专利名称：双极性电极对/分隔膜组件、包括该组件的双极性电池、及其制造方法
技术领域：
本发明涉及双极性电极/隔板组件、包括该组件的双极性电池、及其制造方法。本发明的特征在于，为了实现高能量密度，使用一种薄金属箔型集电极而不是单独地插入隔离板，并且将粘结膜提供在其上不存在电极层的集电极的四个未涂布边缘表面
中的至少两个上，以防止电解液渗漏，并且然后在其上堆叠隔板，使得集电极和隔板通过粘结膜直接结合，从而密封双极性电极。
背景技术：
正在进行对开发适用于要求高输出和高能量密度的领域(例如，汽车)的电池的积极努力。在其商业化方面，锂离子二次电池能够实现足够高的输出和高能量密度。应当注意，关于用于驱动各种汽车电机的电源，双极性电池已经得到注意，其中每一个都由正电极-负电极对形成的独立的双极性电极串联连接，从而实现高能量密度。双极性电池具有单元型结构，该结构的优点在于，可以由于在电池内串联连接的多个单元电极堆叠体(stack)而获得高电压。然而，该串联连接仅在单元电极堆叠体彼此完全电化学隔离时才有效。因此，为了多个单元电极堆叠体之间的完全电化学隔离，需要完全阻止在单元电极堆叠体之间的电解质的流动。作为完全阻止在双极性单元电极堆叠体之间的电解质流动的方法，已经提出了一种使用不含液体的高分子固体电解质作为电解质层的技术(日本专利特开No. 2000-100471)。然而，由于高分子固体电解质的离子导电率低于高分子凝胶电解质的离子导电率以及由于其在一般的工作环境下的低功率或能量密度而导致高分子固体电解质具有低的实用性。此外，制备具有离子导电率的高分子隔板并将高分子隔板插入和组装成双极性堆叠体的所有工艺需要在水分被完全去除的干燥条件下执行，以防止具有很高吸湿性能的高分子隔板性能下降，并且防止由于电池内的水的分解而造成的气体产生。这在实际中可能会使工艺复杂化，并且造成高的成本。同时，已经开发了关于包括具有在电解质层中的电解液的高分子凝胶电解质的双极性电池的技术(日本专利特开No. 2004-75455和No. Heill-204136)。然而，这样的双极性电池的局限在于，电解质层内的电解液可能漏出并且接触电极或另一独立的电极对的电解质，而造成短路。为了解决该局限，韩国专利特开No. 10-2007-0085876公开了一种双极性电池，该双极性电池包括保持电解质层的隔板以及布置在隔板的电解质保持部的外边缘中的成形密封树脂。
图I示出了如上所述的现有的双极性电池的结构。参考图1，多个双极性电极110被电连接，在每个双极性电极中，在集电极的两侧分别形成负电极和正电极，并且提供密封部140以密封包含电解液并且插入在双极性电极之间的隔板130的两个边缘。在这样的双极性电池中，重要的是有效地形成密封部，以防止用于浸溃(impregnate)隔板的电解质的流动，并且阻止电解质在独立的电极堆叠体之间移动。通常，这样的密封部通过非常复杂的工艺来形成，该工艺将聚合物树脂施加/注入到隔板周围，并且在隔板上执行压缩或加热，从而密封该隔板。然而，由于保持密封树脂的隔板的低机械强度和粘结性，在下述工艺期间可能出现处理中的不便将密封树脂均匀地施加/注入到通常具有30微米或更小的厚度的多孔隔板的周围、以及将如上加工的隔板定位和组装在独立堆叠体的负电极和正电极之间。这里，处理中的不便的示例可以包括部分重叠的隔板的附接、隔板的部分褶皱、隔板的错位以及隔板对各工艺中一起使用的另一种材料的附接。此外，由于具有阻止电解液流动的性能 的密封树脂使得在组装之后难以进行电解质注入，所以在使隔板与电极表面一体化之前，位于密封树脂内部的隔板需要用电解质来浸溃。类似于根据日本专利特开2000-100471使用高分子电解质的情况，这会导致与吸水相关联的操作局限，并且此外，在用电解质浸溃的隔板的处理方面，带来甚至更严重的局限。具体地，如果用电解质浸溃的隔板接触诸如处理夹具的组装设备的表面，则即使在胶凝和固化之后，电解质的一部分会渗出到隔板外面而污染这样的表面，从而需要反复清洗工艺。