箔、镍箔、铜合金箔及其组入口 ο
[0089]在本发明的一个实施方案中，可以使用由盐和能溶解或解离该盐的有机溶剂所组成的电解质。该盐具有由Α+Β表示的结构，其中Α +是碱金属阳离子诸如Li +、Na\ K+及其组合且 Β 是阴离子诸如 PF 6、BF4、Cl、Br、1、C104、AsF6、CH3C02、CF3S03、N(CF3S02)2、C(CF2S02)3及其组合。适合溶解或解离该盐的有机溶剂的实例包括但不限于碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ -丁内酯及它们的混合物。
[0090]依照成品的制造方法和期望的物理性质，可在制造电池期间的任何适合步骤中导入电解质。具体地，可在电池组装前或在电池组装的最后步骤中导入电解质。
[0091]并且，根据本发明的又一方面，提供一种电极结构，其包含电极集电器；在电极集电器的至少一个表面上形成的电极活性材料层；及根据本发明的在电极集电器的另一个表面上形成的有机/无机复合多孔膜。
[0092]参照示意性显示根据本发明的一个实施方案的电极结构的图3，本发明的电极结构包含电极集电器20、在电极集电器的至少一个表面上形成且包含电极活性材料5的电极活性材料层22 ;及有机/无机复合多孔膜21，其在电极集电器的另一个表面上形成且包含无机粒子或其替代物1，所述无机粒子或其替代物1由包围粒子的全部或部分的粘合剂聚合物2互相结合。
[0093]在电极结构中的有机/无机复合多孔膜与以上定义的相同。在下文中，将在以下详细说明一种具有电极集电器和在包含电极活性材料的电极上形成的有机/无机复合多孔膜的电极结构的制备方法的一个实施方案。
[0094]本发明的电极结构的制备方法包括:获得含有单元粒子的悬浮液，其中选自无机粒子和有机粒子中的一种或多种粒子或所述粒子的团聚物被粘合剂聚合物包围；将悬浮液涂布在电极活性材料层(其在电极集电器的至少一个表面上形成)的另一个表面上；且向涂布在电极活性材料层上的悬浮液施加热以使单元粒子互相结合或使单元粒子与电极活性材料层结合。
[0095]在电极结构的制备方法中，将悬浮液涂布在电极上，即涂布在电极中电极活性材料层的不具有电极集电器的另一个表面上，所述电极活性材料层在电极集电器的至少一个表面上形成。
[0096]当向涂布在电极活性材料层上的悬浮液施加热时，使在单元粒子中的粘合剂聚合物恪化以使单元粒子互相粘合或使单元粒子与电极活性材料层粘合。在这种情况下，在单元粒子的最外层中存在的粘合剂聚合物通过在其熔点附近的稍微熔化而粘结。
[0097]电极活性材料层可具有0.5至200 μ m的厚度。当满足这种厚度范围时，电极活性材料层可使其功能适合使用者。
[0098]此外，在电极活性材料层上形成的有机/无机复合多孔膜可具有0.5至50 μπι的厚度。当有机/无机复合多孔膜满足这种厚度范围时，其可均匀地形成在电极活性材料层上，从而作为绝缘层。
[0099]在包含在电极结构中的有机/无机复合多孔膜中，基于100重量份的无机粒子或其代替物，粘合剂聚合物的含量为1至30重量份，优选为2至20重量份。若粘合剂聚合物的量少于1重量份，则有机/无机复合多孔膜由于极小量的粘合剂聚合物而可具有差的抗剥离性。若粘合剂聚合物的量多于30重量份，则作为绝缘层的膜由于过量的粘合剂聚合物而遭受孔径和孔隙度的降低。
[0100]因为本发明的有机/无机复合多孔膜作为在电极上的绝缘层，所以可提供具有绝缘层的电极结构。
[0101]可将由此制备的电极结构用在电化学装置中。更具体地，本发明提供电化学装置，其包含正极、负极、及电解液，其中正极、负极或两者均为根据本发明的电极结构。电化学装置具有可作为绝缘层的有机/无机复合多孔膜，从而代替常规的隔膜。
[0102]电极集电器可以为已经在本领域中常规使用的任一种。当使用电极作为正极时，正极集电器可以是铝箔、镍箔或其组合。当使用电极作为负极时，负极集电器可以是铜箔、金箔、镍箔、铜合金箔或其组合，但本发明不限于这些种类。
[0103]用于制备电极活性材料层的浆料可包含电极活性材料、粘合剂及溶剂，及必要时的导材料及其他添加剂。电极活性材料可以为已经在本领域中常规使用的任一种。当使用电极作为正极时，正极活性材料可以是锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁氧化物、或其锂复合氧化物。当使用电极作为负极时，负极活性材料可以是锂、锂合金、及锂插入材料诸如碳、石油焦、活性碳、石墨及其他碳质材料、或非碳质材料诸如金属、金属合金，但本发明不限于此。
[0104]电化学装置包括任何内部可发生电化学反应的装置，且该电化学装置的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容器。
[0105]例如，可通过如下方式制备该电化学装置:使用上述具有有机/无机复合多孔膜的电极且不使用常规的具有微孔的多孔聚烯烃隔膜，利用卷绕或堆叠进行组装，接着向其中导入电解液。
[0106]在本发明中，依照成品的制造方法和期望的物理性质，可在电池制造期间的任何适合步骤中进行电解液的导入。具体地，可在电池组装前或在电池组装的最后步骤中导入电解质。另外，因为本发明的电极是隔膜和电极的集成形式，基本上可能不需常规的隔膜，但具有本发明的有机/无机复合多孔膜的电极可与具有微孔的多孔聚烯烃隔膜组装。
[0107]通过上述方法制备的电化学装置优选为锂二次电池，其包括金属锂二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池及锂离子聚合物二次电池。
[0108]实施例1
[0109]<利用有机/无机复合多孔膜制备隔膜>
[0110]在50°C下将10重量％的聚苯乙烯添加且溶解在二氯甲烷中约12小时，以获得粘合剂聚合物溶液。将氧化铝粉末作为无机粒子添加到该溶液，使得无机粒子与粘合剂聚合物的重量比为10:1。使得到的混合物通过具有lym或更小的孔径的过滤器且滴入含有Tween 20的水溶液。通过将该水溶液维持在25°C，该混合物在被滴入该水溶液之后立即固化，以获得单元粒子，在该单元粒子中无机粒子的表面被粘合剂聚合物包围。然后，将作为增稠剂的CMC添加于该水溶液以获得浆料。通过浸渍涂布将由此获得的浆料涂布在12 μπι厚的多孔聚乙烯膜(孔隙度45% )的两个表面上，向其施加80°C的热，从而通过稍微熔化使最外层粘合剂聚合物粘合。通过其SEM照片来观察由此获得的有机/无机复合多孔膜。结果，无机粒子的填充率计算为70%。
[0111]〈锂二次电池的制备〉
[0112]负极的制备
[0113]将96重量％的作为负极活性材料的碳粉、3重量％的作为粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)、及1重量％的作为导电材料的碳黑添加于作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，以获得负极材料的浆料。将该浆料涂布在作为负极集电器的10 μπι厚的铜(Cu)薄膜上，接着干燥以制备负极。对负极进行滚压。
[0114]正极的制备
[0115]将92重量％的作为正极活性材料的L1-Co复合氧化物、4重量％的作为导电材料的碳黑、4重量％的作为粘合剂的PVdF添加于作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中，以获得正极材料的浆料。将该浆料涂布在作为正极集电器的20 μπι厚的铝(Α1)薄膜上，接着干燥以制备正极。对正极进行滚压。
[0116]电池的制备
[0117]通过堆叠对以上制备的隔膜和电极进行组装。向得到的电极组件导入1Μ LiPF^碳酸亚乙酯:碳酸甲乙酯(EC/EMC = 1:2)的混合物中的电解液以制备锂二次电池。
[0118]实施例2
[0119]用于有机/无机复合多孔膜的浆料的制备
[0120]在50°C下，将10重量％的聚苯乙烯添加且溶解于二氯甲烷中约12小时以获得粘合剂聚合物溶液。将氧化铝粉末作为无机粒子添加到所述粘合剂聚合物溶液中，使得无机粒子与该粘合剂聚合物的重量比为10:1。使得到的混合物通过具有1 ym或更小的孔径的过滤器且滴入含有Tween 20的水溶液。通过将该水溶液维持在25°C，该混合物在被滴入该水溶液的后立即固化，以获得单元粒子，在该单元粒子中无机粒子的表面被粘合剂聚合物包围。然后，将作为增