CN109983613A - 电极组件及其制造方法以及包括该电极组件的二次电池 - Google Patents

电极组件及其制造方法以及包括该电极组件的二次电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电极组件及其制造方法以及包括所述电极组件的二次电池，所述电极组件包括：第一电极；粘合剂层，所述粘合剂层设置在第一电极上并且包括含有主体的主体层和含有客体的客体层；设置在粘合剂层上的隔膜；和设置在隔膜上的第二电极。

Description

电极组件及其制造方法以及包括该电极组件的二次电池
技术领域
本发明涉及电极组件及其制造方法以及包括该电极组件的二次电池。
背景技术
近来，由于储能技术在移动电话、摄像机笔记本电脑和电动车辆中的扩展应用，电池的研究和开发工作日益增加。电化学装置是这些研究和开发工作中最值得注意的领域，并且在这些装置中，锂二次电池由于高能量密度、高电压、长循环寿命和低磁放电率而已经被商业化并被广泛使用。
锂二次电池根据由正极、隔膜和负极组成的电极组件的结构进行分类。电极组件的示例可包括：果冻卷(折叠)型电极组件，其中长片型正极和负极在隔膜插入其间的同时折叠；堆叠型电极组件，其中按预定尺寸切割的各个正极和负极在隔膜插入其间的同时顺序地堆叠；和堆叠/折叠型电极组件，其中通过将预定单元的正极和负极与插置在二者之间的隔膜堆叠形成的双电池(Bi-cell)或全电池(Full cell)在长片型隔离片上对齐然后折叠(folding)。
在这些电极组件中，当堆叠电极和隔膜(层压工艺)时，电极可能不会固定在适当的位置。由于包括在电极组件中的正极和负极之间的组成差异，正极与隔膜之间以及负极和隔膜之间的粘合强度可能不同，从而导致与电解质润湿性有关的问题。此外，当这种电极组件受到冲击时，电极随后是隔膜可能会脱落，从而引起短路，并可能损坏隔膜。因此，电池的寿命和稳定性可能会降低。为此，需要使隔膜具有与正极和负极类似的粘合强度的技术。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种具有优异的粘合强度的电极组件，其中电极和隔膜固定在适当的位置。
本发明还旨在提供一种电极组件，其中负极与隔膜之间的粘合强度等于正极与隔膜之间的粘合强度，因此具有优异的电解质润湿性。
本发明还旨在提供一种二次电池，其在外部冲击时具有低的短路风险和隔膜损坏风险。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种电极组件，包括：第一电极；粘合剂层，所述粘合剂层设置在第一电极上并且包括含有主体的主体层和含有客体的客体层；设置在粘合剂层上的隔膜；和设置在隔膜上的第二电极。
本发明还提供一种制造电极组件的方法，所述方法包括：在第一电极上形成包括主体的主体层(步骤1-1)；在隔膜的一个表面上形成包括客体的客体层(步骤1-2)；通过将主体层和客体层设置成彼此接触来形成粘合剂层(步骤1-3)；和在隔膜的另一个表面上设置第二电极(步骤1-4)。
本发明还提供一种制造电极组件的方法，所述方法包括：在第一电极上形成包括客体的客体层(步骤2-1)；在隔膜的一个表面上形成包括主体的主体层(步骤2-2)；通过将客体层和主体层设置成彼此接触来形成粘合剂层(步骤2-3)；和在隔膜的另一个表面上设置第二电极(步骤2-4)。
本发明还提供一种包括所述电极组件的二次电池。
有益效果
在本发明的电极组件中，能够利用主客体化学原理来控制电极和隔膜固定在适当的位置，并且还能够改善电极与隔膜之间的粘合强度。本发明的电极组件的电解质润湿性可得到改善。此外，在包括本发明的电极组件的二次电池中，在受到外部冲击时电极脱落的可能性较小，因此由于隔膜的损坏而导致短路的风险较低。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施方式的电极组件的截面图。
图2是根据本发明另一示例性实施方式的电极组件的截面图。
图3是根据本发明又一示例性实施方式的电极组件的截面图。
具体实施方式
本文和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为限于传统含义或字面含义，而应当基于发明人适当地定义该术语的概念以便以最佳方式描述本发明的原则，被解释为具有与本发明的技术范围相一致的含义和概念。
尽管已经参照仅仅是示例性的附图中示出的示例性实施方式解释了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，可以从给定实施方式实现各种修改和等同的其他实施方式。因此，要保护的本发明的真正技术范围应当由所附权利要求的技术构思确定。
图1是根据本发明示例性实施方式的电极组件的截面图。
参照图1，根据本发明示例性实施方式的电极组件包括第一电极100、粘合剂层200、隔膜300和第二电极400。
第一电极100或第二电极400可以是正极或负极，但是在根据本发明示例性实施方式的电极组件中，第一电极100或第二电极400可以是负极。
第一电极100可包括第一电极集电器和设置在第一电极集电器的一个表面上的第一电极活性材料层。第二电极400可包括第二电极集电器和设置在第二电极集电器的一个表面上的第二电极活性材料层。第一电极集电器或第二电极集电器可以是正极集电器或负极集电器。第一电极活性材料层或第二电极活性材料层可以是正极活性材料层或负极活性材料层。
正极集电器不会引起根据本发明示例性实施方式的锂二次电池的化学变化，并且具有高导电性。正极集电器可具有细微的不平坦表面，从而提高正极活性材料的粘合强度，并且可以是诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体、和无纺布之类的各种形式。正极集电器的具体示例可包括不锈钢、镍、钛、煅烧碳或铝。不锈钢可以用碳、镍、钛、或银进行表面处理。
正极活性材料层可由正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物形成，并且混合物中可进一步包括填料。
正极活性材料的具体示例可包括：层状化合物，诸如锂过渡金属氧化物(Li(NiaMnbCoc)O2)、锂钴氧化物(LiCoO2)或锂镍氧化物(LiNiO2)；由一种或两种或更多种过渡金属取代的化合物；锂锰氧化物，诸如Li1+xMn2-xO4(x＝0～0.33)、LiMnO3、LiMn2O3、或LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，诸如LiV3O8、LiFe3O4、V2O5、或Cu2V2O7；由式LiNi1-xMxO2(M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，且x＝0.01～0.3)表示的锂锰复合氧化物；由LiNixMn2-xO4表示的尖晶石结构的锂锰氧化物；LiMn2O4，其中上式的一部分Li被碱土金属离子取代；二硫化物；Fe2(MoO4)3；或镍-钴-锰氧化物。
导电材料不会引起根据本发明示例性实施方式的锂二次电池的化学变化，并且具有导电性。导电材料的具体示例可以是石墨，诸如天然石墨或人工石墨；炭黑，诸如乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、或热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；金属粉末，诸如氟纤维、铝或镍粉；导电晶须，诸如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如钛氧化物；或诸如聚苯撑衍生物之类的导电材料。
粘合剂是有助于正极活性材料与导电材料之间的结合以及有助于与集电器的结合的组分。粘合剂的具体示例可包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯聚合物(EPDM)橡胶、氢化丁腈橡胶(HNBR)、磺化的EPDM、丁苯橡胶、氟橡胶、和各种共聚物。
填料是抑制正极膨胀的组分，填料是不会引起根据本发明示例性实施方式的锂二次电池的化学变化的纤维状材料。填料可以是烯烃基聚合物，诸如聚乙烯或聚丙烯；或纤维材料，诸如玻璃纤维或碳纤维。
负极集电器不会引起根据本发明示例性实施方式的锂二次电池的化学变化并且具有导电性。负极集电器的具体示例可以是铜、不锈钢、铝、铝-镉合金、镍、钛、或煅烧碳。铜或不锈钢可以用碳、镍、钛、或银进行表面处理。类似于正极集电器，负极集电器可具有细微的不平坦表面，以增强负极活性材料的粘合强度，并且可以是诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体、和无纺布之类的各种形式。
负极活性材料层可包括负极活性材料，并且进一步包括导电材料、粘合剂和填料。
负极活性材料的具体示例可包括：碳，诸如非石墨化碳和石墨基碳；金属复合氧化物，诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me＝Mn、Fe、Pb、Ge；Me’＝Al、B、P、Si、周期表第I、II和III族元素、卤素；0≤x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、GeO、GeO2、Bi2O3、或Bi2O5；导电聚合物，诸如聚乙炔；Li-Co-Ni基材料；钛氧化物；和锂钛氧化物。
导电材料、粘合剂和填料的描述与正极中所用的导电材料、粘合剂和填料的描述相同，将省略其描述。
粘合剂层200设置在第一电极100上，并且包括含有主体的主体层201和含有客体的客体层202。具体地，粘合剂层200可以设置在第一活性材料层的未设置第一电极集电器的另一个表面上。
在图1中，主体层201设置在第一电极100上，客体层202设置在主体层201上。或者，客体层可以设置在第一电极100上，主体层可以设置在客体层上。
主体和客体可以是通过分子识别(molecular recognition)或自组装(self-assembly)彼此结合而形成复合物的材料。主体可以是超分子(supramolecule)，其可以是内部具有空腔(cavity)且其中可以结合不同分子的环状分子。客体可以是可通过分子识别(molecular recognition)或自组装(self-assembly)与超分子结合的分子或离子。
由于主体和客体的特性，当主体层201和客体层202被设置为彼此接触时，且更具体地，当主体层201设置在第一电极100上，客体层202设置在隔膜300上，然后主体层201和客体层202被设置为彼此接触时，主体和客体通过分子识别或自组装彼此结合，从而形成粘合剂层200。
当控制主体或客体在第一电极100或隔膜300上的分布时，可以控制第一电极100和隔膜300藉由分子识别或自组装而更精确地固定在期望的位置，即，正确的位置。
此外，当控制第一电极100或隔膜300上的主体或客体的量、即负载量时，可以控制和改善其粘合强度。更具体地，由于负极和正极之间的组成差异，负极与隔膜之间以及正极和隔膜之间的粘合强度可能不同。在此，当控制负极与隔膜之间和/或正极与隔膜之间的主体或客体的量时，可以将负极与隔膜之间的粘合强度和正极与隔膜之间的粘合强度控制为相等的。当负极与隔膜之间的粘合强度和正极与隔膜之间的粘合强度彼此相同时，可以改善相对于电极组件的电解质的润湿性。当第一电极100与隔膜300之间的粘合强度得到提高时，可以减少由于第一电极100在受到外部冲击时从隔膜300脱落而导致的对隔离膜的损坏或短路的可能性。
主体的具体示例可包括环糊精(cyclodextrin)、杯芳烃(calixarene)、柱芳烃(pillararene)、葫芦脲(cucurbituril)、卟啉(porphyrin)、金属冠醚(metallacrown)、冠醚(crown ether)、沸石(zeolite)、环三聚藜芦烯(cyclotriveratrylene)、穴蕃(cryptophane)、分子监狱(carcerand)和折叠体(foldamer)。具体地，环糊精可以是α-环糊精、β-环糊精、或γ-环糊精。主体层201中可包括一种或多种类型的主体。
客体可以是能够与主体进行分子识别或自组装的任何材料，并且可以是，但不特别限于：二茂铁、镉、铅、镧系元素、锕系元素、四苯基乙烯、对二甲苯二铵、Fe、Mg、Mn、N,N-双(水杨醛)乙二胺、或轮烷。客体层202中可以包括一种或多种类型的客体。
将详细描述能够与主体进行分子识别或自组装的客体。当主体是环糊精时，客体可以是二茂铁或轮烷，当主体是杯芳烃时，客体可以是镉、铅、镧系元素或锕系元素。当主体是柱芳烃时，客体可以是四苯基乙烯。当主体是葫芦脲时，客体可以是对二甲苯二铵或轮烷。当主体是卟啉时，客体可以是Fe、Mg或Mn。当主体是沸石时，客体可以是N,N-双(水杨醛)乙二胺。
隔膜300防止负极与正极之间的短路，并提供锂离子的迁移路径。隔膜300可以是具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。隔膜300的具体示例可包括诸如聚丙烯或聚乙烯之类的聚烯烃基聚合物膜或其多层膜、微孔膜、织物和无纺布。当使用诸如聚合物之类的固体电解质作为电解质时，固体电解质也可以用作隔膜。
电解质可以是含有锂盐的非水电解质。锂盐的具体示例可包括LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2Nli、低级脂族碳酸锂、四苯基硼酸锂、酰亚胺、和类似物。
非水电解质可以是电池中使用的任何一种，并且可以是，但不特别限于，非水有机溶剂、有机固体电解质、或无机固体电解质。具体地，有机固体电解质可以是聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、多聚赖氨酸(poly agitationlysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、或含有离子解离基团的聚合物。
第二电极400可以设置在隔膜300上，并且可以是正极或负极。已经描述了正极和负极，因此将省略其描述。
在隔膜300和第二电极400之间可以进一步包括单独的粘合剂层。单独的粘合剂层可以具有与粘合剂层200相同的配置，并且可以是包括导电材料和粘合剂的导电材料浆料，诸如一般的粘合剂层。
当单独的粘合剂层具有与粘合剂层200相同的配置时，主体层设置在隔膜300上，客体层可以设置在主体层上，第二电极400可以设置在客体层上。此外，客体层可以设置在隔膜300上，主体层可以设置在客体层上，第二电极400可以设置在主体层上。单独的粘合剂层的描述与粘合剂层200的描述相同。
导电材料和粘合剂可与在负极的描述中的导电材料和粘合剂相同。
在下文中，将描述根据本发明示例性实施方式的电极组件的若干制造方法。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的制造方法之一包括：在第一电极100上形成含有主体的主体层201(步骤1-1)。
步骤1-1可以是用于形成主体层201的步骤，该步骤通过用包含主体和溶剂在内的用于形成主体层的组合物涂覆第一电极100，使得被负载的主体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2，优选为1.5mg/25cm2至5mg/25cm2，更优选为2mg/25cm2至2.5mg/25cm2。
当满足上述条件时，电极与隔膜之间的粘合强度增加，并且电极的体积电阻和润湿速度降低到不影响电池性能的水平。
已经提供了主体的详细描述，在此将省略。具体地，溶剂可以是非水溶剂，诸如丙酮、氢氧化钾、四氢呋喃(THF)、异丙醇(IPA)、氯仿、甲苯，或者是诸如水的水性溶剂。
形成主体层201的具体方法可以是刮刀涂布、丝网印刷、喷涂、流涂、旋涂、浸涂、或棒涂。
制造根据本发明示例性实施方式的电极组件的方法之一包括：在隔膜300的一个表面上形成含有客体的客体层202(步骤1-2)。
步骤1-2可以是用于形成客体层202的步骤，该步骤通过用包含客体和溶剂在内的用于形成客体层的组合物涂覆隔膜300的一个表面，使得被负载的客体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2，优选为1.5mg/25cm2至5mg/25cm2，更优选为2mg/25cm2至2.5mg/25cm2。
当满足上述条件时，电极与隔膜之间的粘合强度增加，并且电极的体积电阻和润湿速度降低到不影响电池性能的水平。
已经提供了客体的详细描述，在此将省略。具体地，溶剂可以是非水溶剂，诸如丙酮、四氢呋喃(THF)、异丙醇(IPA)、氯仿、甲苯，或者是诸如水的水性溶剂。
形成客体层202的具体方法可以是刮刀涂布、丝网印刷、喷涂、流涂、旋涂、浸涂、或棒涂。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的若干制造方法之一包括：通过将主体层201和客体层202设置成彼此接触来形成粘合剂层200(步骤1-3)。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的若干制造方法之一包括：在隔膜300的另一个表面上设置第二电极400(步骤1-4)。
在步骤1-3和步骤1-4之间，可以进一步包括：在隔膜300的另一个表面上形成粘合剂层的步骤。粘合剂层可以是包括主体层和客体层的粘合剂层，并且形成粘合剂层200的方法与上述相同，这里不再描述。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的制造方法之一可进一步包括：在步骤1-4之后，在80kgf至150kgf的压力下、在60℃至100℃下进行层压(步骤1-5)。当在上述条件下进行层压时，可以使对电极和隔膜的损坏最小化并且可以改善粘合强度。
在下文中，将描述根据本发明示例性实施方式的电极组件的另一种制造方法。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的这种制造方法可包括：在第一电极100上形成含有客体的客体层202(步骤2-1)。
步骤2-1可以是用于形成客体层202的步骤，该步骤通过用包含客体和溶剂在内的用于形成客体层的组合物涂覆第一电极，使得被负载的客体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2，优选为1.5mg/25cm2至5mg/25cm2，更优选为2mg/25cm2至2.5mg/25cm2。
当满足上述条件时，电极与隔膜之间的粘合强度增加，并且电极的体积电阻和润湿速度降低到不影响电池性能的水平。
已经提供了对用于形成客体层的组合物和形成客体层202的方法的描述，在此将省略。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的另一种制造方法包括：在隔膜300的一个表面上形成含有主体的主体层201(步骤2-2)。
步骤2-2可以是用于形成主体层201的步骤，该步骤通过用包含主体和溶剂在内的用于形成主体层的组合物涂覆隔膜300的一个表面，使得被负载的主体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2，优选为1.5mg/25cm2至5mg/25cm2，更优选为2mg/25cm2至2.5mg/25cm2。
当满足上述条件时，电极与隔膜之间的粘合强度增加，并且电极的体积电阻和润湿速度降低到不影响电池性能的水平。
已经提供了对用于形成主体层的组合物和形成主体层201的方法的描述，在此将省略。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的另一种制造方法包括：通过将客体层202和主体层201设置成彼此接触来形成粘合剂层200(步骤2-3)。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的另一种制造方法包括：在隔膜300的另一个表面上设置第二电极400(步骤2-4)。
在步骤2-3和步骤2-4之间，可以进一步包括在隔膜300的另一个表面上形成单独的粘合剂层的步骤。当单独的粘合剂层是包括主体层和客体层的粘合剂层时，其可以如形成粘合剂层200的方法中所述形成，因此这里将不再描述单独的粘合剂层的形成方法。即使单独的粘合剂层是与粘合剂层200不同的粘合剂层，其也可以如形成粘合剂层200的方法中所述形成，因此将不再描述单独的粘合剂层。
根据本发明示例性实施方式的电极组件的另一种制造方法可进一步包括：在步骤2-4之后，在80kgf至150kgf的压力下、在60℃至100℃下进行层压(步骤2-5)。当在上述条件下进行层压时，可以使对电极和隔膜的损坏最小化并且可以改善粘合强度。
图2是根据本发明另一示例性实施方式的电极组件的截面图。根据本发明另一示例性实施方式的电极组件可以是具有双电池结构的电极组件，并且具体地是具有C型双电池结构的电极组件。
参照图2，根据本发明另一示例性实施方式的电极组件具有其中第一电极110、第一粘合剂层210、隔膜310、第二电极410、隔膜310、第二粘合剂层220、和第一电极110顺序地堆叠的结构。可以在隔膜310与第二电极410之间进一步设置单独的粘合剂层。
第一电极110可以是负极，第二电极410可以是正极。这是因为，由于负极与正极之间的组成差异，优选第一粘合剂层和第二粘合剂层设置在具有弱粘合强度的隔膜和负极之间。
第一电极110的描述与第一电极100的描述相同，在此将省略。第二电极410的描述与第二电极400的描述相同，在此也将省略。
虽然第一粘合剂层210和第二粘合剂层220设置在第一电极110与隔膜310之间，但是包括在第一粘合剂层210中的主体层211和客体层212的位置可以与图2中所示的不同。此外，包括在第二粘合剂层220中的第二主体层221和第二客体层222的位置也可以与图2中所示的不同。
第一粘合剂层210和第二粘合剂层220的描述与粘合剂层200的描述相同，在此将省略。第一主体层211和第二主体层221的描述与主体层201的描述相同，在此将省略。第一客体层212和第二客体层222的描述与客体层202的描述相同，在此将省略。
隔膜310的描述与隔膜300的描述相同，在此将省略。
已经提供了单独的粘合剂层的描述，因此将省略。
图3是根据本发明又一示例性实施方式的电极组件的截面图。
根据本发明又一示例性实施方式的电极组件可以是具有双电池结构的电极组件，并且具体地是具有A型双电池结构的电极组件。
参照图3，根据本发明又一示例性实施方式的电极组件具有其中第一电极120、隔膜320、第三粘合剂层230、第二电极420、第四粘合剂层240、隔膜320和第一电极120顺序地堆叠的结构。可以在第一电极120与隔膜320之间进一步设置单独的粘合剂层。
第一电极120可以是正极，第二电极420可以是负极。这是因为，如上所述，由于负极与正极之间的组成差异，优选第三粘合剂层和第四粘合剂层设置在具有弱粘合强度的隔膜和负极之间。
第一电极120的描述与第一电极100的描述相同，在此将省略。第二电极420的描述与第二电极400的描述相同，在此也将省略。
当第三粘合剂层230和第四粘合剂层240设置在隔膜320与第二电极420之间时，包括在第三粘合剂层230中的主体层231和客体层232的位置可以与图3中所示的不同。此外，包括在第四粘合剂层240中的主体层241和客体层242的位置也可以与图3中所示的不同。
第三粘合剂层230和第四粘合剂层240的描述与粘合剂层200的描述相同，在此将省略。第三主体层231和第四主体层241的描述与主体层201的描述相同，在此将省略。第三客体层232和第四客体层242的描述与客体层202的描述相同，在此将省略。
隔膜320的描述与隔膜300的描述相同，在此将省略。
已经提供了单独的粘合剂层的描述，在此将省略。
本发明提供一种二次电池，包括：根据本发明示例性实施方式的电极组件、根据本发明另一示例性实施方式的电极组件、或根据本发明又一示例性实施方式的电极组件，以及电解质。
已经提供了电极组件的描述，在此将其省略。
电解质可以是含有锂盐的非水电解质。锂盐的具体示例可包括LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2Nli、低级脂族碳酸锂、四苯基硼酸锂、和酰亚胺。
非水电解质可以是电池中使用的任何一种，并且可以是，但不特别限于，非水有机溶剂、有机固体电解质、或无机固体电解质。具体地，有机固体电解质可以是聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、多聚赖氨酸(agitation lysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、或含有离子解离基团的聚合物。
二次电池的形状没有特别限制，但是例如可以是使用罐的圆柱形、棱柱形、袋形、或硬币形。
<附图标记的说明>
100、110、120：第一电极 200：粘合剂层
210：第一粘合剂层 220：第二粘合剂层
230：第三粘合剂层 240：第四粘合剂层
201：主体层 202：客体层
211：第一主体层 212：第一客体层
221：第二主体层 222：第二客体层
231：第三主体层 232：第三客体层
241：第四主体层 242：第四客体层
300、310、320：隔膜 400、410、420：第二电极
[实施例]
在下文中，将详细描述本发明的实施例以使本领域普通技术人员容易地实施。然而，本发明可以以各种形式实现，并且不限于本文描述的那些。
<实施例1至6：电极组件的制造>
用于形成主体层的组合物的制备
通过将表1中列出的主体与溶剂混合来制备0.5M用于形成主体层的组合物。
[表1]
类型 主体 溶剂
用于形成主体层1(H1)的组合物 α-环糊精 丙酮
用于形成主体层2(H2)的组合物 葫芦脲 氢氧化钾
用于形成客体层的组合物的制备
通过将表2中列出的客体与溶剂混合来制备0.5M用于形成客体层的组合物。
[表2]
类型 客体 溶剂
用于形成客体层的组合物 轮烷 氯仿
正极的制造
以92重量％的锂钴复合氧化物(LiCoO2)作为正极活性材料、4重量％的炭黑作为导电材料、和4重量％的聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂聚合物来制备混合物，并将混合物添加至溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，由此制备正极混合物浆料。将正极混合物浆料涂覆到作为铝(Al)薄膜的厚度为20μm的正极集电器上，进行干燥以制造正极，然后进行辊压(roll press)，得到厚度为100μm的正极。
负极的制造
以96重量％的炭粉作为负极活性材料、1重量％的炭黑作为导电材料、和3重量％的PVDF作为粘合剂聚合物来制备混合物，并将混合物添加至溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮中，由此制备负极混合物浆料。将负极混合物浆料涂覆到作为铜(Cu)薄膜的厚度为10μm的负极集电器上，进行干燥以制造负极，然后进行辊压(roll press)，得到厚度为120μm的负极。
电极组件的制造
通过利用表3中列出的用于形成主体层的组合物旋涂上述制造的负极来形成主体层，组合物的量使得被负载的主体的量为表3中列出的量。通过利用用于形成客体层的组合物旋涂隔膜(商品名：SRS，制造商：LG Chem)的一个表面来形成客体层，组合物的量使得被负载的客体的量为5mg/25cm2。将主体层和客体层设置成彼此接触，得到粘合剂层。通过利用表3中列出的用于形成主体层的组合物旋涂隔膜的另一个表面来形成主体层，组合物的量使得被负载的主体的量为表3中列出的量。通过利用用于形成客体层的组合物旋涂正极的一个表面来形成客体层，组合物的量使得被负载的客体的量为5mg/25cm2。将主体层和客体层设置成彼此接触，得到粘合剂层。随后，将上面制造的层在表3中列出的温度和压力的条件下层压(lamination)，得到电极组件。
[表3]
<比较例1和2：电极组件的制造>
将实施例1中制造的正极、隔膜(商品名：SRS，制造商：LG Chem)、和负极在表4中列出的温度和压力条件下顺序地堆叠并层压，得到电极组件。
[表4]
分类 温度(℃) 压力(kgf)
比较例1 90 100
比较例2 120 200
<试验例1：粘合强度的评估>
将实施例1至实施例6、比较例1和比较例2的每个电池组件切割成宽度为1cm且长度为10cm，并固定在载玻片上。将负极和正极从隔膜上剥离以进行180度剥离试验(peeltest)，以测量剥离强度(粘合强度)。通过测量剥离强度五次或更多次并由此确定平均值来进行评估，结果在表5中示出。
<试验例2：润湿速度的评估>
将实施例1至实施例6、比较例1和比较例2的每个电池组件切割成长度为5cm且宽度为5cm，并浸入电解质(EC/EMC＝1/2(体积比)，1mol LiPF6)至深度为5mm，1小时后计算重量变化。然后，使用电解质密度转换重量变化，结果在表5中示出。
[表5]
参照表5，实施例1至6的每个电极组件的负极与隔膜之间的粘合强度高于比较例1的电极组件的负极与隔膜之间的粘合强度。特别地，实施例5的电极组件的粘合强度提高到比较例1的电极组件的粘合强度的约173％。此外，可以看出，实施例1至6的电极组件表现出与比较例1相同的润湿速度。
然而，可以确认，即使在实施例2和实施例5的电极组件中使用两倍高负载量的用于形成主体层和客体层的组合物，电极与隔膜之间的粘合强度也没有显著改善。根据这些结果，可以确认，以合适量负载用于形成主体层和客体层的组合物对制造成本和工艺效率有利。
当实施例2至4的电极组件之间仅层压条件有差异时，实施例2的具有较高层压温度的电极组件具有最高的粘合强度，实施例4的具有最低层压温度的电极组件具有优异的粘合强度。由于实施例2至4的电极组件的这种层压条件几乎与双电池的层压条件相似，因此可以估计即使应用于双电池，根据本发明的电极组件也能够在无需额外工艺的情况下，实现优异的粘合强度。
与实施例1和比较例1相比，比较例2的电极组件的粘合强度得到改善，因为比较例2的电极组件在高温和高压下层压。然而，由于在高温和高压下进行层压，可以看出，比较例2的电极组件的润湿速度急剧降低。从比较例2的电极组件的润湿速度，可以估计，比较例2的电极组件的电极和隔膜之间的界面间隙显著减小，因此增加了电解质润湿性的阻力，导致对隔膜的损坏。

Claims (19)

1.一种电极组件，包括：
第一电极；
粘合剂层，所述粘合剂层设置在所述第一电极上并且包括含有主体的主体层和含有客体的客体层；
设置在所述粘合剂层上的隔膜；和
设置在所述隔膜上的第二电极。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述主体是超分子。
3.根据权利要求2所述的电极组件，其中所述超分子是环状分子。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述主体是选自由环糊精(cyclodextrin)、杯芳烃(calixarene)、柱芳烃(pillararene)、葫芦脲(cucurbituril)、卟啉(porphyrin)、金属冠醚(metallacrown)、冠醚(crown ether)、沸石(zeolite)、环三聚藜芦烯(cyclotriveratrylene)、穴蕃(cryptophane)、分子监狱(carcerand)和折叠体(foldamer)构成的组中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述客体是选自由二茂铁、镉、铅、镧系元素、锕系元素、四苯基乙烯、对二甲苯二铵、Fe、Mg、Mn、N,N-双(水杨醛)乙二胺、或轮烷(rotaxane)构成的组中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述主体层设置在所述第一电极上，并且
所述客体层设置在所述主体层上。
7.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述客体层设置在所述第一电极上，并且
所述主体层设置在所述客体层上。
8.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述电极组件进一步包括位于所述隔膜和所述第二电极之间的粘合剂层，所述粘合剂层包括含有主体的主体层和含有客体的客体层。
9.根据权利要求8所述的电极组件，其中所述主体层设置在隔膜上，所述客体层设置在所述主体层上，并且所述第二电极设置在所述客体层上。
10.根据权利要求8所述的电极组件，其中所述客体层设置在隔膜上，所述主体层设置在所述客体层上，并且所述第二电极设置在所述主体层上。
11.一种制造电极组件的方法，包括：
在第一电极上形成包括主体的主体层(步骤1-1)；
在隔膜的一个表面上形成包括客体的客体层(步骤1-2)；
通过将所述主体层和所述客体层设置成彼此接触来形成粘合剂层(步骤1-3)；和
在所述隔膜的另一个表面上设置第二电极(步骤1-4)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中步骤1-1是用于形成主体层的步骤，该步骤通过用包含主体和溶剂在内的用于形成主体层的组合物涂覆所述第一电极，使得被负载的主体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2。
13.根据权利要求11所述的方法，其中步骤1-2是用于形成客体层的步骤，所述步骤通过用包含客体和溶剂在内的用于形成客体层的组合物涂覆所述隔膜的一个表面，使得被负载的客体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述制造电极组件的方法进一步包括在步骤1-4之后，在80kgf至150kgf的压力下、在60℃至100℃下进行层压(步骤1-5)。
15.一种制造电极组件的方法，包括：
在第一电极上形成包括客体的客体层(步骤2-1)；
在隔膜的一个表面上形成包括主体的主体层(步骤2-2)；
通过将所述客体层和所述主体层设置成彼此接触来形成粘合剂层(步骤2-3)；和
在所述隔膜的另一个表面上设置第二电极(步骤2-4)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中步骤2-1是用于形成客体层的步骤，所述步骤通过用包含客体和溶剂在内的用于形成客体层的组合物涂覆所述第一电极，使得被负载的客体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2。
17.根据权利要求15所述的方法，其中步骤2-2是用于形成主体层的步骤，所述步骤通过用包含主体和溶剂在内的用于形成主体层的组合物涂覆所述隔膜的一个表面，使得被负载的主体的量为0.5mg/25cm2至20mg/25cm2。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述制造电极组件的方法进一步包括在步骤2-4之后，在80kgf至150kgf的压力下、在60℃至100℃下进行层压(步骤2-5)。
19.一种二次电池，包括根据权利要求1至10中任一项所述的电极组件。
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