二次电池用电极、其制备、以及包含其的二次电池和线缆型二次电池制造技术

本发明专利技术涉及二次电池用电极、其制备、以及包含其的二次电池和线缆型二次电池。所述二次电池用电极包含：集电器；电极活性材料层，其形成在所述集电器的一个表面上；多孔聚合物层，其形成在所述电极活性材料层上；以及第一多孔支持层，其形成在所述多孔聚合物层上。根据本发明专利技术的片形式的二次电池用电极在至少一个表面上具有支持层，从而显示惊人地改善的柔性并且即使向所述电极施加强烈的外力，仍能够防止电极活性材料层从集电器脱落，由此防止电池容量下降并提高电池的循环寿命特性。

【技术实现步骤摘要】
二次电池用电极、其制备、以及包含其的二次电池和线缆型二次电池相关申请的交叉参考本申请要求于2013年5月7日在韩国提交的韩国专利申请10-2013-0051566号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。
本专利技术涉及一种二次电池用电极，更具体地涉及能够防止电极活性材料层脱落并具有改善的柔性的二次电池用电极、制备所述电极的方法、以及包含所述电极的二次电池和线缆型二次电池。
技术介绍
二次电池为能够以化学形式储存能量并在需要时能够转化成电能以发电的装置。也将二次电池称作可充电电池，因为其能够反复再充电。普通的二次电池包括铅蓄电池、NiCd电池、NiMH蓄电池、Li离子电池、Li离子聚合物电池等。当与一次性原电池相比时，二次电池不仅是更加经济有效的，而且是更加环境友好的。 目前将二次电池用于需要低电力的应用，例如用于使车辆启动的设备、移动装置、工具、不间断电源等。近来，随着无线通信技术的发展导致移动装置的普及，并甚至导致多种常规装置的移动化，对二次电池的需求急剧增加。还将二次电池用于环境友好的下一代车辆如混合动力车辆和电动车辆中以降低成本和重量并增加车辆的使用寿命。 通常，二次电池具有圆柱形、棱柱形或袋形。这与二次电池的制造方法相关，在所述方法中将由负极、正极和隔膜构成的电极组件安装在圆柱形或棱柱形金属壳或者铝层压片的袋形壳中，且利用电解质填充所述壳。因为在该方法中用于电极组件的预定安装空间是必要的，所以二次电池的圆柱形、棱柱形或袋形在开发各种形状的移动装置时是一种限制。因此，需要具有形状易于适应的新结构的二次电池。 为了满足这种需要，已经提出了开发长度对横截面直径之比非常大的线缆型电池。所述线缆型电池在由于造成形状变化的外力而经历应力的同时易于发生形状变化。此夕卜，线缆型电池的电极活性材料层可能因充电和放电过程期间的快速体积膨胀而脱落。根据这些原因，电池的容量会下降且其循环寿命特性会劣化。 通过提高在电极活性材料层中使用的粘合剂的量以在弯曲或扭曲期间提供柔性，可在一定程度上解决这种问题。然而，提高电极活性材料层中的粘合剂量造成电极电阻升高而劣化电池性能。此外，当施加强烈的外力时，例如，在将电极完全折叠的情况中，即使粘合剂的量变大，仍不能防止电极活性材料层的脱落。因此，该方法不足以解决这种问题。
技术实现思路
为了解决相关技术的问题而设计了本专利技术，因此本专利技术涉及提供一种二次电池用电极、制备所述电极的方法、以及包含所述电极的二次电池和线缆型二次电池，所述二次电池用电极能够减轻由外力造成的电极活性材料层中的裂纹产生，并且即使存在严重的裂纹仍能够防止电极活性材料层从集电器脱落。 根据本专利技术的一个方面，提供一种片形式的二次电池用电极，包含:集电器；电极活性材料层，其形成在所述集电器的一个表面上；多孔聚合物层，其形成在所述电极活性材料层上；第一多孔支持层，其形成在所述多孔聚合物层上。 所述集电器可以由如下制成:不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或铜；在其表面上用碳、镍、钛或银处理过的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物；导电聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金属粉末的金属糊膏；或者包含石墨、炭黑或碳纳米管的碳粉末的碳糊膏。 此外，所述集电器可以为网眼的形式。 另外，所述集电器可以还包含由导电材料和粘合剂组成的底涂层。 所述导电材料可以包含选自如下的任一种:碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合物。 所述粘合剂可以选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰亚胺及其混合物。 此外，所述集电器可以具有多个凹部。 所述多个凹部在其至少一个表面上连续地图案化或间断地图案化。 同时，所述第一支持层可以为网眼形式的多孔膜或无纺布。 所述第一支持层可以由选自如下的任意一种制成:高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯及其混合物。 此外，所述第一支持层可以在其表面上还包含具有导电材料和粘合剂的导电材料涂层。 在所述导电材料涂层中，所述导电材料和所述粘合剂可以以80:20?99:1的重量比存在。 所述导电材料可以包含选自如下的任意一种:炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合物。 同时，所述多孔聚合物层可以具有0.01?10 μ m的孔径和5?95%的孔隙率。 所述多孔聚合物层可以包含具有极性的线性聚合物、氧化物基线性聚合物或其混合物。 所述具有极性的线性聚合物可以选自:聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯_共-二氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚芳酯、聚对苯二甲酰对苯二胺及其混合物。 所述氧化物基线性聚合物可以选自:聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚甲醛、聚二甲基硅氧烷及其混合物。 同时，所述二次电池用电极可进一步包含多孔涂层，所述多孔涂层由无机粒子与粘合剂聚合物的混合物形成于第一多孔支持层上。 此外，所述二次电池用电极可进一步包含形成于所述集电器另一表面上的第二支持层。 所述第二支持层可以是聚合物膜。所述聚合物膜可以由如下制成:聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺及其混合物。 同时，当将所述二次电池用电极用作负极时，所述电极活性材料层可以包含选自如下的活性材料:天然石墨、人造石墨或碳质材料；锂_钛复合氧化物(LTO)，和包括S1、Sn、L1、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni和Fe的金属(Me);所述金属的合金；所述金属的氧化物(MeOx)；所述金属和碳的复合物；以及它们的混合物，且当将所述二次电池用电极用作正极时，所述电极活性材料层可以包含选自如下的活性材料:LiCo02、LiNi02、LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4,LiNiMnCoO2、LiNimzCoxMlyiCzO2(其中 Ml 和 M2 各自独立地选自:A1、N1、Co、Fe、Mn、V、Cr、11^&、1%和此，且1、7和z各自独立地为形成氧化物的元素的原子分数，其中O ( x〈0.5，O ( y<0.5,0 ^ z<0.5，且 x+y+z ( I)及其混合物。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种制备片形式的二次电池用电极的方法，包括: (Si)将含电极活性材料的浆料涂布在集电器的一个表面上，随后干燥，从而形成电极活性材料层；(S2)将含聚合物的聚合物溶液涂布在所述电极活性材料层上；(S3)在聚合物溶液上形成第一多孔支持层；以及(S4)对在步骤(S3)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片形式的二次电池用电极，包含：集电器；电极活性材料层，其形成在所述集电器的一个表面上；多孔聚合物层，其形成在所述电极活性材料层上；和第一多孔支持层，其形成在所述多孔聚合物层上。

【技术特征摘要】
2013.05.07 KR 10-2013-00515661.一种片形式的二次电池用电极，包含: 集电器； 电极活性材料层，其形成在所述集电器的一个表面上； 多孔聚合物层，其形成在所述电极活性材料层上；和 第一多孔支持层，其形成在所述多孔聚合物层上。2.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述集电器由如下制成:不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或铜；在其表面上用碳、镍、钛或银处理过的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物；导电聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金属粉末的金属糊膏；或者包含石墨、炭黑或碳纳米管的碳粉末的碳糊膏。3.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述集电器为网眼的形式。4.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述集电器还包含由导电材料和粘合剂组成的底涂层。5.根据权利要求4的二次电池用电极，其中所述导电材料包含选自如下的任一种--碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合物。6.根据权利要求4的二次电池用电极，其中所述粘合剂选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰亚胺及其混合物。7.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述集电器在其至少一个表面上具有多个凹部。8.根据权利要求7的二次电池用电极，其中所述多个凹部连续地图案化或间断地图案化。9.根据权利要求8的二次电池用电极，其中所述连续地图案化的凹部在纵向上相互隔开地形成。10.