CN1228879C - 电化学元件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备电化学元件的方法，所述电化学元件是用全电池作为基本单元堆叠而成的，该方法包括：制备放置在内侧的全电池；制备放置在最外侧的全电池；和层叠至少一个放置在内侧的全电池，两个放置在最外侧的全电池，和在各全电池之间的至少两个隔离膜。上述方法中也可采用双电池作为基本单元。本发明的采用全电池或双电池作为单元电池的电化学元件容易制造，具有能够有效利用可获得的空间的结构，并且可以特别使活性电极材料的含量最大化，从而可实现高度整合的蓄电池。

Description

电化学元件的制备方法
技术领域
本发明涉及电化学元件，特别是具有改良的能量密度的包括多层堆叠的电化学电池的电化学元件。
背景技术
人们对能量储藏技术的兴趣越来越大。随着近来将电载体加入到便携式电话，便携式摄像机和笔记本电脑中，蓄电池的应用领域已扩展至这一系列产品中。这种扩展导致对具有可观输出量的蓄电池的研究和开发工作的增加。在这方面，对电化学元件的研究是引起很多关注的领域之一，其中可再充电蓄电池是最令人感兴趣的。最近的开发工作已转入设计新的蓄电池和电极以提高容量和单位能。
在已经应用的二次蓄电池中，开发于1990年代的锂离子蓄电池越来越普及，因为与使用水溶液电解质的Ni-MH，Ni-Cd和硫酸-铅蓄电池相比，其具有更高的工作电压和能量密度。但是，这些锂离子蓄电池具有由于使用有机电解质而产生的安全问题，该有机电解质使蓄电池可燃和爆炸。还有，锂离子具有难以制造加工的缺点。最近的锂离子聚合物蓄电池克服了锂离子蓄电池的这些缺点，并有望成为下一代蓄电池。但是，这些锂离子聚合物蓄电池与锂离子蓄电池相比，具有相当低的容量，并且在低温下的具有特别不足的放电容量；因此需要对其加以改进。
蓄电池的容量与电极活性物质的量成比例。这样，设计能够在蓄电池包装内的有限空间内填装尽可能多的电极材料的电池结构将是特别重要的。最广为人知并使用的电池结构类型是果酱卷形结构，用于圆柱形或棱柱形蓄电池。这样的结构是采用如下方法制备的：将电极活性材料涂布并碾平到用作为集电器的金属箔上，然后将其切割成具有预定宽度和长度的带形，用隔离膜将阴极和阳极隔开，然后将其卷成螺旋形。这样的果酱卷形结构广泛用于制造圆柱形蓄电池。但是，该结构在螺旋的中心部分的曲率半径较小，这经常造成在电极的弯曲的表面有很大的应力，从而经常引起电极的脱落。这促进了在蓄电池反复充电和放电过程中锂金属在电极中心部分的沉积，而这会缩短蓄电池的寿命，同时降低了蓄电池的安全性。
一般地，制造薄的棱柱形蓄电池的广为人知并使用的方法，包括前述方法的将螺旋形果酱卷卷成椭圆形，并压缩该椭圆形物，然后将其插入长方形容器内。该方法没有克服前述的降低寿命和安全性的问题，反而具有由于椭圆形而造成的曲率半径降低所引起的更严重的问题。而且性能降低问题更大，因为制造一种紧密的螺旋结构从本质上来说是不可能的。另外，果酱卷的椭圆形状与容器的长方形的差异，降低了可利用的体积的比例。当将容器考虑在内时，已知这将降低约20％的重量能量密度和25％的体积能量密度。实际上，据报道棱柱形锂离子蓄电池与圆柱形蓄电池相比，具有更低的容量密度和单位能。
最近，公开了各种专利和技术，这些专利和技术提出了解决螺旋形果酱卷型结构的问题的方法，并提供了适合于棱柱形容器的电池结构。然而，这些建议仅部分地解决了上述问题，或引起其它更难克服的问题，所以它们不是实用的解决方法。例如，U.S.P No.5,552,239公开了一种方法，首先在阴极和阳极间放置并层压隔离层或聚合物电解质，然后将其切割成具有预定长度和宽度的带形，再然后逐渐将其折叠成正方形的具有阴极/隔离层/阳极层叠结构的电池。本发明的发明人尝试重复该方法，但是发现，难以制造如此使用的电池。层压的电池如此之僵硬，以至于难以折叠，并且在采用外力使其折叠时，在折叠区出现问题，因为该电池与果酱卷型电池类似，也是易碎的。