为了独立电极堆叠体的正常操作，不但在隔板中而且在电极堆叠体的电极板中也需要使用电解质。在该情况下，需要足够量的电解质来填充电极堆叠体的电极板的孔。为了仅用电解液来填充电极板的孔，隔板需要保持过量的液体电解质。然而，使多孔隔板保持过量的液体电解质在技术上非常难以实现。此外，保持过量电解质的隔板只能加重有关组装工艺的上述局限。在双极性电池中，通过将正电极置于集电极一侧并且将负电极置于集电极另一侧而形成每一对正电极和负电极。由于电极堆叠体需要被隔开，因此通常在每两个正电极-负电极对之间插入分隔板，以从而将电极堆叠体隔开。然而，在实际中，锂离子电池采用薄电极板和具有相反低的离子导电率的电解质。为此，如果分隔板具有比用作集电极的金属箔更大的厚度，则出现显著的空间浪费，而迅速降低蓄能密度。
发明内容
技术问题本发明的一个方面提供了集电极和隔板，该集电极和隔板通过使用施加到双极性电极中的集电极的电极-未涂布表面的粘结膜来在热地并且直接地结合在一起，以便于简化和便利在制造双极性电池的工艺中造成不便的现有技术的密封工艺，例如使用密封树脂密封隔板的两个边缘并且在上执行独立的密封。本发明的另一个方面提供了一种方法，该方法通过用电解液浸溃其中组装有隔板的堆叠体并使得到的堆叠体经历交联反应(cross-linking reaction)来形成电解质层，以便于避免在注入电解液中的困难以及在处理用电解质浸溃的隔板/聚合物隔板中所造成的不便，并且允许将足够量的电解液供应到电极板的孔，并且防止在固化工艺之后由于双极性电池内的电解质的流动而造成的问题。本发明的另一个方面提供了一种集电极，该集电极用作在使用上述密封方法和电解质的双极性电池中的分隔板，而不单独地插入分隔板，集电极由薄金属箔形成，以便于实现高能量密度。也就是说，本发明的目的在于实现高能量密度、高效而可靠的密封、容易的密封工艺以及制造和维护电池的便利性的实现。技术方案 根据本发明的一个方面，一种双极性电极/隔板组件包括双极性电极-粘结膜组件，该双极性电极-粘结膜组件包括双极性电极和粘结膜，该双极性电极分别在集电极的顶侧和底侧的中央部分上保持能够具有不同极性的活性材料，该粘结膜在集电极的顶侧和底侧二者或中的一个上，该顶侧和底侧相对于双极性电极中的其上未涂布电极层的集电极的四个未涂布边缘表面中的至少两个而言；以及隔板，该隔板堆叠在双极性电极-粘结膜组件的顶表面和底表面二者或中的一个上，其中集电极和隔板通过粘结膜直接结合，从而密封双极性电极。粘结膜可以包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)膜或改性聚乙烯(PE)聚合物。集电极可以是具有在从10微米至20微米的范围内的厚度的金属箔。根据本发明的另一个方面，双极性电池包括双极性电极/隔板组件。双极性电极/隔板组件可以提供在被堆叠成使得具有相反极性的其电极层彼此面对的两个或更多个双极性电极/隔板组件中。双极性电池的电解质可以处于凝胶状态。电解质可以通过热交联反应被形成为凝胶状态。根据本发明的一个方面，一种制造双极性电极/隔板组件的方法，包括(a)将正电极活性材料和负电极活性材料施加到集电极的顶侧和底侧的中央部分，以与集电极的边缘间隔开预定距离，并且对其进行干燥，由此将正电极和负电极分别布置在集电极的两侧上，从而形成双极性电极；(b)将室温下不具有粘结性的粘结膜施加在集电极的顶表面和底表面二者上，该顶表面和底表面相对于双极性电极中的其上未涂布电极层的集电极的四个未涂布侧的表面中的包括相反侧的至少两侧而言；以及(C)将隔板堆叠在双极性电极的顶表面和底表面二者或中的一个上并加热，从而由粘结膜粘结性地密封，由此使集电极和隔板一体化。