根据权利要求8的二次电池用电极，其中所述间断地图案化的凹部通过多个孔形成。11.根据权利要求10的二次电池用电极，其中所述多个孔为圆形或多边形。12.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述第一支持层为网眼形式的多孔膜或无纺布。13.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述第一支持层由选自如下的任意一种制成:高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯及其混合物。14.根据权利要求1的二次电池用电极，其中在第一支持层上还包含具有导电材料和粘合剂的导电材料涂层。15.根据权利要求14的二次电池用电极，其中在所述导电材料涂层中，所述导电材料和所述粘合剂以80:20?99:1的重量比存在。16.根据权利要求14的二次电池用电极,其中所述导电材料包含选自如下的任意一种:炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合物。17.根据权利要求14的二次电池用电极，其中所述粘合剂选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰亚胺及其混合物。18.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述多孔聚合物层具有0.01?ΙΟμπι的孔径和5?95%的孔隙率。19.根据权利要求1的二次电池用电极，其中所述多孔聚合物层包含具有极性的线性聚合物、氧化物基线性聚合物或其混合物。20.根据权利要求19的二次电池用电极，其中所述具有极性的线性聚合物选自--聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚芳酯、聚对苯二甲酰对苯二胺及其混合物。21.根据权利要求19的二次电池用电极，其中所述氧化物基线性聚合物选自:聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚甲醛、聚二甲基硅氧烷及其混合物。22.根据权利要求1的二次电池用电极，其进一步包含多孔涂层，所述多孔涂层由无机粒子与粘合剂聚合物的混合物形成于第一支持层上。23.根据权利要求1的二次电池用电极，其进一步包含形成于所述集电器另一表面上的第二支持层。24.根据权利要求23的二次电池用电极，其中所述第二支持层是聚合物膜。25.根据权利要求24的二次电池用电极，其中所述聚合物膜由选自如下的任一种制成:聚烯烃、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺及其混合物。26.根据权利要求1的二次电池用电极，其中当将所述二次电池用电极用作负极时，所述电极活性材料层包含选自如下的活性材料:天然石墨、人造石墨或碳质材料；锂_钛复合氧化物(1^0)，和包括51、511、1^、211、1%、0(1、06、附和卩6的金属(Me);所述金属的合金；所述金属的氧化物(MeOx);所述金属和碳的复合物；以及它们的混合物，且 当将所述二次电池用电极用作正极时，所述电极活性材料层包含选自如下的活性材料:LiCo02、LiNi02、LiMn204、LiCoP04、LiFeP04、LiNiMnCo02、LiNih^COxMlyiCA (其中 Ml和M2各自独立地选自:八1、咐、(:0、卩6、]\111、￥、0、11、胃、丁&、]\%和]\10，且叉、7和z各自独立地为形成氧化物的元素的原子分数，其中0 ( x<0.5,0 ^ y<0.5,0 ^ z<0.5，且x+y+z ( 1)及其混合物。27.一种制备片形式的二次电池用电极的方法，包括: (51)将含电极活性材料的浆料涂布在集电器的一个表面上，随后干燥，从而形成电极活性材料层； (52)将含聚合物的聚合物溶液涂布在所述电极活性材料层上； (53)在聚合物溶液上形成第一多孔支持层；以及 (S4)对在步骤(S3)中得到的制得物进行压缩以形成多孔聚合物层，所述多孔聚合物层粘合在所述电极活性材料层与所述第一多孔支持层之间而相互一体化。28.根据权利要求27的制备片形式的二次电池用电极的方法，其中所述聚合物溶液包含粘合剂成分。29.根据权利要求28的制备片形式的二次电池用电极的方法，其中在步骤(S3)中，在粘合剂成分被固化之前，在聚合物溶液上形成第一多孔支持层。30.根据权利要求28的制备片形式的二次电池用电极的方法，其中在步骤(S4)中，通过涂布刮刀对在步骤(S3)中得到的制得物进行压缩以形成多孔聚合物层，所述多孔聚合物层粘合在所述电极活性材料层与所述第一多孔支持层之间而相互一体化。31.根据权利要求27的制备片形式的二次电池用电极的方法，其进一步包括在步骤(S1)之前或在步骤(S4)之后，通过在集电器的另一个表面上进行压缩而形成第二支持层。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：权友涵，郑惠兰，金银卿，金帝映，金忍哲，金孝美，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR