电极组件和包括其的可再充电电池
阅读说明：本技术 电极组件和包括其的可再充电电池 (Electrode assembly and rechargeable battery including the same ) 是由 石薰 南重铉 刘喜恩 尹延曦 李圭曙 全卜奎 河在焕 于 2019-03-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电极组件和包括该电极组件的可再充电电池。电极组件可以包括：负电极；正电极；隔膜,介于负电极与正电极之间,并且包括面对负电极的第一表面和面对正电极的第二表面；第一功能层,位于第一表面上,并且包括纤维聚合物和耐热聚合物；以及第二功能层,位于第二表面上,并且包括无机颗粒和有机颗粒。(The present invention relates to an electrode assembly and a rechargeable battery including the same. The electrode assembly may include: a negative electrode; a positive electrode; a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode and including a first surface facing the negative electrode and a second surface facing the positive electrode; a first functional layer located on the first surface and comprising a fibrous polymer and a heat-resistant polymer; and a second functional layer located on the second surface and including inorganic particles and organic particles.)
技术领域
本公开涉及一种电极组件和一种包括该电极组件的可再充电电池。
背景技术
便携式信息装置(诸如电话、膝上型计算机、智能电话等)或电动车辆已经使用具有高能量密度和易携带性的可再充电锂电池作为驱动电源。此外，最近已经积极地进行了通过利用高能量密度特性将可再充电锂电池用作用于混合动力车辆或电动车辆或者蓄电单元的电源的研究。
对应用于车辆等的可再充电锂电池的主要研究任务之一是改善电池的安全性。例如，当由于过充电、过放电以及在可再充电锂电池的内部的短路等而产生可再充电锂电池的热并因此发生电解质的分解反应和热失控时，电池的内部压力会突然增大以引起电池***。在这些之中，因为存储在发生短路的正电极和负电极中的每个中的高电能被快速传导，所以在可再充电锂电池的内部发生短路是最危险的。
这样的***会破坏可再充电锂电池并且对用户造成致命伤害，从而需要与用于改善可再充电锂电池的安全性的技术相关的迫切开发。
发明内容
技术问题
实施例提供了一种具有改善的电阻特性和改善的安全性的可再充电电池。
技术方案
根据一个实施例的电极组件可以包括：负电极；正电极；隔膜，介于负电极与正电极之间并且包括面对负电极的第一表面和面对正电极的第二表面；第一功能层，位于第一表面上，并且包括纤维聚合物和耐热聚合物；以及第二功能层，位于第二表面上，并且包括无机颗粒和有机颗粒。
根据一个实施例的可再充电电池可以包括电极组件和容纳电极组件的外壳。
有益效果
根据实施例，公开的电极组件和包括该电极组件的可再充电电池可以显著改善电池的安全性并且同时确保优异的电阻特性。
附图说明
图1是示意性示出根据一个实施例的电极组件的剖视图。
图2是根据一个实施例的可再充电锂电池的透视图。
图3是根据示例1制备的第一功能层的SEM照片。
图4是根据示例2制备的第一功能层的SEM照片。
图5是根据对比示例1制备的第一功能层的SEM照片。
