用于制备电极组件的装置制造方法

用于制备电极组件的装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于制备电极组件的装置，其包括含带电单元和转印单元的印刷单元，所述带电单元使聚合物颗粒带电以获得带电的聚合物颗粒，所述转印单元将带电的聚合物颗粒转印在电化学器件的基底的至少一个表面，由此形成涂布有黏合层的用于电化学器件的基底，所述用于电化学器件的基底为阴极、阳极和隔膜中的至少一个；以及层压单元，其通过施加热和压力形成包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。根据本发明，在制备电极组件中，在没有溶剂的情况下，黏合层以使用静电的激光印刷的方式在电化学器件的基底上形成，因此易于进行溶剂的处理和储存且无需干燥溶剂的步骤，以提供节约成本的效果和快速地制备过程。
【专利说明】用于制备电极组件的装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制备电极组件的装置，更具体而言，涉及如下用于制备电极组件的装置:所述装置在不使用溶剂的情况下，可通过激光印刷的方式在用于电化学器件的基底的表面上形成黏合层，因此在没有溶剂处理和储存的负担下，可以快速地制备电极组件。
[0002]本申请要求于2013年I月16日在韩国提交的第10-2013-0004843号韩国专利申请的优先权，其说明书和附图中公开的全部内容通过参引纳入本说明书中。

【背景技术】
[0003]近些年，人们对储能技术的兴趣不断增加。由于储能技术的应用领域已延伸至移动电话、摄像机、笔记本电脑、PC和电动汽车，对电化学器件的研究和开发已做出越来越多的努力。在这方面，电化学器件是极受关注主题之一。特别是，可充放电二次电池的开发已成为关注的焦点。近来，这种电池的广泛研究和开发集中在新型电极和电池的设计上，以便改进容量密度和比能。
[0004]在目前正使用的许多二次电池中，开发于20世纪90年代初的锂二次电池受到特别关注，这是由于其比常规的基于含水电解质的电池(例如N1-MH、N1-Cd和H2SO4-Pb电池)具有更高的工作电压和高得多的能量密度等优点。
[0005]通常，锂二次电池包括:含阳极活性材料的阳极；含阴极活性材料的阴极；将位于阳极和阴极之间以使其电隔离的隔膜层压而形成的电极组件；用于容纳所述电极组件的电池盒；以及用于含浸所述电极组件的、注入于电极壳中的含电解质盐和有机溶剂的非水电解质溶液。
[0006]其中，隔膜通常应满足对电化学器件的组分的安全性和耐热性、高电解电导率和足够的强度的要求，所述足够的强度可维持隔膜在其制备、处理和在电化学器件中应用的过程中的原始形状，以避免两电极之间接触。通常使用基于聚烯烃的具有多个细孔的多孔基底作为所述隔膜。
[0007]与此同时，为了提高隔膜和电极之间的粘合力等，黏合层还可施用于隔膜表面上或包含电极的用于电化学器件的基底的表面上。施用黏合层的用于电化学器件的基底通过如下方法制备:在多孔基底或多孔涂层上涂布包含溶剂的聚合物浆料，然后干燥。在浆料中追加溶剂的目的是为了获得流动性的确保和聚合物颗粒适当的分散性和粘度。
[0008]然而，所述溶剂的使用可导致成本增加，其取决于所需的溶剂，且在溶剂对人体有害的情况下，在处理或储存中可能有额外的费用，且因为在涂布后溶剂需要干燥，所以产率可能下降。


【发明内容】

[0009]技术问题
[0010]本发明的目的是解决上述问题的，因此本发明旨在提供一种在没有溶剂的情况下通过形成黏合层制备电极组件的装置，其易于处理和储存且在涂布后无需干燥溶剂的步骤，并由于黏合层的快速印刷过程而具有节约成本的效果和高效的生产率。
[0011]技术方案
[0012]根据本发明的一个方面，提供一种用于制备电极组件的装置，其包括:含带电单元和转印单元的印刷单元，所述带电单元使聚合物颗粒带电以获得带电的聚合物颗粒，所述转印单元将带电的聚合物颗粒转印在电化学器件的基底的至少一个表面，由此形成涂布有黏合层的电化学器件的基底，所述电化学器件的基底为阴极、阳极和隔膜中的至少一个；以及层压单元，其使用所述涂布有黏合层的电化学器件的基底，通过施加热和压力形成包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。
[0013]用于制备电极组件的装置还可包括用于供应隔膜的隔膜供应单元、用于供应阴极的阴极供应单元、和用于供应阳极的阳极供应单元。
[0014]带电单元可包括:图像载体；用于在图像载体的表面上形成静电潜像的潜像形成单元；用于容纳聚合物颗粒的储存单元；和聚合物颗粒供应单元，其用于在图像载体的表面供应聚合物颗粒以便在图像载体的表面将静电潜像显影在聚合物颗粒上。
[0015]储存单元还可包括分散于聚合物颗粒之间的、尺寸为5至10nm的无机颗粒。
[0016]聚合物颗粒选自偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(polyvinylidenef Iuoride-co-hexaf luoropropyIene, PVDF-HFP)、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物(polyvinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene)> 偏二氟乙烯-三氯乙烯共聚物(polyvinylidene f luoride-co-trichloroethylene)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(polyethylene-co-vinyl acetate)、聚乙烯、聚环氧乙烧(polyethylene oxide)、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、支链淀粉、藻酸盐、羧甲基纤维素中的任意一种或其两种以上的混合物。
[0017]印刷单元可在电化学器件的基底的至少一个表面上形成具有未涂布区域的黏合层。
[0018]未涂布区域所形成的表面积可为电化学器件的基底的总表面积的20至70%。
[0019]转印单元还可包括固定单元，所述固定单元通过热和压力来固定涂布在电化学器件的基底上的黏合层。
[0020]固定单元在60至180°C的温度下以I至300kgf/cm2的压力可固定涂布在电化学器件的基底上的黏合层。
[0021]此外，层压单元使用所述涂布有黏合层的电化学器件的基底，可通过在60至120°C的温度下，施加I至300kgf/cm2的压力而形成包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。
[0022]黏合层的厚度可为0.001至5μπι。
[0023]与此同时，隔膜可由多孔基底组成，或可包括多孔基底和多孔涂层，所述多孔涂层通过在多孔基底的至少一个表面涂布无机颗粒和聚合物粘合剂而形成。
[0024]多孔基底可由选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、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、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意一种或其两种以上的混合物制成。
[0025]无机颗粒可选自具有5以上的介电常数的无机颗粒、具有传递锂离子能力的无机颗粒及其混合物。
[0026]有益效果
[0027]根据本发明，在制备电极组件中，在没有溶剂的情况下，黏合层以使用静电的激光印刷的方式在电化学器件的基底上形成，因此易于进行溶剂的处理和储存且无需干燥溶剂的步骤，以提供节约成本的效果和快速的制备过程。

【专利附图】

【附图说明】
[0028]附图阐明本发明的优选实施方案并与上述公开内容一起有助于本发明的技术精神的进一步理解。然而，本发明不应解释为局限于附图。
[0029]图1示意性示出本发明的一个实施方案的用于制备电极组件的装置。
[0030]图2示意性示出在本发明的一个实施方案的用于制备电极组件的装置中的印刷单元。
[0031]图3是显示通过分解由本发明的一个实施方案的装置制备的电极组件而获得的隔膜表面的SEM照片。
[0032]标记说明
[0033]10:隔膜供应单元11:隔膜
[0034]12:黏合层20:阴极供应单元
[0035]21:阴极30:阳极供应单元
[0036]31:阳极40:电极组件
[0037]100:印刷单元101:光电导体
[0038]102:光电导体的带电单元103:光线
[0039]104:显影装置105:显影棍
[0040]106:进料棍107:用于控制聚合物颗粒的叶片
[0041]108:聚合物颗粒108’:残留的聚合物颗粒
[0042]109:转印单元110:清洁刀片
[0043]111:AC电压200:层压单元

【具体实施方式】
[0044]在下文中，将会对本发明进行详细描述。在描述之前，应理解，在本说明书和所附权利要求中所用的术语不应解释为局限于常规含义和词典含义，而应在允许发明人为进行最佳解释而对术语进行适当定义的原则基础上，基于与本发明的技术现状相符合的含义和概念进行解释。因此，本文中提出的实施方案仅仅只是为了阐述优选实施例，而不旨在限制本发明范围，因此应理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对其做出其他等效方案和改变。
[0045]本发明的一个实施方案的用于制备电极组件的装置，包括含带电单元和转印单元的印刷单元，所述带电单元使聚合物颗粒带电以获得带电聚合物颗粒，所述转印单元将带电聚合物颗粒转印在电化学器件的基底的至少一个表面上，由此形成涂布有黏合层的基底，所述电化学器件的基底为阴极、阳极和隔膜中的至少一个；以及层压单元，其使用所述涂布有黏合层的电化学器件的基底，通过施加热和压力形成包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。
[0046]图1示意性示出了形成有黏合层的上述用于电化学器件的基底作为隔膜的情况。以下将参考图1阐明本发明的用于制备电极组件的装置。
[0047]本发明的用于制备电极组件的装置包括:含带电单元和转印单元的印刷单元100，所述带电单元使聚合物颗粒带电以获得带电聚合物颗粒，所述转印单元将带电聚合物颗粒转印在隔膜11的至少一个表面上，由此形成涂布有形成黏合层12的隔膜；以及层压单元200，其将涂布有黏合层12的隔膜11插入在阴极21和阳极31之间，并施加热和压力进行层压。
[0048]用于制备电极组件的装置还可包括:用于供应隔膜11的隔膜供应单元10、用于供应阴极21的阴极供应单元20、和用于供应阳极31的阳极供应单元30。
[0049]隔膜11通过隔膜供应单元10供应至印刷单元100，且印刷单元100含带电单元和转印单元，并以激光印刷的方式在隔膜11的至少一个表面上形成黏合层12，然后排出。
[0050]带电单元可包括:图像载体；用于在图像载体的表面形成静电潜像的潜像形成单元；用于容纳聚合物颗粒的储存单元:和聚合物颗粒供应单元，所述聚合物颗粒供应单元用于在图像载体的表面供应聚合物颗粒以便在图像载体的表面将静电潜像显影在聚合物颗粒上。
[0051]储存单元还可包含分散于聚合物颗粒之间的无机颗粒，以便改善聚合物颗粒的流动性，且无机颗粒的尺寸可为5至lOOnm，其实例可为二氧化硅纳米颗粒，但本发明并不局限于此。
[0052]聚合物颗粒可选自偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、支链淀粉、藻酸盐、羧甲基纤维素中的任意一种或其两种以上的混合物。
[0053]尽管以上所述是形成有黏合层的电化学器件的基底作为隔膜的情况，但黏合层可同样在阴极或阳极上形成，在该情况下，印刷单元可以分别与阴极供应单元或阳极供应单元连接而在阴极或阳极上形成黏合层。
[0054]与此同时，如果黏合层在电化学器件的基底的一个或两个表面上整体涂布，则更能改善隔膜和电极的粘合力，但起到传递锂离子的电阻体作用，由此可能使电化学器件的性能变差。因此，为了维持粘合力并抑制电阻的过多增加，印刷单元可在电化学器件的基底的至少一个表面形成含未涂布区域的黏合层，所述未涂布区域未转印有聚合物颗粒。
[0055]未涂布区域的表面积可为电化学器件的基底的总表面积的20至70%。当满足所述的数值范围时，可在隔膜和电极之间维持合适的粘合力并同时抑制电阻的过多增加。
[0056]黏合层的厚度可为0.001至5μπι，但本发明不局限于此。当满足所述的厚度范围时，可抑制电池的电阻增加并同时可在隔膜和电极之间维持合适的粘合力。
[0057]此外，黏合层可形成为有利于传递锂离子的图案，例如格网型图案等。
[0058]转印单元还可包括固定单元，所述固定单元通过热和压力来固定在电化学器件的基底上形成的黏合层。
[0059]固定单元在60至180°C的温度下以I至300kgf/cm2的压力可加热并固定涂布在电化学器件的基底上的黏合层。
[0060]此外，层压单元使用所述涂布有黏合层的电化学器件的基底，可通过在60至120°C的温度下，施加I至300kgf/cm2的压力而形成包含阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。当满足所述温度和压力范围时，可获得足够的粘合力。
[0061]与此同时，本发明中可使用的隔膜为多孔基底，且多孔基底可为通常用于锂二次电池中的任意一种，例如基于聚烯烃的多孔薄膜(membrane)或非织造织物,但本发明不特别局限于此。
[0062]基于聚烯烃的多孔薄膜可由如下基于聚烯烃的聚合物获得，例如，聚乙烯，如高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯；聚丙烯；聚丁烯；聚戊烯等或其混合物。
