堆叠-折叠型电极组件的制作方法_2

文档序号:9635312阅读:来源:国知局
10,20,30:电极组件
[0033]3a,3b,3c:第一隔膜
[0034]la,lb,lc:负极
[0035]5a,5b,5c:正极
[0036]7a,7b,7c!,7c2:单元电池
[0037]9a,9b,9c:第二隔膜
[0038]101,201:正极
[0039]103,203:第一隔膜
[0040]105,205:负极
[0041]109:第二隔膜
[0042]110,120,130,140,150:全电池
[0043]210,220,230,240,250:双电池
【具体实施方式】
[0044]下文中,将参照附图对本发明的优选实施方案进行详细说明。在说明前,应理解,在说明书和附属权利要求书中使用的术语不应解释为限于普通的字典意思,而应在允许发明人为了最好地解释而适当地定义术语的原则的基础上基于与本发明的技术方面相对应的意思和概念进行解释。因此,在本文中提出的说明只是仅用于说明目的的优选实例,不是为了限制本发明的范围,因此应理解,在不背离本发明的主旨和范围的条件下可以对其完成其它等价变化和修改。
[0045]本发明涉及堆叠-折叠型电极组件,其中多个作为单元电池的全电池或双电池在彼此之上堆叠且由第二隔膜围绕,各个单元电池包含正极、负极和置于所述正极与负极之间的隔膜,其中将第一粘合剂涂布在第一隔膜的至少一部分表面上,将第二粘合剂涂布在第二隔膜的至少一部分表面上,且第二粘合剂的含量高于第一粘合剂的含量。
[0046]在本发明中,将第一隔膜置于单元电池内的正极与负极之间,且与第一隔膜不同,第二隔膜起到围绕单元电池的作用。在这种情况下,将第一隔膜与电极层压,因此具有高的粘结强度,而第二隔膜不遭受单独的层压,因此具有较低的粘结强度。也就是说,当第二隔膜与第一隔膜具有相同的成分和组成时,围绕单元电池的第二隔膜在粘结强度方面有所降低。
[0047]在包含堆叠-折叠型电极组件的电池工作时,由于电解液的分解和电池的副反应而可能导致产生气体,导致其中电池内部粘合不充分的部分变得松散的松散现象,造成电池的性能劣化。
[0048]为了解决所述问题,发明人尝试增加围绕单元电池的第二隔膜的表面粘结强度,更特别地,高于当将第一隔膜用于围绕单元电池时的第一隔膜的表面粘结强度,以使电池内部的松散现象最小化,完成了本发明。
[0049]根据本发明的一个示例性实施方案,第二粘合剂的含量比第一粘合剂的含量高2%?10%,优选3%?5%。通过涂布在所述隔膜的表面上的粘合剂的含量在以上范围内的增加,可以改善第二隔膜的表面粘结强度以有效地控制电池内部的松散现象,且可以使因粘合剂的添加导致的阻抗的增加最小化。
[0050]由于这一粘合剂含量的不同,可以进一步改善围绕单元电池的第二隔膜的表面粘结强度,更特别地,第二隔膜的表面粘结强度高于当将第一隔膜用于围绕单元电池时的第一隔膜的表面粘结强度。优选地,第二隔膜的表面粘结强度可以为3gf/cm?lOgf/cm,且当将第一隔膜用于围绕单元电池时的第一隔膜的表面粘结强度可以为lgf/cm?2gf/cm。通过剥离实验方法测定这种表面粘结强度。
[0051]第一粘合剂和第二粘合剂可以独立地为选自如下中的至少一种:聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烧、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰多糖、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物和聚酰亚胺,且第一粘合剂和第二粘合剂可以相同或不同。
[0052]根据本发明的第一隔膜和第二隔膜通过以下方法可以包含第一粘合剂和第二粘合剂,且不限于此。
[0053]根据本发明的一个示例性实施方案,首先,将粘合剂树脂诸如聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯放入溶剂诸如丙酮、二甲基乙酰胺(DMA)或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,或它们的混合溶剂中以制备溶液,将该溶液涂布在第一隔膜和第二隔膜的表面上。在此,通过浸渍涂布、模具涂布或辊式涂布方法来实施涂布。
[0054]作为另一种方法,可以由聚合物粘合剂树脂诸如聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯制成膜,并且热层压在第一隔膜和第二隔膜的表面上。
[0055]作为特别实例,在制备包含聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯和上述溶剂的溶液之后,在聚酯的支撑膜或剥离纸诸如Mylar (聚酯薄膜)上对该溶液进行涂布和干燥以产生膜,然后通过热层压方法在第一隔膜和第二隔膜的表面上形成该膜。
[0056]作为另一个实例,一种不使用溶剂的方法,将粘合剂树脂诸如聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯直接送入挤出机中,通过膜模头挤出成形以产生膜,并且通过热层压方法在聚合物隔膜或隔离膜上形成所述得到的膜。在这种情况下,可以在使用挤出机制作粘合剂膜的同时实施与第一隔膜和第二隔膜的层压。
[0057]在本发明中,可以将第一隔膜和第二隔膜各自独立地构造为包含a)具有孔的多孔基材,或b)具有孔的多孔基材和在所述多孔基材的至少一个表面上由无机粒子和粘合剂聚合物的混合物形成的有机-无机多孔涂层。
[0058]当第一隔膜和第二隔膜具有有机-无机多孔涂层时,包含在第二隔膜的有机-无机多孔涂层中的粘合剂聚合物的含量比包含在第一隔膜的有机-无机多孔涂层中的粘合剂聚合物的含量高,意味着第二隔膜的表面粘结强度比第一隔膜的表面粘结强度高。
[0059]多孔基材可以由选自如下中的至少一种形成:聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二醇酯,且聚烯烃可以为选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯中的任一种聚合物。
[0060]基于必要功能,可以以由聚合物诸如聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯构成的的层状结构形成隔膜。
[0061]有机-无机多孔涂层具有通过粘合剂聚合物相互粘合的无机粒子以维持无机粒子的粘合状态(即粘合剂聚合物连接并且保持无机粒子),有机-无机多孔涂层通过粘合剂聚合物与多孔基材维持粘合状态。有机-无机多孔涂层的无机粒子以密集堆积或紧密堆积结构以基本上相互接触的方式存在,且通过无机粒子的接触而形成的间隙体积变为有机-无机多孔涂层的孔。具有有机-无机多孔涂层的隔膜具有良好的耐热性和增强的稳定性,但由于粘合剂聚合物而导致可能具有增大的电阻。
[0062]无机粒子没有特别限制,只要它们仅电化学稳定即可。也就是说,在本发明中使用的无机粒子没有特别限制,只要它们在要应用的电化学装置的工作电压范围(例如对Li/Li+为0?5V)中不引起氧化和/或还原反应即可。特别地,当使用能够传输离子的无机粒子时,这种无机粒子可以增加电化学装置中的离子导电性,有助于改善性能。另外,当使用具有高介电常数的无机粒子作为无机粒子时,这种无机粒子可以有助于电解质盐例如锂盐在液体电解质中的离解度的增加,且可以改善电解液的离子导电性。由于这些原因,无机粒子优选包括具有大于或等于5、优选大于或等于10的高介电常数的无机粒子,能够传输锂离子的无机粒子或它们的混合物。
[0063]优选地,第一隔膜的厚度可以为12 μπι?16 μm,第二隔膜的厚度可以为13 μπι?17 μ mD
[0064]下文中,将对本发明的堆叠-折叠型电极组件的结构进行更详细的说明。
[0065]普通全电池具有其中将正极、负极和第一隔膜的层状结构切成规则形状和尺寸并进行堆叠的结构。在此,对于全部电极,使用在集电器周围具有电极活性材料的涂层的电极。将这一结构视为用于通过堆叠来构造电池的一个单元电池,为此,需要利用膜将电极和第一隔膜粘合。
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