制备锂二次电池的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备锂二次电池的方法，所述方法可通过视觉上测量电极活性材料的实际电解质溶液浸渍时间，基于该测量结果，设定用于电池的电解质溶液的估计浸渍时间，并将该估计浸渍时间反映到生产工艺中，从而改善锂二次电池的生产率和性能。

Preparation of Lithium Secondary Batteries

The invention relates to a method for preparing lithium secondary batteries. The method can visually measure the actual electrolyte solution impregnation time of the electrode active material. Based on the measurement results, the estimated impregnation time of the electrolyte solution for the battery is set, and the estimated impregnation time is reflected in the production process, thereby improving the process. Productivity and performance of lithium secondary batteries.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备锂二次电池的方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0038677号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本专利技术涉及一种制备锂二次电池的方法，且更具体地，涉及一种通过针对电极设定最佳电解质溶液浸渍时间并将其反映在生产工艺中而使生产率和整体性能得到改善的制备锂二次电池的方法。
技术介绍
随着针对移动装置的技术发展和需求的增加，对于作为能源的二次电池的需求显著增加，并且，在这些二次电池中，具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商品化并且被广泛地使用。近年来，锂二次电池的研究方向已趋向于高容量和高输出。为此，在锂二次电池的制备期间使得电极板在短时间内充分地被电解质溶液浸渍是非常重要的。在电解质溶液的浸渍性低的情况下，由于电解质溶液没有触及电极板的活性材料颗粒，不仅锂离子的移动不顺畅，而且电流也相应地减小。此外，当电解质溶液的浸渍速率下降时，锂二次电池的生产率下降。因此，不仅需要努力提高电池的浸渍性，而且需要通过准确地测定所制备电池的浸渍性以预先地除去没有达到一定水平的电池而保持系统能够大量生产高质量电池。目前，作为评估锂二次电池的电解质溶液的浸渍性的方法，有在形成工艺中进行评估的方法和在制备电极板之后进行评估的方法。前者是通过在对已组装的裸电池执行初始充电和放电的同时测定空载电压(OCR)和电压降(IR)以间接测定浸渍程度的方法。由于该方法是间接方法，准确度较差且当确定浸渍程度较差时需舍弃整个裸电池，因此，存在以下限制：组装裸电池的努力和成本可能是徒劳的。后者包括重量测定法，其中在将电极板浸没在电解质溶液中并且经过一段时间之后测定重量。重量测定法存在以下限制：准确度较差，因为随时间的变化非常小，且很难量化这种变化。具体地，在该方法中，由于当确定浸渍程度较差时也需舍弃所制备的整个电极板，因此消耗了生产成本和时间，因而，生产率可能会下降。因此，为了提高在锂二次电池制备期间的产率，迫切需要在制备二次电池之前设定合适的电解质溶液浸渍时间，或制定能够评估电解质溶液的浸渍性的评价标准以在提高准确性的同时充分呈现浸渍性。现有技术文件韩国专利第10-1495760号。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供一种制备锂二次电池的方法，其中藉由包括设定电解质溶液浸渍时间的步骤而使生产率和整体性能得到改善。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种制备锂二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：制备电极活性材料浆料(S1)；制备非水电解质溶液(S2)；将所述电极活性材料浆料压模制成厚度小于1,000μm、孔隙率为18vol％至30vol％、且密度为1g/cc至4.5g/cc的颗粒(pellet)形式(S3)；通过测定非水电解质溶液穿过所述颗粒的时间来计算电解质溶液浸渍速率(S4)；和通过利用所述电解质溶液浸渍速率来设定测量目标单元电池的估计电解质溶液浸渍时间(S5)。电极活性材料浆料可包括电极活性材料；溶剂；以及粘合剂、导电剂和填料中的至少一种添加剂。电极活性材料可包括负极活性材料或正极活性材料。具体地说，在电极活性材料浆料包括负极活性材料的情形中，颗粒可具有20vol％至30vol％的孔隙率和1.3g/cc至1.8g/cc的密度。此外，在电极活性材料浆料包括正极活性材料的情形中，颗粒可具有18vol％至30vol％的孔隙率和3.4g/cc至4.2g/cc的密度。颗粒可具有约20mm或更小的底表面的直径，且可形成为具有约400μm至约1,000μm的厚度，例如，400μm至800μm。此外，可通过在0℃至120℃的温度范围内施加10Mpa至100MPa的压力来制备所述颗粒。在所述方法中，计算电解质溶液浸渍速率的步骤(S4)可包括：将1μL至10μL非水电解质溶液分配在所述颗粒的顶表面上，和通过测定电解质溶液穿过时间来计算电解质溶液浸渍速率，所述电解质溶液穿过时间为从分配非水电解质溶液的时间直到所分配的非水电解质溶液穿过颗粒并出现在底表面上的时间。此外，测定电解质溶液穿过时间的方法可通过视觉确认执行或者可通过经由物体和观察者之间的媒介的间接确认执行。