[发明专利]具有多孔活性涂层的电极、其制造方法以及包含该电极的电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学装置例如锂二次电池的电极、其制造方法以及包含该电极的电化学装置，更具体地，涉及一种具有多孔活性涂层的电极、所述电极的制造方法以及包含该电极的电化学装置，所述多孔活性涂层具有形成在所述电极表面上的无机材料与聚合物的混合物。

背景技术

近来，对能量储存技术的关注正在增加。电池已经被广泛地用作在移动电话、可携式摄像机、笔记本电脑、计算机和电动车领域中的能源，引起了对电池广泛的研究与开发。在这点上，电化学装置是最感兴趣的方面之一。特别地，可再充电二次电池的开发一直是关注的焦点。近来，在二次电池领域已经对可改善容量密度和比能量的新型电极和新型电池进行了广泛的研究与开发。

在通常使用的二次电池中，二十世纪九十年代早期开发的锂二次电池比使用水性电解质溶液的传统电池(例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池、H₂SO₄-Pb电池等)具有更高的驱动电压和高得多的能量密度。因此，锂二次电池已经被有利地使用。然而，这样的锂二次电池具有的缺点在于，其中使用的有机电解液会引起安全有关的问题从而导致电池燃烧和爆炸，并且制造这类电池的方法很复杂。

近来，锂离子聚合物电池由于解决了锂离子电池的上述缺点，从而被认为是下一代电池中之一。然而，锂离子聚合物电池与锂离子电池相比具有相对低的电池容量和在低温下不充分的放电容量，因此，锂离子聚合物电池的这些缺点仍迫切地需要解决。

这样的电池已经由许多公司制造，并且电池稳定性在锂离子聚合物电池中具有不同的相。因此，重要的是评价和确保锂离子聚合物电池的稳定性。首先，应该认为电池运行中的错误将不会对使用者造成伤害。为此，安全与规范条例(Safety and Regulation)严格地调控电池中的燃烧和烟雾。

锂二次电池会由于阴极和阳极之间的接触而短路，导致伴随着极高温度热的爆炸。例如，如果多孔隔板由于电池的过热而收缩或熔融或由于外部的碰撞而穿透，会使得阴极和阳极之间接触。

为了解决上述电池安全相关的问题，已经提出具有多孔活性层的电极，所述多孔活性层通过涂覆阳极或阴极的至少一个表面而形成，并且对两个电极涂覆的均是无机粒子和粘合剂聚合物的混合物。常规涂覆在电极之上的多孔活性层在厚度方向表现出均匀的组成形态，如图2B和图3B所示。然而，如果电化学装置装配有具有多孔活性涂层的电极，其缺点在于多孔活性层中的无机粒子在例如卷绕等的装配过程中会脱离，并且在使用单独的多孔隔板时朝向隔板的层压特性会变差。为了解决上述缺点，如果粘合剂聚合物在多孔活性层中的含量增加，那么在电化学装置的装配过程中的特性例如耐剥离性和耐刮擦性、朝向隔板的层压特性等会较大程度地改善。但是，多孔活性层的多孔性被降低，因为粘合剂聚合物含量的增加导致无机粒子含量的相对减少，从而导致电化学装置的性能恶化。

发明内容

本发明被设计以解决现有技术的问题，因此，本发明的第一目的是提供一种有机/无机复合隔板，其能够改善在电化学装置装配过程中的性能，而不增加粘合剂聚合物的含量，从而在所述电极至少一个表面上形成的多孔活性涂层的多孔性能够被充分地维持，本发明还提供制造所述隔板的方法以及包含该隔板的电化学装置。

本发明被设计以解决现有技术的问题，因此，本发明的第二目的是提供一种制备具有多孔活性涂层的电极的方法，所述电极仅通过一个涂覆过程而表现出第一目的中描述的特性。

为了实现第一个目的，本发明提供一种具有多孔活性涂层的电极，包括：(a)电极；和(b)形成在该电极至少一个表面上的多孔活性涂层，并具有在其上形成的许多无机粒子与粘合剂聚合物的混合物，其中所述多孔活性层在厚度方向上表现出组成形态的不均匀性，其中存在于多孔活性层表面区域的粘合剂聚合物/无机粒子的含量比高于存在于多孔活性层内部的粘合剂聚合物/无机粒子的含量比，本发明还提供所述电极的制造方法，和包含所述电极的电化学装置。

如上所述，根据本发明具有多孔活性涂层的电极通过将多孔活性层引入到电极之上而增强了多孔活性涂层的耐剥离性和耐刮擦性，多孔活性层在厚度方向表现出组成形态的不均匀性，其中存在于多孔活性层表面区域的粘合剂聚合物/无机粒子的含量比高于存在于多孔活性层内部的粘合剂聚合物/无机粒子的含量比。而且，在使用单独的多孔隔板中，本发明的电极可改善朝向电极的层压特性。因此，电池的稳定性和性能能够被共同改善，因为在电化学装置的装配过程中能够降低无机粒子从多孔活性层的脱离。