CN109952668A - 用于电化学器件的电极、电化学器件、和用于制造其的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电极，其能够起电化学器件的电极的作用并且能够与相邻电极的电短路，并且能够防止在涂布部和未涂布部之间的边界部分处的电短路，并且能够防止活性材料层从集流体剥离，并且未涂布部的一部分能够起电极接头的作用。用于电化学器件的电极包括：其中在集流体2上形成活性材料层3的涂布部；其中未形成所述活性材料层3的未涂布部；和树脂层4，层叠所述树脂层4以使得所述涂布部和所述未涂布部的一部分被覆盖；其中：所述树脂层4含有具有高离子透过性并且位于所述涂布部上的高透过性部4a；具有低离子透过性并且位于所述未涂布部的一部分上的低透过性部4b；和其离子透过性随着从所述高透过性部4a侧朝向所述低透过性部4b侧而降低并且位于所述高透过性部4a和所述低透过性部4b之间的过渡部4c。

Description

用于电化学器件的电极、电化学器件、和用于制造其的方法
技术领域
本发明涉及用于电化学器件的电极、电化学器件、和用于制造电化学器件和电化学器件电极的方法。
背景技术
层叠型电化学器件是电化学器件的一种类型，如广泛作为移动电话、数字照相机、笔记本电脑、电动汽车和家庭储能系统的电源的二次电池。层叠型电化学器件包括多层电极体，其中具有多个正极、多个负极、和将每对正极和负极分开的多个隔离体。
用于电化学器件的电极片包括在集流体上涂布有活性材料的涂布部和未涂布活性材料以连接电极端子的未涂布部。还可以涂布导电辅助剂和/或粘合剂。在层叠型电化学器件中，将多层电极体密封在外部容器内。正极端子的一端与正极的非涂布部电连接，并且另一端延伸至外部容器的外部。负极端子的一端与负极的非涂布部电连接，并且另一端延伸至外部容器的外部。将电解质与多层电极体一起密封在外部容器的内部。
二次电池的容量逐年增加，并且在短路事件中产生的热量也随之增加。因此，需要进一步对二次电池采取措施以满足安全性。这样的安全性措施的一个实例是其中在涂布部和非涂布部之间的边界部上设置带式绝缘构件的结构以防止正极和负极之间的短路。
专利文献1公开了一种电极，其具有其中在正极的涂布部和未涂布部之间的边界部上涂布氧化铝浆料以形成含氧化铝层代替带式绝缘构件的结构。
专利文献2公开了一种结构，其中在集流体的表面上的突出的绝缘构件的密度与其中正极活性材料层的端部的厚度不均匀的区域(即不均匀区域)中的密度不同。
专利文献3公开了一种结构，其中设置耐热多孔层以使得耐热多孔层与集流体将活性材料层包封。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP2012-74359A
专利文献2：WO2013/176161A
专利文献3：JP2012-99385A
发明概述
发明要解决的问题
专利文献1描述了一个实例，其中仅在活性材料层的厚度逐渐降低的锥形区域中设置含氧化铝层。在专利文献2的发明中，突出的绝缘构件的一个端部设置在活性材料层的端部的不均匀区域中。
在专利文献1和专利文献2中，难以辨认平坦部分和其中活性材料层的厚度变化的部分之间的边界部分。因此，绝缘构件的位置倾向于变得不稳定。另一方面，如果增加其中厚度变化的部分的长度，则能够容易地设置绝缘构件。然而，增加其中厚度变化的部分的长度并不是优选的，因为那部分的电容能量密度小。还存在这样的担忧：如果通过使用如在专利文献2中的喷墨方法的涂布工艺形成突出绝缘构件，生产率将会降低。
在专利文献3的发明中，整个活性材料层被耐热多孔层覆盖。然而，没有考虑活性材料层的端部的厚度的任何变化，也没有考虑在集流体上形成的耐热多孔层的厚度。
本发明提供用于电化学器件的电极、电化学器件、和制造所述电极和所述电化学器件的方法，其能够得到防止与相邻电极的电短路的出现、防止或减少电容能量密度的降低、和防止施加在电极上的活性材料层的剥离的效果。
解决问题的手段
用于电化学器件的电极包括：在集流体上的涂布部，其中形成活性材料层；未涂布部，其中未形成所述活性材料层；和树脂层，其层叠为将所述未涂布部的一部分和所述涂布部覆盖；其中：所述树脂层具有：具有高离子透过性并且位于所述涂布部上的高透过性部；具有低离子透过性并且位于所述未涂布部的一部分上的低透过性部；和其离子透过性随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而降低并且位于所述高透过性部和所述低透过性部之间的过渡部。
发明效果
本发明能够防止与相邻电极的电短路，同时其防止或减少电容能量密度的降低。
此外，本发明还得到了防止施加在电极上的活性材料层的剥离的效果。
此外，当通过涂敷涂布剂形成树脂层时，厚度可以向树脂层末端逐渐降低。在具有粘性绝缘带的常规结构中，在绝缘带的边缘部处出现厚度的差异。
然而，可以通过使用上文所述的本发明的结构来防止或减少厚度的差异。因此，当层叠多个本发明的电极时，可以在人们使用其时向层叠的电极施加均匀的压力。作为结果，能够防止或减少循环性质的降低。
附图简述
图1A是本发明的示例性实施方案的电极的侧视图。
图1B是电极在图1A中示出的电极的顶视图。
图1C是图1A的主要部分的放大图。
图2A是示出本发明的用于制造电极的方法的示例性实施方案的活性材料层形成步骤的顶视图。
图2B是示出在图2A中示出的活性材料层形成步骤的侧视图。
图3A是示出在图2A和2B中示出的活性材料层形成步骤之后的树脂层形成步骤的顶视图。
图3B是示出在图3A中示出的树脂层形成步骤的侧视图。
图4是示意性地示出本发明的用于制造电极的方法的树脂层形成步骤的侧视图。
图5是示意性地示出本发明的用于制造电极的方法的树脂层形成步骤的另一个实例的侧视图。
图6A是作为本发明的电化学器件的实例的层叠型二次电池的侧截面图。
图6B是沿着图6A的线A-A选取的横截面图。
本发明的实施方案
接下来参照附图描述本发明的示例性实施方案。
电极的基本结构
接下来描述本发明的示例性实施方案的电极的基本结构。在图1A-1C中示出的电极1包括集流体2和涂布在集流体2上的活性材料层3。活性材料层3形成在集流体2的两个侧面上，以使得在集流体2的两个侧面上存在活性材料层3的涂布部和未涂布部。
更具体地，活性材料层3的纵向方向的一个端部，例如在图1A的左侧的端部，远离集流体2的端部，从而未涂布部仍然保持未在集流体2上形成活性材料层3。在活性材料层3的纵向方向上的另一个端部，例如在图1A的右侧的端部，在与集流体2相同的位置处终止，并且在该部分不存在未涂布部。
形成树脂层4以覆盖整个活性材料层3。整个活性材料层3是整个涂布部。树脂层4延伸超过在涂布部和未涂布部之间的边界部分以覆盖未涂布部的一部分。树脂层4覆盖涂布部和未涂布部的一部分，但是树脂层4未覆盖集流体2的一个端部。
例如，将其中绝缘材料如氧化铝粉末与聚合物一起分散在溶剂中的涂布剂涂布在集流体2和活性材料层3上。之后使溶剂蒸发。在绝缘材料和聚合物之间形成微小空隙的同时，将绝缘材料和聚合物硬化，从而形成树脂层4。
树脂层4具有比以下所述的隔离体8高的耐热性。如在图1C中所示，树脂层4具有高透过性部4a、低透过性部4b、和过渡部4c。
高透过性部4a位于作为活性材料层3的上表面的平坦表面3a上并且是薄的。低透过性部4b位于未涂布部的集流体2上并且是厚的。过渡部4c位于高透过性部4a和低透过性部4b之间并且具有从高透过性部4a侧朝向低透过性部4b侧逐渐降低的离子透过性。例如，高透过性部4a沿着电极1的纵向方向的长度为至少3mm。高透过性部4a的一个端部与过渡部4c相邻。高透过性部4a的另一个端部直接在集流体箔上。过渡部4c的长度为约2mm。未对低透过性部4b的长度施加具体限制，但是长度优选为至少3mm但是不大于10mm，以确保绝缘并且防止电池的外形过大。
接下来描述本发明的树脂层4的技术显著性。在电化学器件如二次电池的充电/放电时，在活性材料层3和电解质之间进行离子例如锂离子的转移。如果覆盖活性材料层3的树脂层4的离子透过性过低，则不能进行足够的离子转移并且电极2的活性材料层3将不能进行令人满意的充电/放电操作。因此，位于活性材料层3的上表面3a上的树脂层4必须是具有高离子透过性的高透过性部4a。
另一方面，未涂布部位于电极的端部。如果隔离体8由于在电池产生的热量而收缩，则在电极的端部上的未涂布部易于与相邻电极接触。相邻电极具有不同的极性。因此，在未涂布部中的低透过性部4b应当具有高绝缘性和高电阻率。
在这里考虑了形成活性材料层3的方法。通常通过在集流体2a上施加作为含有活性材料的混合物的涂布剂并且将其硬化来形成活性材料层3。此时，在涂布部和未涂布部之间的边界部分处的活性材料层3的端部不容易以垂直陡峭的形状形成。通常，活性材料层3的端部以如在图1C和2B中所示的斜面形状形成。在图1C中的斜面形部分起电极的作用。设置其中离子透过性沿着斜面形部分3b变化的过渡部4c。
活性材料层3的斜面形部分3b形成为使得从电极的中心部侧朝向端部侧厚度降低。高透过性部4a在电极的中心部侧。低透过性部4b在端部侧。树脂层4的过渡部4c形成为使得从高透过性部4a侧朝向低透过性部4b侧厚度增加。从中心部侧朝向端部侧斜面形部分3b的厚度降低。从高透过性部4a侧朝向低透过性部4b侧，过渡部4c的厚度增加并且过渡部4b的离子透过性降低。过渡部4c具有较高离子透过性的部分覆盖斜面形部分3b具有大量活性材料的部分。斜面形部分3b具有大量活性材料的部分是厚的并且对容量具有大的贡献。过渡部4c具有较高离子透过性的部分是薄的。作为结果，离子能够在斜面形部分3b的部分和电解质之间转移。
另一方面，过渡部4c具有较低离子透过性的部分覆盖斜面形部分3b具有少量活性材料的部分。斜面形部分3b具有少量活性材料的部分是薄的并且对容量具有小的贡献。存在这样的高可能性：当出现隔离体8的异常收缩时，斜面形部分3b具有少量活性材料的部分与对置电极(opposingelectrode)接触。过渡部4c具有较低离子透过性的部分是厚的。绝缘性因此增加。
这种树脂层4的过渡部4c的离子透过性沿着电极1的纵向方向的变化同时实现了防止或减少电池容量的降低以及确保绝缘性。
活性材料层3的斜面形部分3b的层厚度的变化和树脂层4的过渡部4c的层厚度的变化不需要成反比。
关于这种关系的一个原因是，活性材料层3的斜面形部分3b作为电极的功能取决于活性材料的量，但是活性材料的量并非必须与层厚度成比例。例如，当活性材料层3的密度变化时，活性材料的量和层厚度可以不成比例。作为结果，斜面形部分3b和过渡部4c的层厚度不需要成反比。
此外，本发明不限于其中斜面形部分3b和过渡部4c的层厚度连续降低的构造。本发明还可以包括其中这些厚度逐级降低的构造或其中这些厚度不规则降低的构造。
以上解释假设树脂层4的离子透过性取决于层厚度。然而，树脂层4的离子透过性也可以取决于其他因素。
例如，在树脂层4的绝缘电阻高的部分，离子透过性低。在绝缘电阻低的部分，离子透过性高。
此外，在树脂层4的密度高的部分，离子透过性低，并且在密度低的部分，离子透过性高。当考虑这些因素时，本发明的过渡部4c可以具有以上提及的其中从电极的中心部侧朝向端部侧层厚度增加的构造。本发明的过渡部4c也可以具有其中从电极的中心部侧朝向端部侧绝缘电阻增加的构造。
此外，本发明的过渡部4c可以具有其中从电极的中心部侧朝向端部侧密度增加的构造。
通过结合这些构造，过渡部4c可以具有其中从电极的中心部侧朝向端部侧层厚度、绝缘电阻、和密度中的两种或全部增加的构造。
例如，树脂层4的材料优选具有至少1×1012Ω·cm并且更优选至少1×1014Ω·cm的体积电阻率。活性材料层3的上表面的高透过性部4a的厚度优选不大于5μm。
树脂层4优选为一种或多种类型的聚合物树脂和绝缘粒子的混合物。高透过性部4a、低透过性部4b、和过渡部4c优选含有相同的树脂。此外，在低透过性部4b中，压制树脂层使绝缘粒子和聚合物之间的空隙减少并且因此可以增加绝缘电阻。备选地，将加热构件压向树脂以使树脂熔化，并且可以通过减少空隙来增加绝缘电阻。
用于制造电极的方法
接下来描述用于制造在图1A-1C中示出的电极1的方法。为了高效地制造电极1，如在图2A和2B中所示，在一个长片形集流体2的多个部分上形成活性材料层3，并且之后如在图3A和3B中所示，形成树脂层4。在集流体2的两个侧面上进行该活性材料层3的形成和树脂层4的形成。之后通过沿着在图3A中示出的假想切割线19切割而得到多个电极1(参照图1A-1C)。
在用于制造电极1的这种方法中，通过施加主要由聚合物树脂组成的涂布剂以覆盖作为涂布部的整个活性材料层3来形成树脂层4。此外，树脂层4延伸超过涂布部和未涂布部之间的边界部分，并且因此覆盖未涂布部的一部分。
如在图1C中所示，树脂层4包括位于活性材料层3的上表面3a上的高透过性部4a、位于未涂布部上的低透过性部4b、和位于高透过性部4a和低透过性部4b之间的过渡部4c。过渡部4c形成为使得从电极的中心部侧朝向端部侧层厚度连续增加并且离子透过性和绝缘电阻降低。
更具体地，在使长片形集流体2在纵向方向上移动的同时向集流体2的表面施加含有活性材料的混合物以形成活性材料层3。此时，以一定间隔间断地施加涂布剂，而不是在集流体2的表面上连续施加涂布剂而没有空隙。作为结果，在集流体2的表面上形成沿着纵向方向相互隔开的多个活性材料层3。
将这些活性材料层3压制并且平坦化，并且之后形成树脂层4。通过在使集流体2在其沿着图4的箭头20的纵向方向上移动的同时从模头16注入含有树脂作为其主要组分的涂布剂来形成树脂层4。可以使模头16接近或者移动远离集流体2的输送路径。为了方便，图4示出了模头16移动并且集流体2不移动，或者示出了提供多个模头16。然而，单一模头16设置在面向移动的集流体2的输送路径的位置。在图4的左侧示出的，当集流体2的特定部分到达面向模头16的位置时，模头16开始注入涂布剂。集流体2的特定部分以预定距离位于在其上形成活性材料层3的端部之前并且与其分离。
起始位置被设定为使得集流体的未涂布部保留，并且未涂布部成为正极接头(tab)或负极接头。首先增加被注入的涂布剂的量以形成低透过性部4b。
接下来，在面向活性材料层3的斜面形部分3b的位置处，模头16逐渐降低被注入的涂布剂的量以形成过渡部4c。
之后，在面向活性材料层3的上表面3a的位置处，模头16注入固定的少量涂布剂以形成高透过性部4a。此时，模头16移动远离集流体2的输送路径，以使得模头16不与活性材料层3的上表面碰撞。
集流体2之后移动，并且当活性材料层3通过面向模头16的位置并且模头16再次接近集流体2的输送路径时涂布停止。
以这种方式，进行准备，以在以预定距离位于下一个活性材料层3的端部之前并且与其分离的部分上注入涂布剂。
这样在模头16相对于集流体2的输送路径移动时注入涂布剂，以能够容易并且精确地形成优良的树脂层4。
此外，可以在活性材料层的平坦部分的整个表面上形成高透过性部4a，或者可以在平坦部分的仅一部分上形成。然而，涂布端位置优选被设定为使得形成树脂层以突出超过活性材料层并且突出至集流体上。
将在其上未形成接头的一侧的纵向方向上的端部稍后切割为预定的电极形状。作为结果，将树脂形成在集流体上的部分丢弃，但是可以得到防止活性材料层的薄部分从电极的端部剥离的效果。可以得到高品质电极。
图5示出了树脂层4的形成步骤的另一个实例。在这个实例中，模头16不接近或者移动远离集流体2的输送路径。代替地，改变从模头16注入的涂布剂的量，并且因此控制涂布位置和涂布厚度以能够形成优良并且高度精确的绝缘树脂层4。
图5提供了归因于从模头16注入的涂布剂的量的改变的减压区域21的示意图。
如果将带式绝缘材料粘附至在涂布部和未涂布部之间的边界部分，则为了不使包含带式绝缘材料的电极产生大的厚度差异，将带式绝缘材料放置在边界部分的倾斜位置处是重要的。然而，难以区分在活性材料层的上表面3a和倾斜部分3b之间的边界部分。该问题提高了对生产率降低的担忧。
在本发明中，施加主要由树脂组成的涂布剂。作为结果，能够通过调节涂布剂的施加量并且通过改变作为涂布装置的一部分的模头和集流体箔之间的距离来实现改变绝缘树脂层4的层厚度。
此外，在活性材料层3的上表面3a上设置具有不大于10μm、并且更优选不大于5μm的基本上均匀厚度的树脂层4的高透过性部4a。
作为结果，不存在具有比其他部分的厚度大的厚度的部分。能够防止或减少电特性的变化或循环特性的降低。
因此，可以仅在与过渡部的边界部分附近没置高透过性部4a，而不是在活性材料层3的整个上表面3a上设置高透过性部4a(未在图中示出)。因为高透过性部4a的厚度非常小，即使当将电极层叠以制造层压体时，树脂层4的该部分的突出也可以是极小的。
