專利名稱：改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞、用于使用該電池胞的二次電池的電極組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞、一種用于使用該電池胞的二次電池的電極組件及其制造方法，并且特別涉及一種用于鋰離子二次電池的堆疊型電池胞或者雙電池胞、一種用于使用該電池胞的鋰離子二次電池的電極組件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)于移動(dòng)裝置的需求的增加，對(duì)于二次電池的需求已經(jīng)急劇地增加。在二次電池中，鋰二次電池具有高能量密度和操作電壓以及優(yōu)良的保存和壽命 特性，這使其成為用于包括很多移動(dòng)裝置的各種電子產(chǎn)品的、最廣泛使用的能源。通常，二次電池包括具有纏繞或者堆疊配置的、由負(fù)極電極、正極電極和在其間置入的隔膜構(gòu)成的單元電池胞、由金屬罐或者層壓板制成的電池外殼，和在電池外殼中填充的電解質(zhì)。對(duì)于二次電池的主要研究之一在于如何改進(jìn)它的安全性。例如，二次電池在其中經(jīng)受可以由電池的異常操作諸如內(nèi)部短路、超過(guò)允許電流和電壓的過(guò)度充電、暴露于高溫、由跌落或者由外部沖擊引起變形等引起的高的溫度和壓力，這能夠?qū)е码姵仄鸹鸹蛘弑?。特別一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題在于當(dāng)被暴露于高溫時(shí)隔膜的收縮或者斷裂引起的內(nèi)部短路。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)進(jìn)行了研究以調(diào)查原因并且發(fā)現(xiàn)它的替代品。用于二次電池的隔膜由聚乙烯、聚丙烯等的多孔聚合物薄膜制成。由于它的低成本和優(yōu)良的化學(xué)阻力，它在電池的操作狀態(tài)中具有優(yōu)點(diǎn)。然而，隔膜傾向于在高溫環(huán)境下收縮。在二次電池中，具有負(fù)極電極/隔膜/正極電極結(jié)構(gòu)的電極組件主要地被分類成卷筒型(纏繞)和堆疊型(堆疊)。把電極活性材料涂覆到被用作集電器的金屬箔上，之后進(jìn)行干燥和擠壓，之后將其切割成具有期望寬度和長(zhǎng)度的帶，然后使用隔膜將正極電極從負(fù)極電極分離，并且最后以螺旋形形狀纏繞所得物，由此而制造卷筒型電極組件。卷筒型電極組件有利地應(yīng)用于柱形電池。然而，當(dāng)卷筒型電極組件被應(yīng)用于棱形電池或者袋型電池時(shí)，電極活性材料可由于局部集中的應(yīng)力而剝離，或者電池可由于在充電/放電時(shí)重復(fù)的收縮和膨脹而變形。堆疊型電極組件具有順序堆疊的多個(gè)單元電池胞，每一個(gè)單元電池胞由負(fù)極電極和正極電極構(gòu)成。堆疊型電極組件具有易于獲得棱形形狀的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，然而它具有制造過(guò)程復(fù)雜并且當(dāng)處于沖擊時(shí)經(jīng)歷由電極錯(cuò)位引起短路的缺點(diǎn)。為了解決這些問(wèn)題，卷筒型和堆疊型的組合，即所謂的堆疊/折疊式電極組件已經(jīng)得到發(fā)展。通過(guò)，使用長(zhǎng)的連續(xù)分離膜折疊具有負(fù)極電極/隔膜/正極電極結(jié)構(gòu)的全電池胞或者具有預(yù)定單位尺寸的、具有負(fù)極電極(正極電極)/隔膜/正極電極(負(fù)極電極)/隔膜/負(fù)極電極(正極電極)結(jié)構(gòu)的雙電池胞制造堆疊/折疊式電極組件。在韓國(guó)專利公報(bào)No. 2001-82058,2001-82059和2001-82060中公開(kāi)了堆疊/折疊式電極組件的實(shí)例。通過(guò)將每一個(gè)均包括全電池胞或者雙電池胞的多個(gè)單元電池胞置于具有預(yù)定圖案的長(zhǎng)片材的分離膜上，并且通過(guò)將分離膜纏繞成卷而制造堆疊/折疊式電極組件。在堆疊/折疊式電極組件中，電極或者單元電池胞在隔膜和電極堆疊(層疊)或者在分離膜上定位單元電池胞期間和在纏繞期間可能未被固定到位。相應(yīng)地，需要很多嘗試以在準(zhǔn)確的位置中固定或者維持電極或者單元電池胞。在這方面，已經(jīng)公開(kāi)了某些技術(shù)以防止在堆疊型電極組件中電極從分離膜滑移。例如，日本專利公報(bào)No. 2006-107832公開(kāi)了一種用于電池的分離膜,該分離膜由一種片材制成，該片材包括反應(yīng)性聚合物和在聚合物中分布的微囊，其中微囊包含環(huán)氧固化劑，并且反應(yīng)性聚合物在其分子中具有光反應(yīng)性的乙烯雙鍵和環(huán)氧基并且通過(guò)乙烯雙鍵的光反應(yīng)而交聯(lián)。日本專利公報(bào)No. 2004-143363公開(kāi)了一種通過(guò)將利用熱量固化的可熱交聯(lián)粘結(jié)劑和膠凝劑引入多孔薄膜中而生產(chǎn)的、帶有粘結(jié)劑和膠凝劑的多孔分離膜。然而，這些傳統(tǒng)技術(shù)具有以下缺點(diǎn)，S卩，隔膜的制造成本是極高的，并且分離膜的 性質(zhì)由于在分離膜中包括的特殊成分而劣化。而且，因?yàn)閱卧姵匕谜掣搅Χ还潭ǖ椒蛛x膜，所以在堆疊和/或定位過(guò)程期間校正(調(diào)節(jié))錯(cuò)位的單元電池胞的位置是不可能的。特別地，在堆疊/折疊式電極組件中，在于分離膜上定位多個(gè)單元電池胞時(shí)，這種錯(cuò)位可以引起嚴(yán)重的問(wèn)題。如上所述，通過(guò)在每一個(gè)全電池胞或者雙電池胞中層疊電極和隔膜并且通過(guò)層疊被置于分離膜上的電池胞而制造的堆疊/折疊式電極組件，在用于制造全電池胞或者雙電池胞的第一層疊強(qiáng)度和用于折疊組件的第二層疊強(qiáng)度之間具有顯著的差異。這個(gè)強(qiáng)度差異可以影響二次電池的可加工性，從而導(dǎo)致二次電池的性能劣化。而且，堆疊/折疊式電極組件在折疊期間遭遇電解質(zhì)浸潰特性(浸潰速率和浸透速率)劣化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)目的本發(fā)明被設(shè)計(jì)用于解決傳統(tǒng)技術(shù)的問(wèn)題，并且因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞，其中，只使用堆疊過(guò)程構(gòu)造電極組件，而不使用與堆疊過(guò)程一起被用于構(gòu)造傳統(tǒng)電極組件的折疊過(guò)程，和一種用于使用該電池胞的二次電池的電極組件及其制造方法。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種堆疊型電池胞可以包括按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體，和在每一個(gè)第一電極上堆疊的外部隔膜。優(yōu)選地，第一電極可以是負(fù)極電極，并且第二電極可以是正極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，第一電極可以是正極電極，并且第二電極可以是負(fù)極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，隔膜和/或外部隔膜可以包括從下述組成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種用于二次電池的電極組件可以包括被順序地堆疊的至少一個(gè)第一堆疊型電池胞和至少一個(gè)第二堆疊型電池胞，其中第一堆疊型電池胞具有根據(jù)以上實(shí)施例的堆疊型電池胞的結(jié)構(gòu)并且第二堆疊型電池胞具有按照順序布置的第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極的堆疊體。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選示例性實(shí)施例，一種用于二次電池的電極組件可以包括被交替堆疊的至少一個(gè)第一堆疊型電池胞和至少一個(gè)第二堆疊型電池胞，其中第一堆疊型電池胞具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體，并且第 二堆疊型電池胞具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體。