电极组件和包含其的电化学装置的制造方法

电极组件和包含其的电化学装置相关申请的交叉参考本申请主张于2013年10月31日在韩国提交的韩国专利申请10-2013-0131567号的优先权，通过参考将其并入本文中。技术领域本发明涉及电极组件，更具体地涉及为电化学装置提供更好润湿和脱气性能的电极组件。

背景技术：
近来，人们对能量存储技术的兴趣日益增加。电化学装置已经在移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑、PC和电动汽车领域被广泛用作电源，导致对其进行了细致的研究和开发。在这点上，电化学装置是引起极大兴趣的一个主题。特别地，开发可再充电二次电池已经成为了关注的焦点。特别地，根据近期电子装置的尺寸变小且质量变轻的趋势，可再充电二次电池也需要更小的尺寸和轻的重量以及高容量。此外，根据由正极/隔膜/负极构成的电极组件的结构将二次电池分为例如：卷型(卷绕型)结构，其通过将隔膜设置在长片形式的正极与负极之间，随后卷绕而得到；或堆叠(层压型)结构，其通过将隔膜设置在具有预定尺寸的多个正极与负极之间，随后依次进行层压而得到。然而，这种常规电极组件存在几个问题。首先，由于以通过将片形式的正极和负极以其接触的状态进行卷绕以形成圆柱形或椭圆形横断面的方式制备卷型电极组件，所以电极组件内部积聚有因在充电和放电过程期间电极的膨胀和收缩而造成的应力。当这种应力积聚超过特定界限时，电极组件易于变形。由于电极组件变形，所以电极之间的空间变得不均匀，从而快速劣化电池性能，并发生内部短路而威胁电池安全。此外，片形式的正极和负极的卷绕难以保持正极与负极之间的均匀距离，且还难以对其进行快速卷绕，由此在生产率方面是不利的。第二，由于通过依次对多个正极和负极单元进行层压来制备堆叠型电极组件，所以需要单独的步骤以转移板生产所述单元，且依次层压需要大量的时间和努力，因此其生产率低。为了克服这些问题，本申请人已经开发了特色结构的电极组件，其为卷型和堆叠型的混合形式，即通过利用长隔膜片对双电池或全电池进行连续卷绕而制备的堆叠-折叠电极组件，所述双电池或全电池是通过对其间设置有隔膜的正极单元和负极单元进行层压而得到的。这种堆叠-折叠电极组件公开在韩国专利申请公布2001-0082058号、2001-0082059号和2001-0082060号中。图1～3是示意性显示堆叠-折叠电极组件的结构的横断面视图，其中相同的数字表示相同的部分。参考图1～3，电极组件10、20、30包含多个单元电池7a、7b、7c1、7c2，各个电池单元具有第一隔膜3a、3b、3c和设置在所述第一隔膜3a、3b、3c两侧上的负极1a、1b、1c和正极5a、5b、5c。正极5a、5b、5c具有正极活性材料层形成在正极集电器两个表面上的结构，且负极1a、1b、1c具有负极活性材料层形成在负极集电器两个表面上的结构。如图1～3中所示，各个单元电池具有多种结构，包括：双电池(7a、7b)结构，其中一个正极5a、5b和一个负极1a、1b设置在第一隔膜3a、3b的两侧上；及双电池(7c1、7c2)结构，其中各个第一隔膜3c设置在正极5c或负极1c的两个表面上，且另一个正极5c或另一个负极1c各自设置在各个第一隔膜3c上，例如正极/隔膜/负极/隔膜/正极或负极/隔膜/正极/隔膜/负极的结构。在电极组件10、20、30中，各个单元电池7a、7b、7c1、7c2以层压形式存在。相邻并相互面对的各个单元电池7a、7b、7c1、7c2被第二隔膜9a、9b、9c单独连续围绕，所述隔膜9a、9b、9c以图1～3中所示的各种形式设置在单元电池之间，由此发挥作为隔膜的功能。将这种堆叠-折叠电极组件放入电池壳中，向其引入电解液，由此制备电池。在引入电解液之后，花费时间利用电解液对隔膜进行充分浸渍。实际上，由于生产率问题而难以获得足够的浸渍时间。因此，电解液不能充分浸渍隔膜，从而隔膜较少润湿且未浸渍的电解液在苛刻条件下会泄漏。此外，由电解液分解和电池副反应而产生的气体在电池中造成松散现象，从而劣化电池性能。如果因副反应而产生的气体不能释放，则难以抑制电池的膨胀。据此，电池在其性能方面劣化并易于因外部撞击而变形，从而电池的强度下降。特别地，在高温条件下这些问题更易于发生。

技术实现要素：
为了解决相关技术的问题而设计了本发明，因此本发明涉及提供一种电极组件，所述电极组件具有更好的润湿性且电解液不会泄露，且由外部撞击造成的变形较小。根据本发明的一个方面，提供一种电极组件，所述电极组件包含：多个单元电池，各个单元电池具有包含正极、负极和设置在正极与负极之间的第一隔膜的全电池或双电池结构；及通过利用第二隔膜围绕各个单元电池而堆叠的多个单元电池，其中所述第二隔膜的平均孔径(d2)大于所述单元电池中所述第一隔膜的平均孔径(d1)。单元电池中第一隔膜的平均孔径(d1)为20～50mm，且第二隔膜的平均孔径(d2)为22nm以上。第二隔膜的平均孔径(d2)可以比单元电池中第一隔膜的平均孔径(d1)大2～20nm。此外，第二隔膜的孔隙率(p2)比单元电池中第一隔膜的孔隙率(p1)高。单元电池中第一隔膜的孔隙率(p1)为20～50％，且第二隔膜的孔隙率(p2)为30～60％。第一隔膜和第二隔膜可以各自独立地包含：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至少一个表面上的有机-无机多孔涂层的组件，所述有机-无机多孔涂层由无机粒子和粘合剂聚合物形成。所述多孔基材可以由选自如下物质中的至少一种制成：聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、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酯。根据本发明的另一个方面，提供一种电化学装置，包含放入电池壳中的上述电极组件。所述电化学装置可以为锂二次电池。在根据本发明的电极组件中，围绕单元电池的第二隔膜的孔径大于单元电池中第一隔膜的孔径，从而提高润湿性，提高将由电池的副反应产生的气体除去的脱气性能，由此使得电解液不会泄露且电池的膨胀更小，并最终即使在长期使用下仍保持良好的电池性能且因外部撞击的变形更小。由此，本发明的电极组件能够用于电池中以对电池提供良好的强度，由此提高包括稳定性的电池的性能。附图说明附图显示了本发明的优选实施方案，并与上述

技术实现要素：
一起，用于进一步理解本发明的技术主旨。然而，不能将本发明解释为限于所述附图。图1示意性显示了常规电极组件的一个实例的横断面。图2示意性显示了常规电极组件的另一个实例的横断面。图3示意性显示了常规电极组件的另一个实例的横断面。图4示意性显示了具有根据本发明一个实施方案的单元电池的电极组件的横断面。图5示意性显示了具有根据本发明另一个实施方案的单元电池的电极组件的横断面。<附图标记说明>10、20、30：电极组件3a、3b、3c：第一隔膜1a、1b、1c：负极5a、5b、5c：正极7a、7b、7c1、7c2：单元电池9a、9b、9c：第二隔膜101、201：正极103、203：第一隔膜105、205：负极109：第二隔膜110、120、130、140、150：全电池210、220、230、240、250：双电池具体实施方式下文中，将参考附图对本发明的优选实施方案进行详细说明。在说明之前，应理解，不能认为说明书和附属权利要求书中使用的术语限制为普通和词典的意思，而是应在本发明人对术语进行适当定义以进行最好说明的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相对应的意思和概念对所述术语进行解释。因此，本文中提供的实施方案的构造和附图只是仅用于显示目的的优选实例，不用于限制本发明的范围，从而应理解，在不背离本发明的主旨和范围的条件下可以对其完成其他等价物和变体。本发明的一个方面提供一种电极组件，所述电极组件包含：多个单元电池，各个单元电池具有包含正极、负极和设置在正极与负极之间的第一隔膜的全电池或双电池结构；和通过利用第二隔膜围绕各个单元电池而堆叠的多个单元电池，其中所述第二隔膜的平均孔径(d2)大于所述单元电池中所述第一隔膜的平均孔径(d1)。在本发明中，第一隔膜存在于单元电池中并设置在各个单元电池中的正极与负极之间，而第二隔膜用于围绕单元电池。将电极组件放入电池壳中，向其引入电解液，由此制备电池。为了确保电池的性能和稳定性，需要隔膜易于被电解液润湿。此外，电解液的分解和电池的副反应会产生气体，所述气体的去除不充分会劣化电池性能。因此，需要提高将产生的气体除去的脱气性能。鉴于此，本发明人努力地满足这些需要并发现，将第二隔膜的平均孔径控制为大于第一...