CN100583514C - 用于包括多层堆叠电化学电池的电化学元件的聚合物粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学元件，其包括：(A)一种粘合剂，该粘合剂包含通过聚合基于100重量份的粘合剂聚合物的以下单体得到的聚合物颗粒：(a)20～70重量份的(甲基)丙烯酸酯单体；(b)20～60重量份的乙烯基单体；和(c)0.01～30重量份的不饱和羧酸单体；以及(B)使用该粘合剂的多层堆叠的电化学电池，其中该粘合剂使电极中的电极活性材料颗粒固定，并使电极活性材料之间以及电极活性材料与集电器之间互相连接，且电极和与该电极接触的隔离层通过热熔方式彼此粘合。本发明还公开了该粘合剂。该粘合剂具有优异的粘合和热粘合特性，因此适用于包括多层堆叠的电化学电池的电化学元件，并可以改善电池的整体质量。

Description

用于包括多层堆叠电化学电池的电化学元件的聚合物粘合剂
技术领域
本发明涉及一种粘合剂，其具有优异的粘合和热粘合特性并可用于包括多层堆叠的电化学电池的高容量电化学元件，包括该粘合剂的电极，以及通过使用该电极而具有改善的整体质量的优选为锂二次电池的电化学元件。
背景技术
近来，对能量存储技术的兴趣日益增长。电池作为能量来源被广泛应用于移动电话、便携摄像机、笔记本电脑、个人电脑和电动车，从而对其进行深入研究和开发。在这点上，电化学元件是引起极大关注的课题。特别是可再充电的二次电池的发展是关注的焦点。近来，为了发展新型的具有改善的容量密度和比能水平的电极和电池，已进行了不断的研究。
在当前使用的二次电池中，1990年代早期发展的锂二次电池比使用水性电解质(如Ni-MH电池，Ni-Cd电池和H2SO4-Pb电池)的常规电池具有更高的驱动电压和能量密度，因此是二次电池领域中的关注焦点。然而，由于使用有机电解质引起的着火和爆炸，锂二次电池存在涉及其安全性的问题。而且，锂二次电池有着其通过相对复杂的制造过程来制造的缺点。近来发展的一种锂离子聚合物电池能够改善锂离子电池的上述问题和缺点，因此被认为是下一代电池最有力的候选者之一。然而，与锂离子电池相比，锂离子聚合物电池呈现相对较低的容量，并具有不充足的放电容量，特别是在低温下。同时，由于电池的容量是与电极活性材料的含量成比例的，所以以这种方式设计一种电池结构非常重要：在电池组提供的有限空间中填充尽可能多的电极活性材料。
为了解决上述问题，韩国公开专利号2001-0082058和2001-0082059公开了一种电化学元件，其容易制造并具有足以使电极活性材料的量最大化的有效空间结构，此电化学元件包括多层堆叠的电化学电池。在此，堆叠的电化学电池的基本单位是全电池(full cell)或双电池(bicell)。
全电池或双电池的特征很大程度上取决于电极、电解质和其中用到的其它物质。特别是，由于引入电极的活性材料的含量最终与能够粘合的锂离子的最大量相关，电池的容量与电极活性材料的含量成比例。因此，如果粘合剂具有优异的粘合性而减少粘合剂的量，则可以提供其中活性材料的量相应增加的电极。所以，需要具有优异粘合性的新型粘合剂。
同时，市售可得的电极粘合剂包括基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物。更特别的，基于PVDF的聚合物包括PVDF均聚物和PVDF共聚物，如聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(韩国公开专利号2001-0055968)和聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物。这种基于PVDF的聚合物具有化学和电化学稳定的优点。然而，基于PVDF的聚合物的缺点在于：其必须溶于如NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的有机溶剂，然后以粘合剂组合物的形式使用，从而引起环境问题；它们安全性差；对液体电解质的亲合力低，从而导致电极质量下降。此外，尽管基于PVDF的聚合物通过围绕电极活性材料发挥其功能并因此对无机颗粒，包括电极活性材料颗粒，显示好的粘合性质，它们对如集电器的金属仍然显示低粘合性。因此，基于PVDF的聚合物另外的缺点在于，为了发挥和维持对金属等足够的粘合性，要大量使用。
为了解决上述问题，已进行尝试提供一种含水粘合剂，其使用水作为分散介质且用量较小(JP 2872354，JP 3101775和KR2000-0075953)。然而，这种含水粘合剂在集电器和电极活性材料之间显示粘合性不足，因此提供的质量差。而且，当在电极和隔离层之间进行热粘合过程以提供包括多层堆叠的电化学电池的高容量电化学元件时，这种含水粘合剂不能显示足够的粘合性，导致电池整体质量下降。因此，需要一种新型粘合剂，其在电极活性材料和集电器之间显示足够的粘合性，并允许电极和隔离层间的热粘合，以提供多层堆叠的电化学电池。
发明内容
技术问题
因此，考虑到上述问题进行了本发明。本发明的发明人通过聚合可共聚的单体制备粘合剂，形成了具有不同成分比的粘合剂。本发明人发现了一种粘合剂组合物，其使用水作为分散介质，因此为环境友好的，即使使用少量时其也能在集电器和活性材料之间提供足够的粘合性，以提供高容量电池，并且其在热粘合后维持粘合性，以在电极和隔离层之间提供优异的热粘合特性，从而用于包括多层堆叠的电化学电池的高容量电化学元件。本发明基于该发现。
因此，本发明的一个目的是提供一种粘合剂，其对集电器显示高粘合性并对隔离层显示优异的热粘合特性，由此可以同时改善电池的倍率特性和寿命特性。本发明的另一目的是提供一种使用该粘合剂的电极和包括该电极的电化学元件，优选锂二次电池。
技术方案
本发明提供一种粘合剂，其包含通过聚合基于100重量份的粘合剂聚合物的以下单体得到的聚合物颗粒：(a)20～79重量份的(甲基)丙烯酸酯单体；(b)20～60重量份的乙烯基单体；和(c)0.01～30重量份的不饱和羧酸单体。本发明还提供了一种电极化学元件，其包括多个使用上述粘合剂堆叠的电化学电池，其中粘合剂使电极中的电极活性材料颗粒固定，并使电极活性材料之间以及电极活性材料与集电器之间互相连接，并且电极和与电极接触的隔离层通过热熔方式彼此粘合。本发明进一步提供了可用于上述电化学元件的粘合剂。
下文将更详细地说明本发明。
本发明的特征在于提供一种环境友好的粘合剂，其适合生产新型电化学元件，与制造电池的常规工艺相比，新型电化学元件通过简单的工艺制造，并更有效地利用其内部空间以获得高容量。
根据生产新型电化学元件的工艺，可以解决现有技术中出现的问题，如如下问题：当两个或多个均包括单侧涂布的阴极、隔离层和阳极的单元电池堆叠的时候，使得电极的数量由于重叠的电极而不必要地增加，而且按照电池的空间和重量换算，电池的效率下降(见图1)。在该工艺中，多个全电池或双电池以各全电池或双电池为基本单元电池堆叠，在全电池或双电池各重叠的部分插入隔离层，然后隔离层以热熔方式与其粘合(见图2和3)。
制造这种多层堆叠的电化学电池时，必须不断维持电极和隔离层之间的以热熔方式形成的粘合。在包括当前使用的基于PVDF的粘合剂的常规电极的情况下，优点在于电极和隔离层之间的粘合在进行热熔之后可以不断维持。然而，这种基于PVDF的粘合剂导致环境问题，因为它们在溶于有机溶剂之后以粘合剂组合物的形式使用。另外，与电极中活性材料颗粒之间的粘合性相比，这种基于PVDF的粘合剂在电极活性材料和集电器之间显示较低的粘合性，因此对电极提供的结构安全性不足，从而导致电化学元件的稳定性和寿命特性下降。此外，这种基于PVDF的粘合剂对液体电解质具有低亲合力，因此导致电极质量下降。
与此相反，本发明的发明人发现了一种具有最优化的物理性质的粘合剂组合物，该物理性质包括亲水性、粘合性、热粘合特性、电化学元件制造过程之中和/或之后的物理稳定性和通过使涉及上述物理性质的单体以不同的组成比聚合而得到的电池的质量。因此，本发明提供一种适用于前述包括多层堆叠电池的电化学元件的粘合剂。换句话说，该粘合剂在当前技术中使用的有机溶剂和/或水溶剂中容易分散，所以是环境友好的。此外，该粘合剂可以提供足以使电极活性材料颗粒在其自身之间固定并与集电器互相连接的的粘力值。
另外，在保证其物理稳定性的同时，该粘合剂包含最大量的可以控制粘合性的单体。因此，该粘合剂甚至在进行热熔期间和之后可以维持电极和隔离层之间的粘合。因此，可以改善电极和包括该电极的多层堆叠电化学电池的结构稳定性，从而改善元件的寿命特性。同时，由于堆叠了多个单元电池以实现高容量的电化学元件的有效空间结构，可以通过电极反应活化改善电池的倍率特性。
事实上，由本发明的实施例和实验例中可见，根据本发明的粘合剂在电极活性材料颗粒之间以及电极活性材料与集电器之间显示优异的粘合性；在电极和与其相邻的隔离层之间、甚至在两者之间进行热熔的时候维持粘合性；从而作为粘合剂适用于包括多层堆叠的电化学电池的电化学元件，并可以改善电化学元件整体质量，例如电化学元件的速率特性和寿命特性(见下文表4)。
1.用于电化学元件的粘合剂
形成根据本发明的粘合剂聚合物的第一单体(a)为本领域技术人员已知的作为能够控制电池质量的单体的常规单体。具体地，(甲基)丙烯酸酯单体可被用作第一单体，其通过增加对电解质的亲合力改善电池的倍率特性并对集电器显示优异的粘合性。
这种(甲基)丙烯酸酯单体的非限制性例子包括：(1)丙烯酸酯单体(如，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸月桂酯等)；(2)甲基丙烯酸酯单体(如，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸烯丙酯)；(3)或其混合物。
尽管对于(甲基)丙烯酸酯单体的含量没有特别的限制，但是每100重量份的根据本发明的粘合剂聚合物，优选使用(甲基)丙烯酸酯单体的量为20～79重量份。如果使用(甲基)丙烯酸酯单体的量少于20重量份，粘合剂的粘合性会明显下降。如果使用(甲基)丙烯酸酯单体的量大于79重量份，由于在其制备过程中粘合剂的低稳定性，会使得粘合剂本身无法制备。
形成根据本发明的粘合剂聚合物的第二单体(b)为本领域技术人员已知的作为能够控制电池质量的单体的常规单体。具体地，可以用乙烯基单体，其能够控制电极活性材料颗粒之间的粘合性并具有优异的离子电导性。第二单体的非限制性例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈或其混合物。更具体的，含有三键的丙烯腈单体可以提供高的离子电导性且可以改善电性能。
尽管对于乙烯基单体的含量没有特别的限制，每100重量份的粘合剂聚合物优选使用乙烯基单体的量为20～60重量份，但不限于此。如果使用乙烯基单体的量少于20重量份，由于粘合剂制备过程中的低稳定性，会使得粘合剂本身无法制备。如果使用乙烯基单体的量大于60重量份，由于这样大量的乙烯基单体使玻璃化转变温度升高，粘合剂显示显著降低的粘力值。
形成根据本发明的粘合剂聚合物的第三单体(c)为能够控制粘合性的单体。这种单体为优选，因为即使引入小量的制得的粘合剂聚合物时，它们也可以实现高容量电池。具体地，由于单体中包含的官能团对金属优异的结合力，能够控制粘合性的单体可以改善粘合性。