在U.S.P.No.5,300,373中公开的扇形折叠方法中，在突然折叠部分的内层的压力和应力被转移至外层并分散，以至于发生扭曲和伸展，最终造成“狗骨架”(dog bone)形电池。这样，在果酱卷型结构中遇到的脱落，破裂，破碎，或折断问题，仍经常发生。还有，采取这种结构的电池本质上容易折断；因此，制造实际上可以使用的蓄电池的可能性是非常低的。
其间，U.S.P.No.5,498,489试图解决和改善这类在折叠部分的问题。该专利通过在折叠部分省略电极，并通过仅使用集电器和隔离层或聚合物电解质部分进行连接，提供了一种避免电极脱落的基本方法。但是，在组成这样一种电池时有困难。而且，使用了太多的集电器，并且该结构浪费了太多的电解质。因此，该结构不是非常实用的，因为其具有许多不足之处。
发明内容
发明概述
本发明提供一种制备电化学元件的方法，所述电化学元件是用全电池作为基本单元堆叠而成的，该方法包括：
(a)制备放置在内侧的全电池，
其中全电池依次包括在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极；
(b)制备放置在最外侧的全电池，
其中全电池依次包括(i)在阴极集电器的单侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，或(ii)在阳极集电器的单侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，和在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，并且
其中全电池的最外侧是集电器金属箔；和
(c)层叠至少一个放置在内侧的全电池，两个放置在最外侧的全电池，和在各全电池之间的至少两个隔离膜。
本发明还提供一种制备电化学元件的方法，所述电化学元件是用双电池作为基本单元堆叠而成的，该方法包括：
(a)制备放置在内侧的双电池，
其中双电池依次包括(i)在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，和在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，或(ii)在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，
(b)制备放置在最外侧的双电池，
其中双电池依次包括(i)在阴极集电器的单侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，和在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，或(ii)在阳极集电器的单侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，并且
其中双电池的最外侧是集电器金属箔；和
(c)层叠至少一个放置在内侧的双电池，两个放置在最外侧的双电池，和在各双电池之间的至少两个隔离膜。
本发明的一个目的是提供一种电化学元件，该元件包括多层堆叠的电化学电池，其中与现有技术相比，该元件容易制造，并且其结构有效利用了可以获得的空间。
本发明的另一个目的是提供一种电化学元件，该元件可以使活性电极材料的含量达到最大。
通过一种包括多层堆叠的电化学电池的电化学元件可以实现这些目的，其中：a)所述电化学电池是通过堆叠作为基本单位的依次具有阴极，隔离层，和阳极的全电池而形成；和b)隔离膜插入在每个堆叠的a)的全电池间。
而且，通过一种包括多层堆叠的电化学电池的电化学元件可以实现上述目的和其它目的，其中：a)所述电化学电池的形成是通过堆叠：i)作为基本单元的一种依次具有阴极，隔离层，阳极，另一个隔离层，和另一个阴极的双电池；或ii)作为基本单元的一种依次具有阳极，隔离层，阴极，另一个隔离层，和另一个阳极的双电池；和b)隔离膜插入在每个堆叠的a)的双电池间。