[0063]作为非织造织物，除了基于聚烯烃的非织造织物之外，可使用由选自下列的聚合物制成的非织造织物:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、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、聚萘二甲酸乙二醇酯或其混合物。所述非织造织物在结构上可为由长纤维组成的纺粘法非织造织物(spun-bondfabric)或溶喷法非织造织物(melt-blown fabric)
[0064]多孔基底的厚度优选为5至50 μ m，但本发明不特别局限于此。此外，多孔基底的孔径为0.01至50 μ m且孔隙率为10%至95%，但本发明不特别局限于此。
[0065]此外，所述隔膜可使用在多孔基底的至少一个表面上涂布包含无机颗粒和黏合剂的多孔涂层的隔膜。
[0066]作为无机颗粒，当使用具有高介电常数的无机颗粒时，有助于增加液体电解质中的电解盐(例如锂盐)的解离速率,因此改善电解质的离子电导率。
[0067]基于上述原因，本发明中所用的无机颗粒优选包含:介电常数为5以上、优选10以上的高介电常数的无机颗粒、具有传递锂离子能力的无机颗粒，或其混合物。
[0068]介电常数为5以上的无机颗粒的非限制性实例包括:SrTi03、SnO2, CeO2, MgO、N1、CaO, ZnO, ZrO2, S12, Y2O3> A1203、A100H、Al(OH)3, T12, SiC、BaT13' Pb (Zrx, Ti1JO3 (PZT, 0 < X < I)、Pb1^LaxZr^yTiyO3 (PLZT, 0 < x < 1,0 < y < I)、(l_x) Pb (Mg1/3Nb2/3)O3-XPbT13 (PMN-PT,0 < x < I), HfO2 或其混合物。
[0069]其中，如BaT13> Pb (Zrx, Ti「x) O3 (PZT, O < x < I)、PVxLaxZivyTiyO3 (PLZT, 0 < x
<1，0 < y < I)、(1-X)Pb (Mg1/3Nb2/3)O3-XPbT13(PMN-PT，0 < x < I)、HfO2 的无机颗粒显示出100以上的介电常数的高介电特性，而且还具有在施加一定压力而拉伸或压缩时在两个表面之间产生电势差的压电性(piezoelectricity),因此防止由于外部冲击而产生的两个电极之间的内部短路，并因此进一步改善电化学器件的安全性。此外，当使用具有高介电常数的无机颗粒和具有传递锂离子能力的无机颗粒的混合物时，可获得协同效应。
[0070]在本发明中，具有传递锂离子能力的无机颗粒是指，含有锂原子并在没有贮存锂离子的情况下能够移动锂离子的无机颗粒。具有传递锂离子能力的无机颗粒，由于存在于颗粒结构内部的一种缺陷(defect)而可传递和移动锂离子，因此，可改善电池中的锂离子导电率以及改善电池的性能。具有传递锂离子能力的无机颗粒的非限制性实例包括:如磷酸锂(Li3PO4)、磷酸钛锂(LixTiy(P04)3，O < X < 2,0 < y < 3)、磷酸钛铝锂(LixAlyTiz(PO4)3，O < x < 2,0 < y < I,O < z < 3)、14Li20-9Al203-38Ti02_39P205 等的(LiAlTiP)xOy 型玻璃(O < X < 4，0 < y < 13)、钛酸镧锂(LixLayT13,0 < x < 2,0 < y
<3)、如 Li3.25GeQ.25PQ.75S4 等的硫代磷酸锗锂(LixGeyPzSw, O < x < 4,0 < y < I, O < z < I,O < w < 5)、如 Li3N 等的氮化锂(LixNy,O < X < 4，0 < y < 2)、如 Li3PO4-Li2S-SiS2 等的SiS2 型玻璃(LixSiySz,O < X < 3,0 < y < 2,0 < z < 4);如 Li1-Li2S-P2S5 等的 P2S5 型玻璃(LixPySz,O < X < 3,0 < y < 3,0 < z < 7)和其混合物。
[0071]无机颗粒的平均粒径例如可为0.001至100 μ m,也可以为0.01至50 μ m。当满足所述无机颗粒的粒径范围时，无机颗粒的比表面积会显著增加以解决过量使用用于黏合无机颗粒的黏合剂所带来的问题，且其可提供适当厚度的多孔涂层、无机颗粒之间适当的孔径和适当的孔隙率。
[0072]此外，多孔涂层的厚度可为I至100 μ m、优选为I至40 μ m、更优选为2至15 μ m。
[0073]当满足所述多孔涂层的厚度范围时，可进一步增加额外的锂离子传递路径，且电解质溶液的注入可改善并提高电池的性能和热安全性。
[0074]与此同时，当形成有黏合层12的隔膜从印刷单元100排出之后，将隔膜插入在由阴极供应单元20供应的阴极21和由阳极供应单元30供应的阳极31之间，并送入至层压单元200中。在层压单元200中，对阴极、隔膜和阳极的结合体施加热和压力而进行层压，由此制备电极组件。层压单元200可包含至少两个相互对立而配置的辊，但并不局限于此，例如也可使用普通的层压系统。
[0075]印刷单元100将参考图2进行更具体的阐明。
[0076]容纳于显影装置104中的聚合物颗粒108通过由弹性材料(例如聚氨酯泡沫和海绵)制成的进料辊106而供应到显影辊105中。供应到显影辊105中的聚合物颗粒108通过显影辊105的旋转来到达至控制聚合物颗粒的叶片107和显影辊105之间的接触部。控制聚合物颗粒的叶片107由弹性材料(例如金属和橡胶)制成。当聚合物颗粒108通过控制聚合物颗粒的叶片107和显影辊105之间的接触部时，持续控制聚合物颗粒108以便其形成薄层并使其充分带电。薄层化了的聚合物颗粒108通过显影辊105而转移到显影区域，在所述显影区域中聚合物颗粒108显影形成作为图像载体的光电导体101的静电图像。在光电导体101中通过照射光线103形成静电图像。
[0077]显影辊105与光电导体101相对，且隔开一定距离，彼此没有接触。显影辊105顺时针旋转，而光电导体101逆时针旋转。
[0078]转移到光电导体101的显影区域的聚合物颗粒108通过电力来显影形成在光电导体101上的静电图像，所述电力是由通过施加于显影辊105的叠加DC电压-AC电压111的电势和通过带电单元102而带电的光电导体101的静电图像的电势之间的电势差值而产生的。
[0079]在光电导体101中显影的聚合物颗粒108按照光电导体101的旋转方向到达至转印单元109。向转印单元109施加与在光电导体101中显影的聚合物颗粒108极性相反的高电压。当隔膜穿过转印单元109和光电导体(如电晕放电器或辊)时，聚合物颗粒108转移到隔膜11，从而形成黏合层。
[0080]转移到隔膜的聚合物颗粒的图像在穿过高温和高压的固定机(未示出)的过程中在隔膜中融合，从而固定黏合层。同时，仍保留在显影辊105上的未显影的聚合物颗粒108’通过与显影辊105接触的进料辊106回收，且保留在光电导体101上的未显影的聚合物颗粒108’通过清洁刀片110回收。重复所述过程。
[0081]通过本发明的装置制备的电极组件包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜。
[0082]在本发明中，用作阴极和阳极的电极没有特别地限制，可根据本领域已知的常规方法通过将电极活性材料黏合到电极集电器来制备。
[0083]作为在各电极中所用的活性材料，阴极活性材料可为任何在常规电化学器件的阴极中常用的那些。阴极活性材料的非限制性实例包括锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁氧化物或这些的锂复合氧化物。
[0084]此外，阳极活性材料可为任何在常规电化学器件的阳极中常用的那些。阳极活性材料的非限制性实例包括锂、锂合金和锂嵌入材料，所述锂嵌入材料例如为碳、石油焦碳(petroleum coke)、活性碳、石墨或其他碳质材料等。
[0085]阴极集电器的非限制性实例包括铝箔、镍箔及其组合。阳极集电器的非限制性实例包括铜箔、金箔、镍箔、铜合金箔及其组合。
[0086]通过本发明的装置制备的电极组件，根据后续的加工过程可为常用的卷绕(winding)、堆叠(stack)或折叠(folding)的形式，由此确定锂二次电池的最终形状。
[0087]此外、电极组件容纳在电池盒中，所述电池盒的外形例如圆柱形(如罐)、棱柱形、袋(pouch)形或硬币(coin)形，但并不限于此。
[0088]在容纳有电极组件的电池盒中，可注入用于含浸电极组件且包含电解质盐和有机溶剂的非水电解质。非水电解质的加入可在电化学器件的制备过程中的任何一个合适的步骤中进行，取决于制备方法和最终产品的所需物理性质。具体而言，电解质可在组装电池之前或组装的最后一步中加入。
