CN108886161A - 电极组装体及电极组装体和电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电极组装体及电极组装体和电池的制造方法。本发明一实施例的电极组装体的制造方法包括：提供分离膜的步骤；在上述分离膜的第一周面上形成包含一个以上的多个第一金属纤维的第一导电性网络层的步骤；以及向上述第一导电性网络层的气孔内提供包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物的步骤。

Description

电极组装体及电极组装体和电池的制造方法
技术领域
本发明涉及电池技术，更详细地，涉及电极组装体及电极组装体和电池的制造方法。
背景技术
最近，随着半导体制造技术及通信技术的发达，便携式电子装置产业正在膨胀，且因环境保护及资金枯竭而需开发替代能源，从而对电池产业的研究日益活跃。作为代表性的电池，由于锂一次电池与以往的水溶液类电池相比，为高电压，能量密度高，因此有利于小型化及轻量化。这种锂一次电池用于便携式电子装置的主电源或备用电源等多种用途。
二次电池为能够使用可绕性优秀的电极材料来进行充放电的电池。这种二次电池主要将锂类氧化物用作正极活性物质、将碳材质用作负极活性物质。通常，根据电解质的种类分为液体电解质电池和高分子电解质电池，将使用液体电解质的电池称为锂离子电池、将使用高分子电解质的电池称为锂聚合物电池。并且，锂二次电池以各种形状制造，代表性的形状为圆筒形、角形以及袋形。并且，锂二次电池根据正极及负极物质来分为镍-氢(Ni-MH)电池、锂(Li)电池，锂离子(Li-ion)电池等。这种二次电池不仅用于如手机、笔记本型个人电脑、移动型显示器等小型电池，而且用于电动汽车电池、混合动力汽车所使用的中、大型电池，二次电池的适用范围渐渐扩大。因此，电池需要具有轻量、高的能量密度、优秀的充放电速度、充放电效率及循环特性、高的稳定性及经济性。为此，需要活性物质和活性物质之间及活性物质和集电体之间的稳定的低阻抗接触，大体上，将如碳或石墨烯颗粒的高导电性的导电材料与活性物质一同适用为以往的接近方法。但是，通过这种以往的接近法很难满足称作优秀的充电放点速度、容量、效率及寿命和可塑性或柔韧性的电池的新需求。
发明内容
技术问题
本发明所要解决的技术问题在于，提供在没有电池性能的劣化的情况下，简单更改形状，且制造工序简单，能量密度优秀的电极组装体的制造方法及基于此的电极组装体。
并且，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供具有上述优点，且可简单制造电池的制造方法。
解决问题的方案
用于解决上述问题的本发明一实施例的电极组装体的制造方法包括：提供分离膜的步骤；在上述分离膜的第一周面上形成包含一个以上的多个第一金属纤维的第一导电性网络层的步骤；以及向上述第一导电性网络层的气孔内提供包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物的步骤。
上述分离膜包括以下分离膜中的至少一种：在聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的复合结构形成气孔的膜形态的分离膜；在上述膜形态的分离膜涂敷陶瓷粒子的陶瓷涂层分离膜；以及利用高分子纤维来形成无纺布或织造结构的纤维形态的分离膜。上述纤维形态的分离膜包含聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、纤维素纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维及聚苯硫醚纤维中的至少一种。上述高分子纤维的直径为1nm以上且100μm以下。上述分离膜的厚度为10μm以上且100μm以下，气孔率为30％以上且95％以下。
在上述第一导电性网络层中，在与和上述第一周面相接触的面相反的面形成用于与相邻层相结合的露出表面。在上述第一导电性网络层中，在与和上述第一周面相接触的面相反的面形成有用于与相邻层相结合的露出表面。
本发明的电极组装体的制造方法还包括在与上述分离膜的上述第一周面相反的第二周面上形成包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层的步骤。本发明的电极组装体的制造方法还包括向上述第二导电性网络层的气孔内提供包含与上述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物的步骤。
向分散有上述多个第一金属纤维的溶剂内提供上述分离膜来形成上述第一导电性网络层。向分散有上述多个第一金属纤维的空气提供上述分离膜来形成上述第一导电性网络层。
本发明的电极组装体的制造方法还包括对接收上述第一粒子组合物的上述第一导电性网络层及上述分离膜进行压接的步骤。
用于解决上述问题的本发明再一实施例的电极组装体的制造方法包括：形成包含一个以上第一金属纤维的第一导电性网络层的步骤；在分离膜的第一周面上层叠上述第一导电性网络层的步骤；以及向导电性网络层的气孔内提供包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物的步骤。
在上述第一导电性网络层中，在与和上述第一周面相接触的面相反的面形成有用于与相邻层相结合的露出表面。上述第一粒子组合物仅向上述第一导电性网络的内部提供，因而在上述露出表面中，形成上述多个第一金属纤维的区间的末端部或上述区间的至少一部分露出。
本发明的电极组装体的制造方法还包括在与上述分离膜的上述第一周面相反的第二周面上层叠包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层的步骤。本发明的电极组装体的制造方法还包括向上述第二导电性网络层的气孔内提供包含与上述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物的步骤。
可使用梳理(carding)工艺，形成包括上述多个第一金属纤维随机排列的纤维层的上述第一导电性网络层。上述纤维层可通过基于热处理的熔融及基于粘结剂的粘结中的至少一种方法来层叠于上述分离膜。上述纤维层除上述多个第一金属纤维之外，还可包含纤维型粘结剂。上述纤维型粘结剂包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及它们的聚合物或它们的混合物中的至少一种。
用于解决上述问题的本发明另一实施例的电极组装体包括：分离膜；第一导电性网络层，包含形成于上述分离膜的第一周面的一个以上的多个第一金属纤维；以及第一粒子组合物，包含浸渍于上述第一导电性网络层的气孔内的第一极性的多个电活性物质。
上述分离膜可包括以下分离膜中的至少一种：在聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的复合结构形成气孔的膜形态的分离膜；在上述膜形态的分离膜涂敷陶瓷粒子的陶瓷涂层分离膜；以及利用高分子纤维来形成无纺布或织造结构的纤维形态的分离膜。上述纤维形态的分离膜包含聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、纤维素纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维及聚苯硫醚纤维中的至少一种。上述高分子纤维的直径为1nm以上且100μm以下。上述分离膜的厚度为10μm以上且100μm以下，气孔率为30％以上且95％以下。
上述第一导电性网络层中，在与和上述第一周面相接触的面相反的面形成有用于与相邻层相结合的露出表面。上述第一粒子组合物仅向上述第一导电性网络层的内部提供，在上述露出表面中，形成上述多个第一金属纤维的区间的末端部或上述区间的至少一部露出。
本发明的电极组装体还可包括形成在与上述分离膜的上述第一周面相反的第二周面上的包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层。本发明的电极组装体还可包括在上述第二导电性网络层的气孔内包含与上述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物。
上述第一导电性网络层除上述多个第一金属纤维之外，还可包含纤维型粘结剂。上述纤维型粘结剂可包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及它们的聚合物或它们的混合物中的至少一种。
用于解决上述问题的本发明还有一实施例的电池的制造方法包括：提供第一电极组装体的步骤，在具有第一周面及与上述第一周面相反的第二周面的第一分离膜的上述第一周面上形成包含一个以上的多个第一金属纤维的第一导电性网络层，在上述第一导电性网络层的气孔内浸渍有包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物；提供第二电极组装体的步骤，在具有第三周面及与上述第三周面相反的第四周面的第二分离膜的上述第三周面上形成包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层，在上述第二导电性网络层的气孔内浸渍有包含与上述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物；以及以使上述第一分离膜的上述第二周面和上述第二分离膜的上述第三周面相向的方式使上述第一电极组装体与上述第二电极组装体相结合的步骤。
在上述第一分离膜的上述第二周面上可形成有包含一个以上的多个第三金属纤维的第三导电性网络层。形成于上述第一分离膜的上述第二周面上的上述多个第三金属纤维的纤维密度小于形成于上述第二分离膜的上述第三周面的上述多个第二金属纤维的纤维密度。在上述第一分离膜的上述第四周面上可形成有包含一个以上的多个第四金属纤维的第四导电性网络层。
本发明的电池的制造方法还可包括使与上述第一电极组装体或上述第二电极组装体相同结构的一个以上的多个电极组装体与上述第一电极组装体和上述第二电极组装体相结合的面的相反面相结合的步骤。
本发明的电池的制造方法还可包括对经结合的上述第一电极组装体和上述第二电极组装体进行卷绕的步骤。
发明的效果
根据本发明的一实施例，在形成电极组装体的分离膜形成有金属纤维形成的导电性网络层，由此，在没有被用为电极的集电体的金属箔的情况下，可制造电极组装体，从而，电极组装体的制造工序得到简化，且能力密度可以提高。
并且，根据本发明的实施例，因电极组装体的纤维特性，多个电活性物质和导电性网络在电极结构的整个体积内实际上均匀地相混合，因此，在为了调节电池的容量而增加厚度的情况下，没有电池性能的劣化，从而，其体积可以多样地选择。
并且，根据本发明的实施例，因纤维状的电极结构所具有的成型简单性，通过堆积、弯曲及缠绕的方法制造三维电池，可简单制造与如除圆筒形之外，角形、袋形或衣服及包的纤维产品形成为一体的多种电池。
附图说明
图1a为用于说明本发明一实施例的电极组装体的制造方法的参照图。
图1b为用于说明本发明再一实施例的电极组装体的制造的参照图。
图1c为用于说明本发明一实施例的电极组装体的制造方法的流程图。
图1d为放大本发明一实施例的电极组装体的一部分的参照图。
图2a为用于说明本发明再一实施例的电极组装体的制造方法的参照图。
图2b为用于说明本发明另一实施例的电极组装体的制造方法的参照图。
图2c为用于说明本发明还有一实施例的电极组装体的制造方法的流程图。
图3a为用于说明本发明一实施例的电池的制造方法的参照图。
图3b为用于说明本发明再一实施例的电池的制造方法的参照图。
图3c为用于说明本发明另一实施例的电池的制造方法的参照图。
图3d为用于说明本发明还有一实施例的电池的制造方法的参照图。
图3e为用于说明本发明又一实施例的电池的制造方法的参照图。
图3f为用于说明本发明一实施例的电池的制造方法的流程图。
图4为根据本发明的一实施例制造的电池的分解立体图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。
本发明的实施例为了使本发明所属技术领域的普通技术人员更完整地说明本发明而提供，以下实施例能够变形为多种不同形态，本发明的范围并不局限于以下实施例。反而，这些实施例使本发明更加充实且完整，并为了向本发明所属技术领域的普通技术人员更完整地传达本发明的思想而提供。并且，在以下的附图中，为了说明的便利及明确性，各层的厚度或大小有所夸张，且附图中相同的附图标记指示相同的要素。如在本说明书所示，术语“和/或”包括所列举的相关项目中的一个及一个以上的所有组合。
本说明书中所使用的术语用于说明特定实施例，并不用于限制本发明。如在本说明书所示，只要在文脉上没有明确指出其他情况，单数的形态可以包括复数的形态。并且，在本说明书中所使用的“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”用于对所提及的形状、步骤、动作、部件、要素和/或它们的组合的存在进行特定，并不用于排除一个以上的其他形状、数字、步骤、动作、部件、要素和/或它们的组合的存在或附加。
在本说明书中，第一、第二等的术语为了说明多种部件、部品、区域、层和/或部分而使用，但这些部件、部品、区域、层和/或部分不局限于这些术语是显而易见的。这些术语仅仅用于区分一个部件、部品、区域、层和/或部分和其他部件、部品、区域、层和/或部分。因此，以下要说明的第一部件、部品、区域、层和/或部分在不脱离本发明的启示的情况下也可指称第二部件、部品、区域、层和/或部分。
图1a为用于说明本发明一实施例的电极组装体的制造方法的参照图。图1b为用于说明本发明再一实施例的电极组装体的制造的参照图。图1c为用于说明本发明一实施例的电极组装体的制造方法的流程图。以下，参照图1及图b，说明图1c的电极组装体的制造方法。
向分离膜SP的第一周面S1或第一周面S1和第二周面S2提供一个以上的多个金属纤维10W，从而可形成第一导电性网络层FL1或第二导电性网络层FL2。参照图1a，向分离膜SP的第一周面S1提供一个以上的多个金属纤维10W，从而可形成第一导电性网络层FL1。并且，参照图1b，向分离膜SP的第一周面S1和与第一周面S1相反的第二周面S2提供一个以上的多个金属纤维10W，从而可形成第一导电性网络层FL1或第二导电性网络层FL2。
为了电极组装体的制造，参照图1a，首先，提供具有第一周面S1及与上述第一周面S1相反的第二周面S2的分离膜SP。这种分离膜SP包括在聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的复合结构中形成气孔的膜形态的分离膜、在上述膜形态的分离膜涂敷陶瓷粒子的陶瓷涂层分离膜以及利用高分子纤维来形成无纺布或织造结构的纤维形态的分离膜中的至少一种。
分离膜SP可包括填充电解质且离子传递简单的多孔性材料。包括多孔性材料的分离膜SP可形成多孔性矩阵。例如，多孔性材料可以为聚合物类微细多孔膜、织布、无纺布及陶瓷或它们的组合。并且，分离膜SP可追加包括固有聚合物电解质膜或凝胶固体聚合物电解质膜。例如，固有聚合物电解质膜可包括直链聚合物材料或交联聚合物材料。例如，凝胶固体聚合物电解质膜可以为包含盐的含增塑剂的聚合物、含填料的聚合物或网状聚合物中的一种或它们的组合。
分离膜SP可呈纤维形态的多孔性网(web)结构。上述多孔性网可呈由长纤维组成的纺粘(Spunbond)或熔喷(Melt blown)形态。纤维形态的分离膜材料使用聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、纤维素纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维、聚苯硫醚纤维等的高耐热性材料，通过静电纺丝、湿纺、熔融纺丝方法来制造并使用。
