使用溶剂层压电池单元的方法和用于执行层压的腔室装置制造方法及图纸

本公开内容提供一种用于制造单元电池的方法，所述方法包括以下步骤：分别制备电极和隔板，其中所述隔板包括多孔聚合物基板和设置在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上且包括无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层；将层压溶剂施加至所述隔板的待与所述电极结合的表面；和在所述层压溶剂干燥之前执行所述电极与所述隔板的层压。根据本公开内容的方法能够解决在传统的层压工艺中发生的隔板收缩的问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用溶剂层压电池单元的方法和用于执行层压的腔室装置
本申请要求在2016年11月9日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0148984号的优先权，通过引用将上述申请的公开内容结合在此。本公开内容涉及一种使用溶剂层压电池单元的方法，以及一种用于执行层压的腔室装置。
技术介绍
近年来，可充电的二次电池已广泛地用作无线移动设备的能源或辅助电力装置。此外，二次电池作为用于电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(Plug-InHEV)或类似设备的电源而得到许多关注，电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(Plug-InHEV)或类似设备已被建议作为克服由传统汽油车辆、柴油车辆等造成的空气污染的解决方案。这类二次电池被制造成具有包括与电解质一起封装在电池壳体中的电极组件的形状。根据电极组件制造的方法，电极组件可以分为堆叠型、折叠型和堆叠-折叠型电极组件。在堆叠型或堆叠-折叠型电极组件的情形中，形成电极组件的每一个单元电池具有如下结构：隔板插置于正极与负极之间，且两个或更多个单元电池依次地堆叠。为了获得这样的单元电池，需要将电极与隔板结合的层压工艺。一般来说，层压工艺包括通过加热或加压将电极与隔板结合。举例而言，当所施加的温度升高时，引起形成隔板的有机成分熔融(melting)而导致电极与隔板之间的粘结的增强。然而，当温度升高超过预定温度时，聚合物基板(基体材料)收缩，并且电极与隔板之间的粘结不合乎需要地变得不均匀。此外，在包括通过控制压力施加(所施加的压力)将电极与隔板结合的层压工艺中，存在着粘合剂聚合物熔融而导致隔板的孔堵塞和电池阻抗增大的问题。
技术实现思路
技术问题设计本公开内容以解决相关领域中的问题，因此本公开内容旨在提供一种用于层压电池的方法，其特征在于通过使用预定的溶剂来熔融(melting)隔板中包含的粘合剂聚合物成分。由此可以在低温下执行层压，从而在不造成隔板收缩的情况下执行层压工艺。本公开内容还旨在提供一种在电极与隔板之间的结合表面上提供均匀增强的粘结的层压工艺。此外，本公开内容旨在提供一种包括这种层压工艺的用于制造锂二次电池的方法，和由所述方法获得的锂二次电池。另外，本公开内容旨在提供一种用于执行层压的腔室装置。技术方案在本公开内容的一个方面中，提供一种用于制造单元电池的方法，该方法包括以下步骤：分别制备电极和隔板，其中所述隔板包括多孔聚合物基板和设置在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上且包括无机颗粒与粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层；将用于层压的溶剂(层压溶剂)施加到所述隔板的待与所述电极结合的表面；和在所述层压溶剂干燥之前执行所述电极与所述隔板的层压。层压溶剂是沸点为90℃或更高且电化学惰性的有机溶剂。例如，层压溶剂可具有90-100℃的沸点。层压溶剂可以是碳酸二甲酯、丙酸乙酯或它们的混合物。粘合剂聚合物可以是选自由聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-氯三氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、支链淀粉、羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶所构成的群组中的任一种，或者这些物质中的两种或更多种的组合。利用包括使隔板片和电极片在层压之前穿过其中容纳有处于蒸汽状态的层压溶剂的密封腔室(chamber)的工艺，或藉由将层压溶剂喷涂至隔板表面，可将层压溶剂施加至隔板表面。考虑到层压溶剂对人体的危害性以及对于大规模生产的适用性，优选使用密封腔室。施加到用于执行层压的腔室装置的温度可为90-100℃。在上述温度范围内，层压溶剂被汽化，以使得层压溶剂融合至粘合剂聚合物。此外，可以施加旋压压力至诸如双电池(bi-cell)这样的半成品来执行所述层压，在这种情形中所施加的压力可以为100-120kgf/cm.。在本公开内容的另一个方面中，还提供一种用于执行层压的腔室装置。所述腔室在其底部设有用于容纳层压溶剂的容器(container)，其中在所述容器的附近设有加热层压溶剂而使其蒸发的热源(heatsource)，所述容器具有能够使其所容纳的层压溶剂汽化和蒸发的结构，所述腔室具有密封形状，以使得从所述容器汽化的层压溶剂可保留在所述腔室中，所述腔室设有入口和出口，电极片和隔板片经由所述入口导入，与隔板片层叠的电极片经由所述出口卸载，所述腔室包括在其顶部的传送管，经由所述传送管传送所述层压溶剂的蒸汽，所述传送管在其下游(downstream)设有冷却单元，以使得所述层压溶剂的蒸汽可被冷凝，所述传送管被连接回所述腔室，以使得所述冷凝的层压溶剂可返回所述腔室。