图6是根据对比示例2制备的第一功能层的SEM照片。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更充分地描述本公开的各种实施例，以使相关领域普通技术人员容易地执行本公开。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不将被解释为限于这里所阐述的实施例。
为了清楚地说明本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中通过相同的附图标记表示相同或相似的元件。
为了便于描述，附图中每个元件的尺寸和厚度是任意表达的，因此，本发明不受附图的限制。
另外，除非明确地给出相反的描述，否则词语“包括”以及诸如其变型将被理解为意指包含所述元件但不排除任何其他元件。
图1例示了根据本公开的一个实施例的电极组件的剖面。
参照图1，根据一个实施例的电极组件包括负电极11、正电极12、隔膜13、第一功能层10和第二功能层20。
隔膜13介于负电极11与正电极12之间，并且包括面对负电极11的第一表面和面对正电极12的第二表面。
隔膜13可以使正电极11和负电极12分离，并且提供用于锂离子的传输通道，具有对离子传输低阻力和针对电解质的优异浸渍性的隔膜可以用作隔膜13。
隔膜13可以是例如从聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚四氟乙烯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚乙烯萘等中选择的至少一种的基底。
此外，隔膜13可以是通过将包括聚合物材料或陶瓷组分的组合物涂覆在基底上以确保耐热性或机械强度而形成的涂覆基底。
隔膜13可以选择性地具有单层或多层结构。
第一功能层10位于隔膜13的面对负电极11的第一表面上。
第一功能层10的厚度可以为1μm至12μm。更具体地，第一功能层10的厚度可以为2μm至6μm或3μm至4μm。
当第一功能层的厚度在所述范围内时，第一功能层可以具有柔性特性，因此第一功能层的分离很少发生。此外，曲率(tortuosity)低，因此界面电阻低，使得第一功能层10具有改善可再充电锂电池的性能的优点。
第一功能层10可以例如通过利用交联纺丝或共纺丝形成，此时，通过所述过程形成的第一功能层10可以具有网络结构。这里，网络结构表示其中单一的纤维相形成内部具有许多空的空间的不规则网结构的结构。
因此，第一功能层10可以具有在60％至80％的范围内的渗透率。
在本说明书中，通过测量在将100cc的空气注入到第一功能层中之后用于穿过第一功能层的时间来表示渗透率。因此，当渗透率的值高时，空的空间大部分位于第一功能层中，所以用于使100cc的空气穿过第一功能层中的时间短。例如，在第一功能层10的渗透率为50％的情况下，用于使100cc的空气穿过的时间为100秒至130秒，但是在第一功能层10的渗透率为60％至80％的情况下，用于使100cc的空气穿过的时间为20秒至70秒。
在本实施例中，第一功能层10可以通过利用静电纺丝来制备。
静电纺丝是通过使带电聚合物溶液经由射流以纤维的形式排出来制备层的方法。因此，通过静电纺丝制备的第一功能层10包括三维网络网格形式，因为具有数百纳米至数十微米的直径的纤维无规地(即，不规则地)被层叠。因此，第一功能层10是非常多孔的结构层。
此外，第一功能层10包括纤维聚合物和耐热聚合物。
纤维聚合物在网络结构中充当粘合剂，并且可以是具有低聚合度的聚合物。
具体地，纤维聚合物因为低聚合度而具有相对低的熔点。因此，纤维聚合物充当粘合剂，以改善第一功能层与负电极之间的附着力。此外，纤维聚合物可以在第一功能层中增强纤维彼此的粘附。
纤维聚合物可以包括例如选自于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚砜(PSF)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的至少一种。
同时，耐热聚合物可以是表现出优异耐热性的聚合物。因此，耐热聚合物可以在高温下不熔化并且充当用于保持第一功能层的结构支撑物。此外，耐热聚合物可以防止由于通常用作隔膜材料的聚乙烯的熔化引起的收缩并且保持第一功能层本身的结构。