纤维形态的分离膜可以为无纺布或织物结构。无纺布结构的分离膜制造方法包括如下方法，即，在静电纺丝、湿纺、熔融纺丝后，对所纺丝的纤维进行不规则排列来制造的方法、将纤维丝分散在水或溶剂来沉淀的方法制造的湿法(wet-laid)、向空气分散纤维丝来沉淀制造的干式法(air-laid)、利用卡片机来分散纤维丝来制造的梳理方法等来分散纤维丝之后，通过针刺的缠绕及施加热量和压力来部分熔敷的方法等。此时，高分子纤维的直径为1nm以上且100μm以下，优选地，10nm以上且30μm以下。
分离膜SP可以为单层膜或多层膜，上述多层膜可以为相同单层膜的层叠体或由其他材料形成的单层膜的层叠体。例如，上述层叠体可呈在如聚烯烃的高分子电解质的表面包括陶瓷涂敷膜的结构。
在一实施例中，分离膜SP可使用在100℃以上的高温中不发生收缩及晃动，而可维持形态的材料。为此，形成于分离膜SP的第一周面S1及第二周面S2的陶瓷层或分离膜SP的多孔性矩阵的内部形成变形防止部件。上述变形防止部件可维持如耐热性、强度、弹力的分离膜的特定。例如，上述变形防止部件可以为纤维加强材料。
在一实施例中，分离膜SP的气孔大小和气孔率没有特殊限制，上述气孔率为30％以上且95％以下，气孔的平均直径在1nm以上且10μm以下的范围内。在上述气孔大小和气孔率分别小于1nm及30％的情况下，由于电解液前体的移动降低，而很难浸渍充分的电解质，在上述气孔大小和气孔率大于10μm及95％的情况下，很难维持机械物性。
在一实施例中，分离膜SP的气孔可以小于上述后述的粒子组合物的粒子。分离膜SP的气孔大小小于粒子组合物的粒子大小，由此，可防止在第一极性(正极或负极)的电极组装体和上述第一极性相反的第二极性的电极组装体之间发生的内部短路现象。气孔的大小为1nm以上且10μm以下，优选地，小于金属纤维10W的直径。
在一实施例中，分离膜SP的厚度并未特殊限制，可以在5μm以上且300μm以下的范围内，优选地，可在10μm以上且100μm以下的范围内。在分离膜SP的厚度小于5μm的情况下，很难维持机械物性，在大于300μm的情况下，起到阻抗层的作用，以此降低输出电压，电池的柔韧性降低。
在一实施例中，通过向分离膜SP提供金属纤维的方法，以向金属纤维分散的水或溶剂内放入分离膜SP之后，去除溶剂的方法，向分离膜提供金属纤维。此时，还可向溶剂内提供纤维素、羧甲基纤维素、丙烯酸聚合物、聚乙烯醇等的溶解在溶剂的粘结剂物质。通过上述粘结剂物质，随着金属纤维10W之间的结合，同时实现金属纤维10W和分离膜SP的强力焊接。通过密度差异，向分离膜SP提供沉淀在溶剂内的金属纤维10W。
一个以上的多个金属纤维10W可以被用为电子的传递路径。在此情况下，在电极组装体可省略以往作为集电体作用的金属箔。金属纤维10W可包括随机相互缠绕的无纺布结构。金属纤维10W大致呈弯曲且不规则的形态，通过相互物理接触或化学结合电连接，从而形成一个导电性网络。第一导电性网络层FL1或第二导电性网络层FL2因金属纤维10W弯曲或缠绕且接触或结合而成，因此，在内部形成气孔(porosity)且机械坚固，因纤维特性而具有可绕性(flexible)，不仅对整个电极组装体赋予可绕性，固定于分离膜SP的表面的金属纤维10W可加强分离膜SP的强度。通过上述金属纤维10W之间的气孔，电解质简单浸渍，通过上述电解质，实现用于电池化学反应的锂离子的阳离子的传递。
第一导电性网络层FL1或第二导电性网络层FL2可包括金属丝、碳纤维、导电聚合物纤维、涂敷有金属层、导电性聚合物层或碳层的聚合物纤维(例如，涂敷金属的聚烯烃纤维)或中空型金属纤维(例如，通过碳纤维或聚合物纤维制造牺牲芯，在上述牺牲芯涂敷金属层之后，使上述牺牲芯氧化或燃烧并去除，从而残留金属层的纤维)。
并且，上述金属丝可以为包含如不锈钢、铝、镍、钛、铜、银、金、钴、锌、上述多个电活性物质或它们的合金的金属的纤维体。例如，在正极的情况下，使用在高电位区域不会被氧化的铝纤维丝或其的合金，在负极的情况下，可使用在低的工作电位中，电化学非活性的铜、不锈钢、镍丝或它们的合金。在另一实施例中，它们材料可呈上述金属依次罗列的层叠结构，可包括通过热处理部分氧化的层或层间化合物。并且，金属丝由不同种类的金属形成，不同金属丝可形成于各个电极组装体的导电性网络内。
上述金属丝的厚度可以为1μm至200μm。在上述金属丝的厚度小于1μm的情况下，很难形成具有均匀的物性，例如，具有均匀的阻抗的金属丝，多个电活性物质的涂敷变得艰难。并且，若金属丝的厚度大于200μm，则每一金属丝的体积的表面积减少，很难提高基于表面积增加的电池性能，且能量密度减少，浸渍于电极组装体内部的多个电活性物质的束缚效果降低，在反复充电放电过程中，多个电活性物质从导电性金属丝脱落，从而，电池的循环特性劣化。
形成导电性网络的金属丝的长度及厚度中的一个以上可以不相同。例如，可混用长的金属丝和短的金属丝来形成电极组装体。对于长的金属丝的短的金属丝的长度比例为1％至50％。长的金属丝确定电极组装体的整体导电率和机械强度，短的金属丝提高活性物质和长的金属丝之间的电子传递路径或长的金属丝之间的电连接，由此，可确定电池内部阻抗。
金属丝与金属所具有的其他材料相比，具有相对优秀的耐热性、可塑性及导电性，可同时具有能够进行如无纺布加工的纤维织造工序的优点。因此，若利用上述金属丝，则实际上，5mm以上的电长度范围中，可直接维持这种材料优点，因此，与其他材料相比，连锁工序或热工序的工序负担少，制造工序窗口相对大。
上述溶剂可包括溶解粘结剂的水。例如，粘结剂可包括羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基乙基纤维素或甲基纤维素。
在另一实施例中，金属纤维10W分散在空气(air-laid)并向分离膜SP提供。例如，金属纤维10W通过如空气压缩机(air compressor)的分散装置分散，从而向分离膜SP提供。通过上述分散装置的压力强度，可调节金属纤维10W向分离膜SP分散的速度及分散量。
上述第一导电性网络层FL1或第二导电性网络层FL2除上述金属纤维10W之外，还可包括纤维型粘结剂。上述纤维型粘结剂为丝形状的高分子材料。上述纤维型粘结剂的横纵比为2至105。
纤维型粘结剂可由有利于纤维化的高分子材料形成。这种纤维型粘结剂可包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及它们的聚合物或它们的混合物。通过湿法形成第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2时的结形成分与金属丝一同还包括纤维型粘结剂。并且，通过干式方法形成第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2时，结形成分与金属丝一同使用纤维形粘结剂。此时，优选地，纤维形粘结剂的含量为1％以上且70％以下，纤维型粘结剂的直径为10nm以上且100μm以下。
在一实施例中，分离膜SP与金属纤维10W之间的结合中，分离膜SP和金属纤维10W中的一个通过加热、红外线、紫外线、电子束或超声波的能量熔融一部分，从而它们之间粘结来实现，或者两者均部分性的熔融而使它们之间粘结来实现。这种工序不使用粘结剂，从而减少环境负荷。在另一实施例中，分离膜SP与金属纤维10W之间的结合可通过分离膜SP与金属纤维10W之间的粘结剂结合。例如，上述粘结剂可以为丙烯酸粘合剂或环氧粘合剂。并且，在另一实施例中，分割化的金属纤维10W的一端部插在分离膜SP或者嵌入分离膜SP的内部，从而实现金属纤维10W与分离膜SP之间的坚固结合(参照图1d)。
上述粒子组合物可向形成于分离膜SP的第一周面S1的第一导电性网络层FL1的气孔内提供。并且，如图1b所示，上述粒子组合物可向形成于分离膜SP的第二周面S2的第二导电性网络层FL2的气孔内提供。此时，向第二导电性网络层FL2的气孔提供的第二极性的多个电活性物质的极性与向第一导电性网络层FL1的气孔提供的第一极性的多个电活性物质的极性相反。
上述多个电活性物质为粒子形态，多个电活性物质的大小可以为0.1μm至100μm。在上述粒子组合物内，除多个电活性物质之外，还可包括选自粘结剂、导电材料及多孔性陶瓷粒子的一个或两个以上的组合的外置材料。因此，包括第一极性的多个电活性物质的粒子组合物可向金属纤维10W的气孔内提供。
在一实施例中，上述粒子组合物以浆料或粉末形态向分离膜SP提供，通过导电性网络内的气孔浸渍。并且，在另一实施例中，上述粒子组合物先向未向分离膜SP提供的金属纤维10W涂敷，从而向分离膜SP提供。
在一实施例中，粒子组合物的粘度为大于1000cP(centi-poise)且小于10000cP。在粒子组合物的粘度小于1000cP的情况下，粒子组合物的粘性相对变稀，在电池的制造工序中，粒子组合物流落，从而电池的制造工序变得困难。并且，在粒子组合物的粘度大于10000cP的情况下，粒子组合物变为坚硬的固体状态，可妨碍电池内的粒子或化学物的流动。因此，优选地，粒子组合物的粘度在大于1000cP且小于10000cP的范围内。
图1a及图1b中例示向单一分离膜SP提供一个以上的多个金属纤维10W，本发明并不局限于此，如后述的图3a至图3c所示，分离膜SP的数量可以为2个以上。在此情况下，2个以上的分离膜的形状及材料相同或不同。
图1d为放大本发明一实施例的电极组装体的一部分的参照图。
参照图1d，包括形成于分离膜SP的第一周面S1的第一导电性网络层FL1的电极组装体包括粒子形态的活性物质12。电极组装体可以为正极或负极中的一种，本发明并不局限于此。
第一导电性网络层FL1由一个以上的多个金属纤维10W随机排列来相互物理接触、弯曲或相互缠绕来相互机械结合，形成具有气孔的一个导电性网络。在一实施例中，上述导电性网络可形成无纺布结构。上述金属纤维10W根据需要，可包括2个以上的不同种类的金属或长度不同的金属。金属纤维10W大体呈直线或弯曲形态，在本发明的另一实施例中，金属纤维10W可呈如卷曲或螺旋形状的规则和/或不规则形状。
在一实施例中，电极组装体的金属纤维10W包含活性物质12或者在金属纤维10W涂敷活性物质12来提供正极或负极。尤其，活性物质12可浸渍于由金属纤维10W形成的第一导电性网络层FL1。即，活性物质12在第一导电性网络层FL1中，浸渍于与分离膜SP相接触的区域相对应的内部区域FL1-A。由此，第一导电性网络层FL1中，与第一周面相接触的面的相反的面FL1-B不存在活性物质12或者仅存在微细程度的活性物质12。
参照图1d，第一导电性网络层FL1的露出表面FL1-B因不存在活性物质12或者仅存在微细程度，形成金属纤维10W的区间的末端部或区间的至少一部分可以露出。金属纤维10W由末端部切开的区间形成。这种区间呈弯曲且不规则的形态，弯曲或缠绕且接触或结合来形成导电性网络。仅在包括金属纤维10W的第一导电性网络层FL1的内部区域FL1-A浸渍活性物质12，由此，第一导电性网络层FL1的露出表面FL1-B中，形成金属纤维10W的区间末端部或区间的至少一部分(例如，包括金属纤维的弯曲等的环境区间的一部分、角形区间的一部分、卷曲形区间的一部分、螺旋型区间的一部分)可以露出。因此，通过露出的区间的末端部或区间的至少一部分，与第一导电性网络层FL1相结合的其他导电性网络层或其他电极组装体的结合力增加。即，露出的区间的末端部或区间的一部分卡在或缠绕在存在于其他导电性网络层或其他电极组装体内的活性物质或金属纤维之间，由此可实现粘结。因此，根据本发明，因在第一导电性网络层FL1形成露出表面FL1-B，即使没有额外的部件或追加工序，其他导电性网络层或其他电极组装体的结合力可以增加。并且，即使发生具有可绕性的电极组装体的弯曲，因向露出表面FL1-B露出的区间末端部或区间的一部分卡在或缠绕在其他导电性网络层或其他电极组装体内的作用持续维持，层间结合力进一步增加。
在一实施例中，粒子形态的活性物质12被通过金属纤维10W提供的热传递网络束缚，活性物质12以强烈地被上述热传递网络所束缚的方式适当调节形成金属纤维10W的导电性网络内的气孔的大小及气孔率。上述气孔的大小及气孔率的调节在金属纤维10W的电极组装体内调节与活性物质12的混合重量比来执行。
在一实施例中，在正极的情况下，上述多个电活性物质12可以为如LiNiO2、LiCoO2、LiMnO2、LiFePO4及LiV2O5的物质，它们仅是例示性实施例，本发明并不局限于此。例如，正极用多个电活性物质可选自包含锂、镍、钴、铬、镁、锶、钒、镧、铈、铁、镉、铅、钛、钼或锰的2成分类以上的氧化物(oxide)、磷酸盐(phosphate)、硫化物(sulfide)、氟化物(fluoride)或它们的组合。例如，可以为如Li[Ni，Mn，Co]O2的3成分以上的化合物。
在一实施例中，在负极的情况下，上述多个电活性物质12可包含碳材料(软化碳或硬化碳的低结晶碳)，包含如天然石墨(natural graphite)、基什石墨(Kish graphite)、热解碳(pyrolytic carbon)、中间相沥青基碳纤维(mesophase pitch based carbonfiber)、中碳微珠(meso-carbon microbeads)、中间相沥青(Mesophase pitches)、石油或煤焦油沥青衍生的焦炭(petroleum or coal tar pitch derived cokes)的高温属性的高洁净碳，科琴黑(KetjenBlack)，乙炔黑，金属锂，如硅(Si)或硅氧化物的硅类化合物，如锡(Sn)、其的合金或SnO2的Sn类化合物，铋(Bi)或其化合物，铅(Pb)或其化合物，锑(Sb)及其化合物，锌(Zn)及其化合物，铁(Fe)及其化合物，镉(Cd)及其化合物，铝(Al)或其化合物或其的化合物，本发明并不局限于此。例如，上述多个电活性物质可包含可您行锂的脱嵌(intercalation)、释放(deintercalation)或锂的合金化(alloying)、脱合金(dealloying)的其他金属、准金属，非金属或如它们的氧化物，氮化物，氟化物的化合物。并且，可包含适合于NaS电池的钠或其他氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物中的至少一种。胶凝化或固化的电解质被向金属纤维10W及活性物质12之间提供的气孔强力地束缚，并且，与粒子心态的活性物质12的界面整体相接触。因此，电解质提高对于活性物质12的润湿性、接触性，由此，电解质和活性物质12之间的接触阻抗减少，且提高电导率。
在一实施例中，以使电极组装体的粒子形态的活性物质12被强力地束缚的方式还添加粘结剂(binder)。例如，粘结剂可以为如偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-co-HFP)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride，PVdF)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、苯乙烯丁二烯橡胶(styrenebutadiene rubber，SBR)、聚酰亚胺(polyimide)、聚氨酯基聚合物、聚酯基聚合物及乙烯-丙烯-二烯共聚物(ethylene-propylene-diene copolymer，EPDM)的聚合物材料。本发明并不局限于这些实施例，可使用并不溶解在电解质，在电化学环境下，具有规定结合力并具有稳定性的材料。
在一实施例中，以提高电极组装体的电导率的方式还添加导电材料。例如，导电材料可以为如炭黑、乙炔黑、科琴黑和超细石墨颗粒的细碳(fine carbon)，如纳米金属颗粒糊或氧化铟锡(ITO，indium tin oxide)糊或碳纳米管的比表面积大且阻抗低的纳米结构体。
作为另一实施例，虽然未图示，在上述电极组装体还添加多孔性陶瓷粒子。例如，上述多孔性陶瓷粒子可包括多孔性二氧化硅。上述多孔性陶瓷粒子可简单向电极组装体内浸渍电解质。
电解质在电极的外置材料内被吸收在电极组装体。例如，电解质使包含盐的适当水电解液被吸收在电极组装体的导电性网络和/或分离膜SP。为此，电解质可包含电解质盐、电解质溶剂、可交联单体和用于交联和/或中和单体的热引发剂，为了粘性及弹性控制，还可包含非交联聚合物。
电解质可在电极组装体浸渍对应活性物质之后适用。例如，向电极的一侧表面或整体表面注入或涂敷电解液，将电极浸渍于装有电解质的槽(bath)内，由此，可将电解质浸渍于电极组装体。并且，在另一实施例中，活性物质的浆料和电解质以混合浆料形态一同浸渍于电极组装体内。
电解质为电解质盐，可包含作为锂盐的LiCl、LiBr、LiI、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、LiB10Cl10、LiCF3CO2、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiC4BO8及(CF3SO2)2NLi中的一个或2个以上的混合物。这些材料仅是例示性实施例，本发明并不局限于此。例如，上述锂盐可以为乙酸乙酰酯、氯硼烷锂、低级脂肪族羧酸锂或四苯基硼酸锂，可以为能够离子化的其他盐。并且，上述电解质盐为了在活性物质形成坚固地固体电解质膜(solid electrolyte interface)而包含选自由NaClO4、KClO4、NaPF6、KPF6、NaBF4、KBF4、NaCF3SO3、KCF3SO3、NaAsF6及KAsF6组成的组中的一种或2中以上的混合物的碱金属盐。并且，电解质可以包含如氢氧化钾(KOH)、溴化钾(KBr)、氯化钾(KCL)、氯化锌(ZnCl2)及硫酸(H2SO4)的盐。
上述电解质溶液可包含环状或非环状醚、如乙酰胺的酰胺、酯、线性碳酸酯、环状碳酸酯或它们的混合物。上述酯包含选自由磺酸羧酸酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、β-丁内酯、β-戊内酯、β-己内酯、β-戊内酯及ε-己内酯组成的族中的一种或2种以上的混合物。上述线性碳酸盐化合物的具体例如下，选自由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)及碳酸乙基丙酯(EPC)组成的族中的一种或2种以上的混合物。上述环状碳酸盐的具体例如下，选自由碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、1,2-亚丁基碳酸酯、2,3-碳酸亚丁酯、1,2-碳酸亚戊酯、2,3-碳酸亚戊酯、碳酸亚乙烯酯及它们的卤化物组成的组中的一种或2种以上的混合物。这些材料为例示性实施例，可使用其他公知的电解液。
在步骤S102之后，对浸渍粒子组合物的第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2和分离膜SP进行压接(步骤S104)。通过上述压接步骤S104，电极组装体呈具有固定厚度的板状结构。上述压接步骤S104利用辊压来执行，可使电极的容量密度提高，导电性网络和多个电活性物质之间的粘结性增加。
在一实施例中，根据需要，例如，在分离膜SP上的金属纤维10W的导电性网络内包括粘结剂粒子或预涂的粘结剂的情况下，在进行上述压接步骤S104期间，可施加用于在分离膜SP上的金属纤维10W熔融上述粘结剂的能量。上述能量可以为热量和/或紫外线照射。上述能量根据粘结剂的种类适当选择，通常，加热步骤可在比较低的温度，例如，在50℃以上且400℃以下，优选地，在100℃以上且300℃以下的温度条件下执行。上述压接步骤S104中，向一方向对电极组装体的表面施加压力来进行压接，由此可形成电极组装体。
图2a为用于说明本发明再一实施例的电极组装体的制造方法的参照图。图2b为用于说明本发明另一实施例的电极组装体的制造方法的参照图。图2c为用于说明本发明还有一实施例的电极组装体的制造方法的流程图。以下，参照图2a及图2b，说明图2c的电极组装体的制造方法。
可形成包括一个以上的多个金属纤维10W的第一导电性网络层或第一导电性网络层和第二导电性网络层(步骤S200)。参照图2a，为了制造本发明另一实施例的电极组装体，可利用一个以上的多个金属纤维10W来形成一个第一导电性网络层FL1。并且，参照图2b，可形成包括一个以上的多个金属纤维10W的第一导电性网络层FL1及第二导电性网络层FL2。第一导电性网络层FL1及第二导电性网络层FL2可为由金属纤维层10W形成的纤维层。这种纤维层除金属纤维之外，还可包括纤维型粘结剂。纤维层将纤维型粘结剂与金属纤维随机混合之后，通过连锁等的工序来获得无纺布结构，或者通过纤维混纺工序来获取它们的结合结构。
纤维型粘结剂可包含有利于纤维化的高分子材料。例如，纤维型粘结剂可包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及如它们的聚合物的衍生物或它们的混合物中的至少一种。此时，优选地，纤维型粘结剂的含量为1％以上且70％以下，纤维型粘结剂的直径为10nm以上且100μm以下。这种材料仅是例示性，本发明并不局限于此。纤维型粘结剂还可包含如高强度、高弹性、磁收缩性纤维的机械或耐热性优秀的高分子材料。这种纤维形粘结剂提高基于第一导电性网络层FL1或第二导电性网络层FL2的拉伸力强化及高分子纤维的弹性的复原力，由此，当使用柔性电池时，减少或抑制塑性变形来提高电池的寿命。
金属纤维10W以具有规定长度的方式可以为分割化为多个。在一部分实施例中，为了形成无纺布结构的纤维层，上述金属纤维以具有5cm至8cm左右的长度的方式被分割化。在一实施例中，为了形成纤维层，一个以上的多个金属纤维10W在适当的支撑平面随机展开。在此情况下，金属纤维10W能够以单一层或数个至数百层左右的厚度层叠，由此，金属纤维随机排列，从而具有无纺布结构。包括一个以上的多个金属纤维10W的纤维层可通过梳理工艺形成。
在一实施例中，通过用杆敲打随机展开的金属纤维10W来改变金属纤维10W，通过这种变形，金属纤维10W相互缠绕来形成无纺布结构。纤维层内的金属纤维10W相互物理接触来形成较稀疏的导电性网络。选择性地，通过适当的热处理，金属纤维10W之间可以化学结合。在此情况下，例如，上述热处理可在100℃以上且1200℃以下的温度条件下执行。
在一实施例中，可向金属纤维10W均匀地预涂(pre-coating)多个电活性物质。为此，微细化的多个电活性物质粒子及粘结剂的混合组合物利用适当的溶剂来分散之后，在上述产物浸渍金属纤维10W，通过干燥工序来去除上述溶剂，由此，可获得涂敷上述多个电活性物质的金属纤维。预涂的多个电活性物质与在导电性网络浸渍的多个电活性物质12相同或者具有化学亲和度的不同种类的化学物质。或者，为了防止基于电解液的金属纤维10W的侵蚀，上述预涂层可包含具有耐蚀性的金属或金属氧化物涂敷体。
可压接一个以上的多个金属纤维10W来形成纤维层。上述压缩过程可将一个以上的多个金属纤维10W的表面向一方向施加压力来压接，由此，相邻的金属纤维与其他金属纤维相互缠绕来物理接触，由此，在纤维层的整个体积形成导电性网络。通过上述压接过程，从一个以上的多个金属纤维10W形成的纤维层可呈具有规定厚度的板状结构。
在一实施例中，纤维层内的金属纤维10W利用纤维特性来相互连锁结合。一个以上的多个金属纤维10W相互机械结合并一体化。一个金属纤维10W与其他金属纤维10W之间的结合可通过针刺法、射流法、缝合法或其他适当方法来执行。上述针刺法反复进行将附着钩(hook)的多个针(needles)垂直插进形成导电性网络的金属纤维并拔出，由此，金属纤维10W相互连锁，适当设计上述针的形状，可形成丝绒(velours)的无纺布。上述射流法代替针，利用高速喷射(jet)来使金属纤维10W相互连锁的方法，也被称为水流连锁法。上述缝合法根据上述电极组装体进行缝制。
纤维层由金属纤维10W相互连锁一体化，因此，若减少金属纤维10W的量，则气孔变大并形成光滑的产品。并且，金属纤维10W形成可相互分离的物理接触，若在分离膜SP的第一周面S1仅提供水平方向的拉伸强度，则在第一周面S1及第二周面S2，垂直方向的收缩或膨胀或限定的体积内，内部体积变化的吸收简单，从而可灵活地应对可发生充电或放电的电极的体积变化。由此，利用金属纤维10W来形成的纤维层不会引起如电极的裂痕的非可绕性，从而可提高电池的寿命。
在步骤S200之后，可在分离膜SP层叠第一导电性网络层FL1或第一导电性网络层FL1和第二导电性网络层FL2(步骤S202)。参照图2a，第一导电性网络层FL1通过热处理熔融，从而可层叠于分离膜SP的第一周面S1。并且，参照图2b，第一导电性网络层FL1层叠于分离膜SP的第一周面S1，第二导电性网络层FL2可层叠于分离膜SP的第二周面S2。
在一实施例中，为了使包含分离膜SP的金属纤维10W的第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2熔融，可向第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2施加能量。上述能量可以为热量和/或紫外线照射。上述能量根据第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2的种类适当选择，通常，加热步骤可在比较低温，例如，在50℃以上且400℃以下、优选地，在100℃以上且300℃以下的温度条件下执行。
在另一实施例中，第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2通过粘结剂与分离膜SP的第一周面S1及第二周面S2相结合。例如，上述粘结剂可以为丙烯酸粘合剂或环氧粘合剂，
在步骤S202之后，包括粒子形态的多个电活性物质的粒子组合物可向与分离膜SP相结合的第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2的气孔内提供(步骤S204)。上述多个电活性物质为粒子形态，多个电活性物质的尺寸为0.1μm至100μm。在上述粒子组合物内，除多个电活性物质之外，可包含选自粘结剂、导电材料及多孔性陶瓷粒子的一个或2个以上的添加剂。包含第一极性的多个电活性物质的粒子组合物可向第一导电性网络层FL1的气孔内提供。并且，包含第二极性的多个电活性物质的粒子组合物可向第二导电性网络层FL2的气孔内提供。此时，向第二导电性网络层FL2的气孔内提供的第二极性的多个电活性物质的极性与向第一导电性网络层FL1的气孔提供的第一极性的多个电活性物质的极性相反。
参照图2a，上述粒子组合物向以浆料或粉末形态与分离膜SP相结合的第一导电性网络层FL1提供，从而可通过气孔浸渍。并且，参照图2b，包含粒子形态的多个电活性物质的粒子组合物可向与分离膜SP相结合的第一导电性网络层FL1及第二导电性网络层FL2提供。上述粒子组合物以浆料或粉末形态分别向与分离膜SP的第一周面S1相结合的第一导电性网络层FL1和与第二周面SP2相结合的第二导电性网络层FL2，从而可通过气孔浸渍。在一实施例中，上述粒子组合物向第一导电性网络层FL1和/或第二导电性网络层FL2喷雾或涂敷，从而向上述金属纤维10W提供。
在一实施例中，根据需要，在提供上述粒子组合物的期间，为了促进上述粒子组合物均匀地向金属纤维10W之间的气孔之间浸渍，可施加适当频率和强度的振动。
另一方面，虽然未在图2c中示出，可再次压接包含浸渍粒子组合物的金属纤维10W的分离膜SP。通过上述压接步骤，电极组装体可呈具有规定结构的板状结构。压接步骤利用辊压来执行，可提高电极的容量密度，可增加导电性网络和多个电活性物质之间的粘结性。
图3a为用于说明本发明一实施例的电池的制造方法的参照图。图3b为用于说明本发明再一实施例的电池的制造方法的参照图。图3c为用于说明本发明另一实施例的电池的制造方法的参照图。图3d为用于说明本发明还有一实施例的电池的制造方法的参照图。图3e为用于说明本发明又一实施例的电池的制造方法的参照图。图3f为用于说明本发明一实施例的电池的制造方法的流程图。以下，参照图3a至图3e说明图3f的电池的制造方法。
后述的多个第一金属纤维30A、多个第二金属纤维30B、多个第三金属纤维30C及多个第四金属纤维30D的特性与上述图1a或图2a的多个金属纤维10W的特性相同。多个第一金属纤维30A、多个第二金属纤维30B、多个第三金属纤维30C及多个第四金属纤维30D弯曲来相互缠绕并接触或结合，因此，在内部具有气孔并机械性坚固，因纤维特性，从而可具有可绕性(flexible)。
提供第一电极组装体及第二电极组装体(步骤S300及步骤S302)。
参照图3a，第一电极组装体ES1可包括：第一分离膜SP1，具有第一周面S1及与第一周面S1相反的第二周面S2；一个以上的多个第一金属纤维30A，在第一分离膜SP1的第一周面S1形成导电性网络；以及第一粒子组合物，在多个第一金属纤维30A之间的气孔包含第一极性的多个电活性物质12的第一粒子组合物。在一实施例中，上述第一电极组装体ES1可以为上述图1a或图2a的电极组装体。
并且，参照图3a，第二电极组装体ES2可包括：第二分离膜SP2，具有第三周面S3及与上述第三周面S3相反的第四周面S4；一个以上的多个第二金属纤维30B，在第二分离膜SP2的第三周面S3形成导电性网络；以及第二粒子组合物，在上述多个第二金属纤维30B之间的气孔内包含与上述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质12'。第一分离膜SP1的第二周面S2和第二分离膜SP2的第三周面S3可相向。在一实施例中，上述第二电极组装体ES2可以为上述图1a或图2a的电极组装体。
参照图3b，第一电极组装体ES1可包括：第一分离膜SP1，具有第一周面S1及与第一周面S1相反的第二周面S2；一个以上的多个第一金属纤维30A，在第一分离膜SP1的第一周面S1形成导电性网络；一个以上的多个第三金属纤维30C，在第一分离膜SP1的第二周面SP2形成导电性网络；以及第一粒子组合物，在向第一分离膜SP1的第一周面SP1提供的多个第一金属纤维30A之间的气孔内包括第一极性的多个电活性物质。在一实施例中，上述第一电极组装体ES1可以为上述图1b或图2b的电极组装体。
并且，参照图3b，第二电极组装体ES2可包括：第二分离膜SP2，具有第三周面S3及与第三周面S3相反的第四周面S4；一个以上的多个第二金属纤维30B，在第二分离膜SP2的第三周面S3形成导电性网络；以及第二粒子组合物，在多个第二金属纤维30B之间的气孔内包括与第一极性相反的第二极性的多个电活性物质12'。在一实施例中，第二电极组装体ES2可以为上述图1a或图2a的电极组装体。
参照图3c，第一电极组装体ES1可包括：第一分离膜SP1，具有第一周面S1及与第一周面S1相反的第二周面S2；一个以上的多个第一金属纤维30A，在第一分离膜SP1的第一周面S1形成导电性网络；一个以上的多个第三金属纤维30C，在第一分离膜SP1的第二周面SP2形成导电性网络；以及第一粒子组合物，在向第一分离膜SP1的第一周面SP1提供的多个第一金属纤维30A之间的气孔内包括第一极性的多个电活性物质。在一实施例中，上述第一电极组装体ES1可以为上述图1b或图2b的电极组装体。
并且，参照图3c，第二电极组装体ES2可包括：第二分离膜SP2，具有第三周面S3及与第三周面S3相反的第四周面S4；一个以上的多个第二金属纤维30B，在第二分离膜SP2的第三周面S3形成导电性网络；以及多个第四金属纤维30D，在第二分离膜SP2的第四周面S4形成导电性网络。并且，第二电极组装体ES2可在多个第二金属纤维30B之间的气孔内包括与第一极性相反的第二极性的多个电活性物质12'，上述多个第四纤维30D之间的气孔内包括与第一极性相同极性的多个电活性物质12"。第一分离膜SP1的第二周面S2和第二分离膜SP2的第三周面S3可以相向。在一实施例中，第二电极组装体ES2可以为上述图1b或图2b的电极组装体。
在步骤S300及步骤S302之后，第一电极组装体ES1和第二电极组装体ES2可以相结合(步骤S304)。第一电极组装体ES1和第二电极组装体ES2通过粘结剂，以使第一电极组装体ES1的第二周面S2和第二电极组装体ES2的第三周面S3相向的方式相结合。
参照图3a，在第一分离膜SP1的第二周面S2未形成金属纤维，因此，形成于与第二周面S2相向的第二分离膜SP2的第三周面S3的多个第二金属纤维30B在第一分离膜SP2和第二分离膜SP2之间自动形成导电性网络。并且，参照图3b及图3c，形成于与第一分离膜SP1的第二周面S2上的一个以上的多个第三金属纤维30C和第二分离膜SP2的第三周面S3的一个以上的多个第二金属纤维30B相互缠绕物理接触并结合，由此，在第一分离膜SP1与第二分离膜SP2之间可形成导电性网络。并且，参照图3c，形成于第二分离膜SP2的第四周面S4的多个第四金属纤维30D在第一分离膜SP1和第二分离膜SP2之间自动形成导电性网络。
参照图3b及图3c，形成于第一分离膜SP1的第二周面S2的一个以上的多个第三金属纤维30C的纤维密度可以小于形成于第二分离膜SP2的第三周面S3的一个以上的多个第二金属纤维30B的纤维密度。即，多个第二金属纤维30B相对比多个第三金属纤维30C紧密地形成。由此，多个第二金属纤维30B和多个第三金属纤维30C之间的缠绕结合变得自然，从而简单物理相互结合，第一分离膜SP1和第二分离膜SP2的结合力得到提高。
在步骤S304之后，所结合的第一电极组装体和第二电极组装体与一个以上的电极组装体相结合，第一电极组装体和第二电极组装体可以卷绕(步骤S306)。
与第一电极组装体或上述第二电极组装体相同结构的一个以上的电极组装体与第一电极组装体和第二电极组装体相结合的面的相反面相结合，从而呈堆栈结构。参照图3d，在第一电极组装体ES1和第二电极组装体ES2相结合的状态下，第三电极组装体ES3可以与第一电极组装体ES1的上部相结合。第三电极组装体ES3可以为上述图1a、图1b、图2a或图2b的电极组装体。第三电极组装体ES3可包括：第三分离膜SP3；一个以上的多个第五金属纤维30E，在第三分离膜SP3的低速我周面S5形成导电性网络；以及上述多个第五金属纤维30E的气孔内包括与第一电极组装体ES1的多个电活性物质的第一极性相反的第二极性的多个电活性物质12'。第三分离膜SP3的第六周面S6和第一分离膜SP1的第一周面S1可以相向。图3d示出第一电极组装体ES1、第二电极组装体ES2及第三电极组装体ES3相结合的堆栈结构，这仅是例示性实施例，可形成一个以上的电极结构体与或第三电极组装体ES3相结合的电池的堆栈结构。
另一方面，作为电池的结构，为了形成卷绕结构，第一电极组装体ES1和第二电极组装体ES2相结合的状态下卷绕。参照图3e，相互结合的第一电极组装体和第二电极组装体向卷绕方向卷绕，由此，可形成圆筒型的电池。只是，图3e例示图3a的第一电极组装体ES1和第二电极组装体ES2卷绕，通过相同方式，图3b或图3c的第一电极组装体ES和第二电极组装体ES2卷绕。上述堆栈结构及卷绕结构可以相互组合。例如，可提供多个电极组装体层叠之后，将其卷绕来增加容量或输出电压的电池。
可向通过堆栈结构或卷绕结构形成的电池注入电解液。在向电极组装体注入电解质之后，可执行凝胶化或固体化步骤。并且，在形成电池之后，可执行对收容上述电池的外置材料进行密封的外置材料密封步骤。在上述外置材料密封步骤中，向如袋的外置材料放入上述电池来进行密封。
图4为根据本发明的一实施例制造的电池的分解立体图。参照图4，电池400可以为圆筒型电池。电池包括具有第一极性的第一电极组装体400a以及具有第二极性的第二电极组装体400b，可呈第一电极组装体400a和第二电极组装体400b相结合并通过卷绕的方式制造的凝胶卷结构。这仅是例示性实施例，仅可由正极和负极中的一个电极形成。并且，可制造利用其他硬币形电池、角形电池或纤维的多种形状的柔性电池。在一实施例中，第一电极组装体400a和上述第二电极组装体400b可使用上述图3a、图3b及图3c的第一电极组装体或第二电极组装体。
在一实施例中，第一电极组装体400a的侧部可附着标签或引线TB_A。并且，在第二电极组装体400b的侧部可附着标签或引线TB_B。标签或引线TB_A、TTB_B的数量为了减少内部电阻而具有适当数量。标签或引线TB_A、TTB_B通过熔敷或焊接与电极组装体电连接。标签或引线TB_A、TTB_B从外置材料410的内部向外置材料410的外侧露出后突出。因此，可形成本发明实施例的电池400。
第一分离膜SP1及第二分离膜SP2可以为单一膜或多层膜，上述多层膜可以为相同单层膜的层叠体或者由其他材料形成的单层膜的层叠体。例如，上述层叠体可呈在如聚烯烃的高分子电解质膜的表面形成陶瓷涂敷膜的结构。
在外置材料410内，包含如氢氧化钾KOH、溴化钾KBr、氯化钾KCL、氯化锌ZnCl2和硫酸H2SO4的盐的适当水电解液被第一电极组装体400a、第二电极组装体400b和/或第一分离膜SP1及第二分离膜SP2吸收，从而可形成电池400。
在另一实施例中，电池400可以为如包括如LiClO4或LiPF6的锂盐的碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的非水液体电解质，本发明并不局限于此。并且，虽然未图示，可追加结合用于控制在使用电池400过程中的稳定性和/或供电特性的适当冷却装置或电池操作系统(battery managing system)。
以上所述的本发明并不局限于上述的实施例及所附的附图，对本发明所属技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的技术思想的范围内，可以对本发明进行各种置换、变形及变更是显而易见的。

Claims (38)

1.一种电极组装体的制造方法，其特征在于，包括：
提供分离膜的步骤；
在所述分离膜的第一周面上形成包含一个以上的多个第一金属纤维的第一导电性网络层的步骤；以及
向所述第一导电性网络层的气孔内提供包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物的步骤。
2.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述分离膜包括在聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的复合结构中形成气孔的膜形态的分离膜、在所述膜形态的分离膜涂敷陶瓷粒子的陶瓷涂层分离膜以及利用高分子纤维来形成无纺布或织造结构的纤维形态的分离膜中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述纤维形态的分离膜包含聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、纤维素纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维及聚苯硫醚纤维中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述高分子纤维的直径为1nm以上且100μm以下。
5.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述分离膜的厚度为10μm以上且100μm以下，气孔率为30％以上且95％以下。
6.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，在所述第一导电性网络层中，在与和所述第一周面相接触的面相反的面形成有用于与相邻层相结合的露出表面。
7.根据权利要求6所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述第一粒子组合物仅向所述第一导电性网络层的内部提供，在所述露出表面中，形成所述多个第一金属纤维的区间的末端部或所述区间的至少一部分露出。
8.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，还包括在与所述分离膜的所述第一周面相反的第二周面上形成包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层的步骤。
9.根据权利要求8所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，还包括向所述第二导电性网络层的气孔内提供包含与所述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物的步骤。
