[发明专利]制备电极组件的方法

说明书

本文提供了一种制备用于锂离子电池的电极组件的方法。本文公开的方法包括在电池制造过程中在堆叠步骤之前的预干燥隔膜的步骤，由此显著地降低了隔膜的含水量。因此隔膜可以用来制备电极组件，而与它们被存放或运输的条件无关。此外，在多孔性基底材料和保护性多孔层之间的剥离强度在很大程度上不受本文公开的干燥过程的影响。

技术领域

本发明涉及在可持续能源领域应用中的锂离子电池。更具体地，本发明涉及制备电极组件的方法。

背景技术

在过去的二十年中，锂离子电池(LIB)在便携式电子设备(例如移动电话和笔记本电脑)的广泛应用中已经引起了广泛关注。由于电动车辆(EV)和电网储能的快速的市场发展，高性能、低成本的LIB当前对大规模储能设备提供了最有前景的选择之一。

当前，通过将活性电池电极材料、导电剂和粘结剂材料的精细粉末分散在合适的溶剂中来制备电极。可以将该分散液涂覆在诸如铜金属箔或者铝金属箔的集流器上，然后在高温下干燥以去除溶剂。阴极板和阳极板随后与隔开阴极和阳极的隔膜堆叠或卷在一起以形成电池。隔膜是插入在阳极和阴极之间的物理屏障，其防止阳极和阴极之间的物理接触。

锂离子电池制造过程对水分敏感。高含水量的电池导致电化学性能的严重衰减且影响电池的稳定性。电池中的水分可以来源于各种来源。一个可能的水分来源来自隔膜。隔膜会在制造、存储和运输期间吸收水分。尤其是当隔膜被放置和存储在潮湿环境中时。为了解决电极组件的水分敏感问题，重要的是在形成电极组件之前干燥隔膜以降低电池中的含水量。

韩国专利第101497348B1号描述了用于制备电极组件的方法。该方法包括以下步骤：通过将阴极、阳极和插入在两个电极之间的隔膜堆叠形成层压件；加热该层压件；以及对所加热的层压件加压。加热过程熔化部分的隔膜纤维以便将电极和隔膜组合。然而，该方法在装配之前未干燥隔膜。

韩国专利第101495761B1号描述了用于制备电极组件的方法。该方法包括以下步骤：制备负极板和正极板；布置正极板、负极板和隔膜以形成电极组件；通过缠绕电极组件形成卷绕式(jelly roll)；干燥卷绕式电极。然而，该方法在装配之前也未干燥隔膜。

韩国专利第100759543B1号描述了用于制备锂离子聚合物电池的电极组件的方法。该方法包括以下步骤：制备正极板和负极板；制备隔膜；加热隔膜；以及在两个电极板之间插入已加热的隔膜，其中在高温下加热隔膜1分钟至3分钟。然而，加热过程用来去除在隔膜内的残留应力以防止由于电池的过热造成的隔膜收缩。

在现有方法中预干燥隔膜的过程的缺乏使水引入电极组件，这会影响LIB的循环稳定性以及倍率特性。鉴于上文，一直存在开发在装配到电极组件之前干燥LIB的隔膜从而降低含水量的方法的需求。

发明内容

通过本文所公开的各个方面和实施方式满足了前述需求。

在一个方面中，本文提供了一种制备电极组件的方法，包括以下步骤：

1)在真空和约50℃至约150℃的温度的干燥室中预干燥隔膜以得到预干燥的隔膜；

2)将至少一个阳极、至少一个阴极和插入在至少一个阳极与至少一个阴极之间的至少一个预干燥的隔膜堆叠以获得电极组件；和

3)干燥电极组件。

在一些实施方式中，隔膜是由天然纤维或聚合物纤维组成的无纺布，且其中聚合物纤维的熔点是200℃或更高。

在某些实施方式中，隔膜是由选自由聚烯烃、聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯共聚物、聚丁烯、聚戊烯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚甲醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯及其组合构成的群组中的聚合物纤维制成的无纺布。