电极组件及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种卷筒型电极组件，其中将阴极、阳极以及位于阴极和阳极之间的、长度大于宽度的隔膜一起进行卷绕。所述隔膜的长度大于所述阳极和所述阴极的长度。并且所述隔膜具有多孔基底、和置于所述多孔基底上且包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层。所述多孔涂层仅置于隔膜与阳极和阴极对应的区域。由于本发明的隔膜具有优异的耐热性，因此可以防止电池性能的劣化，并且可以防止在电池组装过程中多孔涂层的脱离。
【专利说明】电极组件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二次电池用电极组件和所述电极组件的制备方法。更具体地，本发明涉及一种使用具有多孔涂层的隔膜的、并提高了耐热性的二次电池用电极组件。
【背景技术】
[0002]本申请要求于2011年3月23日在韩国提交的第10-2011-0025851号韩国专利申请的优先权，其全部内容以引用的方式纳入本说明书中。
[0003]近来，能量储存技术受到越来越多的关注。随着能量储存技术的应用领域扩大到移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑甚至电动汽车，人们越来越多地致力于电化学器件的研究和开发。在这一方面，电化学器件已引起了最多的关注。能够反复充电和放电的二次电池的开发已成为特别关注的焦点。近年来，为提高电池的容量密度和比能，已进行广泛的研究和开发来设计新的电极和电池。
[0004]目前已存在许多二次电池。在20世纪90年代初期开发的锂二次电池与常规的使用水性电解质溶液的电池(例如，N1-MH电池、N1-Cd电池和H2SO4-Pb电池等)相比，具有更高的工作电压和高得多的能量密度的优点，因此获得极大的关注。
[0005]通常，二次电池以如下方式构成:单元电池以被层压或被卷绕的结构内藏在金属罐或层压片壳体中，并且向其内部注入或浸溃电解质溶液，其中所述单元电池包括阴极、阳极、以及位于该阳极和阴极之间的隔膜。
[0006]二次电池的电极组件具有阴极/隔膜/阳极结构，通过所具有的构造将其大致分为卷筒(jelly-roll)型(卷绕型)和堆叠型(层压型)。分为:将隔膜插入在涂覆了活性材料的长片状的阴极和阳极之间并卷绕而形成的折叠(卷筒)型电极组件；和通过将规定大小的多个阴极和阳极在其中插入有隔膜的状态下依次层压而形成的堆叠型电极组件。其中，卷筒型电极组件很容易制备，并具有每单位重量的能量密度高的优点。
[0007]多孔聚烯烃基底通常用作包含卷筒型电极组件的锂二次电池的隔膜。多孔聚烯烃基底由于其材料特性和生产工艺(包括拉伸)，在100°c或更高的温度下易于经受极端的热收缩。在此情况下，建议将有机-无机多孔涂层引入到隔膜，来作为一种旨在改善耐热性的方法。然而，在电化学器件的制备过程中的卷绕之后取出心轴或切割隔膜时，可能导致缺陷。例如，无机颗粒可能从有机-无机多孔涂层中脱落或有机-无机多孔涂层本身可能与隔膜分离。
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]本发明旨在解决现有技术的问题，本发明的一个目的是提供一种具有改进的耐热性的电极组件，在电化学器件的制备过程中可以防止有机-无机多孔涂层与该电极组件的分离，以及所述电极组件的制备方法。
[0010]技术方案[0011]根据本发明的一个方面，提供了一种卷筒型电极组件，其特征在于，其为将阳极、阴极以及位于阳极和阴极之间的隔膜(该隔膜的长度大于宽度)一起卷绕的卷筒型电极组件，其中上述隔膜的长度大于上述阳极和上述阴极，并且具有多孔基底以及在该多孔基底的表面形成且包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层，上述多孔涂层仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成。
[0012]上述多孔基底可使用多孔聚烯烃基底。这种多孔聚烯烃基底优选材料的实例包括聚乙纟布、聚丙纟布、聚丁纟布和聚戍火布。
[0013]作为无机颗粒，可以使用介电常数至少为5的无机颗粒、能够传递锂离子的无机
颗粒等。
