CN111971819B - 能够减少超薄箔卷曲和防止其折叠的超薄箔传送和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超薄箔传送和处理方法，用于减少在超薄箔传送和处理工序中可能发生的卷曲并防止超薄箔折叠，并且包括：将静电感应材料涂覆或安装在辊的两端上以形成带电部的步骤；在超薄箔传送和辊压工序期间摩擦超薄箔和辊，以使所述超薄箔和所述辊的两端带正电或负电的带电步骤；以及静电力施加步骤，其中与带电步骤同时或在带电步骤之后，向所述超薄箔的两端施加静电力，从而减少超薄箔的卷曲。

Description

能够减少超薄箔卷曲和防止其折叠的超薄箔传送和处理方法
技术领域
本发明涉及利用卷对卷工艺的用于二次电池的超薄箔传送和处理方法，并且是一种防止由于在处理期间的超薄箔弯曲而引起的折叠现象的方法。
本申请要求基于2018年10月16日提交的韩国专利申请第10-2018-0123011号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。
背景技术
电子行业的最新趋势可以概括为设备和无线、移动趋势以及从模拟到数字的转变。代表性的例子包括无线电话(移动电话)和笔记本电脑的迅速普及，以及从模拟相机到数码相机的转变。
除了这些趋势之外，还积极地进行了对作为设备的工作电源的二次电池的研究和开发。特别地，使用锂过渡金属氧化物和锂复合氧化物作为正极活性材料的具有高输出和容量重量比的锂二次电池已受到广泛关注。
根据具有正极/隔板/负极结构的电极组件的结构对二次电池进行分类。电极组件的代表性示例包括：其中长片型正极和负极在其间插入有隔板的情况下卷绕的包卷(卷绕)型电极组件；其中以预定尺寸单元切割的多个正极和负极在其间插入有隔板的情况下顺序地堆叠的堆叠型电极组件；以及其中预定单元的正极和负极在其间插入有隔板的情况下堆叠而成的双电池(Bi-cell)或全电池(Full cell)与隔板片一起卷绕的堆叠/折叠型电极组件。
另一方面，电极通过离子交换产生电流，并且构成电极的正极和负极具有其中电极活性材料被施加至由金属制成的电极集电器上的结构。
一般而言，负极具有其中碳基活性材料涂覆在由铜或铝制成的电极板上的结构，并且正极具有其中由LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2或类似物制成的活性材料涂覆在由铝等制成的电极板上的结构。
为了制造正极或负极，将包括电极活性材料的电极混合物沿一个方向涂覆在由长金属片制成的电极集电器上。
隔板位于电池的正极和负极之间，以进行绝缘并保持电解质提供离子传导通道。
用于制造电极和隔板和类似者的辊压工艺、纵切工艺、开槽工艺、层压工艺或折叠工艺主要利用卷对卷工艺(Roll-to-roll process)进行。在此，卷对卷工艺是指其中多个可弯曲金属箔等在辊之间移动并执行诸如涂覆和印刷之类的工序的工艺。
即，例如，展开卷绕了柔性且薄片状材料的辊，供给材料，对所供给的材料进行涂覆和印刷，然后重新卷绕并取回被另一辊处理的材料。
然而，在现有技术中，在诸如集电器之类的超薄箔的传送和处理过程中，出现由于辊和辊之间的间隙以及施加到电极片的中心和边缘的张力差而导致超薄箔弯曲的现象。
如果弯曲现象变得严重，则电极片可能会在随后的传送工序或卷绕工序中折叠。如果在电极制造工序中发生上述问题，则可能无法进行诸如形成电极接片之类的后续工序。
另一方面，作为解决上述问题的方法，在专利第1764578号中公开了一种电极片退绕设备，该电极片退绕设备包括接触辊，所述接触辊用于在与其上卷绕有电极片的电极辊的外表面接触的状态下诱导电极片展开，以取出电极片，以便防止电极片折叠。然而，在该设备中，当对从电极辊和接触辊中抽出的片材进行后续的传送或辊压处理时，仍有可能发生片材弯曲现象。
因此，需要开发一种超薄箔供给和处理方法以解决上述问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的是解决现有技术的上述问题以及过去需要解决的技术问题。
在本发明的卷对卷工艺中，在超薄箔传送和处理过程中，辊的两端均涂有静电感应材料，并且通过施加由传送过程中的摩擦产生的静电吸引，减轻了在超薄箔的边缘处发生的弯曲现象，并且防止了在严重弯曲时可能发生的超薄箔折叠。这可以显著降低后续步骤中电池的故障率，并提高电池的安全性。
技术方案
因此，为了实现上述目的，
根据本发明的用于在卷对卷工艺中传送和处理超薄箔的方法可包括：
将静电感应材料涂覆或安装在辊的两端上以形成带电部；
通过在超薄箔传送和辊压工序期间摩擦超薄箔和辊，使超薄箔和辊的两端带正电或负电；以及，
在带电的同时或带电后，向超薄箔的两端施加静电力，由此减轻超薄箔的弯曲现象。
根据本发明的实施方式，超薄箔和辊优选地带有不同极性的电荷。
根据本发明的实施方式，带电部的宽度可以是辊的总宽度的5％至25％。
根据本发明的实施方式，超薄箔可以是选自诸如聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚酯、尼龙、棉、丙烯酸纤维、聚氨酯和类似的能够制造织物的非导体构成的组中的一种，或者是选自诸如铜、铝、镍、钛、钨、铁、银、金和包含这些材料的合金的能够以超薄形式制造的导体构成的组中的一种。
根据本发明的实施方式，超薄箔可以是二次电池中使用的电极集电器、膜或片。
根据本发明的实施方式，当超薄箔是导体时，带电可进一步包括：将包括非导电膜和施加于所述非导电膜上的粘合剂的非导电带贴附至超薄箔的与带电部接触的表面。
根据本发明的实施方式，在贴附的非导电带中，非导电膜的厚度可以为50至300μm，并且其宽度对应于带电部的宽度。
根据本发明的实施方式，静电感应材料可以是选自由以下各者构成的组中的一种：硬质橡胶、尼龙、羊毛、人造丝、丝绸、醋酸纤维、奥纶、野吉浆、橡胶、涤纶、维尼纶、沙林、多克隆、咖啡酸酯、聚乙烯、白蜡石、赛璐珞、玻璃纸、氯乙烯和聚四氟乙烯。
根据本发明的实施方式，超薄箔的材料与涂覆或安装在带电部上的静电感应材料可以是不同的。
根据本发明的实施方式，贴附至超薄箔的非导电带与涂覆或安装在带电部上的静电感应材料可以彼此不同。
此外，待涂覆的静电感应材料的厚度可以为1至20mm。
根据本发明的实施方式，在辊中形成有带电部的部分的直径可形成为比未形成带电部的部分的直径小了待涂覆的部分的厚度。
根据本发明的实施方式，施加静电力可包括：通过在超薄箔的带电的两端的一侧或两侧上安装与两端具有相反极性或相同极性的带电的物体，以在弯曲的相反方向上施加静电力。
根据本发明的实施方式，所述物体可以是安装成以两端与带电辊或超薄箔间隔开的状态与超薄箔相邻的单独带电体。
根据本发明的实施方式，一个或多个带电体可以沿着超薄箔的移动方向安装。
根据本发明的实施方式，带电体可以是选自由包含铁或镍的铁磁或半铁磁材料构成的组中的至少一种。
此外，本发明提供一种二次电池，所述二次电池具有根据本发明制造的两个或更多个用于二次电池的电极，并且具有内置于电池壳体中的电极组件，其中所述电极组件卷绕有作为根据本发明制造的超薄箔且介于单元电极之间的隔板。
有益效果
根据本发明的超薄箔传送和处理方法，在卷对卷工艺中，通过使辊的两端带电，由于辊与超薄箔之间的摩擦而使得超薄箔的两端带电，并且对超薄箔的两端施加静电力，以改善传送过程中可能出现的超薄箔弯曲现象，从而最终防止超薄箔的折叠现象。
附图说明
图1是示出在传统的卷对卷工艺中发生超薄箔弯曲现象的状态的示意图。
图2是示出根据本发明的制造和处理超薄箔的方法的流程图。
图3是示出根据本发明的辊和超薄箔的带电过程的示意图。
图4是示出根据本发明的实施方式的在超薄箔的传送工序中，使辊和超薄箔带电的状态的垂直截面图。
图5是示出根据本发明另一实施方式的在超薄箔的传送工序中，使辊和超薄箔带电的状态的垂直截面图。
图6是示出使带电体接近两端都带电的超薄箔从而施加静电吸引力的垂直截面图。
图7是示出使带电体接近两端都带电的超薄箔从而施加静电排斥力的垂直截面图。
图8是示出根据本发明的超薄箔的制造和处理方法的作为实施方式的电极的制造工序的示意图。
具体实施方式
本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解读为受限于普通术语或词典术语，而是发明人为了最佳描述其发明而可适当定义术语的概念。这些术语和词语应被解读为与本发明的技术构思相一致的含义和概念。因此，本说明书中描述的实施方式和附图中描述的配置仅为本发明最优选的实施方式，且并不代表本发明的全部技术构思。要理解的是，在递交本申请时可存在代替它们的各种等价体和变形体。
在本说明书中，当一部分“连接”至另一部分时，这不仅包括了“直接连接”，也包括了在其间具有另一元件时在这些部分之间的“电连接”。
在本申请中，应当理解的是，诸如“包括”或“具有”之类的术语意在表示存在说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组分、部分、或它们的组合，而且它们并未预先排除存在或者添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、组分、部分、或它们的组合的可能性。此外，当诸如层、膜、区域、板等之类的部分被称为在另一部分“上”时，这不仅包括了该部分直接在另一部分上的情形，也包括了又一部分插置在其间的情形。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等之类的部分被称为在另一部分“下”时，这不仅包括了该部分直接在另一部分下的情形，也包括了又一部分插置在其间的情形。除此之外，本申请中的设置在……“上”可包括设置在底部以及顶部处的情形。
如本说明书通篇所用，术语“约”、“实质上”、以及类似者用于表示当存在特有的制造和材料公差时的值或类似的东西，并且这些术语用于防止不道德的侵权者不正当使用包括帮助理解本公开内容的准确或绝对数字的公开内容。
在整个说明书中，包括在马库什类型表达中的术语“其组合”是指选自由马库什类型表达中描述的结构元素构成的组中的一种或多种的混合物或组合，并且意味着包括选自由上述组分构成的组中的一种或多种。
在下文中，将详细地描述本发明。
图1是示出在传统的卷对卷工艺中发生超薄箔弯曲现象的状态的示意图。卷对卷工艺是可以在辊和辊之间移动各种超薄箔(诸如数个柔性箔)的同时执行诸如涂覆和印刷之类的工序的工艺。参照图1，将超薄箔11传送到传送超薄箔的辊10上。在传送过程中，由于辊10和辊10之间的间隙以及超薄箔11的中心和边缘之间的张力差，使得超薄箔11的中心部分与辊10接触，但是会发生超薄箔11的两端与辊10间隔开的弯曲现象。当弯曲现象加剧时，可能发生超薄箔11的与辊10间隔开的两端在随后的辊压工序或类似工序中折叠的现象。
因此，为了解决上述问题，本发明披露了一种对超薄箔的两端施加静电力的方法以及通过上述方法制造的二次电池。
图2是示出根据本发明的制造和处理超薄箔的方法的流程图，图3是示出根据本发明的辊和超薄箔的带电过程的示意图。