此外，在本发明中，涂布剂的量、模头和集流体之间的距离、或这两个因素可以通过模头调节。可以调节树脂层4的厚度以形成树脂层4，以使得树脂层4能够基于电极的位置而具有任何厚度。
低透过性部4b的厚度优选小于活性材料层3和高透过性部4a的厚度的总和。当低透过性部4b的厚度大于活性材料层3和高透过性部4a的厚度的总和时，可以降低负极的厚度来防止归因于绝缘树脂的层压体的局部突出。然而，当降低在负极侧上的厚度时，需要防止负极侧的A/C平衡免于局部倒置。
在本发明的前述示例性实施方案中的电极的制造方法中，在形成活性材料层3之后，进行压制过程，之后形成树脂层4。然而，也可以在不进行压制过程的情况下形成活性材料层3之后形成树脂层4。然后可以在堆叠活性材料层和绝缘树脂层之后进行压制过程。此时，可以对高电阻部件4b进行通过使用另一个压缩过程或熔化过程来增加电阻的额外过程。备选地，可以提供另一种树脂以填充在树脂层中的空隙。例如，可以通过喷墨方法将树脂填充在空隙中。
此外，本发明的电极1不限于如之前描述的其中在集流体2的两个表面上形成活性材料层3和树脂层4的构造。电极1可以具有其中仅在集流体2的一个表面上形成活性材料层3和树脂层4的构造。
可以将在其上以这种方式形成活性材料层3和树脂层4的长集流体2以卷的形式卷绕而不进行切割，以形成电极卷(未在图中示出)。可以储存该电极卷以实现具有极高效率的多个电化学器件的制造。
接下来描述使用在上文中所描述的电极1制造的电化学器件。在以下描述的实例中，使用前述电极1作为层叠型二次电池(电化学器件的一种类型)的正极。电极1被称为“正极1”，集流体2被称为“正极集流体2”，并且活性材料层3被称为“正极活性材料3”。电极1可以是从电极卷切下的组件。
层叠式二次电池的构造
接下来参照图6A和6B描述作为包括前述电极1作为正极的电化学器件的实例的层叠型二次电池23。图6A和6B示意性地示出了包括根据本发明制造的正极1的层叠型二次电池23。图6A是从二次电池23的主表面(平坦表面)上方垂直看到的顶视图。图6B是沿着图6A的线A-A选取的横截面图。
为了方便，图6A和6B省略了树脂层4，并且进一步简化了活性材料层3的形状。然而，使用在图1A-1C中示出的各自包括树脂层4的正极1。负极5各自包括负集流体6和向该负集流体6施加的负活性材料层7。负极5在负集流体6的两个侧面上具有涂布部和未涂布部。
本示例性实施方案的二次电池23设置有储存元件，其为多层电极体9。在多层电极体5中，正极片1和负极片5与在它们之间插入的隔离体8交替层叠。
该多层电极体9与电解质10一起容纳在由层叠的柔性膜11组成的外部容器12的内部。正极端子13的一个端部与多层电极体9的正极1连接。负极端子14的一个端部与负极5连接。正极端子13的另一个端部和负极端子14的另一个端部延伸至由柔性膜11组成的外部容器12的外部。
在图6B中，组成多层电极体9的在厚度方向上的中心部中的层从图中省略，以示出电解质10。在图6B中，为了清楚，正极1、负极5、隔离体8和柔性膜11各自显示为彼此不接触。然而，这些组分实际上彼此紧密接触层叠。
负极活性材料层7的外部尺寸长于正极活性材料层3的外部尺寸。负极活性材料层7是负极5的涂布部。正极活性材料层3是正极1的涂布部。负极活性材料层7的外部尺寸等于或小于隔离体8的外部尺寸。正极活性材料层3具有比负极活性材料层7小的面积。因此，优选在正极活性材料层3的端部设置用于防止电短路的树脂层4。
负极活性材料层7具有大的面积并且关于电短路的担忧小。然而，优选在负极活性材料层7上形成树脂层4的低透过性部4b。当隔离体8例如受热损坏时，低透过性部4b防止与相邻正极1的电短路。在这种情况中，可以通过前述用于制造本发明的电极的方法形成负极5。
当制造这种二次电池23时，正极1和负极5与在它们之间插入的隔离体8交替层叠。正极端子13和负极端子14之后连接。更具体地，正极1的正极接头在正极端子13的一个端部上彼此紧密接触而堆叠在一起。正极接头是正极集流体2的非涂布部。正极接头和正极端子13通过例如超声焊接而结合在一起。
在负极5处，多个负极接头在负极端子14的一个端部上堆叠在一起。负极接头是负极集流体6的非涂布部。负极接头和负极端子14通过例如超声焊接而结合。正极接头和负极接头未被树脂层4覆盖。
这样，已经通过将正极端子13连接至正极集流体2并且通过将负极端子14连接至负极集流体6而完成了多层电极体9。多层电极体9被来自主表面的两个侧面的柔性膜11覆盖。
之后向除在平面观察的多层电极体9的外周的外侧上的部分以外的其中柔性膜11彼此重叠的部分施加压力和热量。由柔性膜11的可热融合树脂组成的内部树脂层通过热融合结合在一起。此时，正极端子13和负极端子14通过已经设置的密封剂18的方式固定至柔性膜11的外周。
另一方面，在柔性膜11彼此重叠的部分中，未施加压力和热量的部分保持未结合。未结合部分是用作注入口的开口。
通常，在外部容器12的除其上设置正极端子13和负极端子14的一侧以外的一侧的部分中形成注入口。
之后从注入口在外部容器12内部注入电解质10。已经将除具有注入口以外的侧面密封。因此被注入的电解质10将不会泄漏。此外，电解质10将不会侵入在已经被密封的侧面中的柔性膜11的重叠部分中。之后向注入口施加压力和热量。由柔性膜11的可热融合树脂组成的内部树脂层通过热融合结合在一起。以这种方式，完成了作为电化学器件的实例的二次电池23。
在本示例性实施方案的二次电池23中，可以组成正极活性材料层3的活性材料包括层状氧化物系材料如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2、Li2MO3-LiMO2、或LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2；尖晶石系材料如LiMn2O4；橄榄石系材料如LiMPO4；橄榄石-氟化物系材料如Li2MPO4F和Li2MSiO4F；和氧化钒系材料如V2O5。M是过渡金属。在每种正极活性材料中，组成这些活性材料的元素中的一部分可以被其他元素取代。此外，Li可以是过量的组成。可以使用这些活性材料中的一种类型或两种以上类型的混合物。
可以组成负极活性材料层7的活性材料包括：碳材料如石墨、无定形碳、金刚石碳、富勒烯、碳纳米管、和碳纳米角；锂金属材料；合金型材料如硅或锡；氧化物系材料如Nb2O5或TiO2；或这些材料的复合材料。
通过向前述活性材料中的每一种适当地加入结合剂或导电辅助剂而实现了组成正极活性材料层3和负极活性材料层7的活性材料混合物。可以使用例如炭黑、碳纤维、和石墨中的一种类型或两种以上类型的组合作为导电辅助剂。作为粘合剂，可以使用聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、和改性丙烯腈橡胶粒子。在正极活性材料层3和负极活性材料层7中，在每个层中的不可避免的倾斜、不均匀、和弯曲是被允许的。在每个层中的倾斜、不均匀、和弯曲由于例如制造过程或层形成能力的变化而出现。
作为正极集流体2，可以使用铝、不锈钢、镍、钛、或这些金属的合金。尤其是，铝是优选的。作为负极集流体6，可以使用铜、不锈钢、镍、钛、或这些金属的合金。
作为电解质10，可以使用以下有机溶剂中的一种类型或两种以上类型的混合物：例如，环碳酸酯如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯、和碳酸亚丁酯；链碳酸酯如碳酸乙基甲酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、和碳酸二丙酯(DPC)；脂肪族羧酸酯；γ-内酯如γ-丁内酯；链醚和环醚。再进一步地，可以将锂盐溶解在这些有机溶剂中。
隔离体8主要由多孔膜、纺织物、和由树脂制成的无纺布组成。可以使用的树脂组分包括，例如聚烯烃树脂如聚丙烯和聚乙烯、聚酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、尼龙树脂、芳族聚酰胺树脂、和聚酰亚胺树脂。尤其是，归因于其离子透过性以及将正极和负极物理分离的优良能力，聚烯烃系微孔膜是优选的。此外，根据需要，可以在隔离体8中形成含有无机粒子的层。可以用作无机粒子的材料包括绝缘氧化物、氮化物、硫化物、和碳化物。包括TiO2和Al2O3的材料是特别优选的。不仅在电极中而且在隔离体中包含绝缘无机粒子可以提供安全的电池。
外部容器12是由柔性膜11组成的轻重量的外部外壳。柔性膜11是层叠膜。树脂层设置在作为柔性膜11中基底材料的金属箔的两个表面上。金属箔可以选自具有用于防止电解质10的泄漏或用于防止水分从外部侵入的屏障性质的材料。可以使用铝、不锈钢等作为金属箔。可热融合树脂层如改性聚烯烃设置在金属箔的至少一个表面上。柔性膜11的可热融合树脂层彼此相对设置。可热融合树脂层在容纳多层电极体9的部分周围热融合在一起以形成外部容器12。作为外部容器12的表面，可以在金属箔的表面上设置树脂层如尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、或聚酯膜。该表面在其上形成热融合树脂层的表面的对侧上。
可以使用铝或铝合金作为正极端子13。可以使用铜、铜合金、镀镍铜或铜合金、或镍作为负极端子14。端子13和14中的每一个另一个端部侧延伸至外部容器12的外部。已经在端子13和14中的每一个的一部分上设置了可热融合树脂的密封剂18。该部分对应于外部容器12的外周被热焊接的部分。
本发明尤其可用于锂离子二次电池。然而，本发明还有效地应用于除锂离子电池外的二次电池，或者应用于除电池外的电化学器件如电容器(capacitor或condenser)。
尽管已经参照其示例性实施方案示出并且描述了本发明，本发明不限于该示例性实施方案。本领域普通技术人员应理解的是，可以在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下在其中做出形式和细节上的各种变化。
本申请基于并且2016年10月31日提交的日本专利申请号2016-212820并且要求其优先权的权益，其公开内容通过引用整体结合在本文中。
附图编号的解释
1 正极
2 正极集流体
3 正极活性材料层
3a 上表面
3b 斜面形部分
4 树脂层
4a 高透过性部
4b 低透过性部
4c 过渡部
5 负极
6 负极集流体
7 负极活性材料层
8 隔离体
9 多层电极体
10 电解质
11 柔性膜(层叠膜)
12 外部容器
13 正极端子
14 负极端子
16 模头
18 密封剂
19 切割线
23 层叠型二次电池(电化学器件)

Claims (17)

1.一种用于电化学器件的电极，所述电极包括：
在集流体上的涂布部，其中形成活性材料层；
未涂布部，其中未形成所述活性材料层；
和树脂层，其层叠为将所述未涂布部的一部分和所述涂布部覆盖；其中：
所述树脂层具有：
具有高离子透过性并且位于所述涂布部上的高透过性部；
具有低离子透过性并且位于所述未涂布部的一部分上的低透过性部；
和其离子透过性随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而降低并且位于所述高透过性部和所述低透过性部之间的过渡部。
2.根据权利要求1所述的电极，
其中所述树脂层的体积电阻率至少是1×1012Ω·cm。
3.根据权利要求1或2所述的电极，
其中所述高透过性部的层厚度薄，
所述低透过性部的层厚度厚，
并且所述过渡部的层厚度随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而增加。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极，
其中所述高透过性部的绝缘电阻低，
所述低透过性部的绝缘电阻高，
并且所述过渡部的绝缘电阻随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而增加。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电极，
其中所述高透过性部的密度低，
所述低透过性部的所述密度高，
并且所述过渡部的密度随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而增加。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电极，
其中所述涂布部的端部形成为斜面形状，
并且所述过渡部形成在呈斜面形状的部分上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电极，
其中所述树脂层含有绝缘材料。
8.根据权利要求7所述的电极，
其中所述绝缘材料是氧化铝粉末。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电极，
其中所述未涂布部的未被所述树脂层覆盖的部分是与电极端子连接的电极接头。
10.一种电化学器件，所述电化学器件包括：
多层电极体，其中使用根据权利要求1至9中任一项所述的电极作为正极、负极、或正极以及负极，并且所述正极和所述负极在其间插入有隔离体的情况下交替层叠；和
容纳所述多层电极体和电解质的外部容器。
11.一种制造用于电化学器件的电极的方法，所述方法包括以下步骤：
在集流体的一部分上形成活性材料层以在所述集流体上提供其中形成有所述活性材料层的涂布部和其中未形成所述活性材料层的未涂布部；和
层叠树脂层以覆盖所述未涂布部的一部分和所述涂布部；其中，
在所述层叠所述树脂层的步骤中，作为所述树脂层形成：
具有高离子透过性并且位于所述涂布部上的高透过性部，
具有低离子透过性并且位于所述未涂布部的一部分上的低透过性部，
和其离子透过性随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而降低并且位于所述高透过性部和所述低透过性部之间的过渡部。
12.根据权利要求11所述的制造电极的方法，
其中所述高透过性部、所述低透过性部和所述过渡部形成为使得：
所述高透过性部的层厚度薄，
所述低透过性部的层厚度厚，
并且所述过渡部的层厚度随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而增加。
13.根据权利要求11或12所述的制造电极的方法，其中所述高透过性部、所述低透过性部和所述过渡部形成为使得：
所述高透过性部的绝缘电阻率低，
所述低透过性部的绝缘电阻率高，
并且所述过渡部的绝缘电阻率随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而增加。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的制造电极的方法，
其中所述高透过性部、所述低透过性部和所述过渡部形成为使得：
所述高透过性部的密度低，
所述低透过性部的所述密度高，
并且所述过渡部的密度随着从所述高透过性部侧朝向所述低透过性部侧而增加。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的制造电极的方法，其中：
所述活性材料层沿着所述集流体的纵向方向间断地形成；
所述树脂层在所述活性材料层上形成，并且形成为突出到在所述活性材料层的纵向方向上的一个端部侧上的未涂布部上，并且突出到所述活性材料层的另一个端部侧的未涂布部上；并且
所述方法包括以预定形状切割所述电极以使得所述电极包括在纵向方向上的一个端部侧上在其上未形成树脂层的所述未涂布部的步骤。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的制造电极的方法，所述方法还包括通过压制所述树脂层、将所述树脂层的树脂熔化、或喷射树脂来填充所述低透过性部的树脂和绝缘材料的空隙的步骤。
17.一种制造电化学器件的方法，所述方法包括以下步骤：
通过根据权利要求11至16中任一项所述的制造电极的方法来形成正极、负极或正极以及负极；
将所述正极和所述负极在其间插入有隔离体的情况下交替层叠来形成多层电极体；和
将所述多层电极体和电解质容纳在外部容器内部。
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