具有细孔的二次电池用电极制造技术

在此公开一种二次电池用电极，所述电极包括：在集电器的一个表面或两个表面上的包含电极活性材料的电极混合物层；其中，所述电极混合物层包括多个从垂直截面的上表面朝着所述集电器凹陷的细孔，所述细孔的每一个是在所述电极混合物层中从所述垂直截面的上表面朝着所述集电器直径逐渐减小的喇叭状孔。

Two battery electrodes with fine holes

A two battery electrode is disclosed. The electrode comprises an electrode mixture layer on one surface of the collector or on two surfaces containing the active material of the electrode; the electrode mixture layer includes a plurality of holes from the upper surface of the vertical cross section to the recess of the electric appliance, each of the pores is the same. The horn shaped hole gradually decreases from the upper surface of the vertical cross section to the collector diameter in the electrode mixture layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有细孔的二次电池用电极
本公开内容涉及一种具有细孔的二次电池用电极。
技术介绍
化石燃料的枯竭导致能源价格大幅上涨以及对环境污染的关注增加。生态友好的替代能源是下一代的必需品。就此而言，正在进行大量研究来针对电力生产方法，例如生产核能、太阳能、风能、和潮汐能的方法，并且用于有效利用所产生的能量的蓄电装置也引起了很多关注。特别地，随着移动装置越来越发达并且对这种移动装置的需求已经增加，对于作为该移动装置的能量的二次电池的需求也已急剧地增加。因此，已经进行了对满足各种需求的电池的大量研究。就电池的形状而言，对于薄至足以适用于诸如移动电话之类的产品的棱柱形二次电池或袋形二次电池的需求非常之高。然而，就电池的材料而言，对于表现出高的能量密度、放电电压、和输出稳定性的锂二次电池(如锂离子电池和锂离子聚合物电池)的需求非常之高。通常，藉由将所形成的含电极活性材料的电极混合物层形成在电极组件的一个表面或两个表面上，构成二次电池的电极组件具有这样的结构：其中将正极和负极制造出来，并且将隔板插置到正极和负极之间。近来，藉由增加集电器上的电极混合物层的负载量，电极组件的容量得以最大化。但是，在电极具有极高负载量的电极混合物层的情形下，电极混合物层的厚度过厚，并因此在电极混合物层的深度方向上，电解液的扩散不易发生。另外，当与具有低负载量的电极混合物层的电极相比较时，锂在低SOC处沉淀出来的Li析出现象(Li-plating)频繁发生。特别地，随着对移动装置的需求已经增加，对能够快速充电的电池已进行了研究，然而，由于以上提及的问题，在电极具有高负载量的电极混合物层以使电极容量最大化的情形下，快速充电可能会变得比较困难。也就是说，当增加集电器上所形成的电极混合物层的负载量以使电极容量最大化时，在电极混合物层的深度方向上，电解液的扩散不易发生。并且这导致Li析出现象，或者在二次电池包括具有高负载量的电极混合物层的电极的情形下，快速充电可能会变得比较困难。因此，需要一种能够从根本上解决所述问题的技术。
技术实现思路
技术问题提供本公开内容以解决现有技术的以上技术问题。本公开内容的专利技术人已经进行了深入研究和各种实验，并且已经发现，藉由在电极混合物层中包括多个从垂直截面的上表面朝着集电器直径逐渐减小的喇叭状(horn)细孔，在电极混合物层的深度方向上，电解液经由这些细孔会更容易地扩散，因此，即使是高负载量的电极混合物层，也能够防止发生Li析出现象，由此防止电极的电性能劣化。此外，专利技术人还发现，在充电/放电过程中，锂离子的移动可变得平顺，并因此快速充电性能得以改善，并且与通过利用激光形成图案结构的常规方法相比，由于通过具有对应于细孔的突起的模具或辊来形成细孔，可以防止电极容量降低，并且还可以消除或基本上减少由利用激光时从电极混合物层分离的颗粒而引起的产品缺陷率，由此完成本公开内容。技术方案本公开内容提供一种二次电池用电极，所述电极包括在集电器的一个表面或两个表面上的包含电极活性材料的电极混合物层，其中所述电极混合物层包括多个从其垂直截面的上表面朝着集电器凹陷的细孔，并且每一细孔是在电极混合物层中从垂直截面的上表面朝着集电器直径逐渐减小的喇叭状(horn)孔。因此，电解液可经由细孔更容易地在电极混合物层的深度方向上扩散，并且即使是高负载量的电极混合物层，也可以防止Li析出现象发生，由此防止电极的电性能的劣化。而且，在充电/放电过程中，锂离子的移动可变得平顺，因此快速充电性能可得到改善。在一个示例性实施方式中，细孔可形成在具有约3.5mAh/cm2至5.5mAh/cm2的负载量和约25％至35％的孔隙率的电极混合物层中。电极混合物层的负载量和孔隙率的范围在含有该电极的二次电池能够展现出所需高容量的范围内变化。尽管根据本公开内容的二次电池用电极具有的电极混合物层形成为具有上述范围的电极混合物层的负载量和孔隙率，但与常规的电极不同，电解液可更容易地在电极混合物层的深度方向上扩散，使得所需效果可得以展现。当电极混合物层的负载量超出该范围而过小时或者孔隙率超出该范围而过大时，则包含该电极的二次电池的容量可能不会提高。相反地，当电极混合物层的负载量超出该范围而过大时或者孔隙率超出该范围而过小时，则即便在电极混合物层中形成多个细孔，电解液可能也不易扩散。此外，从垂直截面的上表面朝着集电器所形成的细孔的深度可以是与其对应的电极混合物层的厚度的80％至90％。当细孔的深度小于与其对应的电极混合物层的厚度的80％时，细孔的深度过小，电解液可能不太容易在电极混合物层的深度方向上扩散，并且因此所需效果可能不会展现出来。相反地，当细孔的深度大于与其对应的电极混合物层的厚度的90％时，在利用包括有对应于细孔的突起的细孔形成模具或细孔形成辊来按压电极混合物层的过程中，在集电器方向上，过高压力可能会施加到位于细孔的端部处的电极混合物层部分，使得该部分可能会被碾压，电极混合物层的孔隙率可能变得过低，并且电解液的扩散可能会劣化。同时，细孔的平面结构并不受到限制，只要细孔以喇叭状凹陷并且其直径是从垂直截面的上表面朝着集电器相继减小以使得所需效果得以展现即可。特别地，细孔可以在电极混合物层的表面部分的平面上呈三角形、四边形、五边形、六边形、圆形、半圆形、或椭圆形，更特别地，考虑到电解液的均匀扩散和在形成细孔的过程中所施加压力的均匀传递，细孔可以呈圆形。在一个示例性实施方式中，细孔在垂直截面的上表面处可具有约100微米至200微米的平均直径，在其内端部可具有约20微米至50微米的平均直径。当垂直截面的上表面处的平均直径小于100微米时，在电解液开始流动的表面部分处的细孔的直径太小，因此电解液经由细孔的扩散可能不易执行。相反地，当垂直截面的上表面处的平均直径大于200微米时，在表面部分处的细孔的直径变得过大，因此电极容量可能降低。此外，当在内端部处的平均直径小于20微米时，细孔形成模具或细孔形成辊在电极混合物层上的突起可能变得太细，使得细孔可能不易藉由施加到电极混合物层的压力而形成。相反地，当在内端部处的平均直径大于50微米时，细孔形成模具或细孔形成辊在电极混合物层上的突起可能变得太大，因此在形成细孔的过程中，内端部可能会因施加到电极混合物层的压力被碾压，在电极混合物层的细孔的内端部的孔隙率可能会降低，并且电解液的扩散可能会劣化。特别地，细孔的内端部可以在垂直截面中具有弧形，使得内端部的直径是指在以弧形形成的各端部中，以直线形成的细孔侧边与弧形端部彼此接触的部分处的直径。当细孔的内端部具有针状结构时，细孔形成模具或细孔形成辊的与其对应的突起端部也必须具有细的针状结构。因此，在藉由模具或辊进行按压的过程中，突起可能会变形，因此细孔可能不易形成于电极混合物层中。同时，多个细孔可以在电极混合物层的表面部分的平面上具有规则的阵列结构。因此，电解液可以更均匀地扩散到电极混合物层的所有部分，并且因电解液的局部扩散差异所致的性能劣化可得以防止。在一个示例性实施方式中，细孔可具有这样的结构：其直径是从垂直截面的上表面朝着集电器连续地或不连续地减小，更特别地，可具有这样的结构：因来自细孔形成模具或细孔形成辊的压力所致，其直径逐渐地减小，使得细孔可更加容易地形成。同时，为了解决具有高负载量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用电极，所述电极包括：在集电器的一个表面或两个表面上的包含电极活性材料的电极混合物层；其中，所述电极混合物层包括多个从其垂直截面的上表面朝着所述集电器凹陷的细孔，和所述细孔的每一个是在所述电极混合物层中从所述垂直截面的上表面朝着所述集电器直径逐渐减小的喇叭状孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.25 KR 10-2016-0108048;2017.08.10 KR 10-2011.一种二次电池用电极，所述电极包括：在集电器的一个表面或两个表面上的包含电极活性材料的电极混合物层；其中，所述电极混合物层包括多个从其垂直截面的上表面朝着所述集电器凹陷的细孔，和所述细孔的每一个是在所述电极混合物层中从所述垂直截面的上表面朝着所述集电器直径逐渐减小的喇叭状孔。2.根据权利要求1所述的电极，其中所述细孔形成在具有约3.5mAh/cm2至5.5mAh/cm2的负载量和约25％至35％的孔隙率的电极混合物层中。3.根据权利要求1所述的电极，其中从所述垂直截面的上表面朝着所述集电器所形成的所述细孔的每一个的深度是与其对应的所述电极混合物层的厚度的约80％至90％。4.根据权利要求1所述的电极，其中所述细孔具有在所述电极混合物层的表面部分的平面上的三角形、四边形、五边形、六边形、圆形、半圆形、或椭圆形的形状。5.根据权利要求1所述的电极，其中所述细孔在所述垂直截面的上表面处具有约100微米至200微米的平均直径，在其内端部处具有约20微米至50微米的平均直径。6.根据权利要求1所述的电极，其中所述细孔具有在所述电极混合物层的表面部分的平面上的规则的阵列结构。7.根据权利要求1所述的电极，其中所述细孔具有这样的结构：直径从所述垂直截面的上表面朝着所述集电器连续地或不连续地减小。8.一种用于制造根据权利要求1所述的二次电池用电极的装置，所述装置包括：细孔形成模具，其中，所述细孔形成模具具有这样...

【专利技术属性】
技术研发人员：李索尔，李赫武，吴松泽，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR