用于制造二次电池用电极的方法以及由该方法得到的电极技术

本公开内容涉及一种用于制造二次电池用电极的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备用于初步涂布的第一电极混合物和用于二次涂布的第二电极混合物；(ii)将所述第一电极混合物涂布至电极集电器上并实施干燥；以及(iii)将所述第二电极混合物涂布至所述第一电极混合物上并以使得所述第二电极混合物的干燥速率低于步骤(ii)中的所述第一电极混合物的干燥速率的方式实施干燥。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造二次电池用电极的方法以及由该方法得到的电极
本申请主张于2016年9月9日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0116598号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。本公开内容涉及一种用于制造二次电池用电极的方法以及由该方法得到的电极。
技术介绍
随着技术发展和对于移动装置的需求增长，对作为能源的二次电池的需求迅速地增长。在这些二次电池中，具有高的能量密度和电压、长循环寿命以及低自放电速率的锂二次电池已经商业化并广泛地使用。除此之外，近来，随着对环境问题的关注增加，诸如电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)之类的系统的市场已经发展，这些系统能够替代包括汽油车和柴油车在内的使用化石燃料的汽车，这是空气污染的主要原因之一。因此，作为用于这种电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的电源，已研究并普遍使用了具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池。锂二次电池包括电极组件和注入其中的含锂盐的非水电解质，所述电极组件具有正极和负极以及插置在正极和负极之间的多孔隔板，所述正极和负极中的每一个均包括涂布在电极集电器上的活性材料。用于这种二次电池的电极通过如下方法得到：将电极混合物以浆料的形式施用至电极集电器，所述浆料包含混合在有机溶剂中的电极活性材料、导电材料、粘合剂聚合物或类似物，然后进行干燥并压制。仍在发展的锂二次电池逐渐要求高容量和高输出。为满足这一点，需要减少粘合剂聚合物的使用。然而，考虑到粘合剂聚合物当前的粘合力水平，在减少粘合剂的量方面存在着限制。当粘合剂聚合物的量不足时，对于电极集电器的粘合力、尤其是对于负极中的铜箔的粘合力下降，并因此在电极的切割(cutting)期间或者在电池的充电/放电期间电极分离的可能性增加。此外，观测到，由于在涂布电极混合物时粘合剂聚合物的迁移(migration)，电极集电器和活性材料之间的粘合力(adhesion)低于活性材料-活性材料的内聚力(cohesion)。为此，以高于实际所需量的过量使用粘合剂聚合物以确保电极集电器和活性材料之间的最小粘合力。为解决这一点，通过实施涂布电极混合物两次而实施双重涂布。然而，尽管这种双重涂布改善了活性材料层和负极集电器之间的粘合力，其不利之处在于第一电极活性材料层和第二电极活性材料层之间的界面粘合力下降。当电极活性材料层之间的粘合力下降时，在锂二次电池的充电/放电期间发生界面分离，这可能导致减少电池的容量。除此之外，在其中第二电极活性材料层比第一电极活性材料层更厚的电池的情况下，粘合剂聚合物主要分布在电极的表面上，这可能会成为在充电/放电期间增加电极电阻的原因。
技术实现思路
技术问题设计本公开内容以解决以上提及的问题和从过去以来有待解决的技术问题。在本公开内容的专利技术人已进行多次研究和各种实验之后，我们已发现，当电极混合物分为两部分并以这样一种方式进行涂布用于制造电极以使得与随后涂布的电极混合物相比，初步涂布的电极混合物以更低的速率干燥或者干燥更长时间时，可以得到所需的效果，如在下文中所述。本公开内容基于这一发现。技术方案在本公开内容的一个方面中，提供了一种用于制造二次电池用电极的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备用于初步涂布的第一电极混合物和用于二次涂布的第二电极混合物；(ii)将所述第一电极混合物涂布至电极集电器上并实施干燥；以及(iii)将所述第二电极混合物涂布至所述第一电极混合物上并以使得所述第二电极混合物的干燥速率(“第二干燥速率”)低于步骤(ii)中的所述第一电极混合物的干燥速率(“第一干燥速率”)的方式实施干燥。在所述方法中，所述第一电极混合物的干燥速率和所述第二电极混合物的干燥速率中的每一个均为0.1-30mg/sec，且所述第二电极混合物的干燥速率设定为低于所述第一电极混合物的干燥速率。如本文所用，“干燥速率”可由包含于第一电极混合物和第二电极混合物的每一个中且随后通过干燥而在单位时间内移除的溶剂的量(重量)来表示，干燥速率的单位是“mg/sec”。根据本公开内容，干燥条件可不受特别地限制，只要它们满足以上限定的干燥速率即可。第一电极混合物和第二电极混合物可具有相同的成分和组成比例。在所述方法中，在第一电极混合物中的粘合剂的量可为基于第一电极混合物的固含量的总重量的2％至10％，在第二电极混合物中的粘合剂的量小于在第一电极混合物中的粘合剂的量并且可为基于第二电极混合物的固含量的总重量的1％至9％。在本公开内容的另一方面中，还提供了一种由上述方法得到的二次电池用电极，所述电极包括电极集电器、由第一电极混合物形成的第一电极活性材料层和由第二电极混合物形成的第二电极活性材料层，其中第一电极活性材料层和第二电极活性材料层之间的界面粘合强度大于集电器与第一电极活性材料层之间的界面粘合强度。本文中，用于测定“界面粘合强度”的方法不受特别地限制，可使用在本领域中常规使用的任何方法。优选地，剥离测试按如下方式实施：制备待测量各自界面粘合强度的两种材料A和B，然后在它们之间进行界面粘合，将双面胶带的一侧附接至玻璃板，将A或B附接至双面胶带的另一侧，然后通过在恒定拉伸速率下以180°拉伸B或A来将其剥离。然后通过万能试验机(UTM)测量剥离所需的力。在所述电极中，第一电极活性材料层和第二电极活性材料层可具有1:9至5:5的厚度比所述电极可为负极。有益效果如上所述，根据本公开内容的用于制造二次电池用电极的方法，通过将电极混合物分为第一电极混合物和第二电极混合物，将电极混合物以使得第二电极混合物的第二干燥速率可低于第一电极混合物的第一干燥速率的方式涂布两次。用这种方式，第一电极活性材料层和第二电极活性材料层之间的内聚力增加，并且发生在第二电极混合物层中的粘合剂聚合物的迁移下降，由此提供了减小电极表面电阻的效果。根据本公开内容，特别是即使当使用一种电极混合物浆料来制造高负载电极时，也可以改善电极集电器和电极活性材料层(第一电极活性材料层)之间的粘合力以及第一电极活性材料层和第二电极活性材料层之间的粘合力。因此，本公开内容具有以下优势：当制造高负载电极时，无需制备具有不同粘合剂含量的两种或更多种的电极混合物浆料。附图说明图1是图解用于测定第一电极活性材料层和电极集电器之间的界面粘合强度的方法的示意性截面图。图2是图解用于测定第一电极活性材料层和第二电极活性材料层之间的界面粘合强度的方法的示意性截面图。图3是图解包括电极集电器和电极活性材料层在内的电极的截面图，并且剥离发生的部分在其中作出标记。图4是图解根据实施例1、比较例1和比较例2的每一个电极的粘合力的曲线图。具体实施方式在下文中，将详细地描述本公开内容的具体实施方式。然而，应当理解的是，本公开内容并非局限于此，而是由以下的权利要求书的范围所限定。在一个方面中，提供了一种用于制造二次电池用电极的方法，所述电极包括涂布在电极集电器的任一表面或两个表面上的电极混合物，所述方法包括以下步骤：(i)制备用于初步涂布的第一电极混合物和用于二次涂布的第二电极混合物；(ii)将所述第一电极混合物涂布至电极集电器上并实施干燥；以及(iii)将所述第二电极混合物涂布至所述第一电极混合物上并以使得所述第二电极混合物的干燥速率低于步骤(ii)中的所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造二次电池用电极的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备用于初步涂布的第一电极混合物和用于二次涂布的第二电极混合物；(ii)将所述第一电极混合物涂布至电极集电器上并实施干燥；和(iii)将所述第二电极混合物涂布至所述第一电极混合物上并以使得所述第二电极混合物的干燥速率低于步骤(ii)中的所述第一电极混合物的干燥速率的方式实施干燥。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.09 KR 10-2016-01165981.一种用于制造二次电池用电极的方法，所述方法包括以下步骤：(i)制备用于初步涂布的第一电极混合物和用于二次涂布的第二电极混合物；(ii)将所述第一电极混合物涂布至电极集电器上并实施干燥；和(iii)将所述第二电极混合物涂布至所述第一电极混合物上并以使得所述第二电极混合物的干燥速率低于步骤(ii)中的所述第一电极混合物的干燥速率的方式实施干燥。2.根据权利要求1所述的用于制造二次电池用电极的方法，其中所述第一电极混合物的干燥速率和所述第二电极混合物的干燥速率中的每一个均为0.1mg/sec至30mg/sec，且所述第二电极混合物的干燥速率设定为低于所述第一电极混合物的干燥速率。3.根据权利要求1所述的用于制造二次电池用电极的方法，其中所述第二电极混合物的干燥速率比所述第一电极混合物的干燥速率低10mg/sec至20mg/sec，或者所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴峻秀，李永焕，李在宪，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR