電極組件、以及包括該電極組件的二次電池、電池組和交通工具的制作方法

本技術要求于2022年12月26日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請no.10-2022-0184825的優先權和權益，該韓國專利申請的全部內容通過參引并入本文中。本說明書涉及電極組件、包括該電極組件的二次電池、電池組和交通工具，在該電極組件中，正極、負極和設置在正極與負極之間的分隔件被堆疊并卷繞。

背景技術：

1、在圓柱形電池的情況下，通過對具有預定寬度的長電極以卷的形式卷繞來制造卷繞型電極組件。通過將卷繞型電極組件插入電池盒而制造的圓柱形電池的電極在充電或放電過程期間反復收縮和膨脹。特別地，在接片定位于卷繞型電極組件的芯部中或者在負極中添加硅基活性材料并且電極組件收縮或膨脹的程度增加的情況下，施加至電極組件的心軸的壓力大大增加。

2、最近，隨著低電阻/高容量設計使用的增加，卷繞型電極組件包括多個接片或者添加硅基活性材料的情況也增加。因此，由于電極組件的收縮或膨脹而導致的電極組件在心軸側變形的可能性增加。特別地，在位于負極與正極之間的分隔件損壞的情況下，負極和正極彼此直接接觸，這導致內部短路，內部短路引起發熱和著火的問題。

3、為了防止發生由電極組件變形引起的分隔件損壞和內部短路的問題，需要開發一種能夠保護對應區域中的正極和分隔件并抑制內部短路發生的技術。

技術實現思路

1、技術問題

2、本說明書已經致力于提供一種電極組件、包括該電極組件的二次電池、電池組和交通工具，在該電極組件中，正極、負極和設置在正極與負極之間的分隔件被堆疊并卷繞。

3、技術方案

4、本說明書的實施方式提供了一種電極組件，在該電極組件中，正極、負極和設置在正極與負極之間的分隔件被堆疊并卷繞，其中，負極包括負極集流器和設置在負極集流器的至少一個表面上的負極活性材料層，其中，負極包括設置在負極集流器上并且具有負極活性材料層的負極涂覆部分、以及設置在負極集流器的心軸部分側的一個端部處并且沒有負極活性材料層的負極未涂覆部分，其中，分隔件和負極朝向電極組件的心軸部分側延伸得比正極的縱向端部更長，并且分隔件和負極被附加地卷繞，并且其中，負極涂覆部分的卷繞開始部分與正極的卷繞開始部分之間在電極組件的圍繞心軸的卷繞方向上的距離是卷繞長度的2倍或更大。

5、本說明書的另一實施方式提供了一種電極組件，在該電極組件中，正極、負極和設置在正極與負極之間的分隔件被堆疊并卷繞，其中，負極包括負極集流器和設置在負極集流器的至少一個表面上的負極活性材料層，其中，負極包括設置在負極集流器上并且具有負極活性材料層的負極涂覆部分、以及設置在負極集流器的心軸部分側的一個端部處并且沒有負極活性材料層的負極未涂覆部分，其中，分隔件和負極朝向電極組件的心軸部分側延伸得比正極的卷繞開始部分更長，并且分隔件和負極被附加地卷繞，并且其中，在電極組件的、在垂直于心軸軸線的方向上的至少一個橫截面上，從心軸延伸至正極的卷繞開始部分的直線可以穿過負極涂覆部分的兩個或更多個層。

6、在本說明書的另一實施方式中，電極組件還可以包括設置在負極未涂覆部分上的負極接片。

7、在本說明書的另一實施方式中，電極組件還可以包括粘合帶，該粘合帶設置在負極接片上和定位于負極接片的周緣處的負極集流器上。粘合帶可以延伸至負極涂覆部分的卷繞開始部分。

8、在本說明書的另一實施方式中，電極組件還可以包括附加的粘合帶，該附加的粘合帶設置在與負極集流器的設置有負極接片的表面相反的表面上，使得附加的粘合帶面向粘合帶。附加的粘合帶可以延伸至負極涂覆部分的卷繞開始部分。

9、根據本說明書的另一實施方式，在電極組件的、在垂直于心軸軸線的方向上的至少一個橫截面上，電極組件的心軸可以是圓的中心，并且在半徑為從圓的中心至正極的卷繞開始部分的距離的任意圓上，從下述接觸點至正極的卷繞開始部分形成的劣弧的中心角可以小于等于90度：在該接觸點處，從負極接片的卷繞開始部分延伸至任意圓的周邊上的任意點的線與該任意圓的切線正交。具體地，從接觸點至正極的卷繞開始部分形成的劣弧的中心角可以小于等于90°、小于等于85°、小于等于80°、小于等于75°、小于等于70°、小于等于65°、小于等于60°、小于等于55°、小于等于50°、小于等于45°、小于等于40°、小于等于35°、小于等于30°、小于等于25°、小于等于20°、小于等于15°、小于等于10°、或者小于等于5°且大于等于0°、大于0°、大于等于1°、大于等于2°、大于等于3°、或者大于等于4°。

10、在本說明書的又一實施方式中，正極可以包括正極集流器和設置在正極集流器的至少一個表面上的正極活性材料層，正極可以包括沒有正極活性材料層的正極未涂覆部分，正極接片可以設置在正極未涂覆部分上，并且在所述任意圓上，從下述接觸點到正極的卷繞開始部分形成的劣弧的中心角可以大于90度且小于等于180度：在該接觸點處，從正極接片的卷繞開始部分延伸至任意圓的周邊上的任意點的線與該任意圓的切線正交。

11、在本說明書的另一實施方式中，正極可以包括正極集流器和設置在正極集流器的至少一個表面上的正極活性材料層，正極可以包括具有正極活性材料層并且彼此間隔開的兩個正極涂覆部分、以及設置在兩個正極涂覆部分之間的正極未涂覆部分，并且正極接片可以設置在正極未涂覆部分上。

12、在本說明書的另一實施方式中，負極還可以包括附加的負極未涂覆部分，該附加的負極未涂覆部分設置在負極集流器的外周緣側的一個端部處并且沒有負極活性材料層，并且附加的負極接片可以設置在附加的負極未涂覆部分上。

13、在本說明書的另一實施方式中，正極可以包括正極集流器和設置在正極集流器的兩個相反表面上的正極活性材料層，并且設置在正極集流器的兩個相反表面上的正極活性材料層的卷繞開始部分彼此相同或不同，特別是彼此相同。

14、在本說明書的另一實施方式中，正極可以包括設置在正極集流器的兩個相反表面上的正極活性材料層，并且設置在正極集流器的兩個相反表面上的正極活性材料層的卷繞結束點可以彼此相同或不同，并且特別是可以彼此相同。

15、在本說明書的另一實施方式中，負極接片在卷繞方向上的長度可以大于等于2mm且小于等于5mm。

16、在本說明書的另一實施方式中，分隔件可以包括第一分隔件和第二分隔件，并且電極組件可以通過將負極、第一分隔件、正極和第二分隔件順序地堆疊并卷繞來制成。

17、在本說明書的另一實施方式中，電極組件可以被卷繞成使得負極設置在最外周緣上。

18、本說明書的又一實施方式提供了一種二次電池，該二次電池包括電極組件和構造成容納該電極組件的電池盒。另外，電極組件的與心軸軸線垂直的橫截面可以是圓，并且電池盒可以具有圓柱形形狀。

19、本說明書的另一實施方式提供了一種電池組，該電池組包括兩個或更多個二次電池。

20、本說明書的又一實施方式提供了一種交通工具，該交通工具包括電池組。交通工具可以指在移動或使貨物、人員等移動時工作的任何工具。交通工具可以是自行車、重型設備、農業設備、車輛、公共汽車、飛機等。

21、有益效果

22、根據基于本說明書的實施方式的電極組件，與正極的卷繞開始部分相比，負極涂覆部分在芯部側以兩周或更多周設置，這可以抑制正極的端部在電池的充電或放電過程期間滑動。

23、根據基于本說明書的實施方式的電極組件，負極接片在正極的卷繞方向上設置在正極的卷繞開始部分的后方，這可以抑制正極的端部在電池的充電或放電過程期間滑動。

24、可以提供一種根據本說明書的另一實施方式的電極組件，以防止在電池的充電或放電過程期間由電極的收縮/膨脹導致的電極組件的變形而導致對分隔件的損壞，并防止電極之間的內部短路，這可以改善電池的穩定性和壽命特性。

25、根據基于本說明書的又一實施方式的電極組件，負極接片在正極的卷繞方向上設置在正極的卷繞開始部分的后方，這可以在電池的充電或放電過程期間適當地保持心軸部分的形狀。