優(yōu)選地，第一電極可以是負(fù)極電極，并且第二電極可以是正極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，第一電極可以是正極電極，并且第二電極可以是負(fù)極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，隔膜和/或外部隔膜可以包括從下述組成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。優(yōu)選地，該電極組件可以進(jìn)一步包括能夠在所述電極中不具有外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊的補(bǔ)充性隔膜。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種二次電池可以包括如上所述的電極組件、用于容納電極組件的外殼，和浸潰到外殼中容納的電極組件中的電解質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種用于制造用于二次電池的電極組件的方法可以包括制備具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體的至少一個(gè)第一堆疊型電池胞，制備具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體的至少一個(gè)第二堆疊型電池胞，和交替地堆疊該至少一個(gè)第一堆疊型電池胞和該至少一個(gè)第二堆疊型電池胞。優(yōu)選地，該方法可以進(jìn)一步包括在所述電極中不具有外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊補(bǔ)充性隔膜。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種用于二次電池的堆疊型雙電池胞可以包括按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體，和在每一個(gè)第一電極上堆疊的外部隔膜。優(yōu)選地，第一電極可以是負(fù)極電極，并且第二電極可以是正極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，第一電極可以是正極電極，并且第二電極可以是負(fù)極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆·的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，隔膜和/或外部隔膜可以包括從下述組成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種用于二次電池的電極組件可以包括被順序地堆疊的至少一個(gè)第一雙電池胞和至少一個(gè)第二雙電池胞，其中第一雙電池胞具有按照順序布置的第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極的堆疊體并且第二雙電池胞具有根據(jù)上述實(shí)施例的堆疊型雙電池胞的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選示例性實(shí)施例，一種用于二次電池的電極組件可以包括被交替堆疊的至少一個(gè)第一雙電池胞和至少一個(gè)第二雙電池胞，其中第一雙電池胞具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體并且第二堆疊型電池胞具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體。優(yōu)選地，第一電極可以是負(fù)極電極，并且第二電極可以是正極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，第一電極可以是正極電極，并且第二電極可以是負(fù)極電極。優(yōu)選地，正極電極可以包括正極集電器和在正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且負(fù)極電極可以包括負(fù)極集電器和在負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。優(yōu)選地，隔膜和/或外部隔膜可以包括從下述組成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。該電極組件可以進(jìn)一步包括能夠在所述電極中不具有外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊的補(bǔ)充性隔膜。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種用于制造用于二次電池的電極組件的方法可以包括制備具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體的至少一個(gè)第一雙電池胞，制備具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體的至少一個(gè)第二雙電池胞，和交替地堆疊該至少一個(gè)第一雙電池胞和該至少一個(gè)第二雙電池胞。優(yōu)選地，該方法可以進(jìn)一步包括在所述電極中不具有外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊補(bǔ)充性隔膜。有利的效果 根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞、用于使用該電池胞的二次電池的電極組件及其制造方法具有以下效果。第一，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞(C型或者A型)和進(jìn)一步在傳統(tǒng) 的堆疊型電池胞或者雙電池胞上具有外部隔膜的、根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞做后續(xù)堆疊(或者層疊)，本發(fā)明可以制造期望容量的二次電池，從而導(dǎo)致制造過(guò)程縮短。第二，由于在用于制造堆疊型電池胞或者雙電池胞的層疊強(qiáng)度和用于折疊組件的層疊強(qiáng)度之間的差異，傳統(tǒng)的堆疊/折疊式電極組件在可加工性方面存在限制，而本發(fā)明使得用于所有的過(guò)程的層疊強(qiáng)度近似于用于堆疊過(guò)程的層疊強(qiáng)度，由此解決了由層疊強(qiáng)度差異引起的、傳統(tǒng)的可加工性降低的問(wèn)題并且改進(jìn)了二次電池的性能和產(chǎn)率。第三，根據(jù)本發(fā)明的二次電池消除了對(duì)于分離膜和折疊過(guò)程的需要，由此實(shí)現(xiàn)了電解質(zhì)的浸潰速率和浸透速率的改進(jìn)。根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明、附圖和權(quán)利要求，其它特征和方面可以是明顯的。


參考附圖，根據(jù)實(shí)施例的以下說(shuō)明，本公開(kāi)的其它目的和方面將變得清楚，其中圖I是示意根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖；圖2是示意用于與圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞一起地構(gòu)造用于二次電池的電極組件的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖；圖3是示意圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖4是示意圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖5是示意圖2的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖6是示意圖2的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖7是示意根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的用于二次電池的電極組件的分解截面視圖；圖8是圖7的組裝截面視圖；圖9是示意根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選示例性實(shí)施例的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖；圖10是示意用于與圖9的、改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞一起地構(gòu)造用于二次電池的電極組件的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖11是示意圖9的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖12是示意圖9的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖13是示意圖10的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖14是示意圖10的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖；圖15是示意根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選示例性實(shí)施例的用于二次電池的電極組件的分解截面視圖；圖16是圖15的組裝截面視圖。
具體實(shí)施例方式提供了以下詳細(xì)說(shuō)明以幫助讀者獲得對(duì)于在這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。相應(yīng)地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以想到在這里描述的系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法的各種改變、修改和等價(jià)形式。而且，為了增加清楚性和簡(jiǎn)潔性，可以省略眾所周知的功能和構(gòu)造的說(shuō)明。圖I是示意根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖。圖2是示意用于與圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞一起地構(gòu)造用于二次電池的電極組件的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖。參考圖I，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10具有按照順序堆疊或者層疊的外部隔膜18/第一電極12/隔膜16/第二電極14/隔膜16/第一電極12/外部隔膜18的結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)堆疊或者層疊第一電極12/隔膜16/第二電極14/隔膜16/第一電極12，并且將外部隔膜18堆疊或者層疊到所得堆疊體的外表面上而制造圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10，S卩，所謂的“A型”堆疊型電池胞或者雙電池胞?？商娲?，可以通過(guò)一次堆疊或者層疊外部隔膜18/第一電極12/隔膜16/第二電極14/隔膜16/第一電極12/外部隔膜18而制造改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10。在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“堆疊”是指利用粘結(jié)劑在電極和隔膜之間或者在電池胞之間固定或者耦接，并且術(shù)語(yǔ)“層疊”是指利用熱熔合在電極和隔膜之間或者在電池胞之間耦接。因此，在說(shuō)明書(shū)中，在A型電池胞、C型電池胞、改進(jìn)的雙電池胞或者堆疊型電池胞和相應(yīng)的雙電池胞之間，可以形成僅僅帶有粘結(jié)層的堆疊結(jié)構(gòu)、可以形成僅僅不帶粘結(jié)層的層疊結(jié)構(gòu)，或者這些結(jié)構(gòu)可以混合地存在。另外，在層疊過(guò)程中，兩個(gè)堆疊型電池胞、相應(yīng)的雙電池胞或者A型和C型電池胞可以被分別地層疊從而被層疊的堆疊體可以被另外地層疊。參考圖2，以圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞使用的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞,并且具有按照順序堆疊或者層疊的第二電極14/隔膜16/第一電極12/隔膜16/第二電極14的結(jié)構(gòu)。如在圖I和2中所示，第一電極12是負(fù)極電極，并且第二電極14是正極電極。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，第一電極12、第二電極14、隔膜16和外部隔膜18每一個(gè)均被切割成規(guī)則形狀和尺寸以形成堆疊型電池胞或者雙電池胞的層疊結(jié)構(gòu)，并且然后在彼此之上堆疊或者層疊。圖3是示意圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖。在圖I和2中示意的具有相同附圖標(biāo)記的元件視為具有相同的功能。參考圖3，改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞110具有按照順序堆疊的外部隔膜18/負(fù)極電極112/隔膜16/正極電極114/隔膜16/負(fù)極電極112/外部隔膜18的結(jié)構(gòu)。這里，負(fù)極電極112包括負(fù)極集電器112a和在負(fù)極集電器112a的兩側(cè)上涂覆的負(fù)極活性材料112b，并且正極電極114包括正極集電器114a和在正極集電器114a的兩側(cè)上涂覆的正極活性材料114b。圖4是示意圖I的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖。在圖I到3中示意的具有相同附圖標(biāo)記的元件視為具有相同的功能。
參考圖4，改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞210具有按照順序堆疊的第一外部隔膜18a/第一負(fù)極電極212/隔膜16/正極電極114/隔膜16/第二負(fù)極電極112/第二外部隔膜18b的結(jié)構(gòu)。這里，第一負(fù)極電極212包括與第一外部隔膜18a接觸的負(fù)極集電器212a，和在負(fù)極集電器212a的一側(cè)上涂覆以與隔膜16形成接觸的負(fù)極活性材料212b。第二負(fù)極電極112具有與圖3的負(fù)極電極112相同的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)理解，與圖3的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞110不同，，如在以下描述的，在電極組件300的制造中的堆疊或者層疊過(guò)程期間，圖4的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞210位于二次電池的電極組件300的任何一個(gè)最外側(cè)處。明顯的是，圖3的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞110可以被置于電極組件300的最外側(cè)，然而在此情形中，可以考慮容量(性能)損失。圖5是示意圖2的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖。參考圖5，相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞120具有按照順序堆疊的正極電極114/隔膜16/負(fù)極電極112/隔膜16/正極電極114的結(jié)構(gòu)。這里，正極電極114包括正極集電器114a和在正極集電器114a的兩側(cè)上涂覆的正極活性材料114b，并且負(fù)極電極112包括負(fù)極集電器112a和在負(fù)極集電器112a的兩側(cè)上涂覆的負(fù)極活性材料112b。在電極組件的堆疊或者層疊過(guò)程期間，圖5的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞120的正極電極114，如下述，與圖3的堆疊型電池胞或者雙電池胞110的外部隔膜18和/或圖4的堆疊型電池胞或者雙電池胞210的第二外部隔膜18b相接觸地堆疊或者層疊。圖6是示意圖2的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖。參考圖6，相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20具有按照順序堆疊或者層疊的第一正極電極114/隔膜16/負(fù)極電極112/隔膜16/第二正極電極214的結(jié)構(gòu)。這里，第一正極電極114等同于以上實(shí)施例的正極電極114并且包括正極集電器114a和在正極集電器114a的兩側(cè)上涂覆的正極活性材料114b，并且第二正極電極214包括正極集電器214a和在正極集電器214a的一側(cè)上涂覆的正極活性材料214b。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，在電極組件的堆疊或者層疊過(guò)程期間，第二正極電極214位于電極組件的最外側(cè)處。圖5的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞120也可以位于電極組件的最外側(cè)處，然而在此情形中，可以考慮到容量的損失。根據(jù)參考圖3到6描述的以上實(shí)施例，用于鋰二次電池的雙電池胞可以包括通過(guò)將作為主要成分使用嵌鋰材料例如鋰化氧化錳、鋰化氧化鈷、鋰化氧化鎳或其組合即合成氧化物的負(fù)極活性材料112b結(jié)合到由利用鋁、鎳或其組合制成的薄片形成的負(fù)極集電器112a獲得的負(fù)極電極112，和通過(guò)將作為主要成分使用鋰金屬、鋰合金或者嵌鋰材料例如碳、石油焦炭、活性碳、石墨或者其它的碳的正極活性材料114b結(jié)合到由利用銅、金、鎳、銅合金或其組合制成的薄片形成的正極集電器114a獲得的正極電極114。根據(jù)以上實(shí)施例，隔膜16、外部隔膜18、18a和18b和將在下面描述的補(bǔ)充性隔膜330可以用不同的材料形成，然而它們優(yōu)選地用相同的材料形成。而且，這些隔膜16、18、18a、18b和330可以優(yōu)選地是能夠通過(guò)熱熔合結(jié)合的，以制造電池胞或者雙電池胞10、20、110、120、210和220，和/或電極組件。隔膜16、外部隔膜18、18a和18b和補(bǔ)充性隔膜330中的每一個(gè)均可以包括從下述組成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。圖7是示意根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的用于二次電池的電極組件的分解截 面視圖。圖8是圖7的組裝截面視圖。參考圖7和8，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的電極組件300是單獨(dú)地通過(guò)堆疊過(guò)程而非通過(guò)根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)所使用的堆疊和折疊這兩個(gè)過(guò)程構(gòu)造的。電極組件300包括在彼此之上順序地或者交替地堆疊或者層疊的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10、110和210，和相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20、120和220。即，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的電極組件300包括在適當(dāng)?shù)臈l件下按照順序堆疊或者層疊的、期望數(shù)目的、改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10、110和210，和期望數(shù)目的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20、120和220，每一個(gè)電池胞由在彼此之上堆疊或者層疊的多個(gè)電極和多個(gè)隔膜構(gòu)成。具體地,如在圖7和8中所示,根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的電極組件300包括在彼此之上順序堆疊的、在最外側(cè)處具有第一外部隔膜18a的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞210/相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞120/改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞110/相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞220，和在相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞220的最外側(cè)處被與第二正極電極214的正極集電器212a接觸地堆疊或者層疊的補(bǔ)充性隔膜330。雖然這個(gè)實(shí)施例示出在彼此之上順序地或者交替地層疊的兩個(gè)改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞和兩個(gè)相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞堆疊，但是對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，可以根據(jù)期望電池容量等適當(dāng)?shù)剡x擇所使用的堆疊型電池胞或者雙電池胞的數(shù)目。同時(shí)，即使圖7和8描繪了負(fù)極和正極位于堆疊或者層疊電極組件的最外層處，但是它只是一個(gè)實(shí)例，并且優(yōu)選的是，電極組件被堆疊或者層疊以使得正極位于電極組件的兩側(cè)處。另外，在此情形中，最外正極的外表面可以不利用正極活性材料涂覆，并且即使在此情形中，第二電池也不具有任何容量損失。優(yōu)選地，被置于電極組件的最外層處的正極可以具有不同的厚度并且還可以被配置為比其它相鄰正極更薄。在可替代實(shí)例中，堆疊或者層疊電極組件可以被配置以使得僅負(fù)極被置放在其最外層處。這里，每一個(gè)負(fù)極優(yōu)選地不利用負(fù)極活性材料涂覆和/或與其它負(fù)極相比利用較少的負(fù)極活性材料涂覆。圖9是示意根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選示例性實(shí)施例的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖。圖10是示意用于與圖9的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞一起構(gòu)造用于二次電池的電極組件的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的結(jié)構(gòu)的概略截面視圖。在圖I到8中示意的具有相同附圖標(biāo)記的元件被視為具有相同的功能。參考圖9，根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選示例性實(shí)施例的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞30包括按照順序堆疊的第二電極14/隔膜16/第一電極12/隔膜16/第二電極14的結(jié)構(gòu)，和分別在第二電極14的外側(cè)上堆疊的外部隔膜18。圖9的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞30具有-所謂的“C型”雙電池胞結(jié)構(gòu)。參考圖10，以圖9的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞30使用的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞40對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞，并且具有按照順序堆疊的第一電極12/隔膜16/第二電極/14/隔膜16/第一電極12的結(jié)構(gòu)。如在圖9和10中所示，第一電極12是負(fù)極電極，并且第二電極14是正極電極。

參考圖11，改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞130具有按照順序堆疊的外部隔膜18/正極電極114/隔膜16/負(fù)極電極112/隔膜16/正極電極114/外部隔膜18的結(jié)構(gòu)。這里，正極電極114包括正極集電器114a和在正極集電器114a的兩側(cè)上涂覆的正極活性材料114b，并且負(fù)極電極112包括負(fù)極集電器112a和在負(fù)極集電器112a的兩側(cè)上涂覆的負(fù)極活性材料112b。圖12是示意圖9的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖。參考圖12，改進(jìn)堆疊型電池胞或者雙電池胞230具有按照順序堆疊的第一外部隔膜18a/第一正極電極232/隔膜16/負(fù)極電極112/隔膜16/第二正極電極114/第二外部隔膜18b的結(jié)構(gòu)。這里，第一正極電極232包括與第一外部隔膜18a接觸的正極集電器232a，和在正極集電器232a的一側(cè)上涂覆以與隔膜16形成接觸的正極活性材料232b。如下述，在電極組件400的制造中的堆疊過(guò)程期間，改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞230可位于二次電池的電極組件400的任何一個(gè)最外側(cè)處。圖11的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞130還可以被置于電極組件400的最外側(cè)處，并且根據(jù)容量(性能)，這可以是有利的。圖13是示意圖10的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的一個(gè)實(shí)例的截面視圖。參考圖13，相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞140具有按照順序堆疊的負(fù)極電極112/隔膜16/正極電極114/隔膜16/負(fù)極電極112的結(jié)構(gòu)。這里，負(fù)極電極112包括負(fù)極集電器112a和在負(fù)極集電器112a的兩側(cè)上涂覆的負(fù)極活性材料112b，并且正極電極114包括正極集電器114a和在正極集電器114a的兩側(cè)上涂覆的正極活性材料114b。在電極組件的堆疊過(guò)程期間，如在以下描述地，相應(yīng)的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞140的負(fù)極電極112與圖11的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞130的外部隔膜18和/或圖12的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞230的第二外部隔膜18b相接觸地堆疊。圖14是示意圖10的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的另一個(gè)實(shí)例的截面視圖。參考圖14，相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞240具有按照順序堆疊或者層疊的第一負(fù)極電極112/隔膜16/正極電極114/隔膜16/第二負(fù)極電極242的結(jié)構(gòu)。這里，第一負(fù)極電極112等同于以上實(shí)施例的負(fù)極電極112并且包括負(fù)極集電器112a和在負(fù)極集電器112a的兩側(cè)上涂覆的負(fù)極活性材料112b，并且第二負(fù)極電極242包括負(fù)極集電器242a和在負(fù)極集電器242a的一側(cè)上涂覆的負(fù)極活性材料242b。如下述，在電極組件400的堆疊過(guò)程期間，相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞240可位于電極組件400的最外側(cè)處。圖13的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞130也可以被置于電極組件400的最外側(cè)處。圖15是示意根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選示例性實(shí)施例的用于二次電池的電極組件的分解截面視圖。圖16是圖15的組裝截面視圖。參考圖15和16，類似參考圖7和8描述的電極組件300，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電極組件400是單獨(dú)地通過(guò)堆疊過(guò)程而非通過(guò)根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)使用的堆疊和折疊這兩個(gè)過(guò)程構(gòu)造的。電極組件400包括按照順序堆疊或者層疊的、改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞30、130和230，和相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞40、140和240。即，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的電極組件400包括在適當(dāng)?shù)臈l件下按照順序地或者交替地堆疊或者層疊的、期望數(shù)目的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞30、130和230，和期望數(shù)目的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞40、140和240，每一個(gè)電池胞由在彼此之上堆疊或者層疊的多個(gè)電極和多個(gè)隔膜構(gòu)成。 具體地，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的電極組件400包括按順序堆疊的、具有第一外部隔膜18a的改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞230/相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞140/改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞130/相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞240的結(jié)構(gòu)，和在相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞240的最外側(cè)處與第二負(fù)極電極242的負(fù)極集電器242a相接觸地堆疊的補(bǔ)充性隔膜330。在此情形中，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)所使用的堆疊型電池胞或者雙電池胞的數(shù)目。在下文中，描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選示例性實(shí)施例的一種用于制造用于二次電池的電極組件的方法。根據(jù)該實(shí)施例的用于制造用于二次電池的電極組件的方法包括(a)制備具有按照順序堆疊或者層疊的外部隔膜18/第二電極14/隔膜16/第一電極12/隔膜16/第二電極14/外部隔膜18的結(jié)構(gòu)的、改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10 ； (b)制備具有按照順序堆疊或者層疊的第一電極12/隔膜16/第二電極14/隔膜16/第一電極12的結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20 ;和((3)在彼此之上順序地或者交替地堆疊或者層疊多個(gè)改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10和多個(gè)相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20。這里，步驟(a)和(b)的順序不是關(guān)鍵性的。步驟(b)等同于用于制造傳統(tǒng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的方法。在步驟(a)中，外部隔膜18被分別地堆疊在傳統(tǒng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞的最外側(cè)處，隨后層疊。如在以上實(shí)施例中描述地，在步驟(a)和(b)中制備的堆疊型電池胞或者雙電池胞10和20在以交替的方式布置極性時(shí)被組裝。當(dāng)改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10和相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20被順序堆疊時(shí)，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的用于制造電極組件的方法可以進(jìn)一步包括在相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20的最外側(cè)處在不具有在改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞10中使用的外部隔膜18的、相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞20的任何一個(gè)電極上堆疊補(bǔ)充性隔膜330。補(bǔ)充性隔膜330可以保護(hù)最外電極。在以上實(shí)施例中，使用了術(shù)語(yǔ)“改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞”和“相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞”，然而每一個(gè)可以分別地被稱作“第一堆疊型電池胞或者雙電池胞”和“第二堆疊型電池胞或者雙電池胞”。而且，當(dāng)在不帶外部隔膜的電池胞或者雙電池胞位于電極組件的最外側(cè)處時(shí)將改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞和相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞在彼此之上順序地或者交替地堆疊幾次時(shí)，補(bǔ)充性隔膜被進(jìn)一步堆疊在電極組件上以保護(hù)集電器(電極)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，在電極組件中改進(jìn)的堆疊型電池胞或者雙電池胞和相應(yīng)的堆疊型電池胞或者雙電池胞這兩類中任何一類的數(shù)目可以比另一類多一，如果有必要的話。在以上實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的堆疊型電池胞包括具有負(fù)極電極/隔膜/正極電極/隔膜/負(fù)極電極的結(jié)構(gòu)的所謂3堆疊電池胞和在堆疊電池胞的最外側(cè)上同時(shí)地或者順序地堆疊的外部隔膜，然而本發(fā)明在這方面不受限制。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，在可替代實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的堆疊型電池胞可以包括例如具有按照順序堆疊的正極電極/隔膜/負(fù)極電極/隔膜/正極電極/隔膜/負(fù)極電極/正極電極的結(jié)構(gòu)的5堆疊電池胞和在堆疊電池胞的最外側(cè)上同時(shí)地或者順序地堆疊的外部隔膜、具有按照順序堆疊的負(fù)極電極/隔膜/正極電極/隔膜/負(fù)極電極/隔膜/正極電極/隔膜/負(fù)極電極/正極電極/隔膜/負(fù)極電極的結(jié)構(gòu)的7堆疊電池胞和在堆疊電池胞的最外側(cè)上同時(shí)地或者順序地堆疊的外部隔膜，或者大于7堆疊電池胞的奇數(shù)堆疊電池胞和在堆疊電池胞的最外側(cè)上同時(shí)地或者順序地堆疊的外部隔膜。
另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，可以堆疊多個(gè)這種3堆疊電池胞或者可以使用其中根據(jù)期望容量堆疊或者層疊至少一個(gè)3堆疊/5堆疊/7堆疊電池胞的結(jié)構(gòu)。而且，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，在另一可替代實(shí)施例中，包括在彼此之上堆疊或者層疊的多個(gè)A型堆疊電池胞或者C型堆疊電池胞和同時(shí)被層疊到堆疊體上的外部隔膜的電極組件的外側(cè)可以通過(guò)使用固定薄膜的熱熔合而被緊固，該固定薄膜由與隔膜相同的材料或者從聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯(PET)等制成。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，在以上實(shí)施例中使用的補(bǔ)充性隔膜可以豎直地延伸，并且補(bǔ)充性隔膜的延伸部可以被用于纏繞堆疊體。可替代地，第二補(bǔ)充性隔膜可以被用于纏繞補(bǔ)充性隔膜和堆疊體這兩者。在此情形中，第二補(bǔ)充性隔膜可以是典型的膠帶，或者由與在這里描述的相同的材料制成的隔膜(例如，在以后描述的、帶有涂層的安全性增強(qiáng)隔膜(SRS))。換言之，在堆疊體、補(bǔ)充性隔膜和第二補(bǔ)充性隔膜之間的每一個(gè)隔膜可以用相同的材料或者不同的材料形成。優(yōu)選地，在以上實(shí)施例中使用的隔膜是帶有涂層的SRS隔膜。帶有涂層的SRS隔膜可以在隔膜的至少一個(gè)表面上具有多孔涂層。從多個(gè)無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)聚合物的混合物形成該多孔涂層。用于形成多孔涂層的無(wú)機(jī)顆粒不限于具體類型的無(wú)機(jī)顆粒，只要它們是電化學(xué)穩(wěn)定的。即，能夠在本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)顆?？梢允侨魏螣o(wú)機(jī)顆粒，只要它們?cè)谒獞?yīng)用的電化學(xué)裝置的操作電壓范圍(例如，在Li/Li+的情形中O到5V)內(nèi)并不引起氧化和/或還原。特別當(dāng)無(wú)機(jī)顆粒具有高介電常數(shù)時(shí)，在液體電解質(zhì)中的電解質(zhì)鹽，例如，鋰鹽的離解度可以增加，這導(dǎo)致電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性得以改進(jìn)。由于以上原因，無(wú)機(jī)顆粒優(yōu)選地具有等于5或者更大、更加優(yōu)選地10或者更大的高介電常數(shù)。具有等于5或者更大的介電常數(shù)的無(wú)機(jī)顆粒包括但是不限于BaTi03、Pb (Zr、Ti)03 (PZT),Pb1_xLaxZr1_yTiy03 (PLZT),PB (Mgl73Nb273 )O3-PbTiO3 (PMN-PT)、二氧化鉿(HfO2)、SrTiO3> SnO2, Ce02、MgO、NiO、CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, A1203、TiO2,或者上述的混合物。作為無(wú)機(jī)顆粒，可以使用能夠遷移鋰離子的無(wú)機(jī)顆粒，即，具有攜帶鋰離子和保持鋰原子的功能而不存儲(chǔ)鋰的無(wú)機(jī)顆粒。能夠遷移鋰離子的無(wú)機(jī)顆粒包括但是不限于鋰磷酸鹽(Li3P04)、鋰鈦磷酸鹽(LixTiy (PO4) 3，0<x<2,0<y<3),鋰鋁鈦磷酸鹽(LixAlyTiz (PO4) 3，0〈x〈2，0〈y〈l，0〈z〈3)、(LiAlTiP)xOy 基玻璃(0〈x〈4，0〈y〈13)諸如14Li20-9Al203-38Ti02-39P205、鋰鑭鈦酸鹽(LixLayTiO3,0〈x〈2，0〈y〈3)、鋰鍺硫代磷酸鹽(LixGeyPzSw,0〈x〈4，0〈y〈l，0〈z〈l，0〈w〈5)諸如 Li3.25Ge0.25P0.75S4、鋰氮化物(Li具，0〈x〈4，0<y<2)諸如 Li3N、SiS2 基玻璃(LixSiySz, 0〈x〈3，0〈y〈2，0〈z〈4)諸如 Li3P04-Li2S_SiS2、P2S5基玻璃(LixPySz, 0〈x〈3，0〈y〈3，0<z<7 )諸如 Li I-Li2S-P2S5,或者它們的混合物。在多孔涂層中的無(wú)機(jī)顆粒的顆粒尺寸不限于特定值，然而，如果可能，顆粒尺寸優(yōu)選地在從O. 001到10 μ m的范圍，從而形成具有均勻厚度的涂層并且確保適當(dāng)?shù)目紫抖?。如果顆粒尺寸小于O. 001 μ m,則無(wú)機(jī)顆粒的分散性質(zhì)可以劣化。如果顆粒尺寸大于10 μ m,則多孔涂層的厚度可以增加，并且因此，在電池充電或者放電時(shí)，由于大孔隙尺寸，內(nèi)部短路的可能性可以增加。在多孔涂層中包含的粘結(jié)聚合物可以是在本技術(shù)領(lǐng)域中傳統(tǒng)上被用于在隔膜上形成多孔涂層的任何聚合物。特別地，具有在-200C和200之間的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的聚 合物是優(yōu)選的，因?yàn)樗枚嗫淄繉拥臋C(jī)械性質(zhì)諸如柔性和彈性能夠得以改進(jìn)。這種粘結(jié)聚合物用作連接或者穩(wěn)定地固定無(wú)機(jī)顆?；蛘邔o(wú)機(jī)顆粒連接或者穩(wěn)定地固定到隔膜的粘結(jié)劑。而且，粘結(jié)聚合物并不是必須具有離子傳導(dǎo)性。然而，粘結(jié)聚合物的離子導(dǎo)電性可以進(jìn)一步改進(jìn)電化學(xué)裝置的性能。因此，粘結(jié)聚合物優(yōu)選地具有盡可能高的介電常數(shù)。在實(shí)踐中，在電解質(zhì)中的鹽的離解度依賴于在電解質(zhì)中使用的溶劑的介電常數(shù)。相應(yīng)地，粘結(jié)聚合物的更高介電常數(shù)可以導(dǎo)致在電解質(zhì)中的鹽的更高離解度。粘結(jié)聚合物的介電常數(shù)處于在I. O和100 (如在IkHz的頻率下測(cè)量的)之間的范圍中，特別優(yōu)選地等于10或者更大。除了上述功能，粘結(jié)聚合物可以具有當(dāng)利用液體電解質(zhì)浸潰時(shí)通過(guò)凝膠作用而呈現(xiàn)高度膨脹的的特性。優(yōu)選地，聚合物具有15到45MPa1/2，更加優(yōu)選地15到25MPa1/2和30到45MPa1/2的溶解參數(shù)。相應(yīng)地，與疏水性聚合物諸如聚烯烴相比，具有很多極性官能團(tuán)的親水聚合物是優(yōu)選的。當(dāng)溶解參數(shù)小于15MPa1/2并且大于45MPal/2時(shí)，聚合物難以在用于電池的典型液體電解質(zhì)中膨脹。聚合物包括但是不限于聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚聚環(huán)氧乙烷、醋酸纖維素、醋酸纖維素丁酸鹽、醋酸纖維素丙酸、氰乙基支鏈淀粉、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、八鹿糖、支鏈淀粉,和carboxymetyl纖維素。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的隔膜基板上形成的多孔涂層中無(wú)機(jī)顆粒和粘結(jié)聚合物的組分比率在例如在50:50和99:1之間，更加優(yōu)選地在70:30和95:5之間。當(dāng)組分比率小于50:50時(shí)，高含量的聚合物可以降低多孔涂層的孔隙尺寸和孔隙度。當(dāng)無(wú)機(jī)顆粒的含量超過(guò)按照重量99份時(shí)，低含量的粘結(jié)聚合物可以減小多孔涂層的剝離阻力。多孔涂層的孔隙尺寸和孔隙度不限于具體的值，然而孔隙尺寸優(yōu)選地范圍從O. 001 μ m到10 μ m并且孔隙度優(yōu)選地范圍從10%到90%?？紫冻叽绾涂紫抖戎饕匾蕾囉跓o(wú)機(jī)顆粒的顆粒尺寸。例如，當(dāng)孔隙尺寸為Iym或者更小時(shí)，孔隙度為大約I μπι或者更小。這個(gè)孔隙結(jié)構(gòu)填充有將在以后注射的電解質(zhì)，并且填充的電解質(zhì)提供離子遷移功能。當(dāng)孔隙尺寸和孔隙度分別地小于O. OOl μ m和10%，時(shí)，多孔涂層可以用作抗層。當(dāng)孔隙尺寸和孔隙度分別地超過(guò)10 μ m和90%時(shí)，機(jī)械性質(zhì)可以劣化。對(duì)于棱形或者袋型電池而言，根據(jù)以上實(shí)施例的電極組件是非常有用的。通常，當(dāng)二次電池被封裝時(shí)，液體電解質(zhì)被填充到容器中，該容器可以包括鋁制棱形外殼或者鋁制
層疊薄膜。而且，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明顯的是，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的雙電池胞和使用該電池胞的電極組件可以被擴(kuò)大至類似的工業(yè)領(lǐng)域諸如超級(jí)電容器、超電容器、另一種類型的二次電池、原電池、燃料電池、各種傳感器、電解設(shè)備、電化電池等。以上已經(jīng)描述了多個(gè)實(shí)例。盡管如此，仍然將會(huì)理解可以作出各種修改。例如，如果按照不同的順序執(zhí)行所描述的技術(shù)和/或如果在所描述的系統(tǒng)、體系結(jié)構(gòu)、裝置或者電 路中的構(gòu)件被以不同的方式組合和/或被其它構(gòu)件或者它們的等價(jià)形式替代或者補(bǔ)充，則可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。相應(yīng)地，其它實(shí)現(xiàn)是在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種用于二次電池的堆疊型電池胞，包括 按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體；和 在每一個(gè)所述第一電極上堆疊的外部隔膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的用于二次電池的堆疊型電池胞， 其中所述第一電極是負(fù)極電極，并且所述第二電極是正極電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的用于二次電池的堆疊型電池胞， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的用于二次電池的堆疊型電池胞， 其中所述第一電極是正極電極，并且所述第二電極是負(fù)極電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于二次電池的堆疊型電池胞， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的用于二次電池的堆疊型電池胞， 其中所述隔膜和/或所述外部隔膜包括從下述組成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由其組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。
7.一種用于二次電池的電極組件，包括 權(quán)利要求I到6中任何一項(xiàng)所限定的至少一個(gè)第一堆疊型電池胞；和 具有按照順序布置的第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極的堆疊體的至少一個(gè)第二堆疊型電池胞， 其中，所述至少一個(gè)第一堆疊型電池胞和所述至少一個(gè)第二堆疊型電池胞在彼此之上順序地堆疊。
8.一種用于二次電池的電極組件，包括 具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體的至少一個(gè)第一堆疊型電池胞；和 具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體的至少一個(gè)第二堆疊型電池胞， 其中所述至少一個(gè)第一堆疊型電池胞和所述至少一個(gè)第二堆疊型電池胞在彼此之上交替地堆疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的用于二次電池的電極組件， 其中所述第一電極是負(fù)極電極，并且所述第二電極是正極電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用于二次電池的電極組件， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的用于二次電池的電極組件， 其中所述第一電極是正極電極，并且所述第二電極是負(fù)極電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用于二次電池的電極組件， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的用于二次電池的電極組件， 其中所述隔膜和/或所述外部隔膜包括從下述構(gòu)成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的用于二次電池的電極組件，進(jìn)一步包括 能夠在所述電極中不具有所述外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊的補(bǔ)充性隔膜。
15.一種二次電池，包括 權(quán)利要求8到14中任何一項(xiàng)所限定的電極組件； 用于容納所述電極組件的外殼；和 浸潰到所述外殼中容納的所述電極組件中的電解質(zhì)。
16.一種用于制造用于二次電池的電極組件的方法，所述方法包括 制備具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體的至少一個(gè)第一堆疊型電池胞； 制備具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體的至少一個(gè)第二堆疊型電池胞；和 交替地堆疊所述至少一個(gè)第一堆疊型電池胞和所述至少一個(gè)第二堆疊型電池胞。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的用于制造用于二次電池的電極組件的方法，進(jìn)一步包括 在所述電極中不具有所述外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊補(bǔ)充性隔膜。
18.一種用于二次電池的雙電池胞，包括 按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體；和 在所述第一電極中的至少一個(gè)的外表面上堆疊的外部隔膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的用于二次電池的雙電池胞， 其中所述第一電極是負(fù)極電極，并且所述第二電極是正極電極。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的用于二次電池的雙電池胞， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的用于二次電池的雙電池胞， 其中所述第一電極是正極電極，并且所述第二電極是負(fù)極電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的用于二次電池的雙電池胞， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的用于二次電池的雙電池胞， 其中所述隔膜和/或所述外部隔膜包括從下述構(gòu)成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。
24.—種用于二次電池的電極組件，包括 權(quán)利要求18到23中任何一項(xiàng)所限定的至少一個(gè)第一雙電池胞；和 具有按照順序布置的第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極的堆疊體的至少一個(gè)第二雙電池胞， 其中所述至少一個(gè)第一雙電池胞和所述至少一個(gè)第二雙電池胞在彼此之上順序地堆疊。
25.—種用于二次電池的電極組件,包括 具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體的至少一個(gè)第一雙電池胞；和 具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體的至少一個(gè)第二堆疊型電池胞， 其中所述至少一個(gè)第一雙電池胞和至少一個(gè)第二雙電池胞在彼此之上交替地堆疊。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的用于二次電池的電極組件， 其中所述第一電極是負(fù)極電極，并且所述第二電極是正極電極。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的用于二次電池的電極組件， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的用于二次電池的電極組件， 其中所述第一電極是正極電極，并且所述第二電極是負(fù)極電極。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的用于二次電池的電極組件， 其中所述正極電極包括正極集電器和在所述正極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的正極活性材料，并且所述負(fù)極電極包括負(fù)極集電器和在所述負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上涂覆的負(fù)極活性材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求24的用于二次電池的電極組件， 其中所述隔膜和/或所述外部隔膜包括從下述構(gòu)成的組中選出的任何一種多微孔聚乙烯薄膜，多微孔聚丙烯薄膜，由這些薄膜的組合制成的多層薄膜，和用于由聚偏二氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯腈或者聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物制成的聚合物電解質(zhì)的多微孔聚合物薄膜。
31.根據(jù)權(quán)利要求24的用于二次電池的電極組件，進(jìn)一步包括 能夠在所述電極中不具有所述外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊的補(bǔ)充性隔膜。
32.一種二次電池，包括 權(quán)利要求24到31中任何一項(xiàng)所限定的電極組件；用于容納所述電極組件的外殼；和 浸潰到所述外殼中容納的所述電極組件中的電解質(zhì)。
33.一種用于制造用于二次電池的電極組件的方法，所述方法包括 制備具有按照順序布置的第一電極/隔膜/第二電極/隔膜/第一電極的堆疊體的至少一個(gè)第一雙電池胞； 制備具有按照順序布置的外部隔膜/第二電極/隔膜/第一電極/隔膜/第二電極/外部隔膜的堆疊體的至少一個(gè)第二雙電池胞；和 交替地堆疊所述至少一個(gè)第一雙電池胞和所述至少一個(gè)第二雙電池胞。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的用于制造用于二次電池的電極組件的方法，進(jìn)一步包括 在所述電極中不具有所述外部隔膜的任何一個(gè)的外表面上堆疊補(bǔ)充性隔膜。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，一種用于二次電池的堆疊型電池胞包括其中第一極性電極/分離薄膜/第二極性電極/分離薄膜/第一極性電極被相繼堆疊的堆疊型電池胞，和在第一極性電極的每一外側(cè)上堆疊的外側(cè)分離薄膜。另外，本發(fā)明涉及一種用于使用這種堆疊型電池胞的二次電池的電極組件及其制造方法。
文檔編號(hào)H01M10/05GK102884665SQ201180016298
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者金秀永 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)