电极制造技术

本申请涉及一种电极、一种电化学元件、和一种二次电池。本申请涉及一种包括集电器和活性材料层的电极，其相较于活性材料层中的粘合剂含量可提供一种能够以高水平确保颗粒之间的粘附力、和活性材料层与集电器之间的粘附力的电极。本申请也可提供一种包括所述电极的电化学元件和二次电。化学元件和二次电。化学元件和二次电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极


[0001]本公开内容涉及一种电极。

技术介绍

[0002]能量存储技术的应用领域被扩大到移动电话、摄像机、笔记本PC、或电动汽车、以及诸如此类。
[0003]能量存储技术的研究领域之一是能够充电和放电的二次电池，并且正在进行改善这种二次电池的能量密度和比能的研发。
[0004]应用于二次电池的电极(正极或负极)通常通过在集电器上形成包括电极活性材料和粘合剂的活性材料层来制造。
[0005]为了在二次电池的电极中顺利地诱导电子在活性材料之间的移动和电子在集电器与活性材料层之间的移动，必须要确保活性材料颗粒之间的粘附力和活性材料层与集电器之间的粘附力。
[0006]除此之外，当活性材料层中的颗粒之间的粘附力不足时，可能发生颗粒从电极脱落的现象，其中这种现象劣化了电池的稳定性和性能。例如，因颗粒之间不足的粘附力而从负极和正极的表面脱落的颗粒可在电池内部导致微短路(microshort)或类似者，这可因短路而导致性能劣化和着火。
[0007]当活性材料层与集电器之间的粘附力降低时，电子在活性材料层与集电器之间的移动速度降低，这可导致速度特性和循环特性的劣化。
[0008]活性材料层中的颗粒之间的粘附力或者活性材料层与集电器之间的粘附力通过粘合剂来确保。
[0009]因此，如果将更大量的粘合剂引入活性材料层中，则可确保更高的粘附力。
[0010]然而，在这种情况下，活性材料的比例随着粘合剂的比例的增加而降低，从而存在电池性能因电极电阻增加、导电性下降、和类似者而劣化的问题。

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]本公开内容涉及一种电极。本申请的一个专利技术目的在于提供一种包括集电器和活性材料层的电极，其相较于活性材料层中的粘合剂含量可确保高水平的颗粒间粘附力和活性材料层与集电器之间的粘附力。
[0013]技术方案
[0014]在本说明书中提及的物理性质之中，测量温度影响结果的物理性质是在室温下测量的结果，除非另外明确指出。
[0015]术语室温是在没有升温和冷却的情况下的自然温度，其意味着，例如，在10℃至30℃的范围内的任意温度、或者约23℃或约25℃左右的温度。除此之外，在本说明书中，温度的单位是摄氏度(℃)，除非另外明确指出。
[0016]在本说明书中提及的物理性质之中，测量压力影响结果的物理性质是在正常压力下测量的结果，除非另外明确指出。
[0017]术语正常压力是在没有加压或减压的情况下的自然压力，其通常意味着在大气压水平下大约1atm左右。
[0018]在测量湿度影响结果的物理性质的情况下，相关的物理性质是在室温和/或正常压力状态下未特意控制的自然湿度下测量的物理性质。
[0019]本申请的电极包括：集电器；和所述集电器的一侧上存在的活性材料层。图1是这种电极的截面图，并示出包括集电器(100)和活性材料层(200)的结构。在电极结构中，活性材料层可形成为与集电器的表面接触，或者另一层可存在于集电器与活性材料层之间。
[0020]通过控制粘合剂在活性材料层中的分布、特别是粘合剂在邻接于集电器的活性材料层中的分布以及通过使用相对小量的粘合剂，本申请可确保高的活性材料层中的颗粒之间的粘附力和/或高的集电器与集电器之间的粘附力。活性材料层基本上包括电极活性材料和粘合剂，其中粘附力由粘合剂表达。因此，用于确保粘附力的现有技术方案是在要求表达粘附力的位置处放置尽可能多的粘合剂。例如，通过增加粘合剂与集电器的亲合力(affinity)来改善粘合剂对集电器的润湿(wetting)性质的技术是代表性的。然而，在这一方案中，存在改善活性材料层与集电器之间的粘附力的限制。
[0021]如图2中概念性所示，活性材料层中存在的电极活性材料(1001)和粘合剂(2001)是典型的颗粒状材料，并且电极活性材料(1001)相对于粘合剂(2001)具有大的颗粒直径。如果粘合剂(2001)以这种状态均匀地分布在集电器(100)上，则可降低集电器(100)上的粘合剂(2001)与电极活性材料(1001)接触的可能性。即，在分布在集电器上的粘合剂之中，粘合剂的未有助于改善粘附力的比例增加。
[0022]在本申请中，已确认通过形成在其中粘合剂相对集中在集电器的表面上的区域的方法或者形成在其中粘合剂未分布或者相对少地分布在集电器的表面上的区域的方法、或者形成两种类型的区域的方法，活性材料层中的颗粒之间的粘附力和/或活性材料层与集电器之间的粘附力可得到极大改善。在此，在其中粘合剂相对集中的部分可被称为网络区域，而在其中粘合剂未分布或相对少分布的部分可被称为空白区域。
[0023]例如，如图3中概念性所示，通过在集电器上形成网络区域和/或空白区域，可增加相对远离集电器(100)的电极活性材料(1001)的颗粒与粘合剂接触的可能性。除此之外，通过形成空白区域，也可增加粘合剂(2001)进行迁移(migration)到上部至适当水平、从而粘合剂(2001)也可以大量定位在活性材料层中的颗粒之间的界面处的可能性。此外，通过形成网络区域和/或空白区域，可在轧制过程期间适当地控制粘合剂的传播，由此确保进一步改善的粘附力。
[0024]相应地，本申请可提供一种在使用少量粘合剂而在活性材料层中保持高电极活性材料含量的同时确保优异粘附力的电极。
[0025]在本申请中，在标准剥离测试之后在集电器的表面上识别出术语网络区域，其可意味着至少包括粘合剂且具有一定水平或更大的高度的区域。网络区域至少包括粘合剂，其也可包括其他额外组分(例如，浆料中包含的增稠剂等)。
[0026]例如，当粘合剂是颗粒状粘合剂时，网络区域可以是具有粘合剂的平均颗粒直径的3倍或更大的高度的区域。即，如果粘合剂的平均颗粒直径是D，则网络区域可具有3D或更
大的高度。网络区域的高度可在相对于粘合剂的平均颗粒直径的4倍或更大、5倍或更大、6倍或更大、7倍或更大、8倍或更大、9倍或更大、10倍或更大、11倍或更大、12倍或更大、13倍或更大、或者14倍或更大的范围内和/或在50倍或更小、45倍或更小、40倍或更小、35倍或更小、30倍或更小、25倍或更小、20倍或更小、或者15倍或更小的范围内进行进一步调整和限定。
[0027]在另一示例中，网络区域的高度可在约1.4μm或更大、1.6μm或更大、1.8μm或更大、2μm或更大、或者2.1μm或更大的范围内。网络区域的高度也可以进一步是10μm或更小、9μm或更小、8μm或更小、7μm或更小、6μm或更小、5μm或更小、4μm或更小、3μm或更小、2.5μm或更小、2μm或更小、或者1.8μm或更小左右。
[0028]网络区域的高度是通过使用共聚焦激光分光显微镜的示例中呈现的方法确认的高度。除此之外，网络区域的高度是集电器上呈现的多个网络区域的算术平均高度。
[0029]除此之外，在此，颗粒状粘合剂的平均颗粒直径是通过激光衍射法获得的所谓的D50颗粒直径或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极，包括：集电器；和所述集电器的一侧上的活性材料层，其中所述活性材料层包括电极活性材料和颗粒状粘合剂，其中，在下述标准剥离测试之后，在所述集电器的表面上识别出网络区域，其中所述网络区域是包括所述颗粒状粘合剂且具有所述颗粒状粘合剂的平均颗粒直径的3倍或更大的高度的区域并且其中所述标准剥离测试是重复将scotch魔术胶带Cat.810R附接在所述活性材料层上、然后剥离所述scotch魔术胶带Cat.810R的过程直至在所述scotch魔术胶带Cat.810R上没有观察到所述活性材料层的组分的测试。2.一种电极，包括：集电器；和所述集电器的一侧上的活性材料层，其中所述活性材料层包括电极活性材料和颗粒状粘合剂，其中，在下述标准剥离测试之后，在所述集电器的表面上识别出空白区域，其中所述空白区域是包括所述颗粒状粘合剂且具有所述颗粒状粘合剂的平均颗粒直径的1.5倍或更小的高度的区域、或者不包括所述颗粒状粘合剂的区域，并且其中所述标准剥离测试是重复将scotch魔术胶带Cat.810R附接在所述活性材料层上、然后剥离所述scotch魔术胶带Cat.810R的过程直至在所述scotch魔术胶带Cat.810R上没有观察到所述活性材料层的组分的测试。3.一种电极，包括：集电器；和所述集电器的一侧上的活性材料层，其中所述活性材料层包括电极活性材料和颗粒状粘合剂，其中，在下述标准剥离测试之后，在所述集电器的表面上识别出网络区域和空白区域，其中所述网络区域是包括所述颗粒状粘合剂且具有所述颗粒状粘合剂的平均颗粒直径的3倍或更大的高度的区域，其中所述空白区域是包括所述颗粒状粘合剂且具有所述颗粒状粘合剂的平均颗粒直径的1.5倍或更小的高度的区域、或者不包括所述颗粒状粘合剂的区域，并且其中所述标准剥离测试是重复将scotch魔术胶带Cat.810R附接在所述活性材料层上、然后剥离所述scotch魔术胶带Cat.810R的过程直至在所述scotch魔术胶带Cat.810R上没有观察到所述活性材料层的组分的测试。4.根据权利要求1或3所述的电极，其中所述集电器的表面中所述网络区域的占据面积的比例为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李根成，李一何，宋寅宅，朴镇宇，金起焕，李镐赞，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：