能够控制粘合性的单体(c)的非限制性例子包括：(1)不饱和一元羧酸单体(例如，丙烯酸、甲基丙烯酸等)；(2)不饱和二羧酸单体(例如，衣康酸、富马酸、柠康酸、甲基阿康酸(methaconic acid)、戊烯二酸、巴豆酸、异巴豆酸等)；(3)丙烯酰胺单体(例如，丙烯酰胺、N-羟甲基酰胺、N-丁氧基甲基丙烯酰胺等)；(4)甲基丙烯酰胺单体(例如，甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基甲基丙烯酰胺等)；或其混合物。在这些单体中，优选不饱和羧酸单体。尽管对能够控制粘合性的单体的含量没有特别限制，但是每100重量份的根据本发明的粘合剂聚合物，优选以0.01～30重量份的量使用所述单体。如果单体(c)以小于0.01重量份的量使用，粘合剂聚合物的粘合性下降。如果单体(c)以大于30重量份的量使用，由于粘合剂制备过程中的低稳定性，所以不可能制备粘合剂本身。
粘合剂可进一步包含当今技术中使用的单体。此外，根据本发明的粘合剂优选包含3～10种上述单体，但不限于此。
优选地，以上述比例包含以上单体的聚合物颗粒具有100～400nm的最终粒径、-30～50℃的聚合物玻璃化转变温度以及30～99％的凝胶含量。更优选地，聚合物颗粒具有100～400nm的最终粒径、-30～50℃的玻璃化转变温度以及50～99％的凝胶含量。事实上，发现与根据现有技术的粘合剂相比，满足上述条件的根据本发明的粘合剂显示优异的性质，包括电极中的粘合性和电极与集电器之间的粘合性，及电极和隔离层之间的热粘合特性，并向电池提供了如倍率特性和寿命特性的优异特征。
当聚合物颗粒具有不在上述范围内的粒径、玻璃化转变温度和凝胶含量时，制得的粘合剂和集电器之间的粘合性会明显下降，导致电池质量的下降。例如，当粘合剂聚合物具有的最终粒径小于100nm，粘合剂在电极活性材料颗粒之间显示高度可动性，导致粘力值下降。当粘合剂聚合物具有的最终粒径大于400nm，粘合剂颗粒表面面积减少，导致粘力值下降。当粘合剂具有的玻璃化转变温度低于-30℃，由于制备过程中的低稳定性，粘合剂本身难以制备。当粘合剂聚合物具有的玻璃化转变温度高于50℃，粘合剂显示不合需要的低粘力值。此外，当粘合剂聚合物具有的凝胶含量少于50％，粘合剂在制备过程中显示低稳定性。
同时，除了不饱和羧酸单体(c)的上述单体(也就是丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)单体(a)和乙烯基单体(b))可以控制电池的整体质量，包括初始容量、初始效率、重复充电/放电循环期间的容量变化或电池的其它物理性质。
能够控制电池质量的各单体具有比表面能。因此，通过使用单体形成的聚合物具有取决于单体组成的不同表面能。表面能差异引起对电解质亲和力的差别。因此，根据本发明的粘合剂可以在水中以及通常用作分散介质的NMP中和非水电解质中使用的常规有机溶剂中分散。因此，可以解决与有机溶剂的使用相关的PVDF的问题，并且根据本发明的粘合剂为环境友好的。此外，当使用该粘合剂制造电极时，通过增加对电解质的亲合力，并且在充分利用电极的孔体积的同时，通过改善电解质渗入电极的渗透性，可以活化由电极中的锂离子传导和转移引起的电化学反应，由此可以改善电池的整体质量，包括倍率特性。
此外，根据本发明，通过使用能够控制粘合性的单体(比如不饱和羧酸单体)，经过热熔可以使电极和集电器之间的粘力值以及电极和集电器之间的热粘合作用最大化至最大程度。在此，认为上述作用可由化学键获得，例如不饱和羧酸单体中存在的羧团(-COOH)和铜集电器中包含的铜离子间形成的离子键。
根据本发明的粘合剂除了前述单体之外可以进一步包含常规添加剂，如分子量调节剂和交联剂。通过控制分子量调节剂和交联剂的量可以控制粘合剂颗粒的凝胶含量。
可以用于本发明的分子量调节剂包括叔十二烷基硫醇、正十二烷基硫醇、正辛硫醇等。可用于本发明的交联剂包括1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、芳基丙烯酸酯、芳基甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯等。
作为聚合引发剂，可以使用任何能够引起自由基产生的化合物，且其具体例子包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过氧化氢丁基、氢过氧化枯烯、偶氮二异丁腈、或其混合物。其中，优选水溶性或氧化还原聚合引发剂。
根据本发明的聚合物颗粒可以通过本领域技术人员已知的常规聚合方法制备，例如，通过乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、使用种子聚合的两步聚合法等。此处，聚合温度和聚合时间可以根据用于聚合的聚合引发剂的种类选择。例如，可以在约30～100℃的温度下进行聚合0.5～20小时。
2.用于电池电极的粘合剂组合物
用于根据本发明的电化学元件的粘合剂可用常规方法溶于溶剂中或分散于分散介质中，以提供粘合剂组合物。然而，根据本发明的粘合剂可以分散于水中以及有机溶剂或分散介质中，因此为环境友好的。
对用于根据本发明的粘合剂组合物的溶剂或分散介质没有特殊限制。但是，优选使用在室温、环境压力下以液体状态存在的溶剂或分散介质，因为当将包含粘合剂组合物的电极浆液涂布到集电器并干燥时，这种溶剂或分散介质使聚合物颗粒保持形状。
优选地，可用于本发明的分散介质为能够分散聚合物颗粒和电极活性材料的一种物质。所述分散介质的具体例子包括水；如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、戊醇、异戊醇、己醇等的醇；如丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、乙基丙基酮、环戊酮、环己酮、环庚酮等的酮；如甲乙醚、二乙醚、二丙醚、二异丙醚、二丁醚、二异丁醚、二正戊醚、二异戊醚、甲丙醚、甲基异丙基醚、甲基·丁基醚、乙基·丙基醚、乙基·异丁基醚、乙基·正戊基醚、乙基·异戊基醚、四氢呋喃等的醚；如γ-丁内酯、δ-丁内酯等的内酯；如γ-内酰胺等的内酰胺；如环戊烷、环己烷、环庚烷等的脂环族化合物；如苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、丙苯、异丙基苯、丁苯、异丁基苯、正戊基苯等的芳香烃；如庚烷、辛烷、壬烷、癸烷等的脂族烃；如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等的直链或环酰胺；如乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯、苯甲酸甲酯等的酯；以及其它如下文所述的作为电解质的溶剂的液体物质。其中，考虑到制备电极的实际方法，优选使用具有80℃或更高，优选85℃或更高的沸点的分散介质。另外，可以结合使用2～5种前述分散介质。
而且，如果需要，可以向粘合剂组合物中添加如下文所述的其它添加剂、防腐剂或稳定剂。
3.用于电极的浆液
本发明提供用于电极的浆液，其包含：(a)如上限定的粘合剂；和(b)电极活性材料。如果需要，所述浆液可进一步包含本领域技术人员已知的其它添加剂。
电极活性材料为确定电池容量的最重要的材料。通常用于锂二次电池的任何阴极活性材料均可以用于本发明，且这种阴极活性材料的非限制性例子包括如锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物等的金属氧化物，或者通过其结合形成的复合氧化物，如聚吡咯(polypyrole)、聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩等的导电聚合物，或通过金属氧化物与导电聚合物的结合形成的复合氧化物。而且，通常用于锂二次电池的任何阳极活性材料均可以用于本发明，且这种阳极活性材料的非限制性例子包括如天然石墨、人造石墨、MPCF、MCMB、PIC、增塑酚树脂、基于PAN的碳纤维、石油焦、活性碳、石墨等的碳质材料，如多并苯的导电聚合物，如锂金属或锂合金的基于锂的金属等。
如果需要，除了前述的活性材料，电极浆液可以进一步包含导电剂、粘度调节剂、辅助粘合剂等。
可用于本发明的粘度调节剂的具体例子包括水溶性聚合物，例如羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧乙基甲基纤维素、聚环氧乙烷、乙二醇等，但不限于此。
4.用于电化学元件的电极
本发明还提供用于电化学元件、优选用于锂二次电池的电极，其包括含有根据本发明的粘合剂和电极活性材料的浆液。
电极可以通过通常本领域技术人员已知的方法制备。在该方法的一个实施方式中，将包含粘合剂组合物与活性材料的混合物的电极浆液涂布到集电器上，并通过干燥或通过其它方法除去分散介质，以使活性材料颗粒粘合到电流集电器上并且它们彼此粘合。
可以使用任何集电器而没有特殊限制，只要其由导电材料形成。阴极电流集电器的非限制性例子包括由铝、镍或其结合形成的箔。阳极电流集电器的非限制性例子包括由铜、金、镍、铜合金或其结合形成的箔。
5.电化学元件
除粘合剂之外，本发明还提供了包括使用所述粘合剂的多层堆叠的电化学电池的电化学元件。
根据本发明的电化学元件是一种具有如下结构的电化学元件：与常规电化学元件相比，以显著更高的效率使用电化学元件空间，从而电极活性材料的含量可以得到最大化。具体的，在该电化学元件中，以多个全电池或双电池作为基本单元电池堆叠，使用热熔技术通过热粘合在全电池或双电池各重叠部分插入隔离层(见图2和3)。
在此，全电池指以顺序包括或以颠倒顺序包括阴极、隔离层或阳极的电化学电池。双电池指包括一个在其中心具有一种极性的电极和在其两侧具有相反极性的电极的电化学电池。例如，双电池包括：阴极、隔离层、阳极、隔离层和阴极；或阳极、隔离层、阴极、隔离层和阳极。此外，位于电化学元件最外部的各全电池或双电池包括含有涂布于集电器表面的电极活性材料的电极，例如，包括其表面涂布有阴极活性材料的阴极集电器的阴极，或包括其表面涂布有阳极活性材料的阳极集电器的阳极。同样，在最外层，可以使用集电器箔代替单面涂布有活性材料的层(见图2和3)。
此外，根据本发明，电流集电器的两个表面均可用相同的电极活性材料涂布。因此，单元电池中不用到的位于外表面的活性材料，可以和与该单元电池相邻的另一个单元电池的对电极上涂布的活性材料一起，形成另一个全电池。因此，如图1所示，可以解决当电流集电器的单个表面涂布了电极活性材料时产生的问题，这样的问题在于：电极数增加，按电池的空间和重量换算，电池的效率降低。依靠电化学元件的有效空间结构，通过活化电池中的反应，可以改善电池的整体质量。
根据本发明的电化学元件包括其中进行电化学反应的任何元件。其具体例子包括各种原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池、高级电容器(super capacitor)、超级电容器(ultra capacitor)和准电容电容器(pseudo capacitor)以及多种传感器、电解装置和电化学反应器。具体的，根据本发明的电化学元件为二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。优选，所述电化学元件为锂离子聚合物电池。
根据本发明的电化学元件可以通过本领域技术人员已知的常规方法制造。该方法一个优选实施方式包括以下步骤：(a)提供第一最外层的全电池、第二最外层的全电池和插入两个全电池之间的内部全电池；(b)依次以如下方式堆叠第一最外层的全电池、内部全电池和第二最外层的全电池：各单面被涂布的电极的集电器位于最外层，在全电池的各重叠部分插入隔离层，通过热熔将隔离层粘合到全电池上以提供堆叠的结构；和(c)将堆叠的全电池引入电池壳，向其中注入电解质，并密封电池壳。
此时，可以使用双电池代替全电池作为基本单元电池进行上述方法。此外，可用传统方法进行热熔来粘合隔离层，例如，将堆叠的全电池，包括隔离层在60～100℃通过覆膜机。