[0014]介电常数至少为5的无机颗粒的优选材料的实例包括BaTi03、Pb (ZrxlTi1JO3 (ΡΖΤ, 0〈χ〈1)、PVxLaxZivyTiyO3 (PLZT, 0〈x〈 I，0〈y〈 I)、(l-χ) Pb (Mg1/3Nb2/3)03_xPbTiO3(PMN-PT, 0〈x〈l)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO、CaO, ZnO, ZrO2,SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 和 Ti02。
[0015]能够传递锂离子的无机颗粒的优选材料的实例包括磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(LixTiy (PO4) 3，0〈x〈2，0〈y〈3)、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz (PO4) 3，0〈x〈2，0〈y〈l，0〈z〈3)、(LiAlTiP)xOy 型玻璃(0〈x〈4，0〈y〈13)、钛酸镧锂(LixLayTiO3, 0<x<2, 0〈y〈3)、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<l, 0〈z〈l，0<w<5)、氮化锂(LixNy, 0<x<4, 0<y<2)，SiS2 型玻璃(LixSiySz, 0〈x〈3, 0<y<2, 0〈z〈4)和 P2S5 型玻璃(LixPySz, 0〈x〈3, 0<y<3, 0〈z〈7)。
[0016]作为粘合剂聚合物,可以使用例如聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(polyvinylidenef luori de-co-hexaf luoropropy Iene )> 聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯(polyvinylidenefluoride-co-trichloroethyIene)> 聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丙烯酸丁酯(polybutylacrylate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯基卩比咯烧酮(polyvinylpyrroIidone)> 聚乙酸乙烯酯(polyvinyIacetate)> 聚乙烯醇(polyvinylalchol)、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯(polyethylene-co-vinyl acetate)、聚环氧乙烧(polyethylene oxide)、多芳基化合物(polyarylate)、乙酸纤维素(celluloseacetate)、乙酸丁酸纤维素(cellulose acetate butyrate)、乙酸丙酸纤维素(celluloseacetate propionate)、氰基乙基普鲁兰多糖(cyanoethylpullulan)、氰基乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalcohol )、氰基乙基纤维素(cyanoethylcellulose)、氰基乙基鹿糖(cyanoethylsucrose)、普鲁兰多糖(pulIulan)、羧甲基纤维素(carboxyl methylcellulose)、以及具有10，000g/mol或更低分子量的低分子量化合物。
[0017]优选地，在多孔涂层中无机颗粒与粘合剂聚合物的组成比各自独立地为50:50至99:1。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供了一种二次电池，其具备电极组件、和将所述电极组件与电解质溶液一起密封并容纳的壳体。
[0019]有益效果
[0020]本发明的卷筒型电极组件包括具有有机-无机多孔涂层的隔膜，该多孔涂层仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成，因此电池具有良好的热稳定性；由于仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成多孔涂层，因此可以防止:在电化学器件的制备过程中的卷绕之后取出心轴或切割隔膜时可能发生的多孔涂层与隔膜分离。[0021]此外，由于在卷绕过程中防止多孔涂层与心轴之间的接触，从而解决由不同的表面摩擦特性所导致的卷绕不良的问题。本发明的电极组件如下构造:在所述电极组件的最外表面上没有形成多孔涂层，在随后的加工过程中带材(tape)会粘附于该最外表面上。由于该构造，可以防止多孔涂层与隔膜分离。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图示出了本发明的优选实施方案，并且与上述公开内容一起对本发明的技术主旨提供进一步的理解。然而，本发明不应解释为仅限于该附图。