根据本发明的一个方面，一种制造双极性电极/隔板组件的方法，该方法包括以矩形电极图案的形式将正电极活性材料和负电极活性材料有间隔地施加到连续的集电极的顶表面和底表面二者，并且对其进行干燥，由此将正电极布置在连续的集电极的一个表面上，并且将负电极布置在连续的集电极的另一个表面上，从而形成多个双极性电极；将室温下不具有粘结性的粘结膜连续地施加到连续的集电极的顶表面和底表面二者，从而形成多个双极性电极-粘结膜组件，该顶表面和底表面相对于在连续的集电极的四个未涂布侧的表面中的包括相反侧的至少两侧而言，该四个未涂布侧位于多个双极性电极中每一个的所施加的电极图案的四个外边缘处；以及将隔板堆叠在多个双极性电极-粘合剂组件的顶表面或底表面中的任何一个或二者表面上，并且对其加热，以由粘结膜粘结性地密封，由此将连续的集电极和隔板一体化，并且将其切割成单元双极性电极/隔板组件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造双极性电池的方法，该方法包括(a)将根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件堆叠在另一个双极性电极/隔板组件上，同时在其间与根据权利要求I所述的双极性电极-粘结膜组件进行交替，从而形成包括至少两个双极性电极/隔板组件的堆叠体；(b)通过受热压缩来使该堆叠体一体化；(C)将一体化的堆叠体插入电池封装，并且将电解液注入其中，从而用电解液来浸溃根据权利要求I所述的隔板；(d)通过热交联反应来使已经用来浸溃隔板的电解液进行胶凝，从而形成电解质层；以及(e)去除电解液的残余物。受热压缩可通过将堆叠体置于具有升高到温度为80°C至150°C的温度的腔室中并且对其施加压力来进行。本发明的效果粘结膜通过连续工艺在集电极的四个电极-未涂布边缘表面中的至少两个上形成，使得集电极和隔板在其间直接形成粘结密封。因此，在双极性电池的每个电极对中实现 有效密封，并且密封工艺可以简单和容易的方式来进行。此外，可以提供下述双极性电池与现有技术相比，该双极性电池允许容易地去除活化工艺或使用中生成的气体。此外，堆叠体在完全组装之后用电解液来浸溃，并且然后经历交联反应。这容易地允许电解质在整个堆叠体中均匀分布。由于隔板在堆叠体组装之后用电解液来浸溃，所以可以避免组装工艺中的不便和由于吸水所造成的局限。而且，电解质在浸溃之后通过交联作用来进行胶凝，使得可以防止在双极性电池内的电解质的流动。此外，在本发明的示例性实施例中，薄金属箔用作集电极，并且从而可以提供具有高能量密度的双极性电池。
根据结合附图提供的优选实施例的以下描述，本发明的上述以及其它目的和特征将变得显而易见，在附图中图I是图示现有技术的双极性电池的结构的视图；
图2是图示根据本发明的示例性实施例的双极性电极/隔板组件的结构的视图；图3是图示根据本发明的示例性实施例的堆叠体的结构的视图；图4是图示根据本发明的另一个示例性实施例的堆叠体的结构的视图。
具体实施例方式现在将结合附图来详细描述本发明的示例性实施例。这些实施例被提供为使得本公开完全和完整，并且向本领域的技术人员完整地传达本发明的范围。参见图2，根据本发明的示例性实施例的双极性电极/隔板组件100包括双极性电极-粘结膜组件120，该组件120包括双极性电极110和粘结膜121 ；以及隔板130，隔板130被堆叠在双极性电极-粘结膜组件120的顶侧和底侧中的一个或两个上。这里，双极性电极110包括电极层113a和113b，电极层113a和113b被设置在集电极111的顶表面和底表面二者的中央部分上，并且保持能够分别具有不同极性的活性材料，并且粘结膜121被设置在集电极111的顶表面和底表面二者上，该顶表面和底表面相对于其上不存在双极性电极110的电极层113a和113b的集电极111的四个未涂布边缘表面(以下也称为电极-未涂布边缘表面)中的至少两个而言。双极性电极/隔板组件100的特征在于集电极111和隔板130由粘结膜121直接结合，从而密封双极性电极110。对于双极性电极110，在由薄金属箔形成的集电极111的顶侧和底侧二者的中央部分上形成电极层113a和113b，S卩，正电极113a和负电极113b。