柔性电极、所述柔性电极的制造方法和包含所述柔性电极的二次电池技术

本发明专利技术提供柔性电极的制造方法、通过所述方法制造的柔性电极、以及包含所述柔性电极的锂二次电池，在所述柔性电极中，在没有压延工序的情况下在多孔集电器的孔内和表面上形成电极活性材料层。本发明专利技术的柔性电极的制造方法包括以下步骤：(i)通过涂覆并干燥具有30％‑50％固体含量的活性材料浆料在具有多个孔的多孔集电器上形成活性材料涂层；(ii)通过涂覆并干燥具有30％‑50％固体含量的活性材料浆料在由前述步骤形成的活性材料涂层上形成追加的活性材料涂层；和(iii)重复步骤(ii)n次，从而形成多层的活性材料涂层，其中1≤n≤5。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性电极、所述柔性电极的制造方法和包含所述柔性电极的二次电池
本公开内容涉及柔性电极、所述柔性电极的制造方法、和包含所述柔性电极的二次电池。特别地，本公开内容涉及在实现高负载的同时具有优异柔性的柔性电极、所述柔性电极的制造方法、和包含所述柔性电极的二次电池。本申请要求2017年5月22日在韩国提交的韩国专利申请10-2017-0063010号的优先权，其公开内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
随着移动设备的技术发展和需求的增加，对能够小型化且提供高容量的可再充电二次电池的需求正在增加。另外，在这种二次电池中，具有高的能量密度和电压的锂二次电池已经得到商业化和广泛使用。锂二次电池的结构包含电极组件以及注入至所述电极组件中的含锂盐的电解质，所述电极组件具有包含涂覆在集电器上的活性材料的电极(即，正极和负极)和居于所述电极之间的隔膜。每个电极通常如下获得：用包含活性材料、粘合剂和导电材料的浆料涂覆箔状集电器，干燥所述浆料，和通过压延步骤形成活性材料层。最近，为了提供具有高容量的电池，对于高负载电极的需求日益增加，这种高负载电极通过提高电极层中的活性材料密度(即，通过降低孔隙率或减少孔)来获得。为了获得高负载电极，电极层通常变厚。然而，这种厚电极层的问题在于难以使活性材料、粘合剂和导电材料均匀地分布在电极层中，且电极即使在轻微弯曲时也表现出高的脆性。因此，为了获得在提供高负载的同时经受得住弯曲的电极，已经进行了许多尝试来使用具有三维网络形状的多孔集电器。例如，韩国专利公开10-2005-0092676号公开了通过如下方式获得的电极：用由电极活性材料、导电材料、粘合剂和有机溶剂制备的浆料填充多孔三维集电器(例如泡沫金属、金属纤维、多孔金属、蚀刻的金属、或在前表面和后表面上具有表面不规则的金属)的孔，干燥所述浆料，然后用压机进行压延等。在如上所述使用多孔集电器的同时通过包括活性材料浆料的涂覆、干燥和压延的常规方法形成活性材料层时，在压延期间多孔集电器可能延伸且内部的材料(例如，活性材料)可能不希望地破裂。因此，难以在高压下进行压延。还难以用活性材料均匀地填充大厚度的多孔集电器。
技术实现思路
技术问题设计本公开内容以解决现有技术的问题，因此，本公开内容涉及提供在实现高负载的同时具有优异柔性的柔性电极。本公开内容还涉及提供所述电极的制造方法。另外，本公开内容涉及提供包含所述电极的锂二次电池。技术方案在本公开内容的一个方面，提供了柔性电极的制造方法，包括以下步骤：(i)用具有30％-50％固体含量的活性材料浆料涂覆具有多个孔的多孔集电器并干燥所述活性材料浆料从而形成活性材料涂层；(ii)在由在前步骤形成的活性材料涂层上涂覆具有30％-50％固体含量的活性材料浆料并干燥所述活性材料浆料从而形成追加的活性材料涂层；和(iii)重复步骤(ii)n次(1≤n≤5)，从而形成多个活性材料涂层，由此以非压延模式在多孔集电器的孔中和表面上形成电极活性材料层。在所述方法中，步骤(ii)和步骤(iii)可以在-1至-0.01MPa、优选-0.1MPa的减压下进行。另外，所述多孔集电器可以具有60％以上的孔隙率和100-400μm的厚度。所述多孔集电器可以选自泡沫型、网型、毡型和网眼型集电器，且可以包含选自以下中的任一种材料：不锈钢、铝、镍、钛、焙烧碳和铜；用碳、镍、钛或银表面处理过的不锈钢；铝-镉合金；用导电材料表面处理过的非导电聚合物；用金属例如铝表面处理过的非导电聚合物；和导电聚合物。第一活性材料涂层可以形成为具有相当于多孔集电器厚度的厚度，而第二活性材料涂层可以形成为具有多孔集电器厚度的50％以下的厚度。在本公开内容的另一个方面中，还提供柔性电极，其包含具有多个孔的多孔集电器和在所述多孔集电器的孔中和表面上形成的电极活性材料层，其中所述多孔集电器和柔性电极具有1:1.05-1:1.2的厚度比。另外，所述多孔集电器和柔性电极可具有1:1.05-1:1.1、1:1.05-1:1.08、或1:1.08-1:1.2的厚度比。在所述柔性电极中，存在于所述多孔集电器中的孔可具有5-100μm的平均直径，所述电极活性材料层填充所述多孔集电器的孔，且活性材料的负载量可以为3.0-20.0mAh/cm2，且包含所述多孔集电器和电极活性材料层的整个电极可具有10％-50％的孔隙率。优选地，包含多孔集电器和电极活性材料层的整个电极可具有20％-40％的孔隙率。所述柔性电极具有通过使用直径30mm的15R棒的弯曲试验所确定的优异柔性，其中所述柔性电极在重复弯曲1,000次以上时引起活性材料的破裂或脱离。在又一个方面中，提供了包含所述柔性电极的锂二次电池。有益效果根据本公开内容，可以通过一系列步骤用活性材料以高密度均匀填充多孔集电器的孔而提供高负载柔性电极，所述一系列步骤包括在多孔集电器上多次涂覆并干燥具有低固体含量的活性材料浆料，从而以非压延模式降低电极的孔隙率。附图说明图1是示出根据本公开内容的实施方式使用的多孔集电器的三维微孔的显微镜视图。图2是示出根据本公开内容的实施方式的柔性电极的制造工序的示意图。图3a和图3b分别示出了包含根据实施例2和比较例1的电极的电池的充电/放电曲线。图4示出了包含根据实施例2和比较例4的电极的电池的C倍率。具体实施方式以下，应该理解，在说明书和随附权利要求书中使用的术语不应解释为局限于常规含义和词典含义，而是在允许专利技术人为了更好地说明而适当地定义术语的原则基础上，基于对应于本公开内容的技术方面的含义和概念来解释。在一个方面中，提供了柔性电极的制造方法，特征在于以非压延模式在多孔集电器的孔中和表面上形成电极活性材料层，所述方法包括以下步骤：(i)用具有30％-50％固体含量的活性材料浆料涂覆具有多个孔的多孔集电器并干燥所述活性材料浆料从而形成活性材料涂层；(ii)在由在前步骤形成的活性材料涂层上涂覆具有30％-50％固体含量的活性材料浆料并干燥所述活性材料浆料从而形成追加的活性材料涂层；和(iii)重复步骤(ii)n次(1≤n≤5)，从而形成多个活性材料涂层。根据本公开内容，通过在多孔集电器上重复涂覆和干燥具有低固体含量和粘度的活性材料浆料，可以在不使用压延步骤的情况下形成多个电极活性材料层。图2是示出根据本公开内容实施方式的柔性电极的制造工序的示意图。例如，图2示出了通过用具有低固体含量的活性材料浆料涂覆多孔集电器四次而形成电极活性材料层的一系列步骤。如图2所示，在100-400μm厚度的多孔集电器上第一次涂覆和干燥固体含量小于50％(优选30％-50％)的活性材料浆料时，存在于所述集电器中的孔可以部分地被活性材料填充。在这里，在固体含量大于50％时，所述浆料具有高粘度且表现出低的流动性。因此，难以将浆料充分地引入至集电器的孔中，由此浆料保持在所述孔外部。另外，所述涂层可以形成为相当于多孔集电器厚度的厚度，且可以在130℃以上的温度下干燥15分钟以上。在这里，“涂层形成为相当于多孔集电器厚度的厚度”是指浆料填充所述多孔集电器的孔，从而形成厚度相当于多孔集电器厚度的涂层。因此，这意味着所形成的涂层不具有比所述多孔集电器厚度更大的厚度。在第一次涂覆之后，在第一活性材料涂层上再次涂覆和干燥活性材料浆料，使得可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柔性电极的制造方法，包括以下步骤：(i)用具有30％‑50％固体含量的活性材料浆料涂覆具有多个孔的多孔集电器并干燥所述活性材料浆料从而形成活性材料涂层；(ii)在由在前步骤形成的活性材料涂层上涂覆具有30％‑50％固体含量的活性材料浆料并干燥所述活性材料浆料从而形成追加的活性材料涂层；和(iii)重复步骤(ii)n次，其中1≤n≤5，从而形成多个活性材料涂层，由此以非压延模式在多孔集电器的孔中和表面上形成电极活性材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.05.22 KR 10-2017-00630101.柔性电极的制造方法，包括以下步骤：(i)用具有30％-50％固体含量的活性材料浆料涂覆具有多个孔的多孔集电器并干燥所述活性材料浆料从而形成活性材料涂层；(ii)在由在前步骤形成的活性材料涂层上涂覆具有30％-50％固体含量的活性材料浆料并干燥所述活性材料浆料从而形成追加的活性材料涂层；和(iii)重复步骤(ii)n次，其中1≤n≤5，从而形成多个活性材料涂层，由此以非压延模式在多孔集电器的孔中和表面上形成电极活性材料层。2.根据权利要求1所述的柔性电极的制造方法，其中步骤(ii)和步骤(iii)在-1至-0.01MPa的减压下进行。3.根据权利要求1所述的柔性电极的制造方法，其中所述多孔集电器具有100-400μm的厚度。4.根据权利要求1所述的柔性电极的制造方法，其中所述多孔集电器具有60％以上的孔隙率。5.根据权利要求1所述的柔性电极的制造方法，其中将所述第一活性材料涂层形成为具有相当于多孔集电器厚度的厚度。6.根据权利要求1所述的柔性电极的制造方法，其中将所述第二活性材料涂层形成为具有多孔集电器厚度的50％以下的厚度。7.根据权利要求1所述的柔性电极的制造方法，其中所述多孔集电器选自泡沫型集电器、网型...

【专利技术属性】
技术研发人员：金珠炼，柳玟圭，严仁晟，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR