[发明专利]包含绝缘层的电极结构体、其制造方法及包含所述电极的电化学器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够改善电化学器件的性能和安全性的电极结构体，更具体而言，涉及一种能够代替隔膜的形成有涂层的电极结构体及其制造方法，和包含所述电极结构体的电化学器件。

本申请要求于2013年5月8日在韩国提交的第10-2013-0052077号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过参引纳入本说明书中。

背景技术

最近，人们对储能技术的兴趣不断增加。由于储能技术的应用领域已延伸至移动电话、摄像机、笔记本电脑，且甚至是电动汽车，对电化学器件的研究和开发已做出越来越多的努力。在这方面，电化学器件已吸引了最多的注意力。其中，可充放电的二次电池的开发已成为关注的焦点。近些年，在对这种电池开发的过程中，广泛研究和开发已集中在设计新型的电极和电池上，以便改进电池的容量密度和比能。

在目前使用的二次电池中，开发于20世纪90年代初的锂离子二次电池受到大量的关注，这是由于其比常规的使用电解质水溶液的电池(例如Ni-MH电池、Ni-Cd电池和H₂SO₄-Pb电池等)具有更高的工作电压和高得多的能量密度的优点。然而，所述锂二次电池具有由使用有机电解质溶液所引起的、与安全性相关的问题(例如，起火和爆炸等)和制造复杂的缺点。

所述电化学器件由许多公司生产，但其安全性特性各自显示不同的现象。对电化学器件的安全性评估和安全性确保是很重要的。最重要的注意事项之一是电化学器件在误操作时不应对用户造成伤害，为此，安全标准对电化学器件内的起火和爆炸等施加严格的规章制度。在电化学器件的安全性特性方面，电化学器件在发生电化学器件过热而发生热逃逸时、或发生隔膜穿透时发生爆炸的风险高。

特别地，通常用作电化学器件的隔膜的聚烯烃类隔膜在高温下相对于初始尺寸具有热收缩的缺点，这是由于隔膜材料的特性(例如，聚烯烃通常在等于或小于200℃的温度下熔融的特性)，及加工特性(例如，通过拉伸(stretching)过程以调节孔径和孔隙率的特性等)。因此，当电池的温度因内部/外部的刺激而上升时，在正极(cathode)和负极(anode)之间因隔膜的收缩或熔融等而互相发生短路的可能性高，因此，所述电池由于电能的释放等而发生爆炸等的风险高。

因此，为了改善聚烯烃类隔膜的问题，需要技术开发一种起到隔膜的作用，同时能够改善电化学器件的性能和安全性的材料。

发明内容

技术问题

本发明的目的是解决上述问题，并在正极和负极中至少之一的表面上形成由无机颗粒和粘合剂制成的绝缘层。在这种情况下，在干燥用于绝缘层的浆料之后，将用于绝缘层的浆料转印并热压(thermocompressing)到已干燥的用于电极活性材料层的浆料，由此制造电极结构体，以便可以简化电极结构体的制造过程，同时可以解决电池的稳定性问题，且本发明旨在提供一种用于制造所述电极结构体的方法。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种用于制造电极结构体的方法，其包括：(S1)在置于已加热的底表面的电极集电器上涂布并干燥用于电极活性材料层的浆料的步骤；(S2)在位于距所述底表面规定距离处的加热辊(heated roller)上涂布并干燥包含无机颗粒、粘合剂和溶剂的用于绝缘层的浆料的步骤；以及(S3)将已干燥的用于绝缘层的浆料转印到底表面上的、已干燥的用于电极活性材料层的浆料，并热压已干燥的用于绝缘层的浆料和已干燥的用于电极活性材料层的浆料，由此在电极表面形成绝缘层。

根据本发明的一实施方案，当热压已干燥的用于绝缘层的浆料和已干燥的用于电极活性材料层的浆料时，可将多孔基底置于所述已干燥的用于绝缘层的浆料和所述已干燥的用于电极活性材料层的浆料之间。

根据本发明的另一实施方案，所述已加热的底表面的温度可为40至200℃，所述加热辊的温度可为40至200℃。另外，所述已加热的底表面与加热辊之间的距离可为0.01至10mm。并且，在进行所述热压时的加压条件可为1至500kgf/cm²。

根据本发明的另一实施方案，所述底表面可为连接于移动单元的带(belt)的形状。