附图说明
图1a显示了一种包括单侧涂布的阴极，阳极和隔离层的全电池的层状结构。
图1b显示了一种电池的层状结构，其中堆叠了两个全电池。
图2a显示了一种包括两侧涂布的阴极，阳极和隔离层的全电池的层状结构。
图2b显示了一种电池的层状结构，其中堆叠了两个全电池。
图3显示了一种堆叠电池的层状结构，其中全电池是单位电池。
图4a显示了一种双电池的层状结构，该双电池包括部分单侧涂布的电极，双侧涂布的电极，和隔离层。
图4b显示了一种电池的层状结构，其中堆叠了两个双电池。
图5a显示了一种双电池的层状结构，其中阳极是中间层，外面的两个部分是阴极。
图5b显示了一种双电池的层状结构，其中阴极是中间层，外面的两个部分是阳极。
图6显示了一种堆叠电池的层状结构，其中两种类型的双电池分别是单位电池。
图7显示了一种电池的层状结构，该电池二者选一地，由包括部分单侧涂布的电极和隔离层的双电池，和包括双侧涂布的电极和隔离层的双电池堆叠组成。
优选实施方案详述
此后，将参考附图详细讨论本发明。
[功能]
本发明提供一种电池结构及其制备方法，与常规的电池相比，本发明电池更容易制备，并更有效地利用空间。本发明提供了一种独特而简单的方式，使在棱柱形蓄电池中电极活性材料的含量最大化，同时克服了上述各种常规电池结构的各种不足。原则上，本发明没有利用螺旋形卷起或折叠所使用的纵向切割的电极，而是采用堆叠切割成预定形状的电极的方法。
最典型的电池结构图解于图1a，其中将阴极，阳极和隔离层的层状结构切割成规则的形状和大小，然后堆叠形成全电池10。在本发明中，采用这种结构的全电池10被看作是一个单元电池，用该单元电池构成蓄电池。例如，在锂可充电电池中，阴极材料14的主要成分是锂嵌入材料，如锂锰氧化物，锂钴氧化物，锂镍氧化物，或上述氧化物组合形成的复合氧化物，所述阴极材料粘结在阴极集电器12上形成阴极8，集电器12是由铝，镍，或其组合物制备的金属箔。阳极材料13的主要成分是锂金属或锂合金，和锂嵌入材料，如碳，石油焦，活性炭，石墨，或其它碳，所述阳极材料13粘结在阳极集电器11上形成阳极7，集电器11是由铜，金，镍，铜合金，或其组合物制备的金属箔。
隔离层15包括微孔聚乙烯薄膜，微孔聚丙烯薄膜，或由其组合制备的多层薄膜，或用作固体聚合物电解质或凝胶型聚合物电解质的聚合物膜，如聚(1，1-二氟乙烯)，聚环氧乙烷，聚丙烯腈，或聚(1，1-二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物。另外，使用一种公开于韩国专利申请No.99-57312的，包括第一微孔聚合物层和聚(1，1-二氟乙烯-一氟三氯乙烯)共聚物的第二凝胶聚合物层的，用作聚合物电解质的聚合物膜也是非常有效的。
图1a所示全电池10的单位结构，依次由阴极8，隔离层15和阳极7构成。隔离层15自然地位于电池的中心。多个这样的单元电池可以如图1b所示堆叠，制备具有实用容量的蓄电池。
图1b所示的堆叠的电池16仅有两个单元电池，堆叠为(10)/(10)。但是，也可以堆叠需要数量的电池。根据需要的蓄电池容量，设计并确定堆叠的单元电池的数量。在堆叠电池16结构中，在单元电池间，电极不可避免地要重叠。如果堆叠许多个单元电池，重叠电极的数目也将增加。结果，空间利用率将降低。在制备电极过程中仅涂布和使用集电器的一侧，就会产生这一问题。
本发明提供一种方法，以在重叠多个单元电池时更有效率地利用空间，即通过使用在集电器的两侧涂布相同的活性材料这样的结构，寻求避免集电器板的重叠。如果使用在两侧涂布电极材料的电极制备全电池，则出现一种具有如图2a的全电池17的结构的新型单元电池。
堆叠作为单元电池的两个全电池17，并插入一个聚合物隔离层，例如前述的隔离层15，或诸如用作聚合物电解质的聚合物薄膜之类的隔离膜19，制备如图2b所示的堆叠电池18。这样的结构是非常有效的结构，因为在一个单元电池内无用的外侧活性涂布材料，与相邻的另一个单元电池的相对电极活性涂布材料共享，形成另一个新的全电池。堆叠的单元电池越多，这种结构的效率越高。但是，堆叠电池18的最外侧的阳极材料13和阴极材料14的电极材料没有共享或使用，因为集电器使用金属箔。随着堆叠的增加，未使用部分占的比例降低。考虑到单元电池的厚度和实际使用的蓄电池的厚度，堆叠的数量是很大的，所以这样的电池结构的效率足够高。
图3的三电池20显示了考虑所有上述因素的最高效的结构，同时以全电池作为基本的单元电池。它显示了最低数量的堆叠单元电池。通过采用全电池17’的结构，其一个电极在两侧涂布，而另一个电极在单侧涂布，同时将堆叠电池17放置在中间，形成一个新型的堆叠电池20，结构为17’/17/17’。这样，在堆叠电池18中出现的无用的外层活性电极材料部分，仅剩下金属箔。为实现可实际使用的容量，需要如(17’)/(17)/(17)…(17)/(17’)堆叠多层，并且随着堆叠的增加，在空间利用率方面，其与结构为(17)/(17)/(17)…(17)/(17)的堆叠电池18没有太大差别。但是，对于薄层卡型蓄电池来说，堆叠电池20结构是非常有效的。
如前所述，图1b所示的堆叠电池16结构的重叠的中间电极板降低了电池的效率。因此，使电池间重叠的电极成为一个整体的有效结构本身，可以被当作是一个新的单元电池。图4a所示的电池21，显示了这样一种新的单元电池，其是一种双电池结构，在中间具有一种极性，在两边具有相反的极性。
通过堆叠这样的双电池单元，如图4b的堆叠双电池22所示的(21)/(21)结构，可以制造一种具有高空间利用率的电池。可选择地，可以堆叠更多层的这种单元以形成蓄电池。但是在该实施方案中，如在其中堆叠图1a的全电池10的图1b所示堆叠电池16的情况那样，在双电池间也出现电极的重叠。其细节与堆叠电池16的结构所示的细节相同，并且其原因也在于结构性问题，即阳极是在两侧涂布，但是阴极在单侧涂布，如在图4a的双电池21中可以看到的那样。尽管与图1b的堆叠电池16相比，图4b的堆叠电池22的重叠频率更低，空间利用率仍然降低了。
本发明提供一种与使用双电池作为单元电池进行多层堆叠的情况相比，以具有更高空间效率的方式应用电池结构的方法。即，本发明通过使用在相对的两侧涂布相同的活性材料的集电器，提供一种避免集电器重叠的方法。为实现这样的目的，定义两种类型的双电池23，24，其使用如图5a和5b所示的双侧涂布的电极。在图5a中，双电池23将阳极放置在中间，将阴极放置在外边，而图5b的双电池24将阴极放置在中间，而将阳极放置在外边。
当双电池堆叠为(23)/(24)结构，如图6的堆叠电池25，并且将前述聚合物隔离层，如隔离层15，或诸如用作聚合物电解质的聚合物薄膜之类的隔离膜19插入到双电池之间，在一个双电池中无用的外层活性涂布材料，自然地与相邻的另一种双电池的相反极性共享，形成一个新的全电池，这是一种非常高效的结构。这样的电池也可以多层堆叠。在这种情况下，如果隔离膜19放置在电池之间，双电池交替地堆叠为(23)/(24)/(23)/(24)/…(23)/(24)/(23)，则自然地形成蓄电池的极性而不会产生矛盾。蓄电池最外面堆叠的双电池可以是双电池23或双电池24，唯一的差别是没用的电极材料是阳极或是阴极。随着堆叠数量的增加，这种没用的电极的比例降低，并且其对具有实际厚度的电极影响很小。
图7显示了一种堆叠电池26，其中双电池是基本单元，并且考虑了所有上述因素，以制造一种有效的结构。在该图中，仅显示了三个堆叠的双电池。当用底物(‘)(primes(‘))表示其中双电池的两个外面的电极中的仅一个仅剩下金属箔的结构时，堆叠双电池以形成如图7的堆叠电池26所示的(24’)/(23)/(24’)时，没有无用的活性电极材料部分存在。改变的结构，例如(23’)/(24)/(23’)，以及其它组合也是可以的。如上所述，当双电池多层堆叠为(24’)/(23)/(24)/(23)…/(24)/(23)/(24’)时，随着层数的增加，与图6的堆叠电池25所示的(24)/(23)/(24)/(23)…/(24)/(23)/(24)相比的空间利用率的差别越来越小。但是在薄层卡型蓄电池中，图7的堆叠电池26的结构是有效的。
对于棱柱形蓄电池，本发明提供的蓄电池结构是非常高效的。一般地，在包装时注进液体电解质。为实现这样的目的，使用铝棱柱形罐或铝层压薄片作为容器。不象锂离子蓄电池的果酱卷，本发明蓄电池的构成物的形状与四边形容器的形状一致，以至于在容器内不存在未利用的空间。因此，蓄电池的能量密度可以大大提高，以实现具有最大活性材料空间效率的高度整合的蓄电池。
本发明的电化学元件除锂二次蓄电池外，还可应用于各个领域，例如高级电容器(supercapacitor)，超级电容器(ultracapacitor)，一次电池，二次电池，燃料电池，传感器，电解装置，电化学反应器等。
下面参照实施例，更详细地阐述本发明。但是，无论如何不能将这些实施例理解为对本发明范围的限制。
具体实施方式
实施例1
制备其中全电池是基本单元的堆叠电池
(制备阴极)
将重量比为95∶2.5∶2.5的LiCoO2：碳黑：PVDF分散在NMP中，以制备浆液，然后将该浆液涂布到铝箔上。在130℃充分干燥后，碾平制备出阴极。
放置在最外侧全电池的最外边的阴极，是通过将所述浆液涂布到铝箔的单侧而制备的。即，该阴极上的阴极材料涂布在铝阴极集电器的单侧。放置在内部的全电池的阴极，是通过将所述浆液涂布到铝箔的两侧而制备的。在这种情况下，该阴极上的阴极材料涂布在铝阴极集电器的两侧。单侧涂布的阴极的厚度为105μm，而两侧涂布的阴极的厚度为140μm。
(制备阳极)
将重量比为93∶1∶6的石墨：乙炔黑：PVDF分散在NMP中，以制备浆液，然后将该浆液涂布到铜箔上。在130℃充分干燥后，碾平制备出阳极。
放置在最外侧全电池的最外边的阳极，是通过将所述浆液涂布到铜箔的单侧而制备的。即，该阳极上的阳极材料涂布在铜阳极集电器的单侧。放置在内部的全电池的阳极，是通过将所述浆液涂布到铜阳极集电器的两侧而制备的。在这种情况下，该阳极上的阳极材料涂布在铜阳极集电器的两侧。单侧涂布的阳极的厚度为100μm，而两侧涂布的阳极的厚度为135μm。
(制备隔离层；隔离膜；用作聚合物电解质的聚合物膜)
制备一种多层聚合物薄膜，其中具有微孔结构，厚度为16μm的聚丙烯薄膜是第一聚合物隔离层，聚(1，1-二氟乙烯-一氯三氟乙烯)共聚物32008(Solvay)是第二凝胶聚合物层。将6g 32008加入到194g丙酮中，并在50℃搅拌。1小时后，通过浸涂方法，将该完全溶解的透明的32008溶液涂布到聚丙烯制成的第一聚合物隔离层上。32008的涂布厚度为1μm，最终的多层聚合物膜的厚度为18μm。
(制备放置在内部的全电池)
将阴极材料涂布在阴极集电器两侧的阴极切割成除形成突舌的区域外，大小为2.9cm×4.3cm的长方形，将阳极材料涂布在阳极集电器两侧的阳极切割成除形成突舌的区域外，大小为3.0cm×4.4cm的长方形，将采用上述方法制备的多层聚合物薄膜切割成3.1cm×4.5cm的大小，将该薄膜置于阳极和阴极之间，并使其通过一个100℃的辊筒碾压机，将各电极和隔离层层压在一起，制备出图2a的全电池17。
(制备放置在最外边的全电池)
将阴极材料涂布在阴极集电器单侧的阴极切割成除形成突舌的区域外，大小为2.9cm×4.3cm的长方形，将阳极材料涂布在阳极集电器两侧的阳极切割成除形成突舌的区域外，大小为3.0cm×4.4cm的长方形，将采用上述方法制备的多层聚合物薄膜切割成3.1cm×4.5cm的大小，将该薄膜置于阳极和阴极之间，并使其通过一个100℃的辊筒碾压机，将各电极和隔离层层压在一起，制备出图3的全电池17’。
还有，将阴极材料涂布在阴极集电器两侧的阴极切割成除形成突舌的区域外，大小为2.9cm×4.3cm的长方形，将阳极材料涂布在阳极集电器单侧的阳极切割成除形成突舌的区域外，大小为3.0cm×4.4cm的长方形，将采用上述方法制备的多层聚合物薄膜切割成3.1cm×4.5cm的大小，将该薄膜置于阳极和阴极之间，并使其通过一个100℃的辊筒碾压机，将各电极和隔离层层压在一起，制备出图3的全电池17”。
(堆叠全电池)
如图3的结构20所示，放置全电池17’，17和17”，顺序为17’，17和17”，使在最外侧的电极集电器是单侧涂布的电极。多层聚合物薄膜切割成3.1cm×4.5cm的大小，并插入到全电池的相邻部分间。然后，使它们通过一个100℃的辊筒碾压机，将全电池和聚合物薄膜层压在一起。
(制备蓄电池)
将制备的全电池堆叠的蓄电池放置在铝薄片包装内。然后注进液体电解质并包装，所述液体电解质包括1M LiPF6的EC/EMC(重量比为1∶2)溶液。
实施例2
制备其中双电池是基本单元的堆叠电池
(制备阴极)
按照上述实施例1的同样方法，制备各阴极。
放置在内部的双电池的阴极，是通过将所述浆液涂布到铝箔的两侧而制备的。即，该阴极上的阴极材料涂布在铝阴极集电器的两侧。两侧涂布的阴极的厚度为140μm。
(制备阳极)
按照上述实施例1的同样方法，制备各阳极。
放置在最外侧全电池的最外边的阳极，是通过将所述浆液涂布到铜箔的单侧和两侧而制备的。即，所述阳极上的阳极材料分别涂布在铜阳极集电器的单侧和两侧。放置在内部的全电池的阳极，是通过将所述浆液涂布到铜阳极集电器的两侧而制备的。在这种情况下，该阳极上的阳极材料涂布在铜阳极集电器的两侧。单侧涂布的阳极的厚度为100μm，而两侧涂布的阳极的厚度为135μm。
(制备隔离层；隔离膜；用作聚合物电解质的聚合物膜)
按照实施例1相同的方式，制备隔离层，隔离膜，和用作聚合物电解质的聚合物膜。
(制备放置在内部的双电池)
将前述阴极材料涂布在阴极集电器两侧的阴极切割成除形成突舌的区域外，大小为2.9cm×4.3cm的长方形。将阳极材料涂布在阳极集电器两侧的阳极切割成除形成突舌的区域外，大小为3.0cm×4.4cm的长方形。
将一个两侧涂布的阳极放置在中间，在其双侧外边放置两侧涂布的阴极，将采用上述方法制备的多层聚合物薄膜切割为3.1cm×4.5cm的大小，将该薄膜置于阳极和阴极之间，并使其通过一个100℃的辊筒碾压机，将各电极和隔离层层压在一起，制备出图5a的双电池23。将一个两侧涂布的阴极放置在中间，在其双侧外边放置两侧涂布的阳极，将采用上述方法制备的多层聚合物薄膜切割为3.1cm×4.5cm的大小，将该薄膜置于阳极和阴极之间，并使其通过一个100℃的辊筒碾压机，将各电极和隔离层层压在一起，制备出另一种双电池，即图5b的双电池24。
(制备放置在最外边的双电池)
将阴极材料涂布在阴极集电器单侧和两侧的阴极切割成除形成突舌的区域外，大小为2.9cm×4.3cm的长方形，将阳极材料涂布在阳极集电器两侧的阳极切割成除形成突舌的区域外，大小为3.0cm×4.4cm的长方形，放置单侧涂布的阳极，两侧涂布的阴极，和两侧涂布的阳极，将采用上述方法制备的多层聚合物薄膜切割成3.1cm×4.5cm的大小，将该薄膜置于各阳极和阴极之间，并使其通过一个100℃的辊筒碾压机，将各电极和隔离层层压在一起，制备出图7的全电池24’。
(堆叠双电池)
如图7的结构26所示，放置双电池23和24’，顺序为24’，23和24’，使在最外侧的阳极集电器是单侧涂布的阳极电极。将多层聚合物薄膜切割成3.1cm×4.5cm的大小，并插入到双电池的相邻部分间。然后，使它们通过一个100℃的辊筒碾压机，将双电池和聚合物薄膜层压在一起。
(制备蓄电池)
将制备的堆叠的双电池蓄电池放置在铝薄片包装内。然后注进液体电解质并包装，所述液体电解质包括1M LiPF6的EC/EMC(重量比为1∶2)溶液。
本发明的采用全电池或双电池作为单元电池多层堆叠的电化学元件容易制造，具有能够有效利用可获得的空间的结构，并且可以特别使活性电极材料的含量最大化，从而实现了高度整合的蓄电池。

Claims (8)

1.一种制备电化学元件的方法，所述电化学元件是用全电池作为基本单元堆叠而成的，该方法包括：
(a)制备放置在内侧的全电池，
其中全电池依次包括在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极；
(b)制备放置在最外侧的全电池，
其中全电池依次包括(i)在阴极集电器的单侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，或(ii)在阳极集电器的单侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，和在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，并且
其中全电池的最外侧是集电器金属箔；和
(c)层叠至少一个放置在内侧的全电池，两个放置在最外侧的全电池，和在各全电池之间的至少两个隔离膜。
2.根据权利要求1的制备电化学元件的方法，其中所述隔离膜选自微孔聚乙烯薄膜，微孔聚丙烯薄膜，或由其组合制备的多层薄膜，或用作聚合物电解质的聚合物薄膜。
3.根据权利要求2的制备电化学元件的方法，其中所述用作聚合物电解质的聚合物薄膜包括第一微孔聚合物层和聚(1，1-二氟乙烯-一氯三氟乙烯)共聚物的第二凝胶聚合物层。
4.根据权利要求2的制备电化学元件的方法，其中所述用作聚合物电解质的聚合物薄膜选自聚(1，1-二氟乙烯)，聚环氧乙烷，聚丙烯腈，或聚(1，1-二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物。
5.一种制备电化学元件的方法，所述电化学元件是用双电池作为基本单元堆叠而成的，该方法包括：
(a)制备放置在内侧的双电池，
其中双电池依次包括(i)在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，和在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，或(ii)在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，
(b)制备放置在最外侧的双电池，
其中双电池依次包括(i)在阴极集电器的单侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，和在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，或(ii)在阳极集电器的单侧涂有阳极材料的阳极，隔离层，在阴极集电器的两侧涂有阴极材料的阴极，隔离层，和在阳极集电器的两侧涂有阳极材料的阳极，并且
其中双电池的最外侧是集电器金属箔；和
(c)层叠至少一个放置在内侧的双电池，两个放置在最外侧的双电池，和在各双电池之间的至少两个隔离膜。
6.根据权利要求5的制备电化学元件的方法，其中所述隔离膜选自微孔聚乙烯薄膜，微孔聚丙烯薄膜，或由其组合制备的多层薄膜，或用作聚合物电解质的聚合物薄膜。
7.根据权利要求6的制备电化学元件的方法，其中所述用作聚合物电解质的聚合物薄膜包括第一微孔聚合物层和聚(1，1-二氟乙烯-一氯三氟乙烯)共聚物的第二凝胶聚合物层。
8.根据权利要求6的制备电化学元件的方法，其中所述用作聚合物电解质的聚合物薄膜选自聚(1，1-二氟乙烯)，聚环氧乙烷，聚丙烯腈，或聚(1，1-二氟乙烯-六氟丙烯)共聚物。
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