用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件、其制备方法、和非水电解质可再充电电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 提供用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件（单元）、包括其的非水电解 质可再充电电池、和制备所述用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件的方法。
【背景技术】
[0002] 已经积极地进行了对作为用于可再充电锂离子电池的凝胶电解质的基质聚合物 的基于聚偏氟乙烯（PVDF)的氟树脂的研究。例如，普遍知晓用于在隔板的表面上形成由基 于PVDF的氟树脂制成的多孔层的技术。在该技术中，所述多孔层是例如以如下方法形成于 所述隔板的表面上的。
[0003] 第一种方法包括：通过将氟树脂溶解在有机溶剂例如NMP (N-甲基吡咯烷酮）、二 甲基乙酰胺、丙酮等中而制备浆料，将所述浆料涂布在隔板或电极上，和通过使用不良溶剂 例如水、甲醇、二缩三丙二醇等或者其蒸气而使所述氟树脂相分离以形成其中所述氟树脂 被制成多孔的多孔涂层。
[0004] 第二种方法包括：将氟树脂溶解在使用溶剂例如碳酸二甲酯、碳酸亚丙酯、碳酸 亚乙酯等的加热的电解质溶液中以制备加热的浆料，将所述加热的浆料涂布在隔板或电极 上以制备涂层，将所述涂层冷却，和将所述氟树脂转变成凝胶（被电解质溶液溶胀的多孔 层）。
[0005] 然而，以上方法中的在表面上具有PVDF多孔层的隔板在与不具有多孔层的隔板 相比时具有不足的光滑性（滑溜性，slipperiness)并容易变得带静电，且因此在制备过程 中难以操作。特别地，当将所述隔板与带状正极和负极叠置（重叠）用于卷绕元件时，所述 卷绕元件由于所述隔板不足的相互光滑性而变得变形。当所述卷绕元件变形时，所述卷绕 元件难以插入壳中。此外，使用该变形的卷绕元件的非水电解质可再充电电池可具有不足 的循环寿命。
[0006] 此外，根据前述方法的在表面上具有聚偏氟乙烯多孔层的隔板具有对电极的不足 的粘附，并且特别地，当所述隔板包括耐热性填料以改善耐热性时，不足的粘附问题趋于严 重。当所述隔板具有各电极的不足的粘附时，随着充电和放电进行，卷绕元件可具有容易膨 胀的问题（所谓的循环膨胀问题）。
[0007] 相反，日本专利特开平10-110052、日本专利特开No. 2012-190784、日本专利特开 No. 2010-538173、和日本专利特开No. 2011-204627例如公开了使用氟树脂颗粒或陶瓷颗 粒的技术。日本专利特开平10-110052公开了使一部分氟树脂颗粒从多孔膜隔板突出的方 法。日本专利特开No. 2012-190784公开了在隔板内包括陶瓷颗粒的方法。日本专利特开 No. 2010-538173公开了将无纺布中的微孔的一部分用氟树脂颗粒充填的方法。日本专利特 开No. 2011-204627公开了通过使用其中分散有氟树脂和具有含氧官能团的聚合物的聚合 物复合物的含水浆料制备负极的方法。然而，这些方法根本未解决前述问题。
【发明内容】
[0008] -种实施方式提供用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件，其能够改善制 备期间隔板的操作性，被抑制变形，并且改善隔板对各电极的粘附。
[0009] 另一实施方式提供包括所述电极卷绕元件的非水电解质可再充电电池。
[0010] 又一实施方式提供制备用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件的方法。
[0011] 根据一种实施方式，用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件包括：带状正 极；带状负极；在所述带状正极和所述带状负极之间的带状多孔层；和形成于所述带状多 孔层的表面上的粘附层，其中所述粘附层包括包含氟树脂的微粒（粒子）和支持（支撑） 所述包含氟树脂的微粒且具有比所述包含氟树脂的微粒的总体积小的总体积的用于粘附 层的粘合剂，所述用于粘附层的粘合剂包括选自离子型非水溶性粘合剂、非离子型水溶性 粘合剂、非离子型非水溶性粘合剂和离子型水溶性粘合剂的至少一种，条件是当所述用于 粘附层的粘合剂包括离子型水溶性粘合剂时，所述用于粘附层的粘合剂进一步包括选自离 子型非水溶性粘合剂、非离子型水溶性粘合剂和非离子型非水溶性粘合剂的至少一种，并 且基于所述包含氟树脂的微粒的重量，所述离子型水溶性粘合剂的含量为约2重量％或更 低。
[0012] 在一种实施方式中，所述用于粘附层的粘合剂可包括选自离子型非水溶性粘合剂 和非离子型水溶性粘合剂的至少一种。
[0013] 在一种实施方式中，所述离子型非水溶性粘合剂可包括选自如下的至少一种：羧 酸改性的丙烯酸酯、聚烯烃离聚物、和羧酸改性的苯乙烯-丁二烯共聚物。
[0014] 在一种实施方式中，所述非离子型水溶性粘合剂可包括选自如下的至少一种： 聚-N-乙烯基乙酰胺（PNVA)、聚乙烯醇（PVA)、羟乙基纤维素（HEC)、甲基纤维素、聚乙烯基 吡咯烷酮（PVP)、和聚氧乙烯。
[0015] 在一种实施方式中，所述带状负极可包括包含如下的负极活性物质层：负极活性 物质和包含氟树脂的微粒，且所述粘附层可附着至所述负极活性物质层。
[0016] 在一种实施方式中，所述包含氟树脂的微粒可为球形颗粒。
[0017] 在一种实施方式中，所述氟树脂可包括聚偏氟乙烯。
[0018] 根据一种实施方式，提供包括所述用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件 的非水电解质可再充电电池。
[0019] 根据一种实施方式，制备用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件的方法包 括：将含水浆料涂布在带状多孔层的表面上并且干燥，所述含水浆料包括包含氟树脂的微 粒和支持所述包含氟树脂的微粒且具有比所述包含氟树脂的微粒的总体积小的总体积的 用于粘附层的粘合剂，其中所述用于粘附层的粘合剂包括选自离子型非水溶性粘合剂、非 离子型水溶性粘合剂、非离子型非水溶性粘合剂和离子型水溶性粘合剂的至少一种，或者 所述用于粘附层的粘合剂包括离子型水溶性粘合剂和选自离子型非水溶性粘合剂、非离子 型水溶性粘合剂和非离子型非水溶性粘合剂的至少一种，并且基于所述包含氟树脂的微粒 的重量，所述离子型水溶性粘合剂的含量为约2重量％或更低。
[0020] 根据一种实施方式，所述卷绕元件可改善隔板的操作性并且可被抑制变形。所述 隔板的粘附层对各电极的粘附可改善，而且，所述卷绕元件的循环膨胀可改善。
【附图说明】
[0021] 图1为显示根据一种实施方式的可再充电锂离子电池的示意性结构的横截面图。
[0022] 图2为显示根据一种实施方式的电极堆结构体的示意性结构的横截面图。
【具体实施方式】
[0023] 下文中，详细描述本发明。
[0024] 根据一种实施方式，用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件包括：带状正 极；带状负极；在所述带状正极和所述带状负极之间的带状多孔层；和形成于所述带状多 孔层的表面上的粘附层，其中所述粘附层包括包含氟树脂的微粒和支持所述包含氟树脂的 微粒并且具有比所述包含氟树脂的微粒的总体积小的总体积的用于粘附层的粘合剂，所述 用于粘附层的粘合剂包括选自离子型非水溶性粘合剂、非离子型水溶性粘合剂、非离子型 非水溶性粘合剂和离子型水溶性粘合剂的至少一种，条件是当所述用于粘附层的粘合剂包 括离子型水溶性粘合剂时，所述用于粘附层的粘合剂进一步包括选自离子型非水溶性粘合 剂、非离子型水溶性粘合剂和非离子型非水溶性粘合剂的至少一种，并且基于所述包含氟 树脂的微粒的重量，所述离子型水溶性粘合剂的含量为约2重量％或更低。
[0025] 所述粘附层包括所述包含氟树脂的微粒和支持所述包含氟树脂的微粒且具有比 所述包含氟树脂的微粒的总体积小的总体积的所述用于粘附层的粘合剂，并且因此可改善 所述隔板的操作性。此外，所述卷绕元件可被抑制变形。
[0026] 此外，在以上结构体中包括所述用于粘附层的粘合剂并且所述粘附层对各电极的 粘附可改善，和结果，循环膨胀改善。
[0027] 所述用于粘附层的粘合剂可包括选自离子型非水溶性粘合剂和非离子型水溶性 粘合剂的至少一种。与此相关，所述粘附层对各电极的粘附改善，并且结果，所述卷绕元件 的循环膨胀可改善。
[0028] 所述离子型非水溶性粘合剂可包括选自如下的至少一种：羧酸改性的丙烯酸酯、 聚烯烃离聚物、和羧酸改性的苯乙烯-丁二烯共聚物。与此相关，所述粘附层对各电极的粘 附改善，且结果，所述卷绕元件的循环膨胀可改善。
[0029] 所述非离子型水溶性粘合剂可包括选自如下的至少一种：聚-N-乙烯基乙酰胺 (PNVA)、聚乙烯醇（PVA)、羟乙基纤维素（HEC)、甲基纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP)、和聚 氧乙烯。与此相关，所述粘附层对各电极的粘附改善，并且结果，所述卷绕元件的循环膨胀 可改善。
[0030] 所述带状负极包括包含如下的负极活性物质层：负极活性物质和包含氟树脂的微 粒，和所述粘附层可粘附至所述负极活性物质层。所述卷绕元件的变形可进一步改善，并且 此外，所述粘附层对各电极的粘附改善，和结果，所述卷绕元件的循环膨胀可改善。
[0031] 所述包含氟树脂的微粒可具有球形颗粒。与此相关，所述隔板的操作性和所述卷 绕元件的变形可进一步改善。此外，所述粘附层对各电极的粘附改善，并且结果，所述卷绕 元件的循环膨胀可改善。
[0032] 所述氟树脂可包括聚偏氟乙烯。此处，所述隔板的操作性和所述卷绕元件的变形 可进一步改善。此外，所述粘附层对各电极的粘附改善，并且结果，所述卷绕元件的循环膨 胀可改善。
[0033] 另一实施方式提供包括所述用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件的非 水电解质可再充电电池。
[0034] 又一实施方式提供制备用于非水电解质可再充电电池的电极卷绕元件的方法，包 括：将含水浆料涂布在带状多孔层的表面上并且干燥，所述含水浆料包括包含氟树脂的微 粒和支持所述包含氟树脂的微粒且具有比所述包含氟树脂的微粒的总体积小的总体积的 用于粘附层的粘合剂，其中所述用于粘附层的粘合剂包括选自离子型非水溶性粘合剂、非 离子型水溶性粘合剂、非离子型非水溶性粘合剂和离子型水溶性粘合剂的至少一种，或者 所述用于粘附层的粘合剂包括离子型水溶性粘合剂和选自离子型非水溶性粘合剂、非离子 型水溶性粘合剂和非离子型非水溶性粘合剂的至少一种，并且基于所述包含氟树脂的微 粒的重量，所述离子型水溶性粘合剂的含量为约2重量％或更低。
[0035] 所述制备方法可改善所述隔板的操作性和所述卷绕元件的变形。
[0036] 下文中，参照附图，详细地说明一种示例性实施方式。另一方面，本说明书和附图 中的实质上具有相同功能结构的构成元件被赋予相同的数字并且将不重复进行说明。
[0037] 1.可再充电锂离子电池的结构
[0038] 可再充电锂离子电池的全部结构
[0039] 首先，参照图1和2,说明根据一种实施方式的可再充电锂离子电池。图1提供显 示卷绕元件100的平面图以及关于卷绕元件100的区域A的放大视图。图2提供显示其中 正极、负极、和两片隔板堆叠的电极堆结构体l〇〇a的平面图以及显示电极堆结构体100a的 区域A的放大视图。
[0040] 所述可再充电锂离子电池包括卷绕元件100、非水电解质溶液、和外部材料。卷绕 元件1〇〇是通过将电极堆结构体100a在长度方向上卷绕并且将卷绕的电极堆结构体100a 在箭头方向B上压缩而获得的，电极堆结构体100a是通将带状负