10.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，向分散有所述多个第一金属纤维的溶剂内提供所述分离膜来形成所述第一导电性网络层。
11.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，向分散有所述多个第一金属纤维的空气提供所述分离膜来形成所述第一导电性网络层。
12.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，还包括对接收所述第一粒子组合物的所述第一导电性网络层及所述分离膜进行压接的步骤。
13.一种电极组装体的制造方法，其特征在于，包括：
形成包含一个以上的多个第一金属纤维的第一导电性网络层的步骤；
在分离膜的第一周面上层叠所述第一导电性网络层的步骤；
所述根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法中的对接收所述第一粒子组合物的所述第一导电性网络层及所述分离膜进行压接的步骤；以及
向导电性网络层的气孔内提供包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物的步骤。
14.根据权利要求13所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，在所述第一导电性网络层中，在与和所述第一周面相接触的面相反的面形成有用于与相邻层相结合的露出表面。
15.根据权利要求14所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述第一粒子组合物仅向所述第一导电性网络的内部提供，因而在所述露出表面中，形成所述多个第一金属纤维的区间的末端部或所述区间的至少一部分露出。
16.根据权利要求13所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，还包括在与所述分离膜的所述第一周面相反的第二周面上层叠包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层的步骤。
17.根据权利要求16所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，还包括向所述第二导电性网络层的气孔内提供包含与所述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物的步骤。
18.根据权利要求13所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，使用梳理工艺，形成包括所述多个第一金属纤维随机排列的纤维层的所述第一导电性网络层。
19.根据权利要求18所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述纤维层通过基于热处理的熔融及基于粘结剂的粘结中的至少一种方法来层叠于所述分离膜。
20.根据权利要求18所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述纤维层除所述多个第一金属纤维之外，还包含纤维型粘结剂。
21.根据权利要求20所述的电极组装体的制造方法，其特征在于，所述纤维型粘结剂包含聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯及它们的聚合物或它们的混合物中的至少一种。
22.一种电极组装体，其特征在于，包括：
分离膜；
第一导电性网络层，包含形成于所述分离膜的第一周面的一个以上的多个第一金属纤维；以及
第一粒子组合物，包含浸渍于所述第一导电性网络层的气孔内的第一极性的多个电活性物质。
23.根据权利要求22所述的电极组装体，其特征在于，所述分离膜包括在聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的复合结构形成气孔的膜形态的分离膜、在所述膜形态的分离膜涂敷陶瓷粒子的陶瓷涂层分离膜以利用高分子纤维来形成无纺布或织造结构的纤维形态的分离膜中的至少一种。
24.根据权利要求23所述的电极组装体，其特征在于，所述纤维形态的分离膜包含聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、纤维素纤维、凯夫拉纤维、尼龙纤维及聚苯硫醚纤维中的至少一种。
25.根据权利要求23所述的电极组装体，其特征在于，所述高分子纤维的直径为1nm以上且100μm以下。
26.根据权利要求22所述的电极组装体，其特征在于，所述分离膜的厚度为10μm以上且100μm以下，气孔率为30％以上且95％以下。
27.根据权利要求22所述的电极组装体，其特征在于，在所述第一导电性网络层中，在与和所述第一周面相接触的面相反的面形成有用于与相邻层相结合的露出表面。
28.根据权利要求27所述的电极组装体，其特征在于，所述第一粒子组合物仅向所述第一导电性网络层的内部提供，在所述露出表面中，形成所述多个第一金属纤维的区间的末端部或所述区间的至少一部分露出。
29.根据权利要求22所述的电极组装体，其特征在于，还包括形成在与所述分离膜的所述第一周面相反的第二周面上的包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层。
30.根据权利要求29所述的电极组装体，其特征在于，还包括在所述第二导电性网络层的气孔内包含与所述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物。
31.根据权利要求22所述的电极组装体，其特征在于，所述第一导电性网络层除所述多个第一金属纤维之外，还包含纤维型粘结剂。
32.根据权利要求31所述的电极组装体，其特征在于，所述纤维型粘结剂包含聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚偏二氟乙烯及它们的聚合物或它们的混合物中的至少一种。
33.一种电池的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一电极组装体的步骤，在具有第一周面及与所述第一周面相反的第二周面的第一分离膜的所述第一周面上形成包含一个以上的多个第一金属纤维的第一导电性网络层，在所述第一导电性网络层的气孔内浸渍有包含第一极性的多个电活性物质的第一粒子组合物；
提供第二电极组装体的步骤，在具有第三周面及与所述第三周面相反的第四周面的第二分离膜的所述第三周面上形成包含一个以上的多个第二金属纤维的第二导电性网络层，在所述第二导电性网络层的气孔内浸渍有包含与所述第一极性相反的第二极性的多个电活性物质的第二粒子组合物；以及
以使所述第一分离膜的所述第二周面和所述第二分离膜的所述第三周面相向的方式使所述第一电极组装体与所述第二电极组装体相结合的步骤。
34.根据权利要求33所述的电池的制造方法，其特征在于，在所述第一分离膜的所述第二周面上形成有包含一个以上的多个第三金属纤维的第三导电性网络层。
35.根据权利要求34所述的电池的制造方法，其特征在于，形成于所述第一分离膜的所述第二周面上的所述多个第三金属纤维的纤维密度小于形成于所述第二分离膜的所述第三周面上的所述多个第二金属纤维的纤维密度。
36.根据权利要求33所述的电池的制造方法，其特征在于，在所述第一分离膜的所述第四周面上形成有包含一个以上的多个第四金属纤维的第四导电性网络层。
37.根据权利要求33所述的电池的制造方法，其特征在于，还包括使与所述第一电极组装体或所述第二电极组装体相同结构的一个以上的电极组装体与所述第一电极组装体和所述第二电极组装体相结合的面的相反面相结合的步骤。
38.根据权利要求33所述的电池的制造方法，其特征在于，还包括对经结合的所述第一电极组装体和所述第二电极组装体进行卷绕的步骤。
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