在本发明中，双极性电极-粘结膜组件120指通过下述步骤获得的结构在双极性电极110中通过将粘结膜121附接到在其上不形成电极层113a和113b的集电极111的四个未涂布边缘表面中的至少两个内的顶表面和底表面二者。而且，根据本发明的双极性电极/隔板组件100是指通过下述步骤获得的结构通过将隔板130堆叠在双极性电极-粘结膜组件120的顶侧和底侧中的一个或两个上。这里，粘结膜121的每一个都具有与双极性电极110的未涂布表面结合的一侧以及与隔板130结合的另一侧。在两个双极性电极110彼此面对同时其间插入隔板130的情况下，集电极111用于物理地阻止电解质的流动，使得防止包含在单个有效的电极堆叠体中的电解液流入邻近的电极堆叠体，该单个有效的电极堆叠体由一个双极性电极110的负电极表面、隔板130和 面向一个双极性电极110的另一个双极性电极110的正电极表面组成。然而，如果隔板130横跨当前集电极111与另一个隔板130接触，形成下一堆叠体，或者如果电解液包围集电极111并且从而将集电极111的顶侧和底侧连接在一起，则双极性锂离子电池不能正常工作，考虑到该情况，需要彻底防止隔板130或电解质的流动或横跨集电极111被连接，使电极堆叠体电化学地彼此分离。这是为了实现高能量密度双极性锂离子电池而需要解决的技术难题。为了解决上述难题，根据本发明，在不对其施加电极层113a和113b的集电极111的四个未涂布边缘表面中的至少两个的顶表面和底表面二者上提供粘结膜121，并且粘结膜121允许集电极111和隔板130直接结合，从而密封双极性电极110。也就是说，本发明提供了双极性电极/隔板组件100，其中，双极性电极110的顶侧和底侧中的一个或两个被密封并且与隔板130结合。由于沿着活性电极表面外部的四个边缘表面中的至少两个形成粘结密封，并且集电极111介入在其余边缘表面中的隔板130之间，因此防止电解质在电极堆叠体之间的流动。优选地，可以将粘结膜121施加到在集电极111的四个未涂布边缘表面之中的包括相反侧的至少两侧的顶表面和底表面二者，以与电极层113a和113b的侧间隔开预定距离。集电极111可以使用由铝、铜、钛、镍、不锈钢或其合金形成的薄膜。替代地，根据正电极113a和负电极113b的工作电压范围，集电极111可以使用将上述两种不同的金属结合在一起的复合金属箔。此外，为了增加单位体积的能量密度，可以使用具有20微米或更小厚度的薄金属膜(优选地，铝膜)。特定地，可以使用具有从10微米至20微米范围内的厚度的金属膜作为集电极111。用于正电极113a的正电极活性材料可以使用过渡金属和锂的复合氧化物，例如，LiCo基复合氧化物、LiNi基复合氧化物、LiMn基复合氧化物或LiFe基复合氧化物。而且，可以使用过渡金属和锂的硫酸盐化合物或磷酸盐化合物，诸如LiFePO4 ;硫化物或过渡金属氧化物，诸如V205、Mn02、TiS2、MoS2或此03 ;或PbO2、AgO、NiOOH等。除正电极活性材料之外，正电极113a还可以包括粘合剂和导电剂以提高电子导电性。
用于负电极113b的负电极活性材料可以使用碳、金属氧化物、锂金属复合氧化物等。具体地，锂-钛酸盐复合氧化物可以用作锂-过渡金属复合氧化物。除负电极活性材料之外，负电极113b还可以包括粘合剂和用于提高电子导电性的导电剂。粘结膜121使用在室温下不具有粘结性而在高温下呈现出其粘结性的密封材料。可以在粘结膜121的两侧形成粘结部分，以与集电极111和隔板130 二者相结合。此外，粘结膜121需要由绝缘材料形成，并且可以使用包含EVA膜、改性PE聚合物等的材料。隔板130被提供在双极性电极110之间，从而防止短路。隔板130可以使用多孔膜或无纺布，诸如聚烯烃膜或无纺布、纤维素无纺布、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。隔板130可以具有由用电解质对其进行浸溃而机械润湿的性质。根据本发明的双极性电池包括上述双极性电极/隔板组件100。在双极性电池中，两个或更多个双极性电极-隔板组件100可以被堆叠成使得具 有相反极性的电极层113a和113b彼此面对。此外，这样的双极性电池可以串联、并联或同时串联和并联地连接，以便于期望的电容和电压，从而可以形成双极性电池组或模块。双极性电池之间的上述电连接可以通过使用诸如集电极端子或汇流带(bus bar)的适当连接元件来实现。这里，作为双极性电池的电解质，可以使用通过热交联反应而胶凝的电解质。一种制造根据本发明的双极性电极/隔板组件100的方法包括(a)将用于正电极113a的正电极活性材料和用于负电极113b的负电极活性材料施加到集电极111的顶表面和底表面的中央部分，以与集电极111的边缘间隔开预定距离，并且对其进行干燥，使得正电极113a和负电极113b分别被布置在集电极111的两侧，从而形成双极性电极110 ； (b)将室温下不具有粘结性的粘结膜121施加在集电极111的顶表面和底表面二者，该顶表面和底表面相对于在双极性电极110中其上未涂布电极层113a和113b的集电极111的四个未涂布边缘表面中的至少两个而言；以及(c)将隔板130堆叠在双极性电极110的顶侧和底侧中的一个或两个上并加热，以从而通过粘结膜121来粘结性地密封，由此使集电极111和隔板130 —体化。而且，可以通过执行下述操作来以简单和容易的方式制造多个双极性电极-隔板组件100 :(a)以矩形电极图案形式将正电极活性材料和负电极活性材料有间隔地(intermittently)施加到连续的集电极111的顶表面和底表面二者，并且对其进行干燥，使得将正电极113a和负电极113b布置在连续的集电极111的两个表面上，从而形成多个双极性电极110 ； (b)将室温下不具有粘结性的粘结膜121连续地施加到连续的集电极111的顶表面和底表面二者，该顶表面和底表面相对于在未涂布边缘表面中的包括相反侧的至少两侧而言，该未涂布边缘表面位于多个双极性电极110中每一个的所施加的电极图案的四个外边缘处，从而形成多个双极性电极-粘结膜组件120 ;以及(c)将隔板130堆叠在多个双极性电极-粘合剂组件120的各自的顶侧上，并且对其加热，以由粘结膜121粘结性地密封，由此使集电极111和隔板130 —体化，并且将其切割成单元双极性电极/隔板组件100。在下述情况下，相关工艺是非常复杂、不方便、耗时和高成本的工艺，在该情况中，在制造了双极性电极之后，在双极性电极的表面中的一个或两个上形成电解质层，并且然后在电解质层上设置密封材料等。然而，根据本发明，通过下述步骤来形成多个双极性电极-粘结膜组件将活性材料施加到连续的集电极，并且将室温下不具有粘结性的粘结膜连续地施加到其上。因此，双极性电极/隔板组件可以以非常简单而快速的方式来制造，并且允许容易地去除电池活化或使用的同时所生成的气体。以下将详细描述该组件的制造工艺。首先，将包含用于正电极113a的正电极活性材料的浆料和包含用于负电极113b的负电极活性材料的浆料有间隔地施加到连续的集电极(例如，在后续工艺中可分离成单元集电极的大的集电极)的顶表面和底表面。这里，有间隔的施加是指以预定间隔将活性材料施加到大的集电极上的多个点。此后，通过加热来干燥得到的结构，从而迅速地形成多个双极性电极110。此后，将仅在高温下而非室温下具有粘结性的粘结膜121连续地施加到在集电极111的四个未涂布边缘表面之中包括相反侧的双极性电极的至少两侧的顶表面和底表面二者，该未涂布边缘表面位于多个双极性电极110中的每一个的所施加的电极图案的四个外边缘处，从而形成多个双极性电极-粘结膜组件120。也就是说，连续地进行单个施加操作，使得在宽度方向上或在宽度方向和长度方向上将用于每个双极性电极110的活性膜121容易地施加到大的集电极的电极-未涂布边缘表面，在该表面上布置了正电极113a或负电极113b。因此，沿着电极活性表面外的四个未涂布边缘表面中的至少两个形成粘结密封。粘结膜121可以与电极层113a和113b的边缘间隔开预定距离，并且粘结膜121可以在集电极111的顶表面和底表面二者上形成。随后，将隔板130堆叠在多个双极性电极-粘结膜组件120中的每一个的顶表面和底表面中的一个或两个上，并且对其加热，以形成用在两个边缘处的粘结膜121的粘结密封，从而使集电极111和隔板130 —体化。最后，根据期望标准来切割一体化的集电极111和隔板130，从而获得多个单元双极性电极/隔板组件100。用隔板130来覆盖以上述方式制造的双极性电极/隔板组件100的一侧或两侧，并且通过粘结膜121将集电极111和隔板130彼此直接结合，从而密封电极活性表面的周围。可以通过将两个或更多个双极性电极/隔板组件100串联连接来制造双极性电池，以实现期望电压。一种制造根据本发明的双极性电池的方法包括(a)将双极性电极/隔板组件100堆叠在另一个双极性电极/隔板组件100上，这通过上述制造方法来制造，同时将双极性电极-粘结膜组件120插入在其间，从而形成包括至少两个双极性电极/隔板组件100的堆叠体200 ； (b)通过受热压缩来使堆叠体一体化；(c)将一体化的堆叠体200插入电池封装并且将电解液注入其中，从而用电解液来浸溃隔板130 ； (d)通过热交联反应来使已经用其来浸溃隔板130的电解液进行胶凝，从而形成电解质层；以及(e)去除电解质的残余物。对于根据本发明的双极性电极/隔板组件100，集电极111的电极-未涂布边缘表面中的至少两个通过粘结膜121粘结性密封。当双极性电池通过堆叠多个双极性电极/隔板组件100或交替地堆叠双极性电极/隔板组件100和双极性电极-粘结膜组件120来制造时，双极性电池由隔板130隔开，使得电极对被绝缘。如上所述，双极性电极/隔板组件100中的每一个都可以处于其中双极性电极-粘结膜组件120的顶表面和底表面二者由隔板130覆盖的状态，或者处于其中双极性电极-粘结膜组件120的顶表面和底表面中仅一个由隔板130覆盖的状态。前一状态的双极性电极/隔板组件100可以被堆叠，从而形成具有双隔板结构的双极性电池，其中双极性电极100、隔板130和双极性电极100如图3所示顺序堆叠。后一状态的双极性电极/粘结膜组件可以在每两个双极性电极/粘结膜组件之间插入一个隔板130的同时进行堆叠，从而形成具有单隔板结构的双极性电池，其中双极性电极110、隔板130、双极性电极110和隔板如图4所示顺序堆叠。替代地，前一状态的双极性电极/隔板组件100可以在插入仅包括对其附接的粘结膜121的双极性电极-粘结膜组件120的同时进行堆叠，并且得到的堆叠体可以进行受热压缩，从而形成单隔板结构的双极性电池，该结构与通过使用后一状态的双极性电极/隔板组件100所获得的图4的单隔板结构基本上相同。因此，可以根据情况来容易地制造各种类型的双极性电池。
在受热压缩期间，加热堆叠体200以进行密封，使得防止电解液穿过对其施加粘结膜121的部分。具体地，将多个双极性电极/隔板组件100或双极性电极-粘合剂组件的堆叠体200置于具有升高到预定温度的温度的腔室内，然后进行加压。在高温下具有粘结性的粘结膜121的情况下，可以根据粘结膜121的物理性质，受热压缩可以在从大约80°C至150°C的范围内的温度下完成。此后，将一体化的堆叠体200插入电池封装中并注入电解质，并且然后在用电解质浸溃隔板130的状态下进行交联反应。根据本发明，与现有技术的情况不同，隔板130的两个边缘都不会被阻塞，并且电解质的注入/浸溃在完全组装了堆叠体200之后来进行。因此，如上所述，可以有利于再次注入电解质，可以将足够量的电解质供应到电极板的孔中，并且可以在整个堆叠体200中均匀地分散电解质。电解质在注入之后被存放，使得隔板130被电解质充分浸溃。此后，通过升高温度来允许电解质内的引发剂引发聚合反应，来产生交联反应。交联反应使得电解质进行胶凝，并且由此形成非流体的电解质层，从而防止电解质的流动。最后，去除未胶凝的电解质的残留物，并且该去除可以通过使用真空来进行。根据本发明，电解质包含作为基材的有机碳酸盐，诸如，碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸二甲酯；非质子有机溶剂，诸如，Y-丁内酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、或金属醋酸盐；以及通过溶解LiBF4、LiPF4、LiN(S02CF3)2、LiN(SO2C2F5)2等所获得的有机电解液，以对其它基材提供离子导电性。电解质还包含热固化单基体和用于引发其热固化的引发剂。用作根据本发明的电解质的这样的混合物通过热固化来进行交联，从而具有高机械强度和将电解质保持在其中的卓越能力，由此而防止电解质的流动。以上述方式制造的双极性电池可以通过多次充电和放电而活化。下面将详细描述本发明；然而，本发明不限于这样的描述。实施例在充当集电极111的铝箔的一侧上施加用于正电极113a的浆料，该浆料包含作为用于正电极113a的正电极活性材料的锂锰氧化物(LMO)、作为导电剂的炭黑和作为粘合剂的PVDF，并且在铝箔的另一侧上施加用于负电极113b的浆料，该浆料锂钛氧化物(LTO)、作为导电剂的炭黑、作为粘结剂的PVDF。此后，得到的结构用热空气在150°C的温度下干燥两分钟。随后，将改性PE聚合物作为粘结膜121施加到集电极111的四个电极-未涂布边缘表面的两个相反侧的顶表面和底表面二者，以与电极层113a和113b的边缘间隔开预定距离。此后，将PET材料的多孔无纺布作为隔板130堆叠在双极性电极-粘结膜组件120的顶侧和底侧二者上，并且通过粘结膜与集电极111粘结性地结合，从而进行一体化。以这样的方式来制造双极性电极/隔板组件100。然后，将以上述方式制造的两个双极性电极/隔板组件100与设置在顶表面和底表面上的电极一起使用，以便于形成具有三层串联结构的双极性堆叠体200，其中顺序组装负电极113b、隔板130、双极性电极-粘结膜组件120、以及双极性电极/隔板组件100和正电极113a，该负电极113b具有设置在涂布表面的未涂布部分的两个长的侧上的粘结膜，正电极113a具有设置在涂布表面的未涂布部分的两个长的侧上的粘结膜。然后，将堆叠体200置于具有升高到100°C的温度的腔室中并进行加压，从而进行受热压缩和一体化。此后，将一体化的堆叠体200插入电池封装内，将包含丙烯酸酯和过氧化物基引发剂的电解液注入其中，并且将得到的结构在室温下存放12个小时，使得隔板130可以由电解液充分浸溃。然后，通过将温度升高至85°C来引发电解质的交联反应。通过施加真空来去除交联反应完成之后剩余的电解质。最后，通过进行在8V至6V范围内的两个充电/放电循环来活化以上述根据本发明的方式制造的双极性电池。权利要求
1.一种双极性电极/隔板组件，包括 双极性电极-粘结膜组件，所述双极性电极-粘结膜组件包括双极性电极，所述双极性电极分别在集电极的顶侧和底侧的中央部分上保持能够具有不同极性的活性材料；以及粘结膜，所述粘结膜在所述集电极的顶表面和底表面二者上，该顶表面和底表面相对于所述双极性电极中的其上未涂布有电极层的所述集电极的四个未涂布的边缘侧中的至少两个而言；以及 隔板，所述隔板堆叠在所述双极性电极-粘结膜组件的顶表面和底表面二者或中的一个上， 其中，所述集电极和所述隔板通过所述粘结膜直接结合，从而密封所述双极性电极。
2.根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件，其中，所述粘结膜包括こ烯-醋酸こ烯共聚物(EVA)膜或改性聚こ烯(PE)聚合物。
3.根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件，其中，所述集电极是具有从10微米至20微米范围的厚度的金属箔。
4.ー种双极性电池，包括根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件。
5.根据权利要求4所述的双极性电池，其中，所述双极性电极/隔板组件包括两个或更多个双极性电极/隔板组件，所述两个或更多个双极性电极/隔板组件被堆叠成使得具有相反极性的其电极层彼此面对。
6.根据权利要求4所述的双极性电池，其中，所述双极性电池的电解质处于凝胶状态。
7.根据权利要求6所述的双极性电池，其中，所述电解质通过热交联反应被形成为所述凝胶状态。
8.—种制造双极性电极/隔板组件的方法，所述方法包括 (a)将正电极活性材料和负电极活性材料施加到集电极的顶侧和底侧的中央部分，以与所述集电极的边缘间隔开预定距离，并且对其进行干燥，由此将正电极和负电极分别布置在所述集电极的两个表面上，从而形成双极性电极； (b)将室温下不具有粘结性的粘结膜施加在所述集电极的顶表面和底表面二者上，该顶表面和底表面相对于所述双极性电极中其上未涂布有电极层的所述集电极的四个未涂布边缘表面中的包括相反侧的至少两侧而言；以及 (c)将隔板堆叠在所述双极性电极的顶表面和底表面二者或中的ー个上并加热，从而由所述粘结膜粘结性地密封，由此使所述集电极和所述隔板一体化。
9.一种制造双极性电扱/隔板组件的方法，所述方法包括 (a)以矩形电极图案的形式将正电极活性材料和负电极活性材料有间隔地施加到连续的集电极的顶表面和底表面二者，并且对其进行干燥，由此将正电极布置在所述连续的集电极的ー个表面上，而将负电极布置在所述连续的集电极的另ー个表面上，从而形成多个双极性电极； (b)将室温下不具有粘结性的粘结膜连续地施加到所述连续的集电极的顶表面和底表面二者，从而形成多个双极性电极-粘结膜组件，该顶表面和底表面相对于所述连续的集电极的四个未涂布边缘表面中的包括相反侧的至少两侧而言，所述四个未涂布边缘表面位于所述多个双极性电极中的每ー个的所施加的电极图案的四个外边缘处；以及 (C)将隔板堆叠在多个双极性电极-粘合剂组件的各自的顶表面上并对其加热，以由所述粘结膜粘结性地密封，由此使所述连续的集电极和所述隔板一体化，并且对进行切割，以形成単元双极性电极/隔板组件。
10.一种制造双极性电池的方法，所述方法包括 (a)将根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件堆叠在另ー个双极性电极/隔板组件上，同时在其间与根据权利要求I所述的双极性电扱-粘结膜组件进行交替，从而形成包括至少两个双极性电极/隔板组件的堆叠体； (b)通过受热压缩来使所述堆叠体一体化； (C)将一体化的堆叠体插入电池封装并且将电解液注入其中，从而用所述电解液浸溃根据权利要求I所述的隔板； (d)通过热交联反应使已经用其浸溃所述隔板的所述电解液胶凝，从而形成电解质层；以及 (e)去除所述电解液的残余物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过将所述堆叠体置于具有升高到80°C至150°C的温度的温度的腔室内并且对其施加压カ来进行所述受热压缩。
全文摘要
本发明公开了一种双极性电极对/分隔膜组件，该双极性电极对/隔板组件包括双极性电极对-粘结膜组件，该双极性电极对-粘结膜包括用于形成电极层的双极性电极对，其包含在当前集电极板的上侧和下侧二者的中央部分中的具有不同极性的活性材料；以及粘结膜，该粘结膜相对于至少两个或更多个侧形成在双极性电极对中的不包含电极层的未涂布的当前集电极板的四个侧的上侧和下侧或中的一侧上；以及分隔膜，该分隔膜层叠在双极性电极对-粘结膜组件的上侧和下侧二者或中的一侧上。此外，本发明提供一种双极性电极对/分隔膜组件，包括双极性电极对/分隔膜组件的双极性电池，及其制造方法，其中当前集电极板和分隔膜由粘结膜直接结合，从而密封该双极性电极对。根据本发明，由于双极性电极对和分隔膜组件根据使用目的电连接，能够提供具有期望容量和期望电压的电池。
文档编号C09J7/00GK102668225SQ201080052435
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者尹逢国, 郑根昌 申请人:株式会社Lg化学