耐热聚合物可以是例如选自于聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)和聚苯硫醚(PPS)中的至少一种。
耐热聚合物和纤维聚合物的混合重量比可以在5:5至8:2的范围内。更具体地，耐热聚合物和纤维聚合物的混合重量比可以在6:4至8:2的范围内。当耐热聚合物和纤维聚合物的混合重量比小于5:5时，在第一功能层中会产生珠粒而使耐热性劣化。此外，当耐热聚合物和纤维聚合物的混合重量比大于8:2时，两种类型的纤维相混合在第一功能层中使第一功能层不均匀，从而使质量劣化。
即，在本实施例中，当纤维聚合物和耐热聚合物的混合重量比满足以上范围时，可以制备以单一相的形式具有两种聚合物的稳定网络结构。
如上所述，即使通过以以上范围混合纤维聚合物和耐热聚合物制备的第一功能层10包括两种聚合物，第一功能层10仍包括包含单一的纤维的网络结构。这里，单一的纤维可以具有900nm至1.7μm的平均直径。
其次，第二功能层20位于隔膜13的面对正电极12的第二表面上。
第二功能层20的厚度可以为2μm至15μm。更具体地，第二功能层20的厚度可以为3μm至10μm或6μm至8μm。
当以所述厚度范围包括具有优异热稳定性的第二功能层时，正电极的表面的副反应位点减少，从而使气体产生急剧减少。此外，闭孔功能被增强，因此电池的安全性也可以被改善。
第二功能层20可以例如通过诸如凹版涂覆、模涂、刮刀式涂覆(comma coating)、快门涂覆(shutter coating)等技术来制备。
另外，第二功能层20包括无机颗粒和有机颗粒。
无机颗粒可以是例如选自于锂锰基氧化物和磷酸锂铁基氧化物中的至少一种。由于第二功能层20包括无机颗粒，因此可以实现具有优异热稳定性的电极组件。
这里，锂锰基氧化物可以是例如LiMn2O4，并且磷酸锂铁基氧化物可以是例如LiFePO4。
同时，无机颗粒可以具有2μm至5μm的平均粒径。
当无机颗粒的平均粒径在以上范围内时，正电极的导电性不劣化并且可以实现表现出电化学特性的可再充电锂电池。
作为有机颗粒，可以使用具有例如在100℃左右的熔点的有机填料而不受任何限制。具体地，有机颗粒可以包括例如聚乙烯蜡。
聚乙烯蜡可以增强其中包括在电极组件中的隔膜在100℃左右熔化以堵塞孔的闭孔特性。因此，可以在电极组件中使反应停止，使得可以防止电池的热失控，从而改善安全性。
此外，有机颗粒可以具有0.5μm至2μm的平均粒径。当有机颗粒的平均粒径在所述范围内时，有机颗粒可以容易地***到无机颗粒的孔中，并且在有机颗粒由于电极组件的温度升高而熔化的情况下给予优异的闭孔效果。
根据总的第二功能层20，有机颗粒的量可以为5wt％至60wt％，更具体地，10wt％至55wt％、30wt％至55wt％或40wt％至50wt％。当第二功能层20中的有机颗粒的量在以上范围内时，有机颗粒可以增强闭孔功能，这在根据本公开的使用有机颗粒的可再充电锂电池的安全性方面是非常有利的。
这里，第二功能层20中的有机颗粒的量基于包括在第二功能层中的转化为100％的固体的量。
除了无机颗粒和有机颗粒之外，第二功能层还可以包括第一粘合剂。
这里，根据总的第二功能层，第二功能层可以包括92wt％至98wt％的无机颗粒和有机颗粒的混合物以及2wt％至8wt％的第一粘合剂。
作为第一粘合剂，例如，可以使用丙烯酸酯类粘合剂，并且还可以使用选自于聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚砜(PSF)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)中的至少一种。第一粘合剂可以起到将无机颗粒和有机颗粒彼此良好地粘附并且将第二功能层20良好地结合到正电极12的作用。
作为一个实施例，当电极组件包括上述第一功能层和第二功能层时，可以进一步增强使用根据一个实施例的电极组件的可再充电电池的闭孔功能，从而可以在最初抑制可再充电电池的发热并且可以进一步提高热安全性。
同时，负电极11可以包括其中堆叠有负极集流体层1和负极活性物质层2的结构。
负极集流体层1可以包括例如铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、涂覆有导电金属的聚合物基底或它们的组合，但不限于此。
负极活性物质层可以位于负极集流体层1的至少一侧上。负极活性物质层2可以使用包括负极活性物质和负极导电材料的负极浆料来制备。
负极活性物质可以包括容易嵌入和脱嵌锂离子以实现优异的高速率充放电特性的碳基材料。
碳基材料可以是结晶碳或非晶碳。
结晶碳的示例可以是石墨等。
非晶碳的示例可以是软碳(低温烧结碳)或硬碳、中间相沥青碳化物和烧结焦炭。作为一个示例，碳基材料可以是软碳。
软碳可以是可石墨化碳，并且表示其原子被排列为容易地形成层状结构使得热处理温度升高以容易地将其转化为石墨结构的碳。软碳具有比石墨多的无序微晶使得用于帮助离子进入的门是大的，并且具有比硬碳低程度的无序晶体从而容易扩散离子。碳基材料的具体示例可以是低结晶软碳。
同时，负极活性物质的量没有具体限制，但是根据负极浆料的总重量，该量可以为70wt％至99wt％，更具体地，80wt％至98wt％。
结晶碳可以具有各种形状，诸如球形、板状、片状或纤维状以及例如针状。
同时，负极浆料可以包括负极导电材料。
包括负极导电材料以提供电极导电性，并且任何导电材料都可以用作导电材料，除非其在电池中引起化学变化。导电材料的示例包括：诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等的碳基材料；包括铜、镍、铝、银等的金属粉末或金属纤维的金属基材料；诸如聚亚苯基衍生物的导电聚合物；或者它们的混合物。
根据负极浆料的总重量，负极导电材料的量可以为1.5wt％至30wt％，更具体地，1wt％至25wt％或2wt％至20wt％。然而，可以根据负极活性物质的类型和量适当地控制负极导电材料的量。
在公开中，基于负极浆料的总重量，负极浆料可以优选地包括70wt％至98wt％的负极活性物质和1.5wt％至30wt％的负极导电材料。
如果需要，负极浆料还可以包括粘合剂。
粘合剂用于将负极活性物质颗粒彼此粘附并且将负极活性物质粘附到集流体。粘合剂可以是例如聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含氧化乙烯的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但不限于此。
其次，正电极12包括正极集流体层3和位于正极集流体层3的至少一侧处的正极活性物质层4。
正极集流体层3的集流体可以是例如铝箔、镍箔或它们的组合，但不限于此。
在正极活性物质层4中，基于正极活性物质层的总重量，正极活性物质的量可以为90wt％至98wt％或90wt％至96wt％。
正极活性物质层还可以包括粘合剂和导电材料。这里，基于正极活性物质层的总重量，粘合剂的量可以为1wt％至5wt％或1wt％至2wt％。基于正极活性物质层的总重量，导电材料的量可以为1wt％至5wt％或1wt％至2wt％。
粘合剂用于将正极活性物质颗粒彼此良好地粘附并且将正极活性物质良好地粘附到集流体。粘合剂可以示例性地是聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含氧化乙烯的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但不限于此。
包括导电材料以提供电极导电性，并且任何导电材料都可以用作导电材料，除非其在电池中引起化学变化。导电材料的示例包括：诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等的碳基材料；包括铜、镍、铝、银等的金属粉末或金属纤维的金属基材料；诸如聚亚苯基衍生物的导电聚合物；或者它们的混合物。
图2示意性示出了根据一个实施例的可再充电电池。
参照图2，可再充电锂电池100包括电极组件110、容纳电极组件110的外壳20以及电连接到电极组件110的正极端子40和负极端子50。
电极组件110可以包括负电极11、正电极12、介于负电极11与正电极12之间的隔膜13以及浸渍到负电极11、正电极12和隔膜13中的电解质溶液(未示出)。
