使用被胶凝聚合物部分涂布的隔膜的可充电锂电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电池用隔膜，其在总隔膜面积的４０－６０％上被胶凝聚合物涂布，还公开了使用该隔膜的可充电锂电池。被胶凝聚合物部分地涂布的隔膜降低了电池电阻，使得电池功率提高。另外，隔膜增加了电解质浸渍率，提供了均匀的电解质浸渍，从而提高了电池的寿命、容量和高率放电性能。此外，隔膜使电极反应均匀进行，从而防止锂沉淀并提高了电池安全性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用被胶凝聚合物部分涂布的隔膜的可充电锂电池
本专利技术涉及一种被胶凝聚合物部分涂布的隔膜、和包括该隔膜的电极组和可充电锂电池。
技术介绍
近来，对便携式电气和电子器件的需求急剧增加。其结果是，对可充电电池的需求也增加了。具体地，可充电锂电池是其中的主要关注对象。另外，随着便携式电气和电子器件变得更小且更加多功能化，要求其中所用的电池具有高性能、小型尺寸和不同的形状。更具体地，在笔记本式个人电脑中，电池尺寸极大地影响了笔记本式个人电脑的厚度。因此，已进行了很多尝试以减小电池厚度，同时保持电池的高容量和高性能。此外，由于环境问题已经被作为世界上最严峻的问题之一提出，所以全球升温现象的解决方案一直在认真持续的讨论中。作为这种环境问题的解决方案，很多国家已经就减少使用汽车化石燃料的法案进行了讨论，所述化石燃料是全球升温的主要原因，并强制使用对环境友好的电动汽车。该法案的一部分将在今后实施。另外，为解决某些环境污染问题，关于电动汽车(HEV，EV)的研发在持续进行中，一些种类的电动汽车已经投入一般应用。因此，需要有高容量和优良的高率放电性能的电池，还需要提高这种电池热稳定性的新方法。为满足这些需要，已尝试增加车用电池的宽度和高度。通常，可充电锂电池包括：由含锂钴氧化物活性物质的正极、含碳基活性物质的负极、和隔膜组成的电极组；以及用于密封该电极组的铝夹层(almuinum-laminated)膜。这种可充电锂电池的结构示于图1中，其中电极组的堆叠构造示于图2中。具体地，通过将正极活性物-->质涂布在铝箔上而制得正极，通过将负极活性物质涂布在铜箔上而制得负极。由于电池的结构特征，具有大表面积的电池的优点在于，它具有增加的容量和简化的电池形状。然而，当电极和隔膜被简单堆叠时，在电极具有大表面积的情况下，在各个电极和隔膜之间难以获得紧密和均匀的接触。并且，难以用电解质润湿电极的整个表面，且难以在充/放电循环过程在电极的整个表面积上进行均相电极反应。因此，很难获得均匀的电池性能。换句话说，即使电极似乎处于良好状态下，但是其中所含的电解质在局部可能处于损耗状态下，由此导致电极的快速劣化并降低了电池寿命。此外，当电极的这种不均匀状态变得严重时，电极反应可能仅在局部发生，因此可能发生锂金属的局部沉淀，这导致安全性降低。同时，现有技术中已知，使用胶凝聚合物的叠片可提高电极和隔膜之间的紧密接触。然而，在这种情况下，包括电解质对电极的快速浸渍、电解质对电极的均匀润湿、和高率放电性能的一些电池特征可能劣化。附图简述在附图中：图1是说明常规可充电锂电池的堆叠结构的示意图；图2是说明比较例1的具有堆叠结构的电极组的示意图，该电极组包括未涂布胶凝聚合物的常规隔膜；图3是说明比较例2的具有堆叠结构的电极组的示意图，该电极组包括用胶凝聚合物完全涂布的隔膜；图4是说明实施例1的具有堆叠结构的电极组的示意图，该电极组包括通过凹版涂布法部分涂布胶凝聚合物的隔膜；图5显示了包括用胶凝聚合物涂布的隔膜的电池(比较例2和3以及实施例1)和包括未涂布胶凝聚合物的常规隔膜的电池(比较例1)的电解质浸渍率比较图；图6显示了包括用胶凝聚合物涂布的隔膜的电池(比较例2和3-->以及实施例1)和包括未涂布胶凝聚合物的常规隔膜的电池(比较例1)的充/放电循环性能比较图；图7显示了包括用胶凝聚合物涂布的隔膜的电池(比较例2和3以及实施例1)和包含未涂布胶凝聚合物的常规隔膜的电池(比较例1)在20C下的高率放电过程中的放电特性曲线比较图；其中附图标记1代表电极组，11代表正极，12代表负极，13代表隔膜，2代表正极/负极端子，3代表铝层压膜。
技术实现思路
本专利技术人发现，在使用胶凝聚合物的现有技术中出现上述问题是由于胶凝聚合物阻碍了电解质对电极的浸渍。因此，本专利技术用于解决与电解质浸渍相关的问题。本专利技术的一个目的是提供一种可充电锂电池，其中电极可被电解质以快速和均匀的方式完全浸渍，同时电极和隔膜之间保持均匀和紧密的接触。本专利技术的另一个目的是提供一种包括具有隔膜的电极组的可充电锂电池，该隔膜不是完全而是部分地被胶凝聚合物涂布，优选被胶凝聚合物以规则图案涂布，从而提供使电解质渗入到隔膜中的通道。另外，本专利技术人发现，在具有上述结构特征的可充电锂电池中，可以给电极反应产生的气体提供排放通道，从而可防止气体被截留在各个电极和隔膜之间，使得电极组保持稳定形式。因此，可防止电极的过早劣化，从而提高电池寿命。为达到本专利技术的这些目的和其他优点，如本文所具体实施和广泛描述的，提供了一种用于可充电锂电池的隔膜，该隔膜在总隔膜面积的40-60％上被胶凝聚合物涂布。-->根据本专利技术的另一方面，提供了包括隔膜的电极组和可充电锂电池。本专利技术的最佳实施方式下文中，将详细解释可充电锂电池用隔膜、和包括该隔膜的电极组和可充电锂电池。本专利技术隔膜的特征在于，其在总隔膜面积的40-60％上被胶凝聚合物涂布，以提供使电解质渗入到隔膜中的通道。本专利技术的被胶凝聚合物部分涂布的隔膜具有如下结构，其中电极通过胶凝聚合物连接到隔膜。同时，由于隔膜中存在未被胶凝聚合物涂布的一部分隔膜，所以可以用电解质以快速均匀的方式完全浸渍电极，同时降低了电池电阻，从而提高了电池的电功率。胶凝聚合物涂布面积优选是总隔膜面积的40-60％，因为这个范围有利于浸渍电解质和排放气体，同时可保持合适的粘合强度。如果胶凝聚合物涂布面积小于40％，那么电解质可快速浸渍电极，但不能在电极和隔膜之间保持均匀和紧密的接触，从而不利地影响了电池寿命。另一方面，如果胶凝聚合物涂布面积大于60％，那么可以在电极和隔膜之间保持均匀和紧密的接触，但是电解质的浸渍进行得很慢且不均匀，因此降低了高率放电性能，并由于锂沉淀而引起与电池安全相关的问题。为了使电解质以快速和均匀的方式完全浸渍电极，同时保持在电极和隔膜之间均匀和紧密的接触，优选将图案化的胶凝聚合物涂布在隔膜上，以在隔膜上提供以规则形式布置的胶凝聚合物涂布部分和未-->涂布部分。只要胶凝聚合物涂布部分和未涂布部分被规则布置，那么对图案设计没有特别限制。胶凝聚合物是指一种在接触液体电解质时可自发吸收液体电解质并因此变得胶化和溶胀的聚合物。本专利技术所用的胶凝聚合物包括但不限于：聚偏1，1-二氟乙烯(PVDF)；聚乙二醇二丙烯酸酯；聚烷撑二醇二丙烯酸酯，如聚丙二醇二丙烯酸酯；聚烷撑二醇二甲基丙烯酸酯，如聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和聚丙二醇二甲基丙烯酸酯；醚聚合物；碳酸酯聚合物；丙烯腈聚合物；由这些聚合物中的至少两种组成的共聚物和交联聚合物；和含氟聚合物等。隔膜可以由聚烯烃基材料形成，优选多孔隔膜。涂布胶凝聚合物的方法包括：浸涂、凹版涂布、喷涂、旋涂等。为了以规则方式进行胶凝聚合物涂布，优选利用凹版涂布法和喷涂法，更优选利用凹版涂布法。凹版涂布法广泛用于印刷材料等，其以如下方式实施：将预定的具有所需图案的橡胶辊(筛辊(mesh roll))部分浸入含胶凝聚合物的容器中，然后旋转。当被胶凝聚合物完全覆盖的筛辊旋转时，在容器外的位置使用刀片除去不需要的胶凝聚合物部分，筛辊没有浸入该位置的胶凝聚合物中。由此，胶凝聚合物仅留在筛辊的凹形部分，而在筛辊凸出部分的胶凝聚合物被除去。在这种情况下，筛辊与另一个没有图案的橡胶辊接触，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池用隔膜，其在总隔膜面积的４０－６０％上被胶凝聚合物涂布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2003-5-30 10-2003-00346851.一种电池用隔膜，其在总隔膜面积的40-60％上被胶凝聚合物涂布。2.如权利要求1所述的隔膜，其中通过凹版涂布法将胶凝聚合物涂布在隔膜上。3.如权利要求1所述的隔膜，其中隔膜具有以规则形状图案化的胶凝聚合物涂布部分和未涂布部分。4.如权利要求1所述的隔膜，其中胶凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：金智浩，刘智相，崔钲熙，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]