具体地说，可利用方程式1计算电解质溶液浸渍速率：[方程式1]浸渍速率(μm/sec)＝颗粒厚度(μm)/从分配电解质溶液的时间至到达底表面的时间的时间段(sec)此外，可利用方程式2来设定测量目标单元电池的估计电解质溶液浸渍时间：[方程式2]其中，在方程式2中，估计单元电池浸渍时间表示估计的单元电池的电解质溶液浸渍时间，且电极为正极或负极。此外，在设定测量目标单元电池的电解质溶液浸渍时间之后，本专利技术的方法可进一步包括以下步骤：制备包括所述测量目标单元电池在内的二次电池(S6)；将非水电解质溶液注入二次电池中(S7)；和在设定单元电池的估计电解质溶液浸渍时间期间执行电解质溶液浸渍工艺(S8)。从以下的详细描述将会理解本专利技术的其他目的和优点。此外，将容易理解的是，本专利技术的目的和优点可通过权利要求及其组合中的手段来实现。有益效果根据本专利技术的方法，通过在电极制备工艺之前根据电极和电极活性材料的厚度和孔隙率计算实际电解质溶液浸渍速率，基于测定结果设定用于电池的电解质溶液的最佳浸渍时间，并将其反映到生产工艺中，不仅减少了处理时间和成本，而且通过浸渍工艺改进使得失败率减至最小，并因此，二次电池的生产率和性能可得到改善。附图说明以下随附说明书的附图通过示例图解了本专利技术的优选实施例，并且连同以下给出的本专利技术的详细描述一起用于使本专利技术的技术构思得到进一步理解，因此，本专利技术不应仅由这些附图中的内容来解释。图1是在根据本专利技术的制备锂二次电池的方法中用于计算电解质溶液浸渍速率的示意性流程图。符号说明11：颗粒13：电解质溶液。具体实施方式下文中，将更加详细地描述本专利技术。将理解的是，在说明书和权利要求书中所使用的术语或词语不应解释为常用字典中所限定的含义。将进一步理解的是，这些术语或词语应当基于专利技术人为了最佳地解释本专利技术可适当地定义术语或词语的含义的原则而被解释为具有与本专利技术的技术构思和相关技术的上下文中一致的含义。本申请中使用的表述“浸渍程度”是指电解质溶液渗入电极中的程度，其中，在本说明书中，诸如“浸渍性”、“吸收性”、“润湿(wetting)”和“吸收率”之类的表述具有相同的含义，因此它们可以互换使用。此外，本专利技术中使用的表述“二次电池”表示执行电化学反应的所有二次电池，其实例可包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、或锂离子聚合物二次电池。此外，本申请中使用的表述“单元电池(unitcell)”是指包括正极、负极以及设置在正极和负极之间的隔板的单元(unit)，并且可包括诸如全电池(full-cell)、双电池(bi-cell)、或单电池(mono-cell)之类的结构。此外，本申请中使用的表述“电极组件”是指仅仅单一的单元电池、或通过在两个或更多个的单元电池之间设置隔板所形成的组装形式。一般而言，在藉由交替地堆叠正极、隔板和负极以制备电极组件之后，通过将电极组件插入具有预定尺寸和形状的罐或袋型壳体中并最终向其中注入电解质溶液来制备二次电池。在这种情况下，最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备锂二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：制备电极活性材料浆料(S1)；制备非水电解质溶液(S2)；将所述电极活性材料浆料压模制成厚度小于1,000μm、孔隙率为18vol％至30vol％、且密度为1g/cc至4.5g/cc的颗粒形式(S3)；通过测定所述非水电解质溶液穿过所述颗粒的时间来计算电解质溶液浸渍速率(S4)；和通过利用所述电解质溶液浸渍速率来设定测量目标单元电池的估计电解质溶液浸渍时间(S5)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.30 KR 10-2016-00386771.一种制备锂二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：制备电极活性材料浆料(S1)；制备非水电解质溶液(S2)；将所述电极活性材料浆料压模制成厚度小于1,000μm、孔隙率为18vol％至30vol％、且密度为1g/cc至4.5g/cc的颗粒形式(S3)；通过测定所述非水电解质溶液穿过所述颗粒的时间来计算电解质溶液浸渍速率(S4)；和通过利用所述电解质溶液浸渍速率来设定测量目标单元电池的估计电解质溶液浸渍时间(S5)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极活性材料浆料包括电极活性材料；溶剂；以及粘合剂、导电剂和填料中的至少一种添加剂。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述电极活性材料为负极活性材料或正极活性材料。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述电极活性材料浆料包括所述负极活性材料的情形中，所述颗粒具有20vol％至30vol％的孔隙率和1.3g/cc至1.8g/cc的密度。5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述电极活性材料浆料包括所述正极活性材料的情形中，所述颗粒具有18vol％至30vol％的孔隙率和3.4g/cc至4.2g/cc的密度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒具有5mm至20mm的底表面的直径，和400μm至1,000μm的厚度。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述颗粒的所述厚度在400μm至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷弼，金恩妃，李鍾和，郑慧利，赵成柱，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR