包括具有形成在其上的导电层的隔板的电极组件和包括该电极组件的电池电芯制造技术

本发明专利技术涉及一种电极组件，包括具有形成在正极集电器的至少一个表面上的正极混合物层的正极；具有形成在负极集电器的至少一个表面上的负极混合物层的负极；和插置在所述正极和所述负极之间的隔板，其中所述负极混合物层包括硅活性材料，导电层形成在所述隔板的至少一个表面上，并且所述导电层的厚度大于所述硅活性材料的D50颗粒尺寸的50％；和包括其的电池电芯。电芯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有形成在其上的导电层的隔板的电极组件和包括该电极组件的电池电芯


[0001]本申请要求在2020年9月11日递交的韩国专利申请第2020
‑
0116731号的优先权权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文中。
[0002]本专利技术涉及一种包括具有形成在其上的导电层的隔板的电极组件和包括该电极组件的电池电芯。更具体地，本专利技术涉及一种包括具有导电层的隔板的电极组件，所述导电层形成在所述隔板上以弥补由作为二次电池因其充电和放电而膨胀和收缩的结果的负极混合物层断裂导致的导电网络的短路；和包括该电极组件的电池电芯。

技术介绍

[0003]锂二次电池可通过将包括正极、负极、和插置在正极和负极之间的隔板的电极组件放置在金属罐或由层压片制成的壳体中并将电解质溶液注入该金属罐或该壳体中来制造。
[0004]已持续地进行了增加锂二次电池的每单位体积的能量密度的研究。在石墨被用作负极活性材料的情况下，使用了增加负极混合物层的厚度的方法。在这种情况下，发生了负极混合物断裂的问题、在涂布时发生膨胀的问题、和负极混合物层与集电器分离的问题。
[0005]在用高容量硅(Si)材料取代负极活性材料中的一些的情况下，可减小电极混合物层的厚度，由此可解决以上问题。
[0006]硅在充电和放电过程期间膨胀和收缩的程度高于其他材料。出于这一原因，负极混合物层中容易形成裂纹，并且负极混合物层中的导电网络发生短路。这种现象增加了电池电芯的电阻。
[0007]专利文献1涉及一种能够即使在高电压被施加至电池的过充电状态下也能够防止短路或爆炸的包括具有高安全性的非水电解液的二次电池，其公开了具有形成在其上的导电层的隔板，其中该导电层具有预定范围的电阻率。
[0008]专利文献1识别出防止过充电的效果，但并未建议对于在使用硅活性材料的负极处形成枝晶的问题和由硅活性材料的过膨胀和过收缩导致的问题的解决方案。
[0009]专利文献2涉及一种使用具有被施加于其的导电层的隔板的锂二次电池，其公开了防止具有高反应性的枝晶金属锂被切断和从负极分离的技术。
[0010]专利文献2并未意识到在使用硅负极时导致的问题，且并未建议对于以上问题的解决方案。
[0011]尚未提出对于防止作为在如上所述使用膨胀和收缩的程度大的硅负极的情况下负极混合物层断裂或破裂的结果的电池电芯性能劣化的有效解决方案。
[0012](现有技术文献)
[0013](专利文献1)韩国专利申请公开第2012
‑
0062713号(2012.06.14)
[0014](专利文献2)韩国专利申请公开第1999
‑
010035号(1999.02.05)

技术实现思路

[0015]技术问题
[0016]已就以上问题做出本专利技术，并且本专利技术的专利技术目的在于提供一种包括具有导电层的隔板的电极组件，所述导电层形成在所述隔板的表面上以便包裹从负极混合物层表面突出的硅活性材料从而防止导电网络因包括该硅活性材料的负极的过膨胀和过收缩而断裂；和包括该电极组件的电池电芯。
[0017]技术方案
[0018]为实现以上专利技术目的，根据本专利技术的电极组件包括具有形成在正极集电器的至少一个表面上的正极混合物层的正极；具有形成在负极集电器的至少一个表面上的负极混合物层的负极；和插置在所述正极和所述负极之间的隔板，其中所述负极混合物层包括硅活性材料，导电层形成在所述隔板的至少一个表面上，并且所述导电层的厚度大于所述硅活性材料的D50颗粒尺寸的50％。
[0019]在根据本专利技术的电极组件中，所述隔板可包括由多孔材料制成的隔板基板；形成在所述隔板基板的至少一个表面上的无机层；和形成在所述无机层的外表面上的导电层。
[0020]在根据本专利技术的电极组件中，第一无机层可形成在所述隔板基板的一个表面上，第二无机层可形成在所述隔板基板的另一表面上，并且所述导电层可仅形成在作为所述第一无机层和所述第二无机层之一的定位成面向所述负极的无机层上。
[0021]在根据本专利技术的电极组件中，所述导电层可包括导电剂和粘合剂。
[0022]在根据本专利技术的电极组件中，所述导电层可形成为具有等价于所述硅活性材料的D50颗粒尺寸的80％至120％的厚度。
[0023]在根据本专利技术的电极组件中，所述负极混合物层中包括的负极活性材料可由100％的所述硅活性材料构成。
[0024]在根据本专利技术的电极组件中，所述无机层可被配置成具有在其中孔形成在所述无机层中的结构。
[0025]在根据本专利技术的电极组件中，所述无机层中形成的孔的尺寸可小于所述隔板基板中形成的孔的尺寸。
[0026]在根据本专利技术的电极组件中，所述导电层可被配置成具有多孔结构。
[0027]在根据本专利技术的电极组件中，所述正极的负载量可以是所述负极的负载量的4倍至10倍。
[0028]除此之外，本专利技术提供一种具有收纳在金属罐或由层压片制成的电池壳体中的所述电极组件的电池电芯。
[0029]本专利技术提供一种包括所述电池电芯作为单元电芯的电池组。
[0030]在本专利技术中，以上构建可进行各种组合。
[0031]有益效果
[0032]从以上描述显而易见的是，在根据本专利技术的电极组件中，形成在隔板表面上的导电层可充当负极混合物层的导电网络，由此即使在因负极活性材料的过膨胀和过收缩而在负极混合物层中形成裂纹时也可防止电子移动路径的中断。
[0033]除此之外，导电层的厚度受限于预定的范围内，由此可因导电层的添加而防止离子导电性和输出特性的劣化。
[0034]除此之外，由于使用了高容量硅活性材料，因而可形成负极混合物层以便与使用碳负极活性材料的情况相比具有相同的容量但具有更小的厚度，由此作为电池电芯厚度降低的结果而可增加电池电芯的能量密度。
具体实施方式
[0035]现在，将详细地描述本专利技术的优选实施方式，使得本专利技术所属的领域中具有普通技能者可容易地实现本专利技术的优选实施方式。在详细地描述本专利技术的优选实施方式的操作原理时，然而，并入本文中的已知功能和配置的详细描述将在其可遮蔽本专利技术的主题时被省略。
[0036]在整个说明书中一个部分被称为连接至另一部分的情况下，不仅该一个部分可直接连接至该另一部分，而且该一个部分也可经由又一部分间接连接至该另一部分。除此之外，包括特定元素并非意味着排除其他元素，而是意味着可以进一步包括这些元素，除非另外提及。
[0037]除此之外，从属权利要求中阐述的限制可应用于本说明书中描述的所有实施方式。
[0038]此外，在本申请的专利技术描述和权利要求书中，单数形式意图包括复数形式，除非另有提及。
[0039]此外，在本申请的专利技术描述和权利要求书中，“或”包括“和”，除非另有提及。因此，“包括A或B”意即三种情况，即，包括A的情况、包括B的情况、和包括A和B的情况。
[0040]除此之外，所有数值范围包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极组件，包括：具有形成在正极集电器的至少一个表面上的正极混合物层的正极；具有形成在负极集电器的至少一个表面上的负极混合物层的负极；和插置在所述正极和所述负极之间的隔板，其中所述负极混合物层包括硅活性材料，导电层形成在所述隔板的至少一个表面上，并且所述导电层的厚度大于所述硅活性材料的D50颗粒尺寸的50％。2.根据权利要求1所述的电极组件，其中所述隔板包括：由多孔材料制成的隔板基板；形成在所述隔板基板的至少一个表面上的无机层；和形成在所述无机层的外表面上的导电层。3.根据权利要求2所述的电极组件，其中第一无机层形成在所述隔板基板的一个表面上，第二无机层形成在所述隔板基板的另一表面上，并且所述导电层仅形成在作为所述第一无机层和所述第二无机层...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣宰，金敏智，蔡宗铉，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：