本发明专利技术公开了一种双极性电极对/分隔膜组件，该双极性电极对/隔板组件包括：双极性电极对-粘结膜组件，该双极性电极对-粘结膜包括：用于形成电极层的双极性电极对，其包含在当前集电极板的上侧和下侧二者的中央部分中的具有不同极性的活性材料；以及粘结膜，该粘结膜相对于至少两个或更多个侧形成在双极性电极对中的不包含电极层的未涂布的当前集电极板的四个侧的上侧和下侧或中的一侧上；以及分隔膜，该分隔膜层叠在双极性电极对-粘结膜组件的上侧和下侧二者或中的一侧上。此外，本发明专利技术提供一种双极性电极对/分隔膜组件，包括双极性电极对/分隔膜组件的双极性电池，及其制造方法，其中当前集电极板和分隔膜由粘结膜直接结合，从而密封该双极性电极对。根据本发明专利技术，由于双极性电极对和分隔膜组件根据使用目的电连接，能够提供具有期望容量和期望电压的电池。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及双极性电极/隔板组件、包括该组件的双极性电池、及其制造方法。本专利技术的特征在于，为了实现高能量密度，使用一种薄金属箔型集电极而不是单独地插入隔离板，并且将粘结膜提供在其上不存在电极层的集电极的四个未涂布边缘表面中的至少两个上，以防止电解液渗漏，并且然后在其上堆叠隔板，使得集电极和隔板通过粘结膜直接结合，从而密封双极性电极。
技术介绍
正在进行对开发适用于要求高输出和高能量密度的领域(例如，汽车)的电池的积极努力。在其商业化方面，锂离子二次电池能够实现足够高的输出和高能量密度。应当注意，关于用于驱动各种汽车电机的电源，双极性电池已经得到注意，其中每一个都由正电极-负电极对形成的独立的双极性电极串联连接，从而实现高能量密度。双极性电池具有单元型结构，该结构的优点在于，可以由于在电池内串联连接的多个单元电极堆叠体(stack)而获得高电压。然而，该串联连接仅在单元电极堆叠体彼此完全电化学隔离时才有效。因此，为了多个单元电极堆叠体之间的完全电化学隔离，需要完全阻止在单元电极堆叠体之间的电解质的流动。作为完全阻止在双极性单元电极堆叠体之间的电解质流动的方法，已经提出了一种使用不含液体的高分子固体电解质作为电解质层的技术(日本专利特开No. 2000-100471)。然而，由于高分子固体电解质的离子导电率低于高分子凝胶电解质的离子导电率以及由于其在一般的工作环境下的低功率或能量密度而导致高分子固体电解质具有低的实用性。此外，制备具有离子导电率的高分子隔板并将高分子隔板插入和组装成双极性堆叠体的所有工艺需要在水分被完全去除的干燥条件下执行，以防止具有很高吸湿性能的高分子隔板性能下降，并且防止由于电池内的水的分解而造成的气体产生。这在实际中可能会使工艺复杂化，并且造成高的成本。同时，已经开发了关于包括具有在电解质层中的电解液的高分子凝胶电解质的双极性电池的技术(日本专利特开No. 2004-75455和No. Heill-204136)。然而，这样的双极性电池的局限在于，电解质层内的电解液可能漏出并且接触电极或另一独立的电极对的电解质，而造成短路。为了解决该局限，韩国专利特开No. 10-2007-0085876公开了一种双极性电池，该双极性电池包括保持电解质层的隔板以及布置在隔板的电解质保持部的外边缘中的成形密封树脂。图I示出了如上所述的现有的双极性电池的结构。参考图1，多个双极性电极110被电连接，在每个双极性电极中，在集电极的两侧分别形成负电极和正电极，并且提供密封部140以密封包含电解液并且插入在双极性电极之间的隔板130的两个边缘。在这样的双极性电池中，重要的是有效地形成密封部，以防止用于浸溃(impregnate)隔板的电解质的流动，并且阻止电解质在独立的电极堆叠体之间移动。通常，这样的密封部通过非常复杂的工艺来形成，该工艺将聚合物树脂施加/注入到隔板周围，并且在隔板上执行压缩或加热，从而密封该隔板。然而，由于保持密封树脂的隔板的低机械强度和粘结性，在下述工艺期间可能出现处理中的不便将密封树脂均匀地施加/注入到通常具有30微米或更小的厚度的多孔隔板的周围、以及将如上加工的隔板定位和组装在独立堆叠体的负电极和正电极之间。这里，处理中的不便的示例可以包括部分重叠的隔板的附接、隔板的部分褶皱、隔板的错位以及隔板对各工艺中一起使用的另一种材料的附接。此外，由于具有阻止电解液流动的性能 的密封树脂使得在组装之后难以进行电解质注入，所以在使隔板与电极表面一体化之前，位于密封树脂内部的隔板需要用电解质来浸溃。类似于根据日本专利特开2000-100471使用高分子电解质的情况，这会导致与吸水相关联的操作局限，并且此外，在用电解质浸溃的隔板的处理方面，带来甚至更严重的局限。具体地，如果用电解质浸溃的隔板接触诸如处理夹具的组装设备的表面，则即使在胶凝和固化之后，电解质的一部分会渗出到隔板外面而污染这样的表面，从而需要反复清洗工艺。为了独立电极堆叠体的正常操作，不但在隔板中而且在电极堆叠体的电极板中也需要使用电解质。在该情况下，需要足够量的电解质来填充电极堆叠体的电极板的孔。为了仅用电解液来填充电极板的孔，隔板需要保持过量的液体电解质。然而，使多孔隔板保持过量的液体电解质在技术上非常难以实现。此外，保持过量电解质的隔板只能加重有关组装工艺的上述局限。在双极性电池中，通过将正电极置于集电极一侧并且将负电极置于集电极另一侧而形成每一对正电极和负电极。由于电极堆叠体需要被隔开，因此通常在每两个正电极-负电极对之间插入分隔板，以从而将电极堆叠体隔开。然而，在实际中，锂离子电池采用薄电极板和具有相反低的离子导电率的电解质。为此，如果分隔板具有比用作集电极的金属箔更大的厚度，则出现显著的空间浪费，而迅速降低蓄能密度。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供了集电极和隔板，该集电极和隔板通过使用施加到双极性电极中的集电极的电极-未涂布表面的粘结膜来在热地并且直接地结合在一起，以便于简化和便利在制造双极性电池的工艺中造成不便的现有技术的密封工艺，例如使用密封树脂密封隔板的两个边缘并且在上执行独立的密封。本专利技术的另一个方面提供了一种方法，该方法通过用电解液浸溃其中组装有隔板的堆叠体并使得到的堆叠体经历交联反应(cross-linking reaction)来形成电解质层，以便于避免在注入电解液中的困难以及在处理用电解质浸溃的隔板/聚合物隔板中所造成的不便，并且允许将足够量的电解液供应到电极板的孔，并且防止在固化工艺之后由于双极性电池内的电解质的流动而造成的问题。本专利技术的另一个方面提供了一种集电极，该集电极用作在使用上述密封方法和电解质的双极性电池中的分隔板，而不单独地插入分隔板，集电极由薄金属箔形成，以便于实现高能量密度。也就是说，本专利技术的目的在于实现高能量密度、高效而可靠的密封、容易的密封工艺以及制造和维护电池的便利性的实现。技术方案 根据本专利技术的一个方面，一种双极性电极/隔板组件包括双极性电极-粘结膜组件，该双极性电极-粘结膜组件包括双极性电极和粘结膜，该双极性电极分别在集电极的顶侧和底侧的中央部分上保持能够具有不同极性的活性材料，该粘结膜在集电极的顶侧和底侧二者或中的一个上，该顶侧和底侧相对于双极性电极中的其上未涂布电极层的集电极的四个未涂布边缘表面中的至少两个而言；以及隔板，该隔板堆叠在双极性电极-粘结膜组件的顶表面和底表面二者或中的一个上，其中集电极和隔板通过粘结膜直接结合，从而密封双极性电极。粘结膜可以包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)膜或改性聚乙烯(PE)聚合物。集电极可以是具有在从10微米至20微米的范围内的厚度的金属箔。根据本专利技术的另一个方面，双极性电池包括双极性电极/隔板组件。双极性电极/隔板组件可以提供在被堆叠成使得具有相反极性的其电极层彼此面对的两个或更多个双极性电极/隔板组件中。双极性电池的电解质可以处于凝胶状态。电解质可以通过热交联反应被形成为凝胶状态。根据本专利技术的一个方面，一种制造双极性电极/隔板组件的方法，包括(a)将正电极活性材料和负电极活性材料施加到集电极的顶侧和底侧的中央部分，以与集电极的边缘间隔开预定距离，并且对其进行干燥，由此将正电极和负电极分别布置在集电极的两侧上，从而形成双极本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.18 KR 10-2009-0111345;2010.11.17 KR 10-2011.一种双极性电极/隔板组件，包括 双极性电极-粘结膜组件，所述双极性电极-粘结膜组件包括双极性电极，所述双极性电极分别在集电极的顶侧和底侧的中央部分上保持能够具有不同极性的活性材料；以及粘结膜，所述粘结膜在所述集电极的顶表面和底表面二者上，该顶表面和底表面相对于所述双极性电极中的其上未涂布有电极层的所述集电极的四个未涂布的边缘侧中的至少两个而言；以及 隔板，所述隔板堆叠在所述双极性电极-粘结膜组件的顶表面和底表面二者或中的一个上， 其中，所述集电极和所述隔板通过所述粘结膜直接结合，从而密封所述双极性电极。2.根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件，其中，所述粘结膜包括こ烯-醋酸こ烯共聚物(EVA)膜或改性聚こ烯(PE)聚合物。3.根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件，其中，所述集电极是具有从10微米至20微米范围的厚度的金属箔。4.ー种双极性电池，包括根据权利要求I所述的双极性电极/隔板组件。5.根据权利要求4所述的双极性电池，其中，所述双极性电极/隔板组件包括两个或更多个双极性电极/隔板组件，所述两个或更多个双极性电极/隔板组件被堆叠成使得具有相反极性的其电极层彼此面对。6.根据权利要求4所述的双极性电池，其中，所述双极性电池的电解质处于凝胶状态。7.根据权利要求6所述的双极性电池，其中，所述电解质通过热交联反应被形成为所述凝胶状态。8.—种制造双极性电极/隔板组件的方法，所述方法包括 (a)将正电极活性材料和负电极活性材料施加到集电极的顶侧和底侧的中央部分，以与所述集电极的边缘间隔开预定距离，并且对其进行干燥，由此将正电极和负电极分别布置在所述集电极的两个表面上，从而形成双极性电极； (b)将室温下不具有粘结性的粘结膜施加在所述集电极的顶表面和底表面二者上，该顶表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑根昌，尹逢国，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：
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