参照图2和图3，根据本发明的超薄箔传送和处理方法包括：通过将静电感应材料涂覆在辊200的两端上以形成带电部220的步骤(S10)；通过在超薄箔100的传送和辊压期间摩擦超薄箔100和辊200而使超薄箔100和辊200的两端带正电或负电的步骤(S20)；向超薄箔100的两端120施加静电力以减轻超薄箔100的弯曲现象的步骤(S30)。
在形成带电部220的步骤(S10)中，将静电感应材料涂覆或安装在辊200的两端。通常，因为在卷对卷工艺中使用的辊由诸如金属之类的导电材料制成，由于金属中的自由电子使得导体的电荷量在任何部分都相同，因此不易产生静电。因此，通过在辊200的两端涂覆或安装能够产生静电的材料，可以使不能产生静电的辊200的两端带电。在此，将静电感应材料涂覆在辊200的两端上是指用静电感应材料涂覆辊200的两端的外周面。此外，可以将静电感应材料安装在辊的两个侧部上，并且根据辊的形状，静电感应材料优选为圆柱形块的形式。在这种情况下，可以通过机械或化学方法将圆柱形块的静电感应材料和辊固定地安装在辊的两端。
当将静电感应材料涂覆或安装在辊200的两端以形成带电部220时，执行超薄箔100的传送和处理，并且在此过程中，在辊200和超薄箔100之间产生摩擦，因此，与辊200的带电部220相对应的超薄箔100的两端120以与带电部220相反的极性带电(S20)。
一般而言，每个物体都由一个原子核和一个电子组成，为了保持中性，电子和原子核的数量应该相等。但是，当两种材料接触时，电子(特别是距离原子核最远的轨道中的电子)自由移动，并且一种材料获得电子并带负电，而另一种材料失去电子并带正电。此时，接触压力越强，剥离速率(接触速度)越高，电荷量就越大。
带电现象包括接触带电、摩擦带电、剥离带电和类似者。
当两个不同的物体接触并分开时，就会发生接触带电。当不同的物体彼此接触时，在每个物体中发生电荷转移以形成双电层，然后通过电荷分离产生静电。此外，即使在相同种类的物体中，也可能根据诸如腐蚀和光滑度之类的表面状况而发生接触带电。摩擦带电是指当物体产生摩擦或当触点因摩擦而移动，从而引起电荷分离时产生静电的现象。剥离带电是指当彼此靠近的物体分离时发生电荷分离并产生静电的现象。
即，由于带电部220涂覆或安装有静电感应材料，因此在传输超薄箔时，辊200的带电部220和超薄箔100的两端120反复地接触、摩擦和分离。由此，辊200的带电部220和超薄箔100的两端120以具有不同极性的电荷带电。
带电部220的宽度优选地为辊200的整个宽度的5％至25％。更具体地，根据超薄箔100的宽度，在超薄箔100的宽度为1000mm以下的情况下，优选的是，在辊200的整个宽度的10％至25％的区域上涂覆静电感应材料，或者在其上安装具有与上述范围相对应的厚度的静电感应材料。在超薄箔100的宽度超过1000mm的情况下，优选的是，辊200的面积的5％至10％涂覆或安装有静电材料。当带电部220的宽度小于辊200的总宽度的5％时，静电力作用于超薄箔100上的区域不足以实现期望的效果，当带电部220的宽度超过辊200的总宽度的25％时，作用在超薄箔100上的力的范围增大，从而使得将力施加到非预期部分，并且不能实现改善弯曲的原始目的。
此外，当将静电感应材料涂覆在带电部220上时，考虑到静电感应材料的机械稳定性，静电感应材料的厚度优选地为1mm至20mm，更优选地为5mm至10mm。如果静电材料的厚度小于1mm，则在超薄箔100的传送过程中，带电部220可能容易磨损，如果厚度超过20mm，则可能在辊200的表面上产生台阶，并且可能在超薄箔100中产生褶皱。
可以对静电感应材料进行粘合处理或砂垫处理。在本文中，粘合处理是用于改善表面的粘附性的处理，并且可包括使用诸如等离子体处理、电晕放电处理等物理处理的化学处理，或者通过使用硅烷偶联剂、底漆剂等进行的化学粘合。砂垫处理是通过将粉状体喷在表面上以使其附着而在表面上形成不规则度的方法。
静电感应材料不限于能感应带电的材料，其可以是选自由以下各者构成的组中的一种：硬质橡胶、尼龙、羊毛、人造丝、丝绸、醋酸纤维、奥纶、野吉浆、橡胶、涤纶、维尼纶、沙林、多克隆、涤纶、咖啡碱、聚乙烯、白蜡石、赛璐珞、玻璃纸、氯乙烯和聚四氟乙烯。
静电感应材料是非导体，并且待涂覆或待安装在带电部220上的静电感应材料的类型没有限制，只要其具有所需的机械强度即可，但是优选地与超薄箔100的材料不同。此外，当与下面的带电序列进行比较时，与超薄箔100的材料(或稍后将提及的非导电带130的材料)相反的极性方向的材料是更优选的。在此，具有相反极性方向的材料是指在带电序列中具有与构成超薄箔100的材料相距最远的序列的材料。此外，优选地，在整个工序中，仅一种类型的材料被用作静电感应材料，因为当使用多种静电材料时，所施加的静电力的大小可能会随超薄箔100的材料而变化。
通过在接触或摩擦材料时在顶部放置容易带正电的材料并且在底部放置容易带负电的材料形成带电序列。代表性高分子材料的带电序列如下。
[-]-玻璃-头发-尼龙-羊毛-人造丝-丝绸-维尼纶共混物-丝绸-醋酸纤维-奥纶-野吉浆-橡胶-涤纶-维尼纶-沙林-多克隆-涤纶-咖啡碱-聚乙烯-白蜡石-赛璐珞-玻璃纸-氯乙烯-硅-聚四氟乙烯-[+]
上述所有材料都是绝缘体，并且电子在绝缘体内的移动受到限制，这就是为什么无法接地的原因。即使在一个绝缘体中，也缺少某些电子，而绝缘体的其他部分却具有许多电子，因此电荷状态可能会有所不同。