[0089]电解质盐可为锂盐。锂盐可为锂二次电池的电解质溶液中常用的任何一种。例如，锂盐的阴离子可为选自 F'Cl'fc'r、NO3'N(CN)2'BF4'ClO4'PF6' (CF3)2PF4' (CF3)3PF3'(CF3)4PF2' (CF3)5PF' (CF3) 6P'CF3SO3'CF3CF2SO3' (CF3SO2)2N' (FSO2) 2N\ CF3CF2 (CF3) 2C0\(CF3SO2) 2or、(SF5) 3σ、(cf3so2) 3σ、cf3 (cf2) 7so3\ cf3co2\ ch3co2\ scn' (cf3cf2so2) 2n_ 中的任意一种或其混合物。
[0090]在非水电解质溶液中所用的有机溶剂可为锂二次电池的电解质溶液中常用的一种。例如，醚、酯、酰胺、直链碳酸酯和环状碳酸酯可单独使用或作为两种以上的混合物使用。
[0091]其中，有代表性地使用直链碳酸酯、环状碳酸酯或其混合物。
[0092]环状碳酸酯可选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、1，2-碳酸亚丁酯、2，3-碳酸亚丁酯、1，2-碳酸亚戊酯、2，3-碳酸亚戊酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯，其卤化物及其混合物。卤化物的实例包括氟代碳酸乙烯酯(fluoroethylene carbonate,FEC)等,但并不限于此。
[0093]直链碳酸酯化合物可为选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的任意一种或其混合物，但并不限于此。
[0094]尤其是，在上述的基于碳酸酯的有机溶剂中，环状碳酸酯例如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯具有高粘度和高介电常数，使电解质中的锂盐更易解离。所述环状碳酸酯可以合适的比例与具有低粘度和低介电常数的直链碳酸酯例如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合，以提供高电导率的电解质溶液。
[0095]此外，可用作有机溶剂的醚为选自二甲醚、二乙醚、二丙醚、甲乙醚、甲丙醚、乙丙醚中的任意一种或其混合物，但并不限于此。
[0096]此外，可用作有机溶剂的酯为选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、Y-丁内酯、Y-戊内酯、Y-己内酯、σ-戊内酯、己内酯中的任意一种或其混合物，但并不限于此。
[0097]在下文中，将对本发明的优选实施例进行详细描述以便更好的理解。然而，可对本发明的实施例以多种方式进行修改，且它们不应解释为限制本发明的范围。本发明的实施例仅是为了使本领域的普通技术人员更好的理解本发明。
[0098]1.实施例
[0099]将100重量份的、平均粒径为0.2 μ m的偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(Arkema公司，Kynar 2751)用作聚合物颗粒，并与2重量份的二氧化娃纳米颗粒(Degusa公司，Aerosil R805)在亨舍尔混合机(Henschel mixer)中混合5分钟，由此确保聚合物颗粒的流动性。然后将所获得的混合物置于包括印刷单元的储存单元中。
[0100]然后,非织造物基底(Mitsubishi Paper Mill公司，LP1540)从隔膜供应单元穿过至印刷单元，由此将聚合物颗粒印刷在非织造物基底的两个表面上。
[0101]在印刷后，将由阴极供应单元供应的基于LMO的阴极、由阳极供应单元供应的基于LTO的阳极和位于阴极和阳极之间且印刷有聚合物颗粒的非织造物基底在100°C下通过层压单元进行层压，所述层压单元施加有lOOkgf/cm2的压力，由此获得了电极组件。
[0102]将电极组件放入电池盒中，并在其中注入电解质溶液，由此制备了锂二次电池。
[0103]如此制备的锂二次电池经测量具有1.25 Ω的良好的放电电阻。
[0104]与此同时，图3是显示通过分解电极组件而获得的隔膜表面的SEM照片。
[0105]2.对比实施例
[0106]除在非织造物基底上未进行印刷聚合颗粒的步骤之外，重复实施例的过程以制备锂二次电池。
[0107]制备的锂二次电池经测量具有1.44 Ω的放电电阻，其高于实施例的值。
[0108]上文中的本发明仅以阐明的方式给出，在本发明的精神和范围之内，根据这种详细描述而进行各种改变和修改对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。因此，应理解的是，本发明提供的实施例仅仅是为了阐明的目的并使本领域的普通技术人员更好的理解，并不旨在限制本发明的范围。本发明保护的范围应由权利要求限定，所有其实质等效方案应解释为落入本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种用于制备电极组件的装置，其包括: 包含带电单元和转印单元的印刷单元，所述带电单元使聚合物颗粒带电以获得带电的聚合物颗粒，所述转印单元将带电的聚合物颗粒转印在用于电化学器件的基底的至少一个表面，由此形成涂布有黏合层的用于电化学器件的基底， 所述用于电化学器件的基底为阴极、阳极和隔膜中的至少一个；以及层压单元，其使用所述涂布有黏合层的电化学器件的基底，通过施加热和压力形成包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。
2.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其还包括: 用于供应隔膜的隔膜供应单元， 用于供应阴极的阴极供应单元，和 用于供应阳极的阳极供应单元。
3.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 带电单元包括: 图像载体； 潜像形成单元，其用于在图像载体的表面上形成静电潜像； 储存单元，其用于容纳聚合物颗粒；和 聚合物颗粒供应单元，其用于在图像载体的表面供应聚合物颗粒以便在图像载体的表面将静电潜像显影在聚合物颗粒上。
4.权利要求3所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述储存单元还包括分散于聚合物颗粒之间的、尺寸为5至10nm的无机颗粒。
5.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述聚合物颗粒选自偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、支链淀粉、藻酸盐、羧甲基纤维素中的任意一种或其混合物。
6.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述印刷单元在用于电化学器件的基底的至少一个表面上形成具有未涂布区域的黏口 /Z^ ο
7.权利要求6所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述未涂布区域所形成的表面积为用于电化学器件的基底的总表面积的20至70%。
8.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述转印单元还包括固定单元，所述固定单元通过热和压力来固定涂布在用于电化学器件的基底上的黏合层。
9.权利要求8所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述固定单元在60至180°C的温度下以I至300kgf/cm2的压力固定涂布在用于电化学器件的基底上的黏合层。
10.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述层压单元使用所述涂布有黏合层的电化学器件的基底，通过在60至120°C的温度下，施加I至300kgf/cm2的压力而形成包括阴极、阳极和位于阴极和阳极之间的隔膜的电极组件。
11.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述黏合层的厚度为0.0Ol至5 μ m。
12.权利要求1所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述隔膜由多孔基底组成，或可包括多孔基底和多孔涂层，所述多孔涂层通过在多孔基底的至少一个表面涂布无机颗粒和聚合物粘合剂而形成。
13.权利要求12所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述多孔基底选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、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、聚萘二甲酸乙二醇酯中的任意一种或其两种以上的混合物。
14.权利要求12所述的用于制备电极组件的装置，其中， 所述无机颗粒选自具有5或以上介电常数的无机颗粒、具有传递锂离子能力的无机颗粒、及其混合物。
【文档编号】H01M10/058GK104247128SQ201480001024
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年1月16日
【发明者】李柱成, 韩达景, 贾炅仑, 金钟勋 申请人:株式会社Lg化学