈層之該些無機顆粒具有一緻密堆積結構以構成在佈於全部該塗佈層之該些無機顆粒之間的空隙空間；以及 一孔結構係在該塗佈層中，形成於藉由該些無機顆粒所定義之該空隙空間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該輔助單元包括：一第一輔助單元，其堆疊於一端電極，其係該電池堆疊部的一最上或一最下電極；當該端電極為一陰極時，係藉由從該端電極依序堆疊一隔板、一陽極、一隔板、一陰極，以形成該第一輔助單元；以及當該端電極為一陽極時，係藉由從該端電極依序堆疊一隔板、一陰極，以形成該第一輔助單元。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該第一輔助單元之陰極，包括：一集電體；以及一活性材料，其僅塗佈於該集電體的兩側中面對該基本單元的一側。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該輔助單元包括一第二輔助單元，其於一端隔板上，其係該電池堆疊部的一最上或一最下之隔板，其中，當接觸該端隔板之該電極為一在基本單元中的陰極，係藉由從該端隔板依序堆疊一陽極、一隔板、及一陰極以形成該第二輔助單元，以及其中，當接觸該端隔板之該電極為一在基本單元中的陽極，該第二輔助單元係形成作一陰極。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電極組，其中，該第二輔助單元包括：一集電體；以及一活性材料，其僅塗佈於該集電體的兩側中面對該基本單元的一側。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該輔助單元包括一第一輔助單元，其堆疊於一端電極，其係該電池堆疊部的一最上或一最下電極；其中，當該端電極為一陰極時，係藉由自該端電極依序堆疊一隔板、一陽極，以形成該第一輔助單元；以及當該端電極為一陽極時，係藉由自該端電極依序堆疊一隔板、一陰極、一隔板、及一陽極，以形成該第一輔助單元。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電極組，其中，該第一輔助單元更包括：於該陽極之一外側的一隔板。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該輔助單元包括：一第二輔助單元，其於一端隔板上，其係該電池堆疊部的一最上或一最下之隔板，其中，當接觸該端隔板之該電極為一在基本單元中的陰極時，該第二輔助單元係形成作一陽極，以及當接觸該端隔板之該電極為一在基本單元中的陽極時，係藉由自該端隔板依序堆疊一陰極、一隔板、及一陽極以形成該第二輔助單元。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電極組，其中，該第二輔助單元更包括：於該陽極之一外側的一隔板。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該輔助單元包括：一第二輔助單元，其於一端隔板上，其係該電池堆疊部的一最上或一最下之隔板，以及當接觸該端隔板之該電極為一在基本單元中的陽極時，係藉由自該端隔板依序堆疊一第一陰極、一隔板、一陽極、一隔板、以及一第二陽極，以形成該第二輔助單元。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之電極組，其中，該第二輔助單元包括：一集電體；以及一活性材料，其僅塗佈於該集電體的兩側中面對該基本單元的一側。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中，該輔助單元包括：一第二輔助單元，其堆疊於一端隔板上，其係該電池堆疊部的一最上或一最下之隔板，以及其中，當接觸該端隔板之該電極為一在基本單元中的陰極時，係藉由自該端隔板依序堆疊一第一陽極、一隔板、一陰極、一隔板、以及一第二陽極，以形成該第二輔助單元。
  25. 一聚合物二次電池單元，包含：如申請專利範圍第1項所述之電極組；以及一袋狀殼體，其容納該電極組。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之聚合物二次電池單元，其中，更包括一聚合物膠帶，其用以固定電極組。
  27. 一種製造電極組之方法，包括：一第一步：形成一種基本單元，該一種基本單元具有相同數量之電極及隔板的交替堆疊結構，或至少二種之基本單元，其具有相同數量之電極及隔板的交替堆疊結構；一第二步：形成一電池堆疊部，係藉由重覆堆疊該一種基本單元，或藉由以一預定順序堆疊該至少二種之該基本單元；以及一第三步：堆疊一輔助單元於該電池堆疊部之一最上部或一最下部之至少一部，其中，該一種基本單元具一四疊層結構，於其中將第一電極、第一隔板、第二電極、及第二隔板一起依序堆疊，或具有一重覆結構，於其中重覆堆疊該四疊層結構；以及其中，每一該至少二種之該基本單元之係以該預定順序逐一堆疊，以形成該四疊層結構或於其中重覆堆疊該四疊層結構之該重覆結構。
TW103105131A 2013-02-15 2014-02-17 電極組及包含其之聚合物二次電池單元與製造電極組之方法 TWI520403B (zh)

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