电极组件110可以是根据一个实施例的电极组件。
因此，负电极11、正电极12和隔膜13与上述负电极11、正电极12和隔膜13相同，并且在下文中不对它们进行描述。
同时，如图2中所示，电极组件110可以是通过在负电极11与正电极12之间***隔膜13、卷绕并压制的平坦结构。或者，尽管未示出，但是电极组件110可以是其中多个方形正电极和负电极交替地堆叠并且隔膜在正电极与负电极之间的堆叠结构。
此外，正电极11、负电极12和隔膜13可以浸渍有电解质溶液。
电解质溶液包括非水有机溶剂和锂盐。
非水有机溶剂用作用于传输参与电池的电化学反应的离子的介质。
非水有机溶剂可以包括碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或非质子溶剂。碳酸酯类溶剂可以是碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等，酯类溶剂可以是乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲羟戊酸内酯、己内酯等。醚类溶剂可以是二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等，酮类溶剂可以是环己酮等。此外，醇类溶剂可以是乙醇、异丙醇等，非质子溶剂可以是腈(诸如R-CN(其中，R是C2至C20的直链烃基、支链烃基或环烃基，或者可以包括双键、芳环或醚键))、酰胺(诸如二甲基甲酰胺等)、二氧戊环(诸如1,3-二氧戊环等)以及环丁砜等。
有机溶剂可以单独使用或者以混合物使用，当有机溶剂以混合物使用时，可以根据期望的电池性能来控制混合比，这可以被本领域普通技术人员理解。
此外，碳酸酯类溶剂可以包括环状碳酸酯和线性(链状)碳酸酯的混合物。在这种情况下，当环状碳酸酯和线性碳酸酯以1:1至1:9的体积比混合在一起时，可以增强电解质溶液的性能。
除了碳酸酯类溶剂之外，公开的有机溶剂还可以包括芳香烃类有机溶剂。这里，碳酸酯类溶剂和芳香烃类有机溶剂可以以1:1至30:1的体积比混合。
芳香烃类有机溶剂可以是化学式1的芳香烃类化合物。
[化学式1]
在化学式1中，R1至R6相同或不同，并且选自于由氢、卤素、C1至C10的烷基、卤代烷基和它们的组合组成的组。
芳香烃类有机溶剂的具体示例可以选自于由苯、氟苯、1,2-二氟苯、1,3-二氟苯、1,4-二氟苯、1,2,3-三氟苯、1,2,4-三氟苯、氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、碘苯、1,2-二碘苯、1,3-二碘苯、1,4-二碘苯、1,2,3-三碘苯、1,2,4-三碘苯、甲苯、氟甲苯、2,3-二氟甲苯、2,4-二氟甲苯、2,5-二氟甲苯、2,3,4-三氟甲苯、2,3,5-三氟甲苯、氯甲苯、2,3-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,5-二氯甲苯、2,3,4-三氯甲苯、2,3,5-三氯甲苯、碘甲苯、2,3-二碘甲苯、2,4-二碘甲苯、2,5-二碘甲苯、2,3,4-三碘甲苯、2,3,5-三碘甲苯、二甲苯和它们的组合组成的组。
电解质还可以包括碳酸亚乙烯酯或化学式2的碳酸亚乙酯类化合物的添加剂，以改善电池的循环寿命。
[化学式2]
在化学式2中，R7和R8相同或不同，并且选自于氢、卤素、氰基(CN)，硝基(NO2)和氟化C1-C5烷基，前提条件是R7和R8中的至少一个选自于卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)和氟化C1-C5烷基，并且R7和R8不同时是氢。
碳酸亚乙酯类化合物的示例可以是碳酸二氟亚乙酯、碳酸氯代亚乙酯、碳酸二氯亚乙酯、碳酸溴代亚乙酯、碳酸二溴亚乙酯、碳酸硝基亚乙酯、碳酸氰基亚乙酯或碳酸氟代亚乙酯。用于改善循环寿命的添加剂的量可以在适当的范围内使用。
溶解在有机溶剂中的锂盐为电池供应锂离子，使锂二次电池进行基本运行，并且改善锂离子在正电极与负电极之间的传输。锂盐的示例包括从LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2C2F5)2、Li(CF3SO2)2N、LiN(SO3C2F5)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中，x和y是自然数，例如从1至20范围内的整数)、LiCl、LiI和LiB(C2O4)2(双(草酸)硼酸锂：LiBOB)中选择的一种或两种或更多种作为支持盐。锂盐的浓度可以在0.1M至2.0M的范围内。当以以上浓度范围包括锂盐时，由于最佳的电解质导电性和粘度，电解质可以具有优异的性能和有效的锂离子迁移率。
同时，介于正电极11与负电极12之间的隔膜13可以是聚合物膜。隔膜可以是例如聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯或者它们的具有两层或更多层的多层，并且可以是诸如聚乙烯/聚丙烯双层隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔膜等的混合多层。
外壳20可以包括下外壳22和上外壳21，并且电极组件110容纳在下外壳22的内部空间221中。
在将电极组件110容纳在外壳20中之后，在位于下外壳22的边缘上的密封部分222上涂覆密封材料，以使上外壳21和下外壳22密封。这里，与正极端子40和负极端子50接触的部分被绝缘构件60覆盖以改善可再充电锂电池100的耐久性。
同时，根据一个实施例的可再充电电池可以应用于包括至少一个该可再充电电池的装置。这样的装置可以是例如选自于移动电话、平板计算机、膝上型计算机、电动工具、可穿戴电子装置、电动车辆、混合电动车辆、插电式混合电动车辆和蓄电装置中的至少一种。应用有可再充电锂电池的装置在相关领域中是公知的，因此在本说明书中不详细描述。
示例
在下文中，描述本发明的示例和对比示例。然而，这些示例在任何意义上都不将被解释为限制发明的范围。
示例1
(1)负电极和第一功能层的制备
将98wt％的石墨、0.8wt％的羧甲基纤维素和1.2wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶在纯水中混合，以制备负极活性物质浆料。将负极活性物质浆料涂覆在铜箔上，干燥并压制，以制备具有146μm±4μm的厚度的负电极。
将聚酰亚胺(PI)和聚偏二氟乙烯(PVdF)以5:5的重量比混合，同时在负电极上静电纺丝，以制备具有7μm的厚度的第一功能层。
(2)正电极和第二功能层的制备
将96wt％的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2第一正极活性物质和LiNi0.6Co0.2Al0.2O2第二活性物质以80:20(第一正极活性物质:第二正极活性物质)的重量比的混合物、2wt％的乙炔黑(denka black)和2wt％的聚偏二氟乙烯在N-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备正极活性物质浆料。
将正极活性物质浆料涂覆在铝箔集流体上并干燥。之后，压制干燥产物，以制备具有152μm±4μm的厚度的正极活性物质，从而制备正电极。
将96wt％的具有4μm的平均粒径的LiMn2O4和具有1μm的平均粒径的聚乙烯蜡以5:5的重量比的混合物和4wt％的丙烯酸酯类粘合剂混合，以制备第二功能层组合物。
将第二功能层组合物涂覆在正电极上，以制备具有3.5μm的厚度的第二功能层。
(3)可再充电锂电池的制备
将负电极、第一功能层、隔膜、第二功能层和正电极顺序堆叠，并且根据一般步骤使用电解质制造可再充电锂电池。
这里，作为电解质，使用其中溶解有1.0M LiPF6的碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯(50:50体积比)的混合溶剂。
示例2
除了在第一功能层制备中聚酰亚胺和聚偏二氟乙烯(PVdF)的混合比是7:3之外，通过与示例1中的步骤相同的步骤制造负电极、第一功能层、正电极、第二功能层和可再充电锂电池。
对比示例1
除了在第一功能层制备中聚酰亚胺和聚偏二氟乙烯(PVdF)的混合比是1:9之外，通过与示例1中的步骤相同的步骤制造负电极、第一功能层、正电极、第二功能层和可再充电锂电池。
对比示例2
除了在第一功能层制备中聚酰亚胺和聚偏二氟乙烯(PVdF)的混合比是9:1之外，通过与示例1中的步骤相同的步骤制造负电极、第一功能层、正电极、第二功能层和可再充电锂电池。
实验示例1-SEM照片
拍摄根据示例1和示例2以及对比示例1和对比示例2的第一功能层的表面的SEM照片，并且在图3至图6中分别示出结果。
参照图3和图4，可以明显地看出，单一的纤维在示例1和示例2的第一功能层的表面上形成网络结构。
然而，参照图5，可以看出，多个珠粒形成在根据对比示例1的第一功能层的表面上。从图6可以看出，在根据对比示例2的第一功能层的表面上，形成了两种或更多种纤维。在这种情况下，离子迁移率在其中形成有珠粒的部分上降低，因此，可再充电锂电池的性能劣化。此外，在电池制造期间发生诸如针孔产生的缺点。
示例3至示例6
除了第一功能层分别具有4μm、6μm、8μm和10μm的厚度之外，通过与示例2中的步骤相同的步骤制造负电极和第一功能层。
对比示例3至对比示例6
在示例1的(1)中，以96:4的重量比混合陶瓷和丙烯酸酯类粘合剂而不是PI和PVdF，并且使用凹版涂覆对它们进行涂覆，以制备负电极和第一功能层。
在对比示例3、对比示例4、对比示例5和对比示例6中，将根据对比示例3、对比示例4、对比示例5和对比示例6的第一功能层分别制备为具有4μm、6μm、8μm和10μm的厚度。
实验示例2-电极电阻测量
将根据示例3至示例6和对比示例3至对比示例6的其上涂覆有第一功能层的负电极切割至预定尺寸(32phi)。使用购自Agilent Technologies的4294A型LCR计测量切割的负电极的电阻，并将其转换为比电阻。在表1中示出结果。
表1
类别
电极比电阻(Ω.m)
示例3
0.62
示例4
0.59
示例5
1.52
示例6
1.93
对比示例3
15.23
对比示例4
659.71
对比示例5
38019.24
对比示例6
50591.424
参照表1，可以看出，根据示例3至示例6的其中使用以期望混合比混合的聚酰亚胺和聚偏二氟乙烯的第一功能层以预定厚度形成的负电极表现出2或更小的非常低的电极比电阻。另外，与示例相比，根据对比示例3至对比示例6的其中形成有包括陶瓷的功能层的负电极与常规技术一样表现出极高的电极比电阻。
因此，当形成有根据本示例的第一功能层的负电极用作用于可再充电锂电池的负电极时，可以意外地降低电极比电阻。
对比示例7
除了在负电极和正电极制备期间不形成第一功能层和第二功能层之外，通过与示例1中的步骤相同的步骤制造可再充电电池。
对比示例8
除了在负电极制备期间不形成第一功能层之外，通过与示例1中的步骤相同的步骤制造可再充电电池。
对比示例9
除了在正电极制备期间不形成第二功能层之外，通过与示例1中的步骤相同的步骤制造可再充电电池。
实验示例3-穿透测试
将根据示例6和对比示例7至对比示例9的八个可再充电电池中的每个完全充电至4.2V。接着，使用穿透测试器将具有2.5mm的直径并且由铁(Fe)制成的钉子穿透至可再充电电池的中心，并执行穿透测试。这里，穿透速度均匀地为10m/min。
在表2中示出了穿透测试之后的测量结果。
表2
类别
无事件
起火
***
总计
改善％
对比示例7
0
0
8
8
0％
对比示例8
0
2
6
8
0％
对比示例9
1
4
3
8
12.5％
示例6
3
2
3
8
37.5％
参照表2，可以看出，根据示例6的可再充电锂电池在8个电池中有3个电池未***并且具有37.5％的改善率，但是根据对比示例7至对比示例9的可再充电锂电池大部分***。因此，根据示例的电极组件表现出优异的安全性。
虽然已经结合当前被认为是实践性的示例性实施例描述了本发明，但是将理解的是，发明不限于公开的实施例，而是相反，发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
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