同样，全电池或双电池可以通过本领域技术人员已知的常规方法制备。该方法一个优选实施方式包括以下步骤：(i)用阴极活性材料涂布阴极电流集电器来提供阴极；(ii)用阳极活性材料涂布阳极电流集电器来提供阳极；和(iii)在阴极和阳极之间插入隔离层并通过热熔将隔离层粘合到电极上以提供全电池。在此，双电池，例如，阴极-隔离层-阳极-隔离层-阴极，或阳极-隔离层-阴极-隔离层-阳极，可以通过以下方式制造：将隔离层堆叠在由步骤(iii)获得的全电池的两个电极其中的一个电极上，并进一步将对电极堆叠上去。
可用于本发明的电解质包括由化学式A+B-表示的盐，其中A+表示选自由Li+、Na+、K+和其组合组成的组的碱金属阳离子，且B-表示选自由PF6 -、BF4 -、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、AsF6 -、CH3CO3 -、N(CF3SO2)2 -、C(CF2SO2)3 -和其组合组成的组的阴离子，所述盐溶于或解离于选自由碳酸异丙烯酯(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)、碳酸甲乙酯(EMC)、二甲亚砜、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)、γ-丁内酯(γ-丁内酯；GBL)和其混合物组成的组的有机溶剂。
隔离层为具有孔的多孔基片。优选地，该隔离层可以通过热熔粘合到电极上。在此，只要隔离层可以粘合到电极上，对这样的热熔反应的温度和压力没有特别的限制。例如，热熔可以在温度60～100℃和压力1～5kgf下进行。隔离层可以以隔膜、薄膜或纤维的形式提供。
可用于本发明的隔离层包括：(a)具有孔的多孔隔离层；或(b)在其单面或双表面涂布了凝胶状聚合物涂层的多孔隔离层。这样的隔离层的非限制性例子包括：基于聚丙烯、基于聚乙烯或基于聚烯烃的多孔隔离层；用于固体聚合物电解质或凝胶类聚合物电解质的聚合物膜，如聚偏二氟乙烯、聚环氧乙烷、聚丙烯腈或聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物；涂布了凝胶状聚合物涂层的隔离层。在此，只要聚合物在用电解质膨胀时可呈凝胶状，对凝胶状聚合物没有特别的限制。此外，其上形成有凝胶状聚合物涂层的隔离层可以通过本领域技术人员已知的常规方法制作。该方法一个优选实施方式中，将凝胶状聚合物，例如PVDF共聚物溶于溶剂中，将得到的溶液涂布到隔离层上，随后干燥。
根据提供最终产品的处理步骤和所需的物理性质，电解质可在电池制造过程中的适当步骤注入。换句话说，电解质的注入可在电池装配之前或电池装配的最终步骤进行。
对根据本发明的电化学元件的外部形状没有特别的限制。特别的，该电化学元件为棱形电池。通常，包装电化学元件的壳为棱形铝罐或铝层压膜。由于根据本发明的电化学元件的结构与棱形壳具有相同形状，所以在壳中插入电化学元件后壳内没有空隙。因此，可以实现高度整合的元件，优选高度整合的电池，其允许活性材料最大程度的使用空间，从而使电池的体积能量密度(bulk energy density)显著提高。
附图说明
图1为显示具有两个全电池的堆叠电池的层叠结构的示意图，每个全电池包括单面涂布的阴极、隔离层和单面涂布的阳极；
图2为显示使用全电池作为为单元电池的堆叠电池的层叠结构的示意图，该全电池包括双面涂布的阴极、隔离层和双面涂布的阳极；
图3为显示包括双电池(第一外部双电池和第二外部双电池)的堆叠电池的层叠结构的示意图，第一外部双电池和第二外部双电池各包括部分单面涂布的电极和隔离层，且双电池(内部双电池)包括双面涂布的电极和隔离层；和
图4-6为显示使用根据实施例1(图4)、实施例2(图5)和比较例1(图6)的粘合剂的多层堆叠的电池的热粘合特性的照片。
<附图标记的简要说明>
7：阴极
8：阳极
10，17：全电池
11：阳极电流集电器
12：阴极电流集电器
13：阳极活性材料
14：阴极活性材料
15，19：隔离层
16，18：包括全电池的堆叠电池
23，24，24′：双电池
26：包括双电池的堆叠电池
具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施方式。应理解，以下实施例只是例证性的，且本发明不限于此。
[实施例1～16]
实施例1
1-1.粘合剂组合物
首先，将93.0g离子交换水加入到反应器中，并将反应器加热到75℃。当离子交换水达到75℃时，将5.8g丙烯酸丁酯、4.3g苯乙烯和0.1g十二烷基硫酸钠加入到反应器中。然后，将0.08g过硫酸钾溶于5.0g离子交换水中，并在使反应器的内部温度维持在75℃的同时将该溶液加入到反应器中以制备种子(1)。
用超过3小时的时间向种子(1)中逐步加入通过混合和乳化93.0g离子交换水、30.0g苯乙烯、60.1g丙烯酸丁酯、0.8g芳基甲基丙烯酸酯、4.4g衣康酸、6g丙烯酸和0.15g十二烷基硫酸钠得到的反应混合物，同时也用超过3小时的时间逐步加入溶于10.0g离子交换水的0.21g过硫酸钾，以制备粘合剂聚合物。通过向粘合剂聚合物中加入氢氧化钾以将pH调至7而得到用于阳极的粘合剂组合物。该粘合剂组合物用于制造阳极。
聚合的粘合剂通过测量最终粒径、玻璃化转变温度和凝胶含量确定物理性质。使用光散射装置测量粒径，粘合剂聚合物具有的粒径为195nm。以DSC(差示扫描量热仪)在加热速率为10℃/min下测量玻璃化转变温度，粘合剂聚合物具有的玻璃化转变温度为-5℃。另外，以甲苯为溶剂测量，粘合剂聚合物具有的凝胶含量为85％。
1-2.制造使用全电池作为基本单元的堆叠电池
(制造阴极)
LiCoO2、碳黑和PVdF以LiCoO2∶碳黑∶PVdF的重量比为95∶2.5∶2.5在NMP中分散来形成浆液。然后，将浆液涂布到铝箔上，在130℃充分干燥，然后挤压以制备阴极。
在铝箔的一个表面上用浆液涂布阴极，该阴极将被用作位于最外层全电池的最外层的阴极，由此提供包括其一个表面上涂布有阴极活性材料的铝阴极集电器的阴极。在铝箔的双面上用浆液涂布阴极，该阴极将被用作位于全电池内部的阴极，由此提供包括其两个表面上均涂布有阴极活性材料的铝阴极集电器的阴极。单面涂布的阴极和双面涂布的阴极具有的厚度分别为105μm和140μm。
(制造阳极)
石墨、导电碳(Super-P)、根据实施例1-1的粘合剂组合物和水溶性聚合物羧甲基纤维素以石墨∶导电碳(Super-P)∶根据实施例1-1的粘合剂组合物∶水溶性聚合物羧甲基纤维素的重量比为94∶1∶2.5∶2.5在水中分散来形成浆液。然后，将浆液涂布到铜箔上，在130℃充分干燥，然后挤压以制备阳极。
在铜箔的一个表面上用浆液涂布阳极，该阳极将被用作位于最外层全电池的最外层的阳极，由此提供包括其一个表面上涂布有阳极活性材料的铜阳极集电器的阳极。在铜箔的两个表面上用浆液涂布阳极，该阳极将被用作位于全电池内部的阳极，由此提供包括其两个表面上均涂布有阳极活性材料的铜阳极集电器的阳极。单面涂布的阳极和双面涂布的阳极具有的厚度分别为100μm和135μm。
(制造隔离层、隔离膜和用于聚合物电解质的聚合物膜)
具有微孔结构和16μm厚度的聚丙烯膜被用作第一聚合物隔离层。然后，通过使用可购自Solvey Polymer公司的聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物32008作为第二凝胶状聚合物来制造多层聚合物膜。换句话说，将6g共聚物32008加入194g丙酮中并保持温度于50℃充分搅拌。1小时后，其中共聚物32008完全溶解的透明溶液通过涂布工艺涂布到第一聚合物隔离层上。将共聚物32008涂布至厚度为1μm，最终形成的多层聚合物膜具有的厚度为18μm。
(制造位于内部的全电池)
将包括其双面均涂布有阴极活性材料的阴极集电器的阴极，除了对应突舌(tab)的部分之外，切割成尺寸为2.9cm×4.3cm的矩形。将包括其双面均涂布有阳极活性材料的阳极集电器的阳极，除了对应突舌的部分之外，切割成尺寸为3.0cm×4.4cm的矩形。然后，将上述获得的多层聚合物膜切割成3.1cm×4.5cm的尺寸，并插入阴极和阳极之间以制备电极组件。然后，该电极组件在100℃通过覆膜机，以在各电极和隔离层之间进行热熔，由此制备内部全电池。
(制造位于最外部的全电池)
将包括其一个表面涂布有阴极活性材料的阴极集电器的阴极，除了对应突舌的部分之外，切割成尺寸为2.9cm×4.3cm的矩形。将包括其双表面均涂布有阳极活性材料的阳极集电器的阳极，除了对应突舌的部分之外，切割成尺寸为3.0cm×4.4cm的矩形。然后，将上述获得的多层聚合物膜切割成3.1cm×4.5cm的尺寸，并插入阴极和阳极之间以制备电极组件。然后，该电极组件在100℃通过覆膜机，以在各电极和隔离层之间进行热熔，由此制备第一最外层的全电池。
另外，将包括其双面均涂布有阴极活性材料的阴极集电器的阴极，除了对应突舌的部分之外，切割成尺寸为2.9cm×4.3cm的矩形。将包括其双面(韩国公开专利号2001-0082058，p.8)均涂布有阳极活性材料的阳极集电器的阳极，除了对应突舌的部分之外，切割成尺寸为3.0cm×4.4cm的矩形。然后，将上述获得的多层聚合物膜切割成3.1cm×4.5cm的尺寸，并插入阴极和阳极之间以制备电极组件。然后，该电极组件在100℃通过覆膜机，以在各电极和隔离层之间进行热熔，由此制备第二最外层的全电池。
(堆叠全电池)
上述获得的全电池以第一最外层的全电池、内部全电池和第二最外层的全电池的顺序排列。此时，各单面涂布的电极以使集电器位于最外层的方式排列。然后，将上述获得的多层聚合物膜切割成3.1cm×4.5cm的尺寸并插入全电池的各重叠部分。然后，将堆叠的结构在100℃通过覆膜机，以在各全电池和聚合物膜之间进行热粘合和粘合。
(制造电池)
将上述获得的堆叠的全电池放置在铝层压壳中，将液体电解质注入其中然后包装，该电介质含有1M溶于以1∶2的重量比混合的EC(碳酸亚乙酯)和EMC(碳酸甲乙酯)的LiPF6。通过这样制造锂离子聚合物电池。
[实施例2～7]
按照与实施例1中所述的相同方法，使用由实施例1制得的种子(1)，并向其中加入具有如下表1中所述的各种组成的用于乳液聚合的单体，以制备粘合剂聚合物。粘合剂聚合物的物理性质也在表1中显示。
另外，使用全电池作为基本单元的堆叠电池通过如实施例1中所述的同样方法制造。
表1
(单位：g)   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7
  丙烯酸乙酯   -   -   9.2   -   5.6   -
  丙烯酸正丁酯   108.2   -   126.0   108.2   79.9   104.4
  丙烯酸-2-乙基己酯   -   103.5   -   -   26.1   -
  甲基丙烯酸甲酯   -   -   -   -   7.7   -
  芳基甲基丙烯酸酯   1.4   1.4   1.4   1.4   1.4   1.4
  苯乙烯   -   58.7   27.0   54.0   35.2   46.8
  丙烯腈   54.0   -   -   -   7.7   -
  衣康酸   9.7   9.7   9.7   -   4.8   20.7
  丙烯酸   -   -   -   9.7   4.9   -
  粒径(nm)   197   194   190   194   196   198
  玻璃化转变温度(℃)   -1   -5   -2   -7   -3   -2
  凝胶含量(％)   85   85   86   85   85   84
[实施例8～15]
按照与实施例1中所述的相同方法，使用由实施例1制得的种子(1)，并向其中加入具有如下表2中所述的各种组成的用于乳液聚合的单体，以制备粘合剂聚合物。粘合剂聚合物的物理性质也在表2中显示。与根据实施例1的粘合剂聚合物相比，根据实施例8～10的粘合剂聚合物具有不同的玻璃化转变温度，根据实施例11～13的粘合剂聚合物具有不同的凝胶含量，根据实施例14和15的粘合剂聚合物具有不同的粒度。用以制备根据实施例14和15的粘合剂聚合物的种子分别通过使用0.3g和0.06g十二烷基硫酸钠制备。
另外，使用全电池作为基本单元的堆叠电池通过如实施例1中所述的同样方法制造。
[表2]
(单位：g)   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   实施例13   比较例14   比较例15
  丙烯酸正丁酯 135.0 81.2 59.2 110.2 107.2 105.2 108.2 108.2
  芳基甲基丙烯酸酯 1.4 1.4 1.4 4.2 0.2 0.0 1.4 1.4
  苯乙烯   27.2   81.0   103.0   52.0   55.0   57.0   54.0   54.0
  衣康酸   9.7   9.7   9.7   9.7   9.7   9.7   9.7   9.7
  粒径(nm)   195   193   191   190   195   198   110   285
  玻璃化转变温度(℃) -25 18 40 -3 -5 -3 -4 -5
  凝胶含量(％)   88   83   79   97   54   35   86   85
[实施例16]
首先，将167.4g离子交换水加入到反应器中，并将反应器加热到75℃。当离子交换水达到75℃时，将8.1g 1，3-丁二烯、10.1g苯乙烯和0.23g十二烷基硫酸钠加入到反应器中。然后，将0.14g过硫酸钾溶于9.0g离子交换水中，并在使反应器的内部温度维持在75℃的同时将该溶液加入到反应器中以制备种子(2)。种子(2)被用于制备粘合剂聚合物和确定种子的组成对粘合剂物理性质的影响。
制备粘合剂聚合物的其它条件与实施例1中相同，以根据种子的种类评价粘合剂的物理性质。最后形成的粘合剂具有的粒径为201nm，玻璃化转变温度为-3℃和凝胶含量为87％。
另外，使用全电池为基本单元的堆叠电池通过如实施例1中所述的同样方法制造。
[比较例1～4]
按照与实施例1中所述的相同方法，使用由实施例1制得的种子(1)，并向其中加入具有如下表3中所述的各种组成的用于乳液聚合的单体，以制备粘合剂聚合物。粘合剂聚合物的物理性质也在表3中显示。另外，使用全电池作为基本单元的堆叠电池通过如实施例1中所述的同样方法制造。
表3
  (单位：g)   比较例1   比较例2   比较例3   比较例4
  1，3-丁二烯   85.3   85.3   85.3   85.3
  丙烯酸正丁酯   -   -   -   -
  甲基丙烯酸甲酯   -   76.9   -   25.6
  芳基甲基丙烯酸酯   1.4   1.4   1.4   1.4
  苯乙烯   76.9   -   -   25.7
  丙烯腈   -   -   76.9   25.6
  衣康酸   9.7   9.7   9.7   4.9
  丙烯酸   -   -   -   4.8
  粒径(nm)   199   195   197   197
  玻璃化转变温度(℃)   -3   -5   -1   -4
  凝胶含量(％)   88   86   85   86
试验实施例1.粘合性的评价
进行以下试验以评价通过使用根据本发明的粘合剂组合物制得的电极中的电极活性材料对集电器的粘合性。
使用根据实施例1～16的各电极作为样品，并使用根据比较例1～4的各电极作为对照。
将各电极剪切成1cm大小后粘合到玻璃衬底上，在取下集电器时测量180°剥离强度。重复这种测量至少5次，并平均测得的值用于最终评价。试验结果示于下表4。
试验实施例2.热粘合特性的评价
进行以下试验以评价通过使用根据本发明的粘合剂组合物制得的多层堆叠电池的热粘合特性。
使用根据实施例1～16的各多层堆叠电池作为样品，并使用根据比较例1～4的各多层堆叠电池作为对照。
为评价聚合物电解质膜和阳极之间的热粘合特性，热粘合之后将隔离层从阳极移除，然后观测热粘合的程度。这时，当隔离层移除后阳极活性材料留在隔离层上时视为实现热粘合。另一方面，当没有阳极活性材料留在隔离层上时视为未实现热粘合。这样的热粘合特性也在表4中显示。
试验实施例3.电池质量的评价
进行以下试验以评价使用根据本发明的粘合剂组合物的锂二次电池的质量。
使用根据实施例1～16和比较例1～4的各锂离子聚合物电池。
在该实施例中测定的电池质量包括倍率特性和寿命特性。通过计算由0.5C恒流法和由1.0C恒流法测得的容量与由0.2C恒流法测得的容量的百分率来评价倍率特性。通过计算重复30次充电/放电循环后由0.2C恒流法测得的容量与初始容量的百分率来评价寿命特性。通过使用相同的粘合剂组合物制备5个扣式电池，对于该5个电池进行相同的试验，然后平均测得的值用于最终的评价。试验结果示于下表4。
表4
由表4中描述的以上结果可见，本发明具有以下特性：
(1)根据本发明的粘合剂组合物在电极中的电极活性材料和集电器之间提供优异的粘合性。因此可见该粘合剂组合物可以改善电池的结构稳定性和质量。
(2)另外，评价完多层堆叠电池的热粘合特性之后，显示与通过使用根据比较例(见表4和图4～6)的粘合剂制得的多层堆叠电池相比，通过使用根据本发明的粘合剂组合物制得的多层堆叠电池具有优异的热粘合特性。也就是说，在根据比较例1的堆叠电池的情况下，没有阳极活性材料留在隔离层上。这表示根据比较例1的粘合剂的粘合性在热粘合之后明显下降。相反地，在根据使用根据本发明的粘合剂的实施例1和2的多层堆叠电池的情况下，阳极活性材料留在隔离层上。因此，可见根据本发明的粘合剂即使在热粘合之后也持续保持了优异的粘合性。
(3)另外，评价完锂二次电池的质量之后，通过使用根据本发明的粘合剂组合物制得的锂二次电池与根据比较例1～4的电池相比，表现出明显改善的倍率特性和寿命特性(见表4)。这表示根据本发明的粘合剂依靠包括优异的粘合性和热粘合特性的物理性质，改善了电极中电极活性材料颗粒之间以及电极活性材料与集电器之间的粘合性，因此实现了电极的结构稳定性。另外，根据本发明的粘合剂使得在包括多层堆叠电池的电极化学元件中，电极和隔离层之间的重叠部分可以通过热熔粘合。因此，可见该粘合剂可以改善电化学元件，优选锂离子聚合物电池的速率特性和寿命特性。
由以上实验结果可见，根据本发明的粘合剂具有优异的粘合性和热粘合特性，因此对于包括多层堆叠的电化学电池(例如，全电池或双电池)的电化学电池，例如对于锂离子聚合物电池特别有用。另外，使用具有优异的粘合性和热粘合特性的粘合剂，使得包括多层堆叠的电化学电池的电化学元件容易制造，例如锂离子聚合物电池，其包括以全电池或双电池为基本单元、并具有插入各重叠部分的隔离层的多层堆叠的电化学电池。此外，可以充分利用上述电化学元件的内部空间，从而实现包含最大含量的电极活性材料的高度整合的电化学元件。
工业实用性
由前述可见，本发明提供具有优异的粘合性和热粘合特性的粘合剂。根据本发明的粘合剂可以显著改善电池的整体质量，包括倍率特性和寿命特性。

Claims (15)

1、一种电化学元件，包括多个堆叠的全电池或双电池作为电化学电池的基本单元；和插入在全电池或双电池的各重叠部分的隔离层，从而隔离层与全电池或双电池通过热熔互相粘合，所述电化学元件包括：
(A)一种粘合剂，该粘合剂包含通过聚合基于100重量份的粘合剂聚合物的以下单体得到的聚合物颗粒：(a)20～79重量份的(甲基)丙烯酸酯单体；(b)20～60重量份的选自由苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯和对叔丁基苯乙烯组成的组中的至少一种乙烯基单体；和(c)0.01～30重量份的不饱和羧酸单体；以及
(B)使用所述粘合剂的多层堆叠的电化学电池，其中该粘合剂使电极中的电极活性材料颗粒固定，并使电极活性材料颗粒之间以及电极活性材料与集电器之间互相连接，且电极和与该电极接触的隔离层互相粘合。
2、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述(甲基)丙烯酸酯单体为选自由丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸月桂酯组成的组的至少一种单体。
3、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述不饱和羧酸单体为选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、柠康酸、甲基阿康酸、戊烯二酸、巴豆酸和异巴豆酸组成的组的至少一种单体。
4、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述粘合剂具有的最终粒径为100～400nm。
5、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述粘合剂具有的玻璃化转变温度(Tg)为-30～50℃。
6、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述粘合剂具有的凝胶含量为30～99％。
7、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，通过所述粘合剂互相连接的电极活性材料和集电器显示出38.0g/cm或更高的界面粘合力。
8、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述粘合剂能够在非水溶剂或水溶剂中分散。
9、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述全电池为顺序包括或以颠倒顺序包括阴极、隔离层或阳极的电化学电池，所述双电池为包括阴极、隔离层、阳极、隔离层和阴极；或阳极、隔离层、阴极、隔离层和阳极的电化学电池。
10、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，位于所述电化学元件最外部的各全电池或双电池包括：阴极，其包括在其一个表面上涂布有阴极活性材料的阴极集电器；或阳极，其包括在其一个表面上涂布有阳极活性材料的阳极集电器，且集电器箔位于最外层。
11、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述电流集电器的两个表面均涂布有同样的电极活性材料，且在一个单元电池中未用到的位于外表面的电极活性材料和与该单元电池相邻的另一单元电池的对电极上涂布的电极活性材料一起，形成另一个全电池。
12、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述隔离层与电极接触和/或位于全电池或双电池的重叠部分，并且能够通过热熔粘合。
13、根据权利要求12所述的电化学元件，其中，所述通过热熔的粘合在60～100℃的温度下进行。
14、根据权利要求1所述的电化学元件，其中，所述隔离层为以下其中之一：(a)具有孔的多孔隔离层；和(b)在其一面或双面具有凝胶状聚合物涂层的多孔隔离层。
15、根据权利要求1所述的电化学元件，其为锂二次电池。
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