[0023]图1是使用不具备一个实施方案的多孔涂层的隔膜的卷筒型电极组件的剖面图。
[0024]图2是使用具备一个实施方案的多孔涂层的隔膜的卷筒型电极组件的剖面图。
[0025]图3是使用一个实施方案的仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成的多孔涂层的隔膜的卷筒型电极组件的剖面图。
[0026][附图标记说明]
[0027]100，200，300:电极组件
[0028]110，210，310:第一隔膜
[0029]211，221，311，321:多孔基底
[0030]212，222，312，322:多孔涂层
[0031]120，220，320:第二隔膜
[0032]130，230，330:阴极
[0033]231，241，331，341:集流体
[0034]232，332:阴极活性材料层
[0035]140，240，340:阳极
[0036]242，342:阳极活性材料层
【具体实施方式】
[0037]在下文中，参照附图对本发明的优选实施方案进行详细阐述。在阐述之前，应该理解的是，在本说明书和所附权利要求书中所使用的术语不应被解释为限于通用含义和字典含义，而应该基于允许发明人为了最佳解释可恰当地定义术语的原则，基于对应于本发明技术方面的含义和概念而解释。
[0038]图1是表示使用未形成一个实施方案的多孔涂层的隔膜的卷筒型电极组件的剖面图，图2是表示使用其两个表面上均形成一个实施方案的多孔涂层的隔膜的卷筒型电极组件的剖面图，图3是表示使用一个实施方案的仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成多孔涂层的隔膜的卷筒型电极组件的剖面图。在每个图中的阴极和阳极可以互换而配置。然而，这里所提出的描述仅仅是用于说明目的的一个优选实施例，而不意欲限制本发明的范围，应当理解在本申请的提交日在不脱离本发明的主旨和范围的情况下可以对其进行其它等同替换和修改。
[0039]通常，用于电池(例如圆柱形电池等)的卷筒型电极组件通过如下方法制备:将阴极、阳极和隔膜层压并卷绕而制备。该电极组件示于图1中。
[0040]参照图1，卷筒型电极组件100是阴极130、阳极140，和位于阴极板和阳极板之间的隔膜110和120 —起卷绕而形成的。卷筒型电极组件100具有阴极130和隔膜110卷绕的中心部(core)。当卷筒型电极组件100在充电或使用过程中产生热量时，通常通过拉伸来制备的隔膜110和120发生热收缩。该热收缩的结果的是，阴极130可能会与阳极140接触，由此存在由短路而引起的火灾等危险。
[0041]参照图2，在一个实施方案的电极组件200中，阴极230、第一隔膜210、阳极240和第二隔膜220依次层压，第一隔膜210包括多孔基底211和在上述多孔基底211的两个表面形成的多孔涂层212，第二隔膜220包括多孔基底221和在上述多孔基底221的两个表面上形成的多孔涂层222，多孔涂层212和222均包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物。由于第一和第二隔膜210和220具备多孔涂层212和222而增强了耐热性，因此阴极230和阳极240之间的接触被阻断，从而可以防止电极之间的短路。在将电极组件200使用心轴而卷曲来制备卷筒型电极组件的过程中，当在卷绕之后移除心轴时，可能会发生多孔涂层212和222分别与隔膜210和220分离的现象。在电极组件的制备过程中，当切割隔膜时和卷绕后进行捆扎(taping)时，多孔涂层212和222也可分别与隔膜210和220分离。与隔膜分离的多孔涂层会导致电池组装过程中产生缺陷，从而导致电池组装成品率降低。为了防止多孔涂层的分离，也可以使用过量的有机粘合剂。然而，在这种情况下，隔膜的电阻增加，这是电化学器件性能差的原因之一。
[0042]参照图3，在本发明的电极组件300中，阴极330、第一隔膜310、阳极340和第二隔膜320依次层压，第一隔膜310包括多孔基底311和在上述多孔基底311的两个表面形成的多孔涂层312，第二隔膜320包括多孔基底321和在上述多孔基底321的两个表面上形成的多孔涂层322，多孔涂层312和322均包括无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物。由于仅在隔膜与阳极340和阴极330对应的区域形成多孔涂层312和322，因此多孔涂层312和322的尺寸可比阳极340和阴极330稍微更窄或更宽。多孔涂层312和322优选比电极340和330更宽。多孔基底311和321的一些部位分别地未涂覆多孔涂层312和322。隔膜310和320的未涂覆部位并不限于特定的长度范围。未涂覆部位的长度可依据情况进行变化。或者，基底311和321均可以具有在多孔基底的至少一个表面上形成的多孔涂层312和322。在本发明的电极组件300中，仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成多孔涂层，因此可以防止在电化学器件的制备过程中的卷绕之后的移除心轴的过程中多孔涂层312和322与隔膜的分离。此外，在卷绕过程中多孔涂层与心轴之间的接触被阻断，从而解决由不同的表面摩擦特性所导致的卷绕不良的问题。当通过依次层压阴极、第一隔膜、阳极和第二隔膜，随后从层压制件的一端绕心轴(mandrel)卷绕而制备常规的卷筒型电极组件时，在隔膜上形成的多孔涂层与心轴接触而使得多孔涂层粘附于该心轴，这增加了多孔涂层与隔膜分离的可能性或在电极组件的构造过程中卷绕并不令人满意。与此相反，本发明的电极组件如下构造:在隔膜与心轴接触的区域不形成多孔涂层，这降低了多孔涂层分离的风险和卷绕不良的现象。多孔涂层分离风险的降低使得粘合剂聚合物的使用量减少。这导致了隔膜的电阻降低，其结果是，预计包括该电极组件的电化学器件将具有改进的性能。
[0043]隔膜310和320通过间歇涂覆多孔涂层312和322来形成，使得在隔膜于随后的加工过程中待切割的部位上不形成多孔涂层。这可以防止在电极组件的制备过程中切割隔膜时多孔涂层312和322与隔膜的分离。在卷绕之后需要一个捆扎工艺来固定电极组件。由于在所述电极组件300的最外表面上没有形成多孔涂层，所以可以防止在捆扎过程中多孔涂层与隔膜分离。
[0044]如上所述，每一个多孔涂层均由无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物构成。在每一个多孔涂层中，粘合剂聚合物使无机颗粒彼此粘附(即粘合剂聚合物使无机颗粒之间连接和固定)，使得保持一种无机颗粒彼此粘合的状态。粘合剂聚合物的作用还在于保持一种多孔涂层粘附于相应的多孔基底的状态。多孔涂层的无机颗粒实质上彼此接触，并且具有最紧密的压缩结构。无机颗粒彼此接触时之间的间隙体积(interstitial volume)成为多孔涂层的孔隙。
[0045]卷绕后，将卷筒型电极组件插入到电池壳体中而制造电池。电池壳体可以是圆柱形或棱柱形。或者，电池壳体可以是一个小袋(pouch)形。当将常规的电极组件插入电池壳体以制造电池时，所述电极组件的较大的表面摩擦力阻碍了电池的制备。鉴于此，本发明的卷筒型电极组件可任选使用另一种不含多孔涂层的隔膜，该隔膜具有足够包围所述电极组件的最外表面的面积。在这种情况下，所述电极组件的表面摩擦力并不大，这是因为不含多孔涂层的隔膜被布置在所述电极组件的最外表面上。当将常规的卷筒型电极组件插入到电池外壳时，多孔涂层可能会因为与电池壳体的摩擦而与电极组件分离。与此相反，由于多孔涂层不暴露于本发明的卷筒型电极组件的最外表面，所以可以防止多孔涂层与隔膜分离。
[0046]在本发明中所使用的每一个多孔基底可包括多孔聚烯烃。多孔聚烯烃基底的优选材料的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯。
[0047]无机颗粒可以为介电常数至少为5的无机颗粒、传递锂离子的无机颗粒。
[0048]介电常数至少为5的无机颗粒优选选自BaTi03、Pb(Zrx，Ti1J O3 (ΡΖΤ, 0<χ<1) ,Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 0〈x〈l，0<y<l)、(l-χ) Pb (Mg1/3Nb2/3) O3-xPbTiO3 (PMN-PT, 0〈x〈l)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3, SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO, ZnO, ZrO2、SiO2、Y203、Al2O3' SiC 和 TiO2 等颗粒。
[0049]传递锂离子的无机颗粒优选选自磷酸锂(Li3PO4)颗粒、磷酸钛锂(LixTiy(PO4) 3, 0<x<2, 0<y<3)颗粒、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<l, 0<z<3)颗粒、(LiAlTiP)xOy 型玻璃(0〈x〈4，0〈y〈13)颗粒、钛酸镧锂(LixLayTiO3, 0〈x〈2，0〈y〈3)颗粒、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw, 0〈x〈4,0〈y〈l, 0〈z〈l, 0〈w〈5)颗粒、氮化锂(LixNy, 0<x<4, 0〈y〈2)颗粒、SiS2 型玻璃(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4)颗粒、P2S5 型玻璃(LixPySz, 0〈x〈3, 0<y<3, 0〈z〈7)颗粒。
[0050]粘合剂聚合物可以选自聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(polyvinylidene fluoride-co-hexaf luoropropy Iene )> 聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯(polyvinylidenefluoride-co-trichloroethyIene)> 聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丙烯酸丁酯(polybutylacrylate)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯基卩比咯烧酮(polyvinylpyrroIidone)> 聚乙酸乙烯酯(polyvinyIacetate)> 聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯(polyethylene-co-vinyl acetate)、聚环氧乙烧(polyethylene oxide)、多芳基化合物(polyarylate)、乙酸纤维素(cellulose acetate)、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基普鲁兰多糖(cyanoethylpullulan)、氰基乙基聚乙烯醇(cyanoethylpolyvinylalcohol)、氰基乙基纤维素(cyanoethylcellulose)、氰基乙基鹿糖(cyanoethylsucrose)、普鲁兰多糖(pullulan)、羧甲基纤维素(carboxylmethyl cellulose)、以及具有10，000g/mol或更低分子量的低分子量化合物。
[0051]优选地，在多孔涂层中无机颗粒与粘合剂聚合物的组成比各自独立地为50:50至99:1。
[0052]本发明还提供了一种二次电池，其具备卷筒型电极组件、和将所述电极组件与电解质溶液一起密封并容纳的外壳。
[0053]阴极和阳极的制备方法没有特别的限制。各个电极可通过使用本领域已知的合适方法将电极活性材料粘合至电极集流体而制备。阴极活性材料可以是通常用于常规电化学器件的阴极的那些活性材料。特别优选的阴极活性材料的非限制性实例包括锂化氧化锰、锂化氧化钴、锂化氧化镍、锂化氧化铁，以及它们的复合氧化物。阳极活性材料可以是通常用于常规电化学器件的阳极的那些活性材料。特别优选的阳极活性材料的非限制性实例包括锂、锂合金、锂嵌入材料(如碳、石油焦(petroleum、coke)、活性炭(activated carbon)、石墨(graphite)和其它碳材料)。适用于阴极的阴极集流体的非限制性实例包括铝箔、镍箔、及其结合。适用于阳极的阳极集流体的非限制性实例包括铜箔、金箔、镍箔、铜合金箔、及其结合。
[0054]电解质溶液由盐和能够溶解或离解该盐的有机溶剂组成。该盐具有由A+B—所表示的结构，其中A+是碱金属阳离子，例如Li+、Na+、K+或其结合，且B_是阴离子，例如PF6_、BF4_、Cl' Br' 、ClO4' AsF6' CH3CO2' CF3SO3' N (CF3SO2) 2_、C (CF2SO2) 3_ 或其结合。适于溶解或离解该盐的有机溶剂的实例包括但不限于碳酸异丙烯酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)和Y-丁内酯。这些有机溶剂可以单独使用或以其混合物的形式使用。根据制造工艺和最终产品的所需物理性质，可以在电池的制备过程中在任何适当的步骤中注入电解液。具体地，电解质溶液可能在电池组装之前注入 或在电池组装的最后步骤中注入。
[0055]电池壳体可以是本领域中常用的那些。根据电池的预期用途，对电池壳体的形状没有任何限制。例如，电池壳体可以是圆柱形或棱柱形。或者，电池壳体可具有袋(pouch)或硬币(coin)形状。
[0056]本发明还提供了一种所述电极组件的制备方法。本发明的方法如下进行。
[0057]首先，制备多孔基底。每一个多孔基底可以由多孔聚烯烃制成。多孔聚烯烃基底可以由选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯中的至少一种聚合物制成。将包括无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的浆料间歇涂覆在各个多孔基底的表面上以形成多孔涂层，从而完成具有多孔涂层的隔膜的制备。间歇涂覆浆料的方法没有特别的限制。优选刮涂或狭缝式涂布(slot die coating)。对于通过刮涂进行衆料的间歇涂覆而言,刮刀可与多孔基底的表面周期性的接触而进行间歇涂覆。对于通过狭缝式涂布的间歇涂覆而言，调整供给浆料的泵供给量，使得浆料非连续供给到多孔基底的表面而进行间歇涂覆。
[0058]此后，将隔膜介 于阴极和阳极之间而进行层压，随后进行卷绕以制备卷筒型电极组件，其中隔膜具有仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成的多孔涂层。
[0059]本发明参照以下实施例进行详细地说明。然而，这些实施例可以以各种不同的形式来体现，并且不应该被解释为限制本发明的范围。所提供的实施例更充分地向本发明所属【技术领域】的普通技术人员阐明本发明。
[0060]实施例
[0061]实施例1:在其一个表面上形成有多孔涂层的隔膜[0062]在50°C下将聚偏二氟乙烯-共-氯三氟乙烯(PVdF-CTFE)和氰基乙基普鲁兰多糖以10:2的重量比加入并溶解于丙酮约12小时。将Al2O3粉末添加至聚合物溶液中，使得聚合物与无机颗粒的重量比成为5:95。通过球磨(ball mill)法至少12小时将无机颗粒粉碎并分散于聚合物溶液中，由此制备了浆料。浆料的无机颗粒的平均粒径为600nm。
[0063]使用狭缝式涂布机将该浆料以4 μ m厚度涂覆于12 μ m厚的多孔聚烯烃膜(孔隙率40% )的一个表面上。采用调整浆料的供应量的方法进行了间歇涂覆，使得在多孔膜的两端部分形成未涂覆部位。该未涂覆部位的长度分别约为90_。
[0064]随后，将结束涂覆的基底经过温度设置为50°C的干燥机以除去溶剂，完成了隔膜的制备。多孔聚乙烯膜和涂层之间的粘合强度低至lOgf/cm。尽管粘合强度低，但是在圆柱形电池的制备过程中(包括在组装过程中用心轴夹持隔膜的未涂覆部位)无机颗粒没有从涂层中脱落。
[0065]实施例2:在其两个表面上形成有多孔涂层的隔膜
[0066]浆料以与实施例1相同的方法制备。使用浸涂机将该浆料以2μπι厚度涂覆于12 μ m厚的多孔聚烯烃膜(孔隙率40% )的两个表面上。采用刮刀与多孔膜的表面周期性接触的方法进行了间歇涂覆，使得在多孔膜的两端部分形成未涂覆部位。该未涂覆部位的长度分别约为90mm。
[0067]随后，将结束涂覆的基底经过温度设置为50°C的干燥机以除去溶剂，完成了隔膜的制备。多孔聚乙烯膜和涂层之间的粘合强度低至15gf/cm。尽管粘合强度低，但是在圆柱形电池的制备过程中(包括在组装过程中用心轴夹持隔膜的未涂覆部位)无机颗粒没有从涂层中脱落。
[0068]对比实施例1:具有多孔涂层的隔膜
[0069]隔膜以与实施例2相同的方式制备，除了没有形成未涂覆部位。多孔聚乙烯膜和涂层之间的粘合强度低至15gf/cm，这与实施例2的值处于相同的水平。在组装过程中用心轴夹持涂层而组装圆柱形电池时无机粒子从涂层中脱落。
【权利要求】
1.一种卷筒型电极组件，其特征在于， 为将阳极、阴极以及位于阳极和阴极之间的、长度大于宽度的隔膜一起卷绕的卷筒型电极组件，其中， 所述隔膜的长度大于所述阳极和所述阴极的长度，并且具有多孔基底、和在所述多孔基底的表面上形成且包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层， 所述多孔涂层仅在隔膜与阳极和阴极对应的区域形成。
2.权利要求1所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 所述多孔基底包括多孔聚烯烃基底。
3.权利要求2所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 所述多孔聚烯烃基底由选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯中的至少一种聚合物形成。
4.权利要求1所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 所述无机颗粒选自介电常数至少为5的无机颗粒、传递锂离子的无机颗粒及其混合物。
5.权利要求4所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 所述介电常数至少为5的无机颗粒选自BaTi03、Pb (Zrx, Ti1J O3 (ΡΖΤ, 0<χ<1)、Pb1 xLa,Zr1 yTiyO3 (PLZT, 0〈x〈l，0<y<l)、(1-χ) Pb (Mg1/3Nb2/3) O3 xPbTiO3 (PMN-PT, 0〈x〈l)、二氧化铪(HfO2)、SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO、CaO, ZnO, ZrO2, Si02、Y203、Al2O3' SiC 和 TiO2 中的任意一种颗粒或其两种以上的混合物。
6.权利要求4所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 传递锂离子的无机颗粒选自磷酸锂(Li3PO4)颗粒、磷酸钛锂(LixTiy(PO4) 3, 0<x<2, 0<y<3)颗粒、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<l, 0<z<3)颗粒、(LiAlTiP)xOy 型玻璃(0〈x〈4，0〈y〈13)颗粒、钛酸镧锂(LixLayTiO3, 0〈x〈2，0〈y〈3)颗粒、硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw, 0〈x〈4,0〈y〈l, 0〈z〈l, 0〈w〈5)颗粒、氮化锂(LixNy, 0<x<4, 0〈y〈2)颗粒、SiS2 型玻璃(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4)颗粒、P2S5 型玻璃(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0〈z〈7)颗粒中的任意一种无机颗粒或其两种以上的混合物。
7.权利要求1所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 所述粘合剂聚合物选自聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、多芳基化合物、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰基乙基普鲁兰多糖、氰基乙基聚乙烯醇、氰基乙基纤维素、氰基乙基蔗糖、普鲁兰多糖、羧甲基纤维素、以及具有10，000g/mol或更低分子量的低分子量化合物及其混合物。
8.权利要求1所述的卷筒型电极组件，其特征在于， 所述无机颗粒与粘合剂聚合物的组成比为50:50至99:1。
9.一种二次电池,其特征在于， 具备权利要求1至8中任一项所述的卷筒型电极组件、和将所述电极组件与电解质溶液一起密封并容纳的壳体。
10.一种权利要求1至8中任一项所述的卷筒型电极组件的制备方法，该方法包括:将包含无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的浆料间歇涂覆在多孔基底的表面上，由此制备具备多孔涂层的隔膜的步骤；和 将所述制备的隔膜介于阴极和阳极之间而进行层压并进行卷绕的步骤。
11.权利要求10所述的卷筒型电极组件的制备方法，其特征在于， 所述将所述浆料间歇涂覆在多孔基底的表面的方法是，将刮刀与所述多孔基底的表面周期性接触的刮涂法。
12.权利要求10所述的卷筒型电极组件的制备方法，其特征在于 所述将所述浆料间歇涂覆在多孔基底的表面的方法是，将浆料非连续地供给的狭缝式涂布 法。
【文档编号】H01M2/14GK103443986SQ201180069515
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2011年11月9日 优先权日:2011年3月23日
【发明者】李柱成, 金钟勋, 柳宝炅 申请人:株式会社Lg化学