專利名稱：：電極組件及包括該電極組件的二次電池的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明的各方面涉及一種電極組件及包括該電才及組件的二次電池，更具體地，涉及一種能夠確保最佳的電池安全性且無性能降低的二次電池。
背景技術：
：近年來，小而輕的便攜式電子器件的快速發(fā)展對高容量、小尺寸電池產(chǎn)生了日益增加的需求。特別是鋰離子二次電池能提供至少約3.6V的操作電壓，該電壓高出廣泛用于便攜式電子器件中的鎳鎘電池或鎳氫電池約3倍，且鋰離子二次電池具有比鎳鎘電池或鎳氯電池更高的單位重量能量密度。由于上述原因，已迅速改進對鋰離子二次電池的研究。在鋰離子二次電池中，由于在鋰離子嵌入/解嵌正極和負極時發(fā)生的氧化還原反應而產(chǎn)生電能。鋰離子二次電池的制造包括使用能夠可逆地嵌入/解嵌鋰離子的材料作為正極和負極的活性材料并在正極和負極之間填充有機電解質(zhì)或聚合物電解質(zhì)。上述鋰離子二次電池包括電極組件、用于容納電沖及組件和電解質(zhì)的罐和安裝在罐上的蓋組件，在電極組件中，負極板和正極板以及插入它們之間的隔板例如以果凍巻的形式巻繞。通常，將由聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中至少一種形成的單層或多層聚烯烴類微孔聚合物層用作隔板。但是，由于用作隔板的聚烯烴類微孔聚合物層為片狀或膜狀，當內(nèi)部短路或過充電而產(chǎn)生熱時，可能會阻塞孔，而且膜型隔板可能會收縮。因此，當膜型隔板因鋰離子二次電池內(nèi)產(chǎn)生的熱而收縮時，導致收縮后的隔板未隔離的正極和負極部分相互接觸，從而引起著火、爆裂或爆炸。為了彌補膜型隔板的上述弱點，對使用粘結劑和陶瓷材料的組合形成的多孔層來形成陶瓷隔板已進行大量研究，陶資材料例如為二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)或氧化鈦(Ti02)。在這種情況下，陶瓷隔板會彌補膜型聚烯烴隔板在約120。C或更高的高溫下的熔化和收縮。因此，出現(xiàn)了同時使用常規(guī)的膜型隔板和陶乾隔板的增長趨勢。通常，根據(jù)安全性和可靠性來評價電池性能。充電和放電循環(huán)特性認為是影響電池可靠性的最重要因素。能夠穩(wěn)定而無電源切斷地使用移動器件的時間長度取決于相對電池經(jīng)受充電和放電循環(huán)次數(shù)的容量保持率。而容量通常在室溫下根據(jù)充電和放電循環(huán)進行評價，為了重現(xiàn)極端條件，可在0°C~l(TC的低溫下評價循環(huán)特性。但是，當在電池中將常規(guī)膜狀隔板與陶瓷隔板結合時，低溫循環(huán)特性變差。也就是說，將膜狀隔板與陶瓷隔板結合時，電池安全性提高但可靠性降低。因此，使膜狀隔板與陶瓷隔板相配很重要，并希望優(yōu)化設計一種鋰離子二次電池，以便能夠確保其安全性而不降低其可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的各方面提供一種具有改善的安全性且不降低可靠性的鋰離子二次電池。本發(fā)明的各方面還提供一種鋰離子二次電池，其中使膜狀隔板與陶瓷隔板結合，在低溫下呈現(xiàn)優(yōu)異的循環(huán)性能。才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，電才及組件包括兩個電極板；和使兩個電極板隔離的隔板，其中所述隔板包括含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層。所述多孔層具有0.3jim1.5pm的中心線平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烴類樹脂層具有30%~60%的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4%~10%的壓縮率。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，電極組件包括包括正極活性材料層的正極；包括負極活性材料層的負極；和使正極和負極相互隔離的隔板，其中隔板包括含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層。所述多孔層具有0.3pm~1.5pm的中心線平均粗糙度(Ra),所述聚烯烴類樹脂層具有30%~60%的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4%~10%的壓縮率。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，二次電池包括電極組件和電解質(zhì)，所述電極組件具有包括正極活性材料層的正極、包括負極活性材料層的負極和使正極和負極相互隔離的隔板；其中所述隔板包括含有陶乾材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層。所述多孔層具有0.3pm~1.5pm的中心線平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烴類樹脂層具有30%~60%的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4%~10%的壓縮率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述多孔層可具有4|im~15pm的十點平均粗糙度(Rz)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述隔板可布置在包括正極活性材料層的正極和包括負極活性材料層的負極中的至少一個上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述電極組件可通過將多孔層涂布在正極活性材料層或負極活性材料層上，并將聚烯烴類樹脂層布置在多孔層上而形成。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述電極組件可通過將聚烯烴類樹脂層布置在正極活性材料層或負極活性材料層上，并將多孔層涂布在聚烯烴類樹脂層上而形成。根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式，提供一種電極/隔板結構，包括電極，其包括電極活性材料層；和隔板，包括在所述電極上形成的含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層，其中所述包括陶瓷材料和粘結劑的組合的多孔層形成在所述電極的電極活性材料層上，所述聚烯烴類樹脂層形成在所述多孔層上，所述多孔層具有0.3pm~1.5jxm的中心線平均粗糙度(Ra),所述聚烯烴類樹脂層具有30%~60%的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4%~10%的壓縮率。根據(jù)本發(fā)明又一個實施方式，提供一種電極/隔板結構，包括電極，其包括電極活性材料層；和隔板，包括在所述電極上形成的含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層，其中所述聚烯烴類樹脂層形成在所述電極活性材料層上，所述包括陶乾材料和粘結劑的組合的多孔層形成在所述聚烯烴類樹脂層上，所述多孔層具有0.3pm~1.5pm的中心線平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烴類樹脂層具有30%~60%的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4%~10%的壓縮率。以下將部分說明本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點，其部分內(nèi)容在說明書中是顯而易見的，或者可通過本發(fā)明的實踐而理解。具體實施例方式現(xiàn)將對本發(fā)明的實施方式進4亍詳細^兌明。件的二次電池。根據(jù)本發(fā)明各方面的隔板形成為包括多孔層和聚烯烴類樹脂層(在下文中，總稱為陶乾隔板)。換句話說，多孔層和聚烯烴類樹脂層在二次電池中起隔板的作用。聚乙烯(PE)層、聚丙烯(PP)層或它們的多層可用作聚烯烴類樹脂層。但是，聚烯烴類樹脂層不限于以上材料。多孔層包括陶瓷材料和粘結劑。陶瓷材料可包括選自由二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)和氧化鈦(Ti02)構成的組中的至少一種。同樣，選自從鋯、紹、硅和鈦構成的組中選擇的至少一種元素的絕緣氮化物、氫氧化物、酮以及它們的混合物構成的組中的至少一種可用作陶瓷材料(特別指明為絕緣氮化物，是因為諸如氮化鈦(TiN)等導電氮化物不宜用作陶瓷材料)。粘結劑可包括合成橡膠膠乳粘結劑或具有交聯(lián)結構的丙烯酸類橡膠粘結劑。合成橡膠膠乳粘結劑可包括選自由丁苯橡膠〔SBR)膠乳、丁腈橡膠8(NBR)膠乳、甲基丙烯酸甲酯丁二烯橡膠膠乳、氯丁二烯橡膠膠乳、羧化丁苯橡膠膠乳和改性聚有機硅氧烷類聚合物膠乳構成的組中的至少一種聚合物膠乳。這些聚合物膠乳可包括水分散劑?；?00重量份的陶覺材料，聚合物膠乳固體含量可為0.1~20重量份。當使用低于0.1重量份的聚合物膠乳固體時，多孔層對集流體的附著會不牢靠。當使用大于20重量份的聚合物膠乳固體時，聚合物膠乳會對電池特性產(chǎn)生反面影響。此外，具有交聯(lián)結構的丙烯酸類橡膠粘結劑可通過丙烯酸類主體單體的聚合物或共聚物和交聯(lián)共聚單體的交聯(lián)反應而獲得。當僅使用丙烯酸類主體單體的聚合物或共聚物時，接合結構弱并容易斷開。但是，當丙烯酸類主體單體由于交聯(lián)反應與交聯(lián)共聚單體結合時，可形成更緊密的網(wǎng)狀結構。隨著交聯(lián)程度增加，具有網(wǎng)狀結構的聚合物在溶劑中變得更難以溶脹?；?0，000分子量單元的主鏈分子，具有交聯(lián)結構的丙烯酸類橡膠粘結劑可具有包含2~10個交聯(lián)點的3維交聯(lián)結構，更具體地，包含45個交聯(lián)點。因而，根據(jù)本發(fā)明具有交聯(lián)結構的丙烯酸類橡膠粘結劑在電解質(zhì)中可具有良好的抗溶脹性。陶瓷材料在約IOO(TC或更高的溫度下會分解，具有交聯(lián)結構的丙烯酸類橡膠粘結劑可以是在約250。C或更高的溫度下會分解的材料，以便能夠提高二次電池的耐熱性以改善對于內(nèi)部短路的電池安全性。丙烯酸類主體單體可包括選自以下組中的至少一種從丙烯酸曱氧基甲酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸曱氧基乙氧基乙酯和丙烯酸二環(huán)戊烯氧基乙酯構成的組中選擇的一種烷氧基烷基丙烯酸酯；從(曱基)丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、l，l-二甲基丙烯基(甲基)丙烯酸酯、l，l-二甲基丙烯基丙烯酸酯、3，3-二曱基丁烯基(曱基)丙烯酸酯和3，3-二曱基丁烯基丙烯酸酯構成的組中選擇的一種烯基丙烯酸酯或烯基(曱基)丙烯酸酯；選自二乙烯基衣康酸酯和二乙烯基馬來酸酯的一種不飽和二羧酸酯；選自乙晞基-l,l-二曱基丙烯基醚和乙烯基-3，3-二甲基丁烯基醚的一種乙烯基醚；l-丙嫦酰氧基-l-苯乙烯；和(曱基)丙烯酸甲酯。交聯(lián)的共聚單體可包括選自以下組中的至少一種選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸曱酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸異辛酯構成的組中的一種烷基丙烯酸酯；選自乙烯基氯代醋酸酯和丙烯基氯代醋酸酯的一種烯基氯代醋酸酯；選自由丙烯酸縮水甘油酯、乙烯基縮水甘油醚和丙烯基縮水甘油醚構成的組中的一種縮水甘油酯或醚；選自由丙烯酸、(甲基)丙烯酸和馬來酸構成的組中的一種不飽和羧酸；2-氯乙基乙烯基醚；氯曱基笨乙烯；和丙烯腈。由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層具有100(TC或更高的分解溫度，且因為將具有高機械安全性、熱安全性和電化學安全性的功能性粘結劑用作粘接陶究材料的粘結劑，所以在電池中使用所述粘結劑時，可得到對內(nèi)部短路具有高耐熱性和高安全因素的電池。將由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層涂布在正極活性材料層或負極活性材料層上，與電極整體形成。盡管常規(guī)的膜型聚烯烴類樹脂層在100(TC或更高的高溫下易于收縮或熔融，但陶瓷材料和粘結劑具有優(yōu)異的耐熱性，因而即使在電池溫度由于內(nèi)部短路而變?yōu)?00(TC或更高時，陶瓷材料和粘結劑也不會收縮或熔融。在將常規(guī)聚烯烴類樹脂層用作隔板的電池中，常規(guī)隔板的原始部分被初始熱損壞后，與受損部分相鄰的其它部分繼續(xù)收縮或熔融，從而增加了因燃燒而損失的隔板區(qū)域。因此，常規(guī)電池會因過熱而遭受更嚴重的短路。但是，具有包括由陶乾材料和粘結劑的組合形成的多孔層的隔板的電池在發(fā)生內(nèi)部短路的位置僅會輕微受損，且短路不會延伸至更大區(qū)域。由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層自身可起到隔板的作用。但是，為了確保電池安全性，也可使用常規(guī)的聚烯烴類樹脂層。在這種情況下，當聚烯烴類樹脂層與多孔層未配合好時，鋰離子的移動受阻且電池壽命變差。特別是電解質(zhì)在低溫會凝固，這會導致遷移率更差、粘度增加以及導電率降低，從而也使鋰離子遷移率更差。隨著溫度變得越低，這些問題變得越明顯。為了克服上述和/或其它問題，考慮以下因素。在對鋰離子遷移率產(chǎn)生影響的隔板性能之中，首先要考慮的是孔隙率(形成多孔的程度)。此因素主要與聚烯烴類樹脂層有關。高孔隙率促進鋰離子移動，從而改善充電和放電循環(huán)特性。但是，當孔隙率過高時，隔板的機械強度會變差。因此，理想的孔隙率能夠提供機械強度和壽命的最佳平衡。鋰離子遷移率受隔板吸收的電解質(zhì)的量的影響。當隔板不吸收電解質(zhì)，且電解質(zhì)停留在其表面時，鋰離子不能平穩(wěn)地通過隔板，使得充電容量降低且循環(huán)特性變差。隔板吸收電解質(zhì)的程度取決于孔隙率。通常，孔隙率越高，吸收的電解質(zhì)就越多。但是，在典型的二次電池中，因為正極和負極以及隔板以預定張力巻繞成果凍巻狀插入到罐中，所以很難測定基于隔板自身孔隙率的電解質(zhì)吸收程度。因此，可將壓縮性考慮為隔板對鋰離子遷移率產(chǎn)生影響的另一個性能。該因素主要與聚烯烴類樹脂層有關。將預定張力以及電池中正極和負極施加的壓力一起施加到隔板上。因此，根據(jù)隔板的壓縮量，吸收電解質(zhì)的量會發(fā)生變化。例如，當隔板的孔隙率高時，吸收的電解質(zhì)量會增加。但如果其壓縮率太高，吸收的電解質(zhì)會溢出隔板并使電池壽命變差。而且，隔板可拉伸得更薄，由此降低了機械強度和/或電解質(zhì)的吸收，從而使電池安全性和容量特性變差。相反，當壓縮率過低時，柔性變差，以致在巻繞為果凍巻時隔板薄膜會斷裂或解開。與孔隙率一樣，存在能夠提供機械強度和壽命的最佳平衡的理想的壓縮率范圍。中心線平均粗糙度(Ra)，表示表面粗糙的程度，在本發(fā)明中也可考慮為隔板對鋰離子遷移率產(chǎn)生影響的性能。術語"中心線平均粗糙度(Ra)"指在預定參照長度內(nèi)相對于基準線的平均峰高值和谷深值。該因素主要與由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層相關。當多孔層的表面不平整度嚴重時，即中心線平均粗糙度高，可能會劃傷或穿透隔板的膜狀聚烯烴類樹脂層。另一方面，當多孔層的表面不平整度可忽略時，即中心線平均粗糙度低，電解質(zhì)的吸收降低。與孔隙率和壓縮率一樣，由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層存在理想的表面粗糙度(中心線平均粗糙度(Ra))范圍。因此，根據(jù)本發(fā)明的各方面，由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層和聚烯烴類樹脂層可用作隔板。由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層可具有理想的中心線平均粗糙度(Ra),且聚烯烴類樹脂層可具有理想的孔隙率和最佳壓縮率。多孔層的中心線平均粗糙度(Ra)可通過以下提供的方法調(diào)整。在本實施方式中，用樣i凹印輥(MicroGravureroll)涂布多孔層，但也可使用其它方法。能夠調(diào)整控制多孔層的表面粗糙度的因素為涂布輥的形狀和材料、微凹印輥的體積、微凹印輥的轉(zhuǎn)速和涂線的速度。涂布輥的形狀和材料是調(diào)整表面粗糙度的基本因素。依靠輥圖形可形成所需形狀，并可調(diào)整表面粗糙度，輥圖形例如為左斜線、右斜線、斜方形、正方形、長方形、三角形、梯形、菱形、網(wǎng)格形、餅形、角錐形等。此外，通過加深輥圖形中的溝槽，可涂布更多的陶瓷料漿。因此，可制得更厚更致密的多孔層。此外，輥表面材料可以是諸如氧化鋁、氧化鋯等陶瓷，且依靠輥的材料可調(diào)整表面粗糙度。另外，微凹印輥的體積越大，涂層越厚越粗糙，而且微凹印輥的轉(zhuǎn)速越快，涂層越厚越粗糙。同樣，涂布線的速度越快，越容易產(chǎn)生針孔，且涂層變得越粗糙。作為非限制性實例，由陶瓷材料和粘結劑的組合形成的多孔層的中心線平均粗糙度(Ra)可為0.3|im~1.5pm,聚烯烴類樹脂層的孔隙率可為30%~60%，且聚烯烴類樹脂層的壓縮率可為4%~10%。當中心線平均粗糙度低于0.3|im時，表面太光滑而不利于電解質(zhì)的吸收，因而在低溫下的電池循環(huán)特性會變差。此外，當中心線平均粗糙度超過1.5pm時，表面可能會粗糙得足以劃傷、甚至穿透聚烯烴類樹脂層的表面。十點平均粗糙度(Rz)是與中心線平均粗糙度(Ra)—起表示表面粗糙度的另一個值。術語"十點平均粗糙度(Rz)"是指沿著基準線最高的5個峰值和最低的5個谷值求和并除以IO計算得到的值。因為中心線平均粗糙度(Ra)通過取沿著基準線的峰值和谷值的總平均值來計算，所以中心線平均粗糙度(Ra)可表示宏觀表面粗糙度。另一方面，因為十點平均粗糙度(Rz)通過選擇最高峰值和最低谷值來計算，所以十點平均粗糙度(Rz)可表示微觀表面粗糙度。也就是說，即使中心線平均粗糙度(Ra)落在理想范圍內(nèi)，但高十點平均粗糙度(Rz)值表明存在高峰值和低谷值，因此表面是粗糙的。相反，低十點平均粗糙度(Rz)值表明僅存在低峰值和淺谷值，因而電解質(zhì)的吸收會變差。根據(jù)本發(fā)明的各方面，多孔層的十點平均粗糙度(Rz)可為4pm15,。當孔隙率低于30%時，孔會太少，從而阻力變大，或者電解質(zhì)的吸收量太小而使鋰離子不能積極移動，以致于低溫下的循環(huán)特性變差?；蛘?，當孔隙率超過60%時，隔板的機械強度變差。因此，在果凍巻巻繞時，隔板會因張力而斷裂或伸長，使得合格率變差。此外，當壓縮率低于4%時，聚烯烴類樹脂層的隔板薄膜呈現(xiàn)較差的彈性和柔性，在巻繞果凍巻時會導致解開，使得合格率降低?；蛘?，當壓縮率超過10%時，在制作果凍巻時，隔板會被張力過度拉伸，使得電池安全性降低。特別是因為聚烯烴類樹脂層的隔板薄膜被壓得非常薄，聚烯烴類樹脂層僅存在狹小空間來吸收電解質(zhì)，從而低溫下的循環(huán)特性會變得更差。電極組件的正極可包括能夠可逆地嵌入和解嵌鋰離子的正極活性材料。正極活性材料的典型實例可包4舌諸如LiCo02、LiNi02、LiMn02、LiMn204和LiNh.x隱yCOxMy02(0《x<1，0<y<1,0<x+y<1,M為t者如Al、Sr、Mg或La等金屬)等鋰-過渡金屬氧化物。但是，本發(fā)明不限于上述正極活性材料。電極組件的負極可包括能夠可逆地嵌入和解嵌鋰離子的負極活性材料。負極活性材料可包括諸如晶體或無定形碳、或者碳復合材料等碳類負極活性材料。但是，本發(fā)明不限于上述種類的負極活性材料。正極和負極各自可進一步包括導電材料以改善電導率。導電材料可使用從由石墨類導電材料、碳黑類導電材料、金屬或金屬化合物導電材料構成的組中選擇的至少一種。作為非限制性實例，石墨類導電材料可以是人造石墨和天然石墨，碳黑類材料可以是乙炔黑、科琴黑(ketjenblack)、登卡黑(denkablack)、熱裂法碳黑和槽法碳黑，且金屬或金屬化合物導電材料可以是諸如氧化錫、磷酸錫(SnP04)、氧化鈦、鈦酸鐘、LaSrCo03和LaSrMn03等鈣鈥礦材料。用于電極活性材料的粘結劑是使活性組分粘接為漿料，使活性材料結合在一起并粘接到集流體，并緩沖電極活性材料的溶脹和收縮的組分。例如，所述粘結劑包括聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯共聚物(P(VdF/HFP))、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、烷基化聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基醚、聚曱基丙烯酸曱酯、聚丙烯酸乙酯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡啶、丁苯橡膠和丁腈橡膠等。相對于電極活性材料，粘結劑的用量為0.1wt%~30wt%,且可為lwt%~10wt%。當粘結劑含量太低時，電極活性材料和集流體之間的結合力不夠強。但是，當粘結劑含量太高時，結合力很強，但活性材料量相對減少，會不利于高電池容量。用于分散電極活性材料、粘結劑和導電材料的溶劑可以是非水溶劑或水溶劑。非水性溶劑可以是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺、二曱基丙酰胺、N,N-二曱氨基丙胺、環(huán)氧乙烷、四氬呋喃等。同樣，正極可包括由鋁(Al)或Al合金形成的正極集流體。負極可包括由銅(Cu)或Cu合金形成的負極集流體。正極集流體和負極集流體各自可以以箔、膜、片、穿孔結構、多孔結構或泡沫結構的形式提供。14如上所述，在根據(jù)本發(fā)明各方面的二次電池中，多孔層和聚烯烴類樹脂層起隔板的作用。同樣，當兩個電極堆疊或巻繞形成電極組件時，多孔層和聚烯烴類樹脂可形成在正極、負極或兩個電極上。在多孔層涂布到正極活性材料層或負極活性材料層上之后，聚烯烴類樹脂層布置在多孔層上?；蛘?，聚烯烴類樹脂層布置在正極活性材料層或負極活性材料層上，然后將多孔層涂布在聚烯烴類樹脂層上。本發(fā)明的多孔層和聚烯烴類樹脂層的堆疊順序不受限制。包括上述隔板的二次電池的電解質(zhì)可包含非水有機溶劑。該非水有機溶劑可包括碳酸酯、酯、醚或酮。碳酸酯的實例包括碳酸二曱酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基丙酯(MPC)、碳酸乙基丙酯(EPC)、碳酸曱基乙酯(MEC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)或碳酸亞丁酯(BC)。酯的實例包括丁內(nèi)酯(BL)、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、曱瓦龍酸內(nèi)酯、己內(nèi)酯、乙酸曱酯、乙酸乙酯或乙酸正丙酯。醚的實例為二丁基醚。酮的實例為聚曱基乙烯基酮。但本發(fā)明不限于上述非水有機溶劑。當上述非水有機溶劑是碳酸酯有機溶劑時，可將環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物用作非水有機溶劑。在此情況下，為了得到良好的電解質(zhì)性能，環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯可以以1:1~1:9的體積比混合，更具體地，以1:1.5~1:4的體積比混合。根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)可通過向碳酸酯溶劑中加入芳族烴有機溶劑來得到。該芳族烴有機溶劑可以是芳族烴化合物。上述芳族烴有機溶劑的實例包括苯、氟代苯、氯代苯、硝基苯、曱苯、氟代曱苯、三氟曱苯或二曱苯。當電解質(zhì)進一步包含芳族烴有機溶劑時，為了得到良好的電解質(zhì)性能，碳酸酯溶劑和芳族烴溶劑可以以1:1~30:1的體積比混合。此外，根據(jù)本發(fā)明的電解質(zhì)可包含用作鋰離子源以確保鋰離子二次電池基本運作的鋰鹽。例如，上述鋰鹽可包括選自由LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC104、LiCF3S03、LiA104、LiAlCU、LiN(CxF2X+1S02)(CyF2y+1S02)(此處x和y是自然數(shù))、LiS03CF3及它們的混合物構成的組中選擇的一種。上述鋰鹽的使用濃度為約0.6~2.0M，更具體為0.7~1.6M。當鋰鹽濃度低于0.6M時，電解質(zhì)的導電率低且不能體現(xiàn)良好性能。當鋰鹽濃度高于2.0M時，電解質(zhì)粘度高，會降低鋰離子遷移率。才艮據(jù)本發(fā)明各方面的隔板插入正極和負極之間，且正極和負極堆疊、或兩者堆疊并巻繞形成電極組件。之后，該電極組件插入罐中或類似殼體中，然后對其注入電解質(zhì)，從而完成鋰離子二次電池的制造。此外，用上述方法形成的二次電池的形狀例如可為圓柱形、棱形或袋形，但不限于此。以下將說明本發(fā)明的示例性實施方式和對比例，但這些實施方式不限制本發(fā)明的范圍。實施方式1將作為正極活性材料的LiCo02、作為粘結劑的聚偏二氟乙烯(PVDF)和作為導電劑的碳以92:4:4的重量比混合，并分散在N-曱基-2-吡咯烷酮(NMP)中，從而制得正極漿料。將該正極漿料涂布在20jim厚的鋁箔上，干燥并巻繞形成正極。將作為負極活性材料的人造石墨、作為粘結劑的丁苯橡膠和作為增粘劑的羧曱基纖維素(CMC)以96:2:2的重量比混合，并分散在水中，從而制得負極漿料。將該負極漿料涂布在15pm厚的銅箔上，干燥并巻繞形成負極。包括由陶覺材料和粘結劑的組合形成的多孔層和聚烯烴樹脂層的隔板插入在正極和負極之間。將正極、負極以及插入它們之間的隔板巻繞、壓縮并插入圓柱形罐中。其后，將電解質(zhì)注入圓柱形罐中完成鋰離子二次電池的制作。多孔層的中心線平均粗糙度(Ra)為0.5jim，聚烯烴類樹脂層的孔隙率為30%，且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為5%。在本實施方式中，將斜線形狀的鋁制微凹印輥用于涂布多孔層并調(diào)整表面粗糙度。輥的體積為10、20和30cc/m2，涂線的速度為2、5、10和20m/min。16另外，將輥的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至10、20、30和50rpm來調(diào)整表面粗糙度。用以下方法測定多孔層的中心線平均粗糙度(Ra)、聚烯烴類樹脂層的孔隙率和聚烯烴類樹脂層的壓縮率，上述方法為非限制性實例。應理解的是，可用其它方法測定中心線平均粗糙度(Ra)、孔隙率和壓縮率。通過光學三維輪廓系統(tǒng)能夠測定多孔層的中心線平均粗糙度(Ra)。盡管存在多種測量方法，但均得到相近的粗糙度絕對值。在所列的實施方式和對比例中，使用由Veeco制造的NT2000光學4侖廓儀進行測定，且將中心線平均粗糙度(Ra)用作表示粗糙度的參數(shù)。也可使用表示粗糙度的另一個參數(shù)、十點平均粗糙度(Rz)。通過水4艮孔率計(由MICROMERITICSINSTRUMENTCORPORATION制造，型號AutoPoreIV9500系列)測定聚烯烴類樹脂層的孔隙率。通過將10pm~25|im厚的隔離膜切割成5cmx5cm的片并以十張膜為一堆堆疊這些片來測定聚烯烴類樹脂層的壓縮率。然后，在4巴的壓力下壓縮該疊層并測量壓縮厚度。壓縮率可表示為相對于初始厚度的減少比(％)。實施方式2執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為實施方式3執(zhí)行與實施方式l相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為50%。實施方式4執(zhí)行與實施方式l相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為60%。實施方式5執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%，且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為4%。實施方式6執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%，且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為6%。實施方式7執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%,且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為8%。實施方式8執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%,且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為10%。實施方式9執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為0.3|am,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。實施方式10執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為0.6|am,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。實施方式11執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為0.9iam,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。實施方式12執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為1.2|um,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。實施方式13執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為1.5pm，且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。，寸比侈'j1執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為10%。對比例2執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為20%。只于比例3執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為25%。只f比例4執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為65%。只于比例5執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為70%。對比例6執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為1%。對比例7執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為2%。對比例8執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為3%。2于比例9執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為11%。^ft匕4列10執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為13°/0。對比例11執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%且聚烯烴類樹脂層的壓縮率為15%。對比例12執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為O.lpim,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。對比例13執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為0.2pm,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。對比例14執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為l.Spm,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。對比例15執(zhí)行與實施方式i相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為2.5pm，且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。對比例16執(zhí)行與實施方式1相同的工藝，區(qū)別在于多孔層的中心線平均粗糙度為3.0(im,且聚烯烴類樹脂層的孔隙率為40%。通過觀察聚烯烴類樹脂層對示例性實施方式1~13和對比例1~16的鋰電池進行缺陷檢查。當未發(fā)現(xiàn)組裝缺陷時，電池記為"合格"。當發(fā)現(xiàn)組裝缺陷時，標明電池具體缺陷。此外，測定實施方式1~13和對比例1~16的鋰電池的低溫(O'C)第100次循環(huán)特性。此處，在1C的充電/放電速度和0。C的溫度下進行100次充電和放電循環(huán)，并將第100次循環(huán)的容量與初始階段相比的保持率表示為百分比。而且，當?shù)?00次循環(huán)后的容量超過50%時，電池記為"合格"，而當其容量低于50%時，電池標為"不合格"。測試結果列于以下表1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>參照表1,首先，在實施方式1~4中，將聚烯烴類樹脂層的壓縮率定為5%,將多孔層的粗糙度定為0.5pm,而改變聚烯烴類樹脂層的孔隙率。因此，當孔隙率在30%~60%范圍內(nèi)變化時，呈現(xiàn)出低溫下的優(yōu)異循環(huán)特性。同樣，在實施方式58中，將聚烯烴類樹脂層的孔隙率定為40%,將多孔層的粗糙度定為0.5pm,而改變聚烯烴類樹脂層的壓縮率。因此，當壓縮率在4%~10%的范圍內(nèi)變化時，呈現(xiàn)出低溫下的優(yōu)異循環(huán)特性。此外，在實施方式913中，將聚烯烴類樹脂層的孔隙率定為5%,將聚烯烴類樹脂層的壓縮率定為5%,而改變多孔層的粗糙度。因此，當粗糙度在0.3(im~1.5(im的范圍內(nèi)變化時，呈現(xiàn)出低溫下的優(yōu)異循環(huán)特性。同時，在對比例1~5中，將聚烯烴類樹脂層的壓縮率定為5%，將多孔層的粗糙度定為0.5pm,而改變聚烯烴類樹脂層的孔隙率。當孔隙率低于30%時，鋰離子遷移率降低，使得低溫下的循環(huán)特性變差。當孔隙率超過60%時，隔板的機械強度變差，使得隔板在巻繞果凍巻時因張力而斷裂。此外，在對比例6~11中，將聚烯烴類樹脂層的孔隙率定為40%,將多孔層的粗糙度定為0.5pm，而改變聚烯烴類樹脂層的壓縮率。當壓縮率低于4%時，隔板的彈性和柔性降低，使得隔板薄膜在巻繞果凍巻時解開。當壓縮率超過10%時，隔板薄膜變得太薄，使得僅存在狹小空間來吸收電解質(zhì)，低溫下的循環(huán)特性變差。此外，在對比例12~16中，將聚烯烴類樹脂層的孔隙率定為5%,將聚烯烴類樹脂層的壓縮率定為5%,而改變多孔層的粗糙度。當粗糙度低于0.3pm時，多孔層的表面光滑，使其不會被電解質(zhì)飽和，低溫下的循環(huán)特性變差。當粗糙度超過1.5pm時，多孔層的表面太粗糙，致使隔板薄膜被劃傷。包括陶瓷材料和粘結劑的多孔層的中心線平均粗糙度(Ra)可為0.3pm~1.5|im，聚烯烴類樹脂層的孔隙率可為30%~60%，且聚烯烴類樹脂層的壓縮率可為4%~10%。因此，能夠確保電池安全性而不降低電池性能。特別是能夠提供無組裝缺陷且在低溫下循環(huán)特性優(yōu)異的二次電池。因此，根據(jù)本發(fā)明的各方面，能夠提供非常安全且性能未降低的電極組件和4里離子二次電池。同樣，根據(jù)本發(fā)明的各方面，能夠提供無組裝缺陷且在低溫下循環(huán)特性優(yōu)異的的二次電池。盡管已示出并說明了本發(fā)明的若干實施方式，但本領域技術人員應理解的是，可對本實施方式進行改變而不背離本發(fā)明的原則和精神，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等效物限定。權利要求1、一種電極組件，包括第一電極板和第二電極板；和使所述第一電極板和第二電極板隔離的隔板，其中所述隔板包括含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層，其中所述多孔層具有0.3μm～1.5μm的中心線平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烴類樹脂層具有30％～60％的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4％～10％的壓縮率。2、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述聚烯烴類樹脂層為聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)單層、或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多層。3、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述陶乾材料包括選自由二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)和氧化鈦(Ti02)構成的組中的至少一種。4、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述陶瓷材料包括選自從鋯、鋁、硅和鈦構成的組中選擇的至少一種的絕緣氮化物、氫氧化物、酮以及它們的混合物構成的組中的至少一種。5、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述粘結劑是合成橡膠膠乳粘結劑或具有交聯(lián)結構的丙烯酸類橡膠粘結劑。6、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述粘結劑為合成橡膠膠乳粘結劑，所述合成橡膠膠乳粘結劑包括選自由丁苯橡膠(SBR)膠乳、丁腈橡膠(NBR)膠乳、曱基丙烯酸甲酯丁二烯橡膠膠乳、氯丁二烯橡膠膠乳、羧化丁苯橡膠膠乳和改性聚有機硅氧烷類聚合物膠乳構成的組中的至少一種聚合物膠乳。7、根據(jù)權利要求6所述的電極組件，其中基于100重量份的陶瓷材料，所述聚合物膠乳在所述多孔層中的含量為0.1-20重量份。8、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述粘結劑是通過丙烯酸類主體烯酸類橡膠粘結劑，其中所述丙烯酸類主體單體包括選自以下組中的至少一種從丙烯酸甲氧基甲酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸甲氧基乙氧基乙酯和丙烯酸二環(huán)戊烯氧基乙酯構成的組中選擇的一種烷氧基烷基丙烯酸酯；從(甲基)丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、(曱基)丙烯酸烯丙酯、l，l-二曱基丙烯基(甲基)丙烯酸酯、1,1-二曱基丙烯基丙烯酸酯、3,3-二甲基丁烯基(甲基)丙烯酸酯和3,3-二曱基丁烯基丙烯酸酯構成的組中選擇的一種烯基丙烯酸酯或烯基(甲基)丙烯酸酯；選自二乙烯基衣康酸酯和二乙烯基馬來酸酯的一種不飽和二羧酸酯；選自乙烯基-l,l-二曱基丙烯基醚和乙烯基-3,3-二甲基丁烯基醚的一種乙烯基醚；l-丙棒酰氧基-l-苯乙烯；和(曱基)丙烯酸甲酯，以及其中所述交聯(lián)共聚單體包括選自以下組中的至少一種選自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸曱酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸異辛酯構成的組中的一種烷基丙烯酸酯；選自由乙烯基氯代醋酸酯和丙烯基氯代醋酸酯構成的組中的一種烯基氯代醋酸S旨；選自由丙烯酸縮水甘油酯、乙烯基縮水甘油醚和丙烯基縮水甘油醚構成的組中的一種縮水甘油酯或醚；選自由丙烯酸、(曱基)丙烯酸和馬來酸構成的組中的一種不飽和羧酸；2-氯乙基乙烯基醚；氯甲基苯乙烯；和丙烯腈。9、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中選擇所述陶瓷材料和所述粘結劑使所述多孔層具有100(TC或更高的分解溫度。10、根據(jù)權利要求1所述的電極組件，其中所述多孔層具有4(im~15pm的十點平均粗糙度(Rz)。11、一種電極組件，包括包括正極活性材料層的正極；包括負極活性材料層的負極；和使所述正極和所述負極相互隔離的隔板，其中所述隔板包括含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層，其中所述多孔層具有0.3(im-1.5pm的中心線平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烴類樹脂層具有30%~60%的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4%~10%的壓縮率。12、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述聚烯烴類樹脂層為聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)單層、或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多層。13、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述陶瓷材料包括選自由二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)和氧化鈦(Ti02)構成的組中的至少一種。14、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述陶瓷材料包括選自從鋯、鋁、硅和鈦構成的組中選擇的至少一種的絕緣氮化物、氫氧化物、酮以及它們的混合物構成的組中選4奪的至少一種。15、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述多孔層具有4pm15(mi的十點平均粗糙度(Rz)。16、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述隔板布置在包括正極活性材料層的正極和包括負極活性材料層的負極中的至少一個上。17、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述電極組件通過將所述多孔層涂布在正極活性材料層或負極活性材料層上，并將所述聚烯烴類樹脂層布置在所述多孔層上而形成。18、根據(jù)權利要求11所述的電極組件，其中所述電極組件通過將所述聚烯烴類樹脂層布置在正極活性材料層或負極活性材料層上，并將所述多孔層涂布在所述聚烯烴類樹脂層上而形成。19、一種二次電池，包4舌根據(jù)權利要求1~18中任意一項所述的電極組件；和電解質(zhì)。20、根據(jù)權利要求19所述的二次電池，其中所述電解質(zhì)包含非水有機溶劑和鋰鹽。全文摘要本發(fā)明涉及電極組件及包括該電極組件的二次電池。所述二次電池的電極組件包括具有正極活性材料層的正極、具有負極活性材料層的負極、使正極和負極相互隔離的隔板。所述隔板包括含有陶瓷材料和粘結劑的多孔層和聚烯烴類樹脂層。所述多孔層具有0.3μm～1.5μm的中心線平均粗糙度(Ra)，所述聚烯烴類樹脂層具有30％～60％的孔隙率，且所述聚烯烴類樹脂層具有4％～10％的壓縮率。文檔編號H01M10/00GK101546822SQ20091012709公開日2009年9月30日申請日期2009年3月27日優(yōu)先權日2008年3月27日發(fā)明者林完默,金貞喜申請人:三星Sdi株式會社