表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法技术

本发明专利技术的表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法具有将多巴胺类聚合物层涂敷到电极内部的金属纤维表面且还进一步涂敷含水浆料的效果。

Surface Polymerization of Dopamine Monomers on Metal Nonwovens Electrodes and Surface Modification Methods for Dopamine Monomers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法
本专利技术涉及表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法。
技术介绍
近年来，锂二次电池的应用领域随着跨越移动电话、笔记本电脑等小型电子设备而扩展到如电动汽车和大容量储能装置等的中型和大型二次电池，已经深入到我们的生活中。因此，如果在过去是以单纯地通过改进锂二次电池性能来开发更优秀的二次电池为目的，则现在注意力集中在制造锂二次电池的工序中。在锂二次电池的初始制备中，使用有机溶剂的有机浆料用于制备包含正极或负极物质的浆料，其结果，出现了环境问题、成本问题、制造商的工作环境恶化等问题。然而，随着对制造工序的重视，已经为了利用比有机溶剂更为环境型及经济型的蒸馏水的含有正极或负极材料的含水浆料的制备而进行了大量研究，其结果，目前，已普遍使用在负极使用苯乙烯-丁二烯橡胶(Styrene-butadienerubber，SBR)/羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose，CMC)作为粘合剂的含水浆料。然而，用于这种二次电池的大多数材料具有疏水性，因此，使用含水电极浆料的涂敷尚未在基于正极的电极上实现商业化。韩国授权专利第KR1190364B1号中公开了一种通过以浸渍方式在负极活性物质涂敷多巴胺类单体来增加负极亲水性的技术。这不伴随着用于诱导向负极的电解质的润湿的现有的老化工序，因此具有可以在更短的时间内制备电极及包括其的二次电池的特征。另一方面，近年来，随着小型柔性电子设备受瞩目，需要柔性二次电池和电极。用于实现柔性电极的方法之一是通过在纤维由三维网格结构形成的金属无纺布上涂敷电极浆料，使用金属无纺布作为集电器。当使用金属无纺布时，现有的集电器仅将电极保持在二维(2D)的底部，随着电极浆料进入三维网格结构，金属无纺布将电极保持在三维(3D)中，即使在柔性的环境条件下，也可以实现优异的电化学性能而不会使电极劣化。然而，金属无纺布，尤其，很难将含水浆料涂敷到上述无纺布中的金属纤维表面上。具体地，金属无纺布的表面为疏水性，并且金属无纺布的内部包括由三维网格结构形成的金属纤维以及由上述金属纤维形成的空隙。含水浆料涂敷溶液需通过上述空隙到达金属无纺布内部的金属纤维表面来涂敷含水浆料，但是由于空隙狭窄导致表面能量发生变化，因此，至今为止，将含水浆料涂敷到金属无纺布内部的金属纤维表面实际上仍有不可避免的限制。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于，提供在电极用金属无纺布内部的金属纤维表面也可以涂敷含水浆料的金属无纺布电极及用于其的表面改性方法。解决问题的手段本专利技术的金属无纺布电极包括：至少一种金属纤维，以三维网格结构形成，并用亲水性有机溶剂进行表面处理；空隙，形成于上述金属纤维之间；以及多巴胺类聚合物层，涂敷在与上述空隙相接触的上述金属纤维的表面。根据本专利技术的一例，还可包括涂敷在上述多巴胺类聚合物层上的含水浆料层。根据本专利技术的一例，上述含水浆料层可包含活性物质、导电材料以及粘合剂。根据本专利技术的一例的金属无纺布电极的表面改性方法可包括：步骤a)，利用亲水性有机溶剂对电极用金属无纺布进行表面处理；以及步骤b)，在利用上述有机溶剂进行表面处理的电极用金属无纺布中表面聚合多巴胺类单体。根据本专利技术的一例，上述金属无纺布电极的表面改性方法可包括：步骤a)，利用亲水性有机溶剂对电极用金属无纺布内部的金属纤维的表面进行表面处理；以及步骤b)，在利用上述有机溶剂进行表面处理的金属纤维的表面表面聚合多巴胺类单体。根据本专利技术的一例，上述步骤a)可包括将电极用金属无纺布浸渍在亲水性有机溶剂中的步骤，上述步骤b)可包括在浸渍有上述电极用金属无纺布的上述有机溶剂中混合多巴胺类单体涂敷液的步骤。根据本专利技术的一例，在上述步骤a)的有机溶剂与上述步骤b)的多巴胺类单体涂敷液的混合比例中，相对于100重量份的有机溶剂的多巴胺类单体涂敷液可以为25～400重量份。根据本专利技术的一例，上述金属纤维可以为金属类纤维，例如，可以为包含选自铁、铜、铝、镁、银、金、镍、锡、钯、铂、锌以及铟中的一种以上的金属或金属合金。根据本专利技术的一例，上述有机溶剂没有特别限制，例如，可以为醇。根据本专利技术的一例，上述表面改性方法在上述步骤b)之后，还可包括去除在多巴胺类单体之间聚合的自聚合颗粒的步骤。根据本专利技术的一例，在上述步骤b)中，在金属纤维表面中用多巴胺类单体进行表面聚合而形成的多巴胺类聚合物层的平均厚度可以为0.001～0.05μm。根据本专利技术的一例，还可包括步骤c)，在形成于金属纤维表面上的多巴胺类聚合物层上涂敷含水浆料。根据本专利技术的一例，上述步骤c)的含水浆料可包含活性物质、导电材料以及粘合剂。专利技术的效果本专利技术的金属无纺布电极具有通过亲水性有机溶剂的表面处理以及多巴胺类单体的表面聚合来在金属无纺布内部的金属纤维表面上也可涂敷含水浆料的效果。因此，本专利技术的金属无纺布电极存在具有与平板的普通电极相同或更高的电极性能且甚至还可以具有作为金属无纺布电极的固有特性的柔性等附加特性的效果。即使为在这里没有明确提到的效果，根据本专利技术的技术特征所预期的以下说明书中描述的效果及其临时效果如本专利技术说明书中所述来进行处理。附图说明图1为示出根据实施例1制备的形成有表面聚合有多巴胺的金属无纺布电极的多巴胺层的金属纤维丝的截面的图。图2为放大示出根据本专利技术一例的金属无纺布电极的一部分的图。图3为示出在实施例1中制备的表面聚合有多巴胺的金属无纺布电极和未经任何处理的电极用金属无纺布的图像。(右侧图像：在实施例1中制备的表面聚合有多巴胺的无纺布，左侧图像：未经任何处理的电极用金属无纺布)图4为示出在实施例1中制备的表面聚合有多巴胺的金属无纺布电极表面和未经任何处理的电极用金属无纺布表面滴下蒸馏水时的电极侧面以及上部面的图像(右侧图像：在实施例1中制备的表面聚合有多巴胺的金属无纺布电极的情况，左侧图像：未经任何处理的金属无纺布电极的情况)。图5为示出在实施例2和比较例2的金属无纺电极的表面上涂敷含水浆料的过程中，将含水浆料放置在电极或电极基板的表面上之后的图像(右侧图像：在实施例1中制备的表面聚合有多巴胺的金属无纺布电极的情况，左侧图像：未经任何处理的金属无纺布电极的情况)。图6为示出在实施例2和比较例2中制备的涂敷有含水浆料的金属无纺布电极的图像(右侧图像：在实施例1中制备的表面聚合有多巴胺的金属无纺布电极的情况，左侧图像：未经任何处理的金属无纺布电极的情况)。具体实施方式以下，参照附图，详细说明本专利技术的表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法。在本专利技术中示出的附图作为示例而提供，以便可以充分地向本专利技术所属
的普通技术人员传达本专利技术的思想。因此，本专利技术不限于所示的附图，能够以其他形式具体化，可夸大示出多个上述附图以阐明本专利技术的思想。此外，除非另有定义，本专利技术中使用的技术术语和科学术语具有本专利技术所属
中的普通技术人员通常所理解的含义，在以下说明和附图中，将省略有关可能不必要地使本专利技术的主旨模糊的已知功能和结构的说明。并且，除非另有说明，否则在本专利技术中使用的百分比(％)的单位是指重量百分比。本专利技术涉及用于将多巴胺聚合物和/或含水浆料涂敷到电极用金属无纺布内部的金属纤维表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属无纺布电极，其特征在于，包括：至少一种金属纤维，以三维网格结构形成，并用亲水性有机溶剂进行表面处理；空隙，形成于上述金属纤维之间；以及多巴胺类聚合物层，涂敷在与上述空隙相接触的上述金属纤维的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.18 KR 10-2016-01348491.一种金属无纺布电极，其特征在于，包括：至少一种金属纤维，以三维网格结构形成，并用亲水性有机溶剂进行表面处理；空隙，形成于上述金属纤维之间；以及多巴胺类聚合物层，涂敷在与上述空隙相接触的上述金属纤维的表面。2.根据权利要求1所述的金属无纺布电极，其特征在于，还包括涂敷在上述多巴胺类聚合物层上的含水浆料层。3.根据权利要求2所述的金属无纺布电极，其特征在于，上述含水浆料层包含活性物质、导电材料以及粘合剂。4.一种金属无纺布电极的表面改性方法，其特征在于，包括：步骤a)，利用亲水性有机溶剂对电极用金属无纺布进行表面处理；以及步骤b)，在利用上述有机溶剂进行表面处理的电极用金属无纺布中表面聚合多巴胺类单体。5.根据权利要求4所述的金属无纺布电极的表面改性方法，其特征在于，包括：步骤a)，利用亲水性有机溶剂对电极用金属无纺布内部的金属纤维的表面进行表面处理；以及步骤b)，在利用上述有机溶剂进行表面处理的金属纤维的表面中表面聚合多巴胺类单体。6.根据权利要求5所述的金属无纺布电极的表面改性方法，其特征在于，上述步骤a)包括将电极用金属无纺布浸渍在亲水性有机溶剂中的步骤；上述步骤b)包括在浸渍有...

【专利技术属性】
技术研发人员：金昌炫，李镕敏，柳明铉，宋东河，赵惠璘，吴政勋，
申请(专利权)人：JENAX股份有限公司，汉田大学产学协力机构，
类型：发明
国别省市：韩国,KR