二次电池用电极及其制造方法技术

本发明专利技术的二次电池用电极的制造方法包括：切割步骤，将活性物质块体进行切割以制造活性物质膜；以及粘合步骤，使集流体和所述活性物质膜一体化。本发明专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，通过切割活性物质块体来制造活性物质膜，所述活性物质块体是可自支撑的成型体或烧结体，因此可以制造无粘着剂的活性物质膜，并且对活性物质膜的厚度没有实质性限制，因此可以制造厚膜形式的活性物质膜，并且具有可以制造高负载和高混合物密度的电极的优点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用电极及其制造方法
本专利技术涉及一种二次电池用电极及其制造方法。
技术介绍
由于环境管制的强化、高油价以及化石能源的枯竭等，对可以代替汽油汽车、柴油汽车等使用化石燃料的车辆的电动汽车、混合动力汽车的关注度变得非常高。目前，作为电动汽车的动力源，主要使用镍氢金属二次电池，但正在积极进行使用锂二次电池作为电动汽车的主要动力源的研究，与镍氢金属二次电池相比，所述锂二次电池具有高功率密度(镍氢金属二次电池的3倍以上)，循环寿命长，并且自放电率低。为了使用锂二次电池作为电动汽车的动力源，最重要的是需要实现高容量，为此，正在主要对高容量的新型负极活性物质或正极活性物质(韩国授权专利第1572082号和韩国授权专利第1608635号)进行技术开发。但是，即使开发了高容量的新型物质，对于通过将含有活性物质、粘合剂和导电材料的浆料涂覆在集流体上后进行干燥及压制来制造的现有的电极制造技术而言，当制成高混合物密度时，孔隙被堵塞，电解液难以渗透，因此锂离子的移动性降低，并且由于压制，活性物质与集流体以水平方向受压，因此增加锂离子的移动距离，并且增加路径的复杂性(增加弯曲度(tortuosity))，因此在高混合物、高密度电极的实现方面存在局限性。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种可以实现高负载和高混合物密度的新型二次电池用电极的制造方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种可以实现活性物质层不含粘着剂的无粘着剂(binder-free)电极的新型二次电池用电极的制造方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种可以通过更简化的工艺来降低成本并可以大量生产质量均匀的电极的新型二次电池用电极的制造方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种可以实现高负载和高混合物密度的电极的活性物质膜、包含该活性物质膜的二次电池用电极和包含该二次电池用电极的二次电池。技术方案本专利技术的二次电池用电极的制造方法包括：切割步骤，将活性物质块体进行切割以制造活性物质膜；以及粘合步骤，使集流体和所述活性物质膜一体化。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，在切割之前，还可以包括制造块体的步骤，所述步骤中通过利用包含粒状的电极活性物质的原料来制造活性物质块体(bulk)。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，电极活性物质可以是负极活性物质或正极活性物质。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，活性物质块体可以自支撑。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，活性物质块体可以是成型体或烧结体。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，制造块体的步骤包括：成型步骤，将所述原料进行压缩成型以制造成型体；或者所述成型步骤和烧结步骤，所述烧结步骤中对所述成型步骤中制造的成型体进行热处理以制造烧结体。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，原料还可以包含选自粘着剂、导电材料、碳前体和造孔剂中的一种以上的添加剂。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，导电材料可以包含选自导电碳、导电聚合物和金属中的一种或两种以上的物质的颗粒、纤维、纳米结构体或它们的混合物。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，导电纳米结构体可以是选自纳米线、纳米管、纳米板、纳米带、纳米颗粒和纳米棒中的一种或两种以上。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，碳前体可以是选自焦炭、沥青、热固性树脂和热塑性树脂中的一种以上。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，粒状的颗粒可以是核壳结构，所述核为电极活性物质，所述壳为不同种类的物质。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，不同种类的物质可以包含第二电极活性物质、第二电极活性物质的前体、导电物质、粘着剂、碳前体或它们的混合物。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，原料可以含有组成、晶体结构、颗粒形状、机械特性或物理特性不同的两种以上的电极活性物质。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，可以通过活性物质块体的孔隙率来控制活性物质膜的孔隙率。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，活性物质块体内的电极活性物质具有取向性，并且可以通过切割步骤的切割方向来控制以活性物质膜的厚度方向为基准的活性物质膜内的电极活性物质的取向方向。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，粘合步骤可以包括以下步骤：在集流体的表面和活性物质膜的表面中的至少一个表面上形成粘着层；以及将所述集流体和所述活性物质膜进行层叠，以使所述集流体和所述活性物质膜相接，其中所述粘着层介于所述集流体和所述活性物质膜之间。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，所述粘合步骤可以包括在活性物质膜的一个表面上形成金属膜的步骤。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，粘着层可以具有导电性。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，负极活性物质可以包含：易石墨化碳；难石墨化碳；天然石墨；人造石墨；碳纳米管；石墨烯；硅；Sn合金；Si合金；选自Sn、Si、Ti、Ni、Fe和Li中的一种或两种以上的元素的氧化物；或它们的混合物。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，正极活性物质可以包含层状结构的锂-金属氧化物；尖晶石结构的锂-金属氧化物；橄榄石结构的锂-金属磷酸盐；或它们的混合物。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，活性物质可以含有天然石墨、人造石墨或它们的混合物。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，活性物质可以包含板状或片状。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，制造块体的步骤可以包括以下步骤：将包含粒状的电极活性物质的原料进行加压成型以制造成型体，所述粒状的电极活性物质是核为电极活性物质且壳为碳前体的核壳结构的复合颗粒；以及将所述成型体进行热处理，以将所述壳的碳前体热分解为碳。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，制造块体的步骤可以包括以下步骤：将包含粒状的电极活性物质和碳前体的原料进行加压成型以制造成型体；以及将所述成型体进行热处理，以将所述碳前体热分解为碳。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，成型体可以通过一个方向、两个方向或等静压的压缩成型来制造。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，在切割步骤之后且在粘合步骤之前，或者在粘合步骤之后，还可以进行将活性物质膜的至少一个表面进行表面处理的步骤。本专利技术的一个实施方案的二次电池用电极的制造方法中，表面处理可以包括表面粗糙度的调节。本专利技术包括通过上述制造方法制造的二次电池用电极。本专利技术的一个实施方案的锂二次电池(I)包含：正极；负极；介于所述正极和所述负极之间的隔膜；以及电解液，选自正极和负极中的一种以上的电极可以包含含有电极活性物质的活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用电极的制造方法，其包括：/n切割步骤，将活性物质块体进行切割以制造活性物质膜；以及/n粘合步骤，使集流体和所述活性物质膜一体化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180315 KR 10-2018-0030070;20190314 KR 10-2019-001.一种二次电池用电极的制造方法，其包括：
切割步骤，将活性物质块体进行切割以制造活性物质膜；以及
粘合步骤，使集流体和所述活性物质膜一体化。


2.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，在所述切割之前，还包括制造块体的步骤，所述步骤中通过利用包含粒状的电极活性物质的原料来制造活性物质块体。


3.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述电极活性物质是负极活性物质或正极活性物质。


4.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述活性物质块体可以自支撑。


5.根据权利要求2所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述制造块体的步骤包括：成型步骤，将所述原料进行压缩成型以制造成型体；或者所述成型步骤和烧结步骤，所述烧结步骤中对所述成型步骤中制造的成型体进行热处理以制造烧结体。


6.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述原料还包含选自粘着剂、导电材料、碳前体和造孔剂中的一种以上的添加剂。


7.根据权利要求6所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述导电材料包含选自导电碳、导电聚合物和金属中的一种或两种以上的物质的颗粒、纤维、纳米结构体或它们的混合物。


8.根据权利要求6所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述碳前体是选自焦炭、沥青、热固性树脂和热塑性树脂中的一种以上。


9.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述粒状的颗粒是核壳结构，所述核为电极活性物质，所述壳为不同种类的物质。


10.根据权利要求9所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述不同种类的物质包含第二电极活性物质、第二电极活性物质的前体、导电物质、粘着剂、碳前体或它们的混合物。


11.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，通过所述活性物质块体的孔隙率来控制所述活性物质膜的孔隙率。


12.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述活性物质块体内的电极活性物质具有取向性，并且通过所述切割步骤的切割方向来控制以所述活性物质膜的厚度方向为基准的活性物质膜内的电极活性物质的取向方向。


13.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述粘合步骤包括以下步骤：
在所述集流体的表面和所述活性物质膜的表面中的至少一个表面上形成粘着层；以及
将所述集流体和所述活性物质膜进行层叠，以使所述集流体和所述活性物质膜相接，其中所述粘着层介于所述集流体和所述活性物质膜之间。


14.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述粘合步骤包括在所述活性物质膜的一个表面上形成金属膜的步骤。


15.根据权利要求3所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述负极活性物质包含：易石墨化碳；难石墨化碳；天然石墨；人造石墨；碳纳米管；石墨烯；硅；Sn合金；Si合金；选自Sn、Si、Ti、Ni、Fe和Li中的一种或两种以上的元素的氧化物；或它们的混合物。


16.根据权利要求3所述的二次电池用电极的制造方法，其中，所述正极活性物质包含：层状结构的锂-金属氧化物；尖晶石结构的锂-金属氧化物；橄榄石结构的锂-金属磷酸盐；或它们...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钟爀，尹德永，姜熙京，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR