正极和包含该正极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种正极和包含该正极的二次电池，具体而言，涉及下述正极和包含该正极的二次电池，所述正极包括：集流体；第一活性材料层，其包含第一活性材料颗粒并设置在所述集流体上；和第一图案和第二图案，其彼此分离地交替设置在所述第一活性材料层上，其中所述第一图案包含第一图案活性材料颗粒，所述第二图案包含第二图案活性材料颗粒，所述第一图案的厚度大于所述第二图案的厚度，并且所述第二图案的体积膨胀率大于所述第一图案的体积膨胀率。

The positive pole and the two battery containing the positive pole

The present invention relates to a positive pole and a two battery containing the positive pole, in particular, the following positive pole and two batteries containing the positive pole including: a fluid collector; a first active material layer comprising a first active material particle and set on the collector fluid; and the first pattern and the second pattern, and each other. The first pattern includes a first pattern active material particle, the second pattern contains a second pattern active material particle, the thickness of the first pattern is greater than the thickness of the second pattern, and the volume expansion rate of the second pattern is greater than that said. The volume expansion rate of a pattern.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极和包含该正极的二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月4日提交的韩国专利申请10-2016-0083958号和2017年7月4日提交的韩国专利申请10-2016-0085057号的优先权和权益，将其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及一种正极和包含该正极的二次电池，所述正极包含第一活性材料层、第一图案和第二图案，其中所述第一图案的厚度大于所述第二图案的厚度，并且所述第二图案的体积膨胀率大于所述第一图案的体积膨胀率。
技术介绍
随着化石燃料使用的迅速增加，对使用替代能源或清洁能源的需求不断增多。为了满足日益增长的需求，利用电化学反应的发电和蓄电领域得到了最为积极的研究。作为使用此种电化学能量的电化学装置的代表性实例，目前使用二次电池，并且其应用领域已逐渐增加。近来，随着技术发展和对便携式计算机、移动电话和照相机等便携式设备的需求的增大，二次电池作为能源的需求正在迅速增加。在此种二次电池中，已对锂二次电池进行了大量研究，其具有高能量密度、高工作电压、长周期寿命和低自放电率，并且此种锂二次电池是市售并被广泛使用的。一般而言，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。在二次电池中，从正极活性材料发出的锂离子通过第1次充电嵌入诸如碳颗粒等负极活性材料中，并且锂离子通过放电脱嵌。随着锂离子在相对电极之间往复运动，它们传递能量。因此，二次电池可以进行充电和放电。正极中活性材料的量是决定电池充放电容量的最重要因素。因此，为了制造高容量的电极，将高水平的正极活性材料负载在集流体的表面上。但是，在负载有高活性材料的正极的情况下，对活性材料层的电解质润湿减少，电池的充电和放电特性(如快速充电和输出特性)由于电极厚度方向上的反应性的差异而劣化。为了解决该问题，已经使用增加活性材料层的孔隙率的方法，但是当使用具有高孔隙率的活性材料层来实现相同的容量水平时，电极的厚度变厚。因此，在设计具有高能量密度的电池时出现问题。因此，需要开发一种正极，其在保持电池的高容量的同时可以改善电解质润湿，并增强电池的充电和放电特性。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面是提供一种正极，其在保持电池的高容量的同时可以改善电解质润湿，并增强电池的充电和放电特性。本专利技术的另一方面是改善电池的稳定性。技术方案为了实现上述目的，根据本专利技术的实施方式，提供了一种正极，其包括：集流体；第一活性材料层，其包含第一活性材料颗粒并设置在所述集流体上；和第一图案和第二图案，其彼此分离地交替设置在所述第一活性材料层上，其中，所述第一图案包含第一图案活性材料颗粒，所述第二图案包含第二图案活性材料颗粒，所述第一图案的厚度大于所述第二图案的厚度，并且所述第二图案的体积膨胀率大于所述第一图案的体积膨胀率。另外，根据本专利技术的另一实施方式，提供了一种包含该正极的二次电池。有利效果本专利技术的正极包括负载有高水平的活性材料且部分暴露于电解质的第一活性材料层，以及彼此分离地设置的第一图案和第二图案，从而可以提高电解质润湿，因此可以确保电池的高容量和改善的充电和放电特性。另外，通过调节第一图案和第二图案的组分，可使电极的厚度最小化，并且通过图案层减少充电和放电时产生的电极应力，由此可以改善电极的机械稳定性。附图说明图1是本专利技术的实施方式的正极的截面示意图。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术以促进本专利技术的理解。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被限制性地解释为常用含义或词典中的含义，而是应该基于以下原则被解释为与本专利技术的技术范围一致的含义和概念：专利技术人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式描述本专利技术。本文使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，并非旨在对本专利技术进行限制。除非上下文明确另有所指，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式。还将理解的是，本文使用的术语“包括”、“包含”和/或“具有”指明了存在所规定的特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或它们的组合，但是不排除还存在或附加有一个或更多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或它们的组合。参照图1，本专利技术的实施方式的正极包括：集流体；第一活性材料层，其包含第一活性材料颗粒并设置在所述集流体上；和第一图案和第二图案，其彼此分离地交替设置在所述第一活性材料层上，其中，所述第一图案包含第一图案活性材料颗粒，所述第二图案包含第二图案活性材料颗粒，所述第一图案的厚度大于所述第二图案的厚度，并且所述第二图案的体积膨胀率大于所述第一图案的体积膨胀率。集流体不造成二次电池内的化学变化并具有导电性。例如，可以使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、或者表面用碳、镍、钛或银等处理过的铝或不锈钢作为集流体。根据本专利技术的实施方式，可将第一活性材料层设置在集流体上。另外，将在第一图案和第二图案各自设置在第一活性材料层上。参照图1，可将第一活性材料层210均匀设置在集流体100上而没有分离的部分。第一图案220和第二图案230各自可彼此分离地交替设置在第一活性材料层210上。具体而言，由于第一图案和第二图案而可在第一活性材料层上形成不规则形状。在包括表面上不具有不规则形状的高负载活性材料层的常规正极的情况下，由于浸渍活性材料层的电解质的量从电极表面附近朝集流体表面附近显著降低，锂离子不能平稳地嵌入和脱嵌，因此充电和放电特性降低。根据本专利技术的实施方式，因为正极和电解质之间的接触面积由于第一图案和第二图案形成的不规则形状而增加，故可改善电解质润湿，并增强电池的充电和放电特性。而且，高负载的第一活性材料层在第一图案和第二图案之间暴露使得电解质可容易地在集流体的方向上渗透，因此可进一步改善电解质润湿。另外，第一图案的厚度可大于第二图案的厚度。特别是，第一图案的厚度比第二图案的厚度大1.1至2倍，更特别是1.2至1.5倍。第二图案的体积膨胀率可大于第一图案的体积膨胀率。体积膨胀率可由第1次充电和放电循环之后的厚度相比于第一图案或第二图案的初始厚度的增加量来计算。具体而言，体积膨胀率意指第1次充电和放电循环之后的增加的厚度的变化量相比于电极初始厚度的比率。在此情况下，第1次充电和放电循环通过以下方式进行：以0.1C对电池CC-CV充电并且在4.25V～4.4V和0.02C下中断，以0.1C对电池CC放电并且于3V中断。更具体而言，体积膨胀率通过下述方程1计算，其中A可以表示充电和放电之前的第一图案或第二图案的厚度，B可以表示充电和放电之后的第一图案或第二图案的厚度。[方程1]体积膨胀率＝[(B-A)/A]×100可以利用Mauser测微计或扫描电子显微镜(SEM)测量厚度。由于第二图案的厚度相对较小，即使厚度相对较小的第二图案明显膨胀时，正极的厚度也不会过度增加，并且第二图案不会与相邻的第一图案接触，或者即使其与第一图案接触，也不会对第一图案过度地施加应力。因此，可以防止充电时正极膨胀引起的电池厚度的过度增加，并且可以确保正极的机械稳定性。第一活性材料层可包括第一活性材料颗粒，第一图案可包括第一图案活性材料颗粒，并且第二图案可包括第二图案活性材料颗粒。第一活性材料颗粒、第一图案活性材料颗粒和第二图案活性材料颗粒中的至少一种的组成可不同于其它的组成。根据本专利技术的实施方式，第一活性材料颗粒和第一图案活性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极，其包括：集流体；第一活性材料层，所述第一活性材料层包含第一活性材料颗粒并设置在所述集流体上；和第一图案和第二图案，所述第一图案和第二图案彼此分离地交替设置在所述第一活性材料层上，其中：所述第一图案包含第一图案活性材料颗粒；所述第二图案包含第二图案活性材料颗粒；所述第一图案的厚度大于所述第二图案的厚度；并且所述第二图案的体积膨胀率大于所述第一图案的体积膨胀率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.04 KR 10-2016-00839581.一种正极，其包括：集流体；第一活性材料层，所述第一活性材料层包含第一活性材料颗粒并设置在所述集流体上；和第一图案和第二图案，所述第一图案和第二图案彼此分离地交替设置在所述第一活性材料层上，其中：所述第一图案包含第一图案活性材料颗粒；所述第二图案包含第二图案活性材料颗粒；所述第一图案的厚度大于所述第二图案的厚度；并且所述第二图案的体积膨胀率大于所述第一图案的体积膨胀率。2.如权利要求1所述的正极，其中：所述第一活性材料颗粒和所述第一图案活性材料颗粒是LiCoO2；并且所述第二图案活性材料颗粒是LiNi1-x1-y1Cox1Mny1O2(0<x1<1且0<y1<1)和LiNi1-x2-y2Cox2Aly2O2(0<x2<1且0<y2<1)中的至少一种。3.如权利要求1所述的正极，其中：所述第一活性材料颗粒是LiNi1-x1-y1Cox1Mny1O2(0<x1<1且0<y1<1)和LiNi1-x2-y2Cox2A...

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