使用激光制造二次电池的电极的设备和方法及通过其制造的二次电池的电极技术

提供了用于制造二次电池的电极的设备和方法及通过其制造的用于二次电池的电极，所述设备和方法通过用纳秒激光进行两次或更少次数的辐照而在电极混合物中形成大量孔。数的辐照而在电极混合物中形成大量孔。数的辐照而在电极混合物中形成大量孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用激光制造二次电池的电极的设备和方法及通过其制造的二次电池的电极


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2019年12月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2019
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0173412号的权益，通过引用将该申请的公开内容整体并入本文。
[0003]本公开内容涉及使用激光制造二次电池的电极的设备和方法及通过其制造的二次电池的电极，更特别地涉及使用激光在电极混合物中形成孔的制造二次电池的电极的设备和方法及通过其制造的二次电池的电极。

技术介绍

[0004]由于化石燃料的使用的快速增加，对使用替代能量或清洁能量的需求增加，其中最积极地进行研究的领域是利用电化学的发电及电力储存领域。
[0005]当前，二次电池是利用这种电化学能量的电化学装置的代表示例，并且其使用范围逐渐扩大。
[0006]近来，随着诸如便携式计算机、便携式电话和相机之类的移动装置的技术发展和需求增加，对作为能量源的二次电池的需求快速增大。在二次电池当中，已对锂二次电池进行了许多研究，锂二次电池表现出高能量密度和高工作电压并且具有长循环寿命和低自放电速率，并且已被商业化和广泛使用。
[0007]此外，随着对环境问题的关注增长，代替作为空气污染的主要原因之一的使用化石燃料的车辆(诸如汽油车和柴油车)，对电动车辆、混合动力车辆等进行了广泛地研究。尽管主要使用镍金属氢化物二次电池作为电动车辆和混合动力车辆的电源，但正在积极地研究使用具有高能量密度和高放电电压的锂二次电池，锂二次电池的一部分正处于商业化阶段。
[0008]以此方式，由于对锂二次电池的需求快速增大并且二次电池的使用时间增加，因此二次电池的容量已经增大并且电极密度也已增大。然而，在提高电极密度以增大容量时，孔隙率降低，弯曲度增大，并且锂离子的移动路径增大，这造成离子电导率减小的问题，并且功率特性相应地降低。也就是说，随着二次电池的电极密度提高以及容量增大，功率特性降低。
[0009]尽管如此，随着使用锂二次电池的范围扩大，要求高容量和高功率两者。因此，迫切需要开发一种通过提高离子电导率而具有高功率的电池。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]已设计本公开内容以解决上述问题，并且本公开内容的目的是通过激光蚀刻在电极混合物中形成大量的孔以减小弯曲度，由此提高功率特性，同时使二次电池的容量减小最小化。
[0012]技术方案
[0013]在本说明书和权利要求书中使用的术语和用词不应被解释为限制于它们的一般或词典含义，而应基于专利技术人能够适当地定义术语和用词的概念的原理被解释为具有匹配本专利技术的技术思想的含义和概念，以用尽可能最佳的方式描述本专利技术。
[0014]以下，根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于制造二次电池的电极的设备，包括：
[0015]辊形退绕机，片型集电器卷绕在所述辊形退绕机上；
[0016]传送单元，所述传送单元连续地传送所述片型集电器；
[0017]涂覆单元，所述涂覆单元将电极活性材料浆料涂覆在所述片型集电器的至少一个表面上；
[0018]干燥单元，所述干燥单元将涂覆的所述电极活性材料浆料干燥以在片型集电器的至少一个表面上形成电极混合物；
[0019]压延单元，所述压延单元通过一对辊压延所述电极混合物；
[0020]激光单元，所述电极混合物在所述激光单元中经受激光蚀刻而形成大量孔以具有厚度水平差，由此制造电极片；以及
[0021]辊形复绕机，所述辊形复绕机将所述电极片复绕，
[0022]其中所述激光单元是纳秒激光，并通过执行两次或更少次数的辐照而形成各个孔。
[0023]此时，所述传送单元可以以40m/分钟至80m/分钟的速度传送片型集电器。
[0024]同时，所述纳秒激光可满足以下条件1至4。
[0025][条件1][0026]平均功率：26W至100W，
[0027][条件2][0028]重复速率：28kHz至70kHz，
[0029][条件3][0030]脉冲持续时间：55ns至220ns，
[0031][条件4][0032]脉冲能量：0.28mJ至2.84mJ。
[0033]通过激光蚀刻形成的多个孔可形成为圆锥形形状，所述圆锥形形状的直径在从所述电极混合物的表面部分到所述片型集电器的方向上减小。
[0034]此时，所述孔可被形成为使得在所述电极混合物的所述表面部分处的直径与从所述电极混合物的所述表面部分到所述片型集电器的方向上的深度的比例是1:1至2:1。
[0035]此外，在所述电极混合物的所述表面部分处的孔的直径可被形成为10μm至50μm，并且基于位于接近所述集电器的部分处的各个孔之间的圆锥间隔，各个孔之间的间隔可被形成为100μm至500μm。
[0036]此外，激光单元进一步包括多边形镜并且因此可在激光蚀刻时通过所述多边形镜进行蚀刻。
[0037]根据本公开内容的另一实施方式，提供一种用于制造二次电池的电极的方法，所述方法包括以下步骤：
[0038](a)制备包含活性材料的电极浆料；
[0039](b)将所述电极浆料涂覆到正在进行传送的片型集电器的至少一个表面上，将所述电极浆料干燥以形成电极混合物，并压延所述电极混合物；以及
[0040](c)使所述电极混合物经受激光蚀刻而形成大量孔以具有厚度水平差，由此制造电极片；
[0041]其中步骤(c)使用纳秒激光执行两次或更少次数的辐照以形成各个孔。
[0042]这里，片型集电器可以以40m/分钟至80m/分钟的速度进行传送。
[0043]同时，纳秒激光可满足以下条件1至4。
[0044][条件1][0045]平均功率：26W至100W，
[0046][条件2][0047]重复速率：28kHz至70kHz，
[0048][条件3][0049]脉冲持续时间：55ns至220ns，
[0050][条件4][0051]脉冲能量：0.28mJ至2.84mJ。
[0052]通过激光蚀刻形成的所述大量孔可形成为圆锥形形状，所述圆锥形形状的直径在从所述电极混合物的表面部分到所述片型集电器的方向上减小，并且在所述电极混合物的所述表面部分处的孔的直径和从所述电极混合物的所述表面部分到所述片型集电器的方向上的孔的深度可以1:1至2:1的比例形成。
[0053]此外，在所述电极混合物的所述表面部分处的孔的直径可被特定地形成为10μm至50μm，并且基于位于接近所述集电器的部分处的各个孔之间的圆锥间隔，各个孔之间的间隔可被形成为100μm至500μm。
[0054]此外，激光单元进一步包括多边形镜，因此可在激光蚀刻时通过多边形镜进行蚀刻。
[0055]根据本公开内容的又一实施方式，提供一种通过制造电极的方法制造的用于二次电池的电极，所述电极的特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造二次电池的电极的设备，包括：辊形退绕机，片型集电器卷绕在所述辊形退绕机上；传送单元，所述传送单元连续地传送所述片型集电器；涂覆单元，所述涂覆单元将电极活性材料浆料涂覆在所述片型集电器的至少一个表面上；干燥单元，所述干燥单元将涂覆的所述电极活性材料浆料干燥以在所述片型集电器的至少一个表面上形成电极混合物；压延单元，所述压延单元通过一对辊压延所述电极混合物；激光单元，所述电极混合物在所述激光单元中经受激光蚀刻而形成大量孔以具有厚度水平差，由此制造电极片；以及辊形复绕机，所述辊形复绕机将所述电极片复绕，其中所述激光单元是纳秒激光，并通过执行两次或更少次数的辐照而形成各个孔。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述传送单元以40m/分钟至80m/分钟的速度传送所述片型集电器。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述纳秒激光满足以下条件1至4，[条件1]平均功率：26W至100W，[条件2]重复速率：28kHz至70kHz，[条件3]脉冲持续时间：55ns至220ns，[条件4]脉冲能量：0.28mJ至2.84mJ。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述孔被形成为圆锥形形状，所述圆锥形形状的直径在从所述电极混合物的表面部分到所述片型集电器的方向上减小。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述孔被形成为使得在所述电极混合物的表面部分处的直径与从所述电极混合物的所述表面部分到所述片型集电器的方向上的深度的比例是1:1至2:1。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述孔被形成为在所述电极混合物的表面处的直径为10μm至50μm，并且各个孔之间的间隔被形成为100μm至500μm。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述激光单元进一步包括多边形镜并且在激光蚀刻时通过所述多边形镜进行蚀刻。8.一种用于制造二次电池的电极的方法，所述方法包括以下步骤：(a)制备包含活性材料的电极浆料；(b)将所述电极浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰鐘，郑有诊，郑守宅，裵尙镐，崔成元，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：