如带电序列所示，当玻璃和橡胶摩擦时，玻璃带正电，橡胶带负电。以这种方式带电的极性随摩擦材料而变化，并且当带电序列上方的材料与下方的材料摩擦时，序列上方的材料带正电，下方的材料带负电。
如上所述，当在带电序列中进行比较时，静电感应材料优选地是与超薄箔100的材料(或稍后将描述的贴附至导电超薄箔100的非导电带130的材料)的极性方向相反的材料。这是因为当在带电序列中彼此靠近的材料之间发生摩擦时，电荷量相对较低，因此无法施加足够的静电力来改善超薄箔100的弯曲现象。
接下来，将参照附图更详细地描述使超薄箔100带电的过程。
图4是示出根据本发明的实施方式的在超薄箔的传送工序中，使辊和超薄箔带电的状态的垂直截面图，图5是示出根据本发明另一实施方式的在超薄箔的传送工序中，使辊和超薄箔带电的状态的垂直截面图。
在本发明中，超薄箔100可以是在二次电池中使用的电极集电器或隔板，或者可以在二次电池中或二次电池的制造过程中使用的膜或片。超薄箔100可以是绝缘体或导体。当超薄箔100是非导体时，超薄箔100可以是选自包括诸如聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚酯、尼龙、棉、丙烯酸纤维、聚氨酯等的非导电织物的组中的一种。当超薄箔100是导体时，超薄箔100可以是选自包括诸如铜、铝、镍、钛、钨、铁、银、金和包含这些材料的合金的可以以超薄形式制造的导体的组中的一种。
参照图4，静电感应材料被涂覆或安装在辊的两端220，并且超薄箔100的材料是非导体。此外，如上所述，带电部220的静电感应材料和超薄箔100的材料彼此不同，并且在带电序列中，优选极性方向相反的材料。由于带电部220的摩擦，超薄箔100的两端120带有与带电部220相反极性的电荷(在图中，带电部220带负电，超薄箔100的两端120显示为带正电)。此外，由于涂覆在带电部220上的静电感应材料的厚度，可能会在辊200的表面上形成台阶。当形成这样的台阶时，在超薄箔100的传送或辊压的过程中，在超薄箔100中产生褶皱，并且如果严重的话，则有损坏超薄箔100的风险。因此，优选的是，在辊200中形成有带电部220的部分的直径r1比未形成带电部的部分210的直径r2小了待涂覆的部分的厚度r3，以免在辊200的表面上形成台阶。此外，图4仅示出了静电感应材料被涂覆在辊的两端上的外观，但是在图4中，可以在辊的两侧上安装具有与带电部220相对应的厚度的圆柱形静电感应材料，而非涂覆静电感应材料。
图5是示出超薄箔100的材料是导体的情况的图。参照图5，与图4中一样，在辊200中形成有带电部220的部分的直径r'1比未形成带电部的部分210的直径r'2小了涂覆部分的厚度r'3。与图4中一样，在图5中，可以在辊的两侧上安装具有与带电部220相对应的厚度的圆柱形静电感应材料，而非涂覆静电感应材料。
然而，如果超薄箔100的材料是非导体，则超薄箔100的两端120可以通过与辊200的摩擦而直接带电，但是如果超薄箔100的材料是如上所述的导体，则如上所述由于存在自由电子而不容易产生静电。因此，当超薄箔100的材料是导体时，使超薄箔带电的步骤(S20)进一步包括将非导电带130贴附至超薄箔100中的与带电部220接触的表面。
此外，非导电带130由非导电膜和施加至该非导电膜的粘合剂组成，并且粘合剂的种类不受限制，但是应当具有能够防止在传送过程中与超薄箔100分离的粘附力。在处理完成之后，非导电带130应易于与超薄箔100分离而不会损坏超薄箔100。此外，在分离非导电带130之后，粘合剂不应留在超薄箔100的表面上，以免影响超薄箔100，或者粘合剂应易于从超薄箔100上移除。
此外，只要能够使非导体膜带电，则对种类没有限制，但优选为选自由以下各者构成的组中的一种：硬质橡胶、尼龙、羊毛、人造丝、丝绸、醋酸纤维、奥纶、野吉浆、橡胶、涤纶、维尼纶、沙林、多克隆、涤纶、咖啡碱、聚乙烯、白蜡石、赛璐珞、玻璃纸、氯乙烯和聚四氟乙烯。此外，与待涂覆或待安装在带电部220上的静电感应材料不同，并且优选在带电序列中具有相反极性方向的材料。
就粘附性、易于分离和防止传输期间的损坏而言，非导电带130的厚度可以为50至300μm，更优选地为50μm至200μm。当非导电带130的厚度小于50μm时，难以将非导电带130与超薄箔100分离，并且非导电带130可能会在传送过程中被损坏。当非导电带130的厚度超过300μm时，由于超薄箔100和辊200之间的空间由非导体带130自身的厚度产生的空间，在超薄箔100中可能产生褶皱，并且如果严重的话，超薄箔100可能会被损坏。此外，施加至非导电带的粘合剂的厚度可以为5至150μm，更优选地为5至100μm。如果粘合剂的厚度小于5μm，则粘合效果可能不足，使得非导电带130可能与超薄箔分离。如果粘合剂的厚度超过150μm，则粘附力非常强，从而可能难以将非导电带130与超薄箔分离，并且在分离过程中超薄箔可能会被损坏。
此外，非导电带130的宽度优选地与带电部220的宽度匹配。当非导电带130的宽度小于带电部220的宽度时，带电部220的一部分可能未被非导电膜130覆盖，并且暴露部分可能会接触导电材料超薄箔100，这不是优选的。此外，当非导电带130的宽度太大时，难以将非导电带130与超薄箔100分离，并且带电的非导电带130可能接触辊200的未涂覆静电感应材料的部分，这不是优选的。当带电的非导电带130或带电部220与由导电材料制成的超薄箔100或辊200的表面直接接触时，在导体方向上引起静电的多余电子会丢失或不足的电子被补偿(当非导体带负电时)，因此它将变成电中性(当非导体带正电时)。
接下来，将参考附图详细描述本发明的静电力施加步骤。
在本发明中，静电力施加步骤是这样的步骤：其中，在带电步骤的同时或之后，将静电力施加至超薄箔100的两个端部120。在此，在带电步骤的同时施加静电力的情况是指由于带电部220与超薄箔100的两端120之间的摩擦而使超薄箔100的两端120带电的情况，并且同时，藉由带电部220立即向超薄箔100施加静电力。
此外，在带电步骤之后将静电力施加至超薄箔100的两端120的情况是指在带电步骤之后的工序中从外部向超薄箔100施加静电力。静电的耗散率取决于几个变量，但通常会受到带电体表面电导率(尤其是湿度)的影响。由于可以在湿度为50％或更低的环境中将静电保持几分钟，因此可以在使超薄箔100带电后连续施加静电力。
在带电步骤之后将静电力施加至超薄箔100的两端120的步骤可以是以下步骤：通过在超薄箔的带电两端的一侧或两侧上安装带有与两端极性相反或相同电荷的物体，以在与形成弯曲的方向相反的方向上施加静电力。所述物体可以是在两端与带电辊和超薄箔间隔开的状态下安装成与超薄箔相邻的单独的带电体。当物体是辊时，是指通过在带电步骤之后在与超薄箔100接触的辊的两端上涂覆或安装静电感应材料来使辊的两端带电的方法，并且这是一种可以在工序期间连续地使超薄100的两端120带电的方法(将参照图8进行描述)。
此外，施加静电力的步骤可以是以下步骤：通过在超薄箔100的带电两端120的一侧或两侧上安装带有与两端120的极性相反或相同电荷的单独带电体300，以在与形成弯曲的方向相反的方向上施加静电力(此处，形成弯曲的方向是指当超薄箔100由于弯曲现象而弯曲时超薄箔100的两端120移动的方向)。带电体220可位于超薄箔100在辊之间传送的部分，从而抑制可能在辊之间发生的弯曲现象。带电体300的带电方法没有限制。
带电体300可以是选自由铁磁性和准铁磁性材料构成的组中的至少一种，并且铁磁性或半铁磁性材料优选为铁或镍，但不限于此。
带电体300可以相对于超薄箔以5mm至50mm间隔开的状态与超薄箔100平行地设置，并且可以在超薄箔100的传输方向上安装一个或多个。当带电体300和超薄箔100之间的距离小于5mm时，带电体300和超薄箔100可能会彼此接触，从而对超薄箔100造成损坏或干扰，这可能导致意外的问题。如果超过50mm，则作用在超薄箔100上的力减小，从而难以获得期望的效果。
图6是示出通过使带电体300接近两端120都带电的超薄箔100从而施加吸引力的垂直截面图，图7是示出其中通过使带电体300接近超薄箔100而在两端120施加排斥力的状态的垂直截面图。
图6和图7示出了超薄箔100中的弯曲现象，并且超薄箔100的两端120带正电荷。
参照图6，与超薄箔100相邻的带电体300带正电，并且在与超薄箔100的两端120相对的超薄箔100的一个表面间隔开的状态下，向带电体300施加静电力。在图3中，带正电荷的带电体300应对带相同正电荷的超薄箔100施加排斥力310。这样，当超薄箔弯曲时，其位于所形成的弯曲表面的内侧(A)上以推动超薄箔的两端120。对带电体300的尺寸、形状或截面没有特别限制。
参照图7，由于带电体300带负电，因此在这种情况下，吸引力320应施加到超薄箔100上。这样，带电体300位于超薄箔100弯曲时形成的曲面的外侧B上，从而拉动超薄箔100的两端120。类似地，对带电体300的尺寸、形状或截面没有特别限制。
如果超薄箔100的两端120带负电，则带电体300的位置或带电至带电体300的电荷的极性应颠倒。
图8是示出根据本发明的超薄箔100的传输和处理方法的作为实施方式的电极的制造工序的示意图。
参照图8，通过卷对卷工艺制造根据本发明的电极，并且将用于电极集电器的超薄箔100卷绕在用于供应超薄箔100的进给辊410上，并在进给辊410处解绕，送入传输和辊压步骤。由于超薄箔100由金属材料制成，因此在解绕的同时通过非导电带附着装置600将非导电带130贴附至两端120。超薄箔100通过一个或多个导辊420被传送，并且在传送过程中，通过电极活性材料和包括所述电极活性材料的电极混合物涂覆装置500涂覆包括电极活性材料等的电极混合物，从而形成涂层510。在将具有涂层510的超薄箔100干燥并通过轧辊430辊压之后，通过非导电带移除装置700移除非导电带130。然后通过卷绕辊440将超薄箔100卷绕。由于非导电带130仅在开始粘合的部分没有涂覆有粘合剂，因此通过从该部分移除非导电带130，可以容易地将非导电带130与金属超薄箔100分离。上述方法不限于电极辊压工序，其也适用于在电极制造完成之后进行的处理操作。
此外，在传送过程中，导辊420、轧辊430等的两端均涂覆有静电感应材料以形成带电部220，并且带电体300位于超薄箔100的一个或两个表面上。带电体可以带正电或负电，可以仅位于超薄箔的一侧上(未示出)，或者可以位于超薄箔的两侧上(340)。此外，带电体300可以在辊压工序和后续工序中安装。因此，由于在传送过程中将静电力连续地施加至超薄箔100的两端120，所以超薄箔100的弯曲现象得以改善，并且在辊压期间不会发生折叠现象。
此外，在诸如隔板之类的非金属超薄箔100的情况下，不需要非导电带附着装置600和非导电带移除装置700，并且由于在辊传送期间与辊的摩擦而改善了超薄箔弯曲现象。
本发明还提供了一种通过所述方法制造的二次电池。具体地，所述二次电池包括至少两个通过本发明制造的二次电池电极，并且具有其中电极组件被嵌入电池壳体中的结构，其中所述电极组件卷绕有根据本方法制造的、插置在二次电池电极之间的隔板，并且具有其中电极组件被含锂盐的非水电解质浸渍的结构。用于二次电池的电极可以是正极和/或负极。此外，当制造电极组件时，可以应用根据本发明的超薄箔传输和处理方法。
此外，在本发明中，可以通过将包含电极活性材料的电极混合物施加在集电器上，然后干燥所述电极混合物来制造二次电池电极。根据需要，电极混合物可进一步包括粘合剂、导电材料、填料和类似者。
在本发明中，作为集电器，可以使用两种超薄金属，并且可以使用具有导电性的有机聚合物。正极集电器通常具有3微米至500微米的厚度。正极集电器没有特别的限制，只要其具有高导电性且不会在电池中导致化学变化即可。正极集电器的示例包括不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、或者表面已用碳、镍、钛、银、或类似者进行处理的铝或不锈钢。集电器可在其表面上具有细微的无规物以增加正极活性材料的粘附性，并且诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、和无纺织物之类的各种形式是可行的。
用于负极集电器的片材通常具有3微米至500微米的厚度。负极集电器没有特别的限制，只要其具有导电性且不会在电池中导致化学变化即可，并且其示例包括铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、表面已用碳、镍、钛、银、或类似者进行处理的铜或不锈钢、铝-镉合金、或类似者。除此之外，类似于正极集电器，可在表面上形成细微的粗糙度以增加负极活性材料的结合力，并且它可以以诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫、和无纺织物之类的各种形式使用。
在本发明中，正极活性材料是能够导致电化学反应的材料，其为包含两种或更多种过渡金属的锂过渡金属氧化物。其示例包括：层状化合物，诸如用一种或多种过渡金属取代的锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiNiO2)；用一种或多种过渡金属取代的锂锰氧化物；由式LiNi1-yMyO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zn、或Ga且包含上述元素中的至少一者，0.01≤y≤0.7)表示的锂镍氧化物；由诸如Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2、Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2等之类的式Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae(其中-0.5≤z≤0.5，0.1≤b≤0.8，0.1≤c≤0.8，0≤d≤0.2，0≤e≤0.2，b+c+d<1，M＝Al、Mg、Cr、Ti、Si、或Y，且A＝F、P、或Cl)表示的锂镍钴锰复合氧化物；由式Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(其中M＝过渡金属，优选Fe、Mn、Co、或Ni，M'＝Al、Mg、或Ti，X＝F、S、或N，且-0.5≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.1)表示的橄榄石类磷酸锂金属盐。
负极活性材料的示例包括碳，诸如非石墨化碳和石墨碳；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、周期表的1族、2族、3族、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂合金；硅合金；锡合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4、和Bi2O5；导电聚合物，诸如聚乙炔；和Li-Co-Ni基材料。
导电材料通常以基于包括正极活性材料的混合物的总重量的1重量％至30重量％的量添加。这种导电材料没有特别的限制，只要其具有导电性且不会在电池中导致化学变化即可，并且其示例包括石墨，诸如天然石墨和人工石墨；碳黑，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、和热炭黑；导电纤维，诸如碳纤维和金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳粉末、铝粉、和镍粉；导电晶须，诸如氧化锌和钛酸钾；导电金属氧化物，诸如钛氧化物；和导电材料，诸如聚苯撑衍生物和类似者。
粘合剂通常以基于包括正极活性材料的混合物的总重量的1重量％至30重量％的量添加，作为辅助活性材料和导电材料之间的结合以及结合至集电器的组分。这种粘合剂的示例包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物(EPDM)、磺化的EPDM、苯乙烯丁烯橡胶、氟橡胶、各种共聚物、和类似者。
填料任选地用作抑制电极膨胀的组分，并且没有特别的限制，只要其是纤维材料且不会在电池中导致化学变化即可。填料的示例包括诸如聚乙烯和聚丙烯之类的烯烃聚合物；诸如玻璃纤维和碳纤维之类的纤维材料。
可进一步任选地或者以两者或更多者的组合包括诸如粘度调节剂、粘合增进剂、和类似者之类的其他组分。粘度调节剂是调节电极混合物的粘度从而电极混合物的混合工序和在其集电器上的涂布工序可容易进行的组分，并且可以添加高达基于负极混合物的总重量的30重量％。这种粘度调节剂的示例包括羧甲基纤维素、聚偏二氟乙烯、和类似者，但不限于此。在一些情况下，上述的溶剂可充当粘度调节剂。
粘合增进剂是被添加为改善活性材料对集电器的粘附性的辅助组分，并且可以与粘合剂相比少于10重量％添加，其一些示例包括草酸(oxalic acid)、己二酸(adipicacid)、甲酸(formic acid)、丙烯酸(acrylic acid)衍生物、亚甲基丁二酸(itaconicacid)衍生物、和类似者。
隔板插置在正极和负极之间，并且使用了具有高离子渗透性和机械强度的绝缘超薄箔。隔板的孔直径通常是0.01微米至10微米，且厚度通常是5微米至300微米。这种隔板的示例包括烯烃基聚合物，诸如耐化学性且疏水性的聚丙烯；由玻璃纤维、聚乙烯、或类似者制成的片材或无纺织物。当诸如聚合物之类的固体电解质被用作电解质时，固体电解质也可充当隔板。
含锂盐的非水电解质溶液由电解质和锂盐构成。并且非水有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质、和类似者被用作电解质溶液。
非水有机溶剂的示例包括N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、伽马-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃(franc)、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、焦磷酸甲酯、丙酸乙酯等。
有机固体电解质的示例包括聚合物电解质，诸如聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、搅拌赖氨酸(agitation lysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、含离子解离基团的聚合物、和类似者。
无机固体电解质的示例包括Li的氮化物、卤化物、和硫酸盐，诸如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH、和Li3PO4-Li2S-SiS2。
锂盐是可溶于非水电解质中的物质。锂盐的示例包括LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂肪族羧酸锂、4-苯基硼酸锂、酰亚胺、和类似者。
出于改善充电/放电特性、阻燃性等的目的，可将吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、n-乙二醇二甲醚(glyme)、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N取代的恶唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷酮、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、二甲氧基乙醇、三氯化铝等添加至电解质中。在一些情况下，可进一步添加诸如四氯化碳或三氟乙烯之类的含卤溶剂以赋予不燃性，或者可进一步添加二氧化碳以改善高温存储特性，并且可进一步添加FEC(氟代碳酸乙烯酯，Fluoro-EthyleneCarbonate)、PRS(丙烯磺酸内酯，Propenesultone)、和类似者。
在一个优选示例中，可将诸如LiPF6、LiClO4、LiBF4、和LiN(SO2CF3)2之类的锂盐添加至作为高介电溶剂的EC或PC的环状碳酸酯和作为低粘度溶剂的DEC、DMC、或EMC的线性碳酸酯的混合溶剂中，从而制备含锂盐的非水电解质溶液。
此外，根据本发明的另一示例，提供一种包括所述二次电池作为单元电池的电池模块和包括所述电池模块的电池组。电池模块和电池组可以用作电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和蓄电系统的电源。
在下文中，将参照实施例详细描述本发明。然而，可将根据本发明的实施方式改进为各种其他形式，并且本发明的范围不应被解读为受限于下述实施例。提供本发明的实施例以向本领域技术人员更全面地描述本发明。
[实施例1]
电极的制备(示例)
使用宽度为1000mm、厚度为10μm的铜箔作为电极集电器的超薄箔，对宽度为50mm的圆柱形硬质橡胶进行处理，并安装在电极制造工序中使用的辊的两端。此外，在超薄箔的两端贴附由特氟隆(Teflon)制成的用于感应带电的非导电带。
此外，在超薄箔的输送中，在沿着传送方向形成于超薄箔的曲面的内表面上设置有带正电的镍电极。将带电体放置在距离超薄箔20mm的位置处。
将95重量％的碳混合物(电极活性材料)、2.5重量％的Super-C(导电剂)和2.5重量％的SBR(粘合剂)添加到CMC(Carboxymethyl cellulose,羧甲基纤维素，水溶剂)和蒸馏水的混合溶液(溶剂)中，从而制备混合浆料。然后将所述混合浆料施加至超薄箔，干燥、辊压并卷绕以制备电极。辊压后除去非导电带。
[实施例2]
隔板的制备(示例)
通过浸涂法形成厚度为约0.3μm的涂层，通过浸涂法使聚烯烃基多孔隔板(CelgardTM，三层聚烯烃基隔板)通过溶液，在该溶液中向作为溶剂的丙酮中添加约4重量％的PVDF。
在该工序中，将宽度为50mm的圆柱形硬质橡胶安装在导辊的两端。此外，在超薄箔的输送中，在沿着传送方向形成于超薄箔的曲面的内表面上设置有带正电的镍电极。将带电体放置在距离超薄箔20mm的位置处。
[比较例1]
将铜箔用作超薄箔，并以与实施例1相同的方式制备电极，不同之处在于：在辊的两端未安装静电感应材料，并且不使用带电体。
[比较例2]
将聚烯烃多孔隔板用作超薄箔，并以与实施例2相同的方式制备电极，不同之处在于：在辊的两端未安装静电感应材料，并且不使用带电体。
[试验例]
以与上述相同的方式制备100个电极或隔板，并且测量弯曲现象的频率和由于弯曲现象而导致的超薄箔折叠的频率。结果在下表1中示出。
[表1]
如表1所示，根据本发明的超薄箔传送和处理方法，即使发生超薄箔弯曲，也可通过在辊的两端涂覆或安装静电感应材料来改善弯曲，从而不会发生折叠，这可以提高工艺效率并允许生产高质量的制品。
本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
[符号说明]
100：超薄箔
120：两端
130：非导电带
200：辊
220：带电部
300：带电体
410：进给辊
420：导辊
430：轧辊
440：卷绕辊
500：电极混合物涂覆装置
600：非导电带附着装置
700：非导电带移除装置

Claims (15)

1.一种在卷对卷工艺中传送和处理超薄箔的方法，所述方法包括：
将静电感应材料涂覆或安装在辊的两端上以形成带电部，其中所述带电部的宽度是所述辊的总宽度的5％至25％；
通过在所述超薄箔传送和辊压工序期间摩擦所述超薄箔和所述辊，使所述超薄箔和所述辊的两端带正电或负电；以及
在带电的同时或带电后，向所述超薄箔的两端施加静电力，由此减轻所述超薄箔的弯曲现象；
其中当所述超薄箔是导体时，带电进一步包括：将包括非导电膜和施加于所述非导电膜上的粘合剂的非导电带贴附至所述超薄箔的与所述带电部接触的表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述超薄箔和所述辊带有不同极性的电荷。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述超薄箔是选自由诸如聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚酯、尼龙、棉、丙烯酸纤维、聚氨酯和类似的能够制造织物的非导体构成的组中的一种，或者是选自由诸如铜、铝、镍、钛、钨、铁、银、金和包含这些材料的合金的能够以超薄形式制造的导体构成的组中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述超薄箔是二次电池中使用的电极集电器、膜或片。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在贴附的非导电带中，所述非导电膜的厚度为50至300μm，并且其宽度对应于所述带电部的宽度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述静电感应材料是选自由以下各者构成的组中的一种：硬质橡胶、尼龙、羊毛、人造丝、丝绸、醋酸纤维、奥纶、野吉浆、橡胶、涤纶、维尼纶、沙林、多克隆、咖啡酸酯、聚乙烯、白蜡石、赛璐珞、玻璃纸、氯乙烯和聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述超薄箔的材料与涂覆或安装在所述带电部上的静电感应材料是不同种类的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中贴附至所述超薄箔的所述非导电带与涂覆或安装在所述带电部上的所述静电感应材料彼此不同。
9.根据权利要求1所述的方法，其中当将所述静电感应材料涂覆在所述带电部上时，待涂覆的所述静电感应材料的厚度为1至20mm。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述辊中形成有所述带电部的部分的直径形成为比未形成所述带电部的部分的直径小了待涂覆的部分的厚度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中施加静电力包括：通过在所述超薄箔的带电两端的一侧或两侧上安装与所述两端具有相反极性或相同极性的带电的物体，以在弯曲的相反方向上施加静电力。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述物体是安装成以两端与带电辊或超薄箔间隔开的状态与所述超薄箔相邻的单独带电体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中一个或多个所述带电体沿着所述超薄箔的移动方向安装。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述带电体是选自由包含铁或镍的铁磁或半铁磁材料构成的组中的至少一种。
15.一种二次电池，所述二次电池具有包括两个或更多个根据权利要求1至14制造的超薄箔的用于二次电池的电极，和/或具有内置于电池壳体中的电极组件，其中所述电极组件卷绕有包括根据权利要求1至14制造的超薄箔且介于单元电极之间的隔板。
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