有益效果根据本公开内容，可以在低温下执行层压工艺，因此不产生在传统的层压工艺中发生的隔板的收缩。此外，根据本公开内容，对于层压不需要任何过高的压力，因此可以防止或最小化由施压导致的隔板中的孔堵塞问题。另外，当使用根据本公开内容的用于执行层压的腔室时，层压溶剂可被融合至隔板的粘合剂聚合物表面以有效地执行粘合剂聚合物的熔融，从而解决对人体有害的问题，且允许应用于大规模生产。附图说明图1a是图示在施加层压溶剂之前根据本公开内容的实施方式的隔板的截面的示意图；和图1b是图示在施加层压溶剂之后的隔板的截面的示意图。图2是图示根据本公开内容的实施方式的用于执行层压的腔室装置的示意图。图3和图4是分别图示根据实施例1和2在将正极与隔板层叠之后从正极移除的隔板的示意图。图5和图6是分别图示根据比较例1和2在将正极与隔板层叠之后从正极移除隔板的示意图。图7是图示根据实施例2在正极与隔板之间的粘结强度的曲线图。本专利技术的最佳实施方式在下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各优选实施方式。在描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为受限于一般意义和词典意义，而是应在以允许专利技术人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上根据对应于本公开内容的技术方面的意义和概念来解释。因此，在此提出的描述仅是出于说明目的的优选实施例，而非意味着限制本公开内容的范围，因此应当理解的是，在不背离本公开内容的范围的情况下可对本公开内容做出其他的等同替换和修改。在一个方面中，提供一种用于制造单元电池的方法，该方法包括以下步骤：分别制备电极和隔板，其中所述隔板包括多孔聚合物基板和设置在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上且包括无机颗粒和粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层；将用于层压的溶剂(“层压溶剂”)施加至所述隔板的待与所述电极面接触的表面以；和在所述层压溶剂干燥之前执行所述电极与所述隔板的层压。在下文中，将更为详细地说明该方法。首先，制备电极和隔板(S1)。通过用正极或负极涂布箔层来获得诸如正极和负极之类的电极。通过施加正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物、随后进行干燥和压制来获得正极。在负极的情形下，类似于正极，负极活性材料被施加至负极集电器，随后进行干燥和压制，以及若需要的话，可进一步加入导电材料、粘合剂或填料。隔板是插置在正极与负极之间以避免短路和允许离子传输的结构性元件。参照图1a，隔板包括多孔聚合物基板100和多孔涂层120，多孔涂层120设置在多孔聚合物基板的至少一个表面上且包括无机颗粒121和粘合剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造单元电池的方法，所述方法包括以下步骤：分别制备电极和隔板，其中所述隔板包括多孔聚合物基板和设置在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上且包括无机颗粒与粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层；将层压溶剂施加到所述隔板的待与所述电极面接触的表面；和在所述层压溶剂干燥之前执行所述电极与所述隔板的层压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.09 KR 10-2016-01489841.一种用于制造单元电池的方法，所述方法包括以下步骤：分别制备电极和隔板，其中所述隔板包括多孔聚合物基板和设置在所述多孔聚合物基板的至少一个表面上且包括无机颗粒与粘合剂聚合物的混合物的多孔涂层；将层压溶剂施加到所述隔板的待与所述电极面接触的表面；和在所述层压溶剂干燥之前执行所述电极与所述隔板的层压。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述层压溶剂是沸点为90℃或更高且电化学惰性的有机溶剂。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述层压溶剂是碳酸二甲酯、丙酸乙酯或它们的混合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂聚合物是选自由聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-氯三氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、支链淀粉、羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶所构成的群组中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兑奎，具滋训，金元年，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR