二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种二次电池及其制造方法，所述二次电池包括：基体材料；中间层，包括碳材料且位于所述基体材料上；以及活性材料层，位于所述中间层上。包括中间层的二次电池可以改善基体材料和活性材料层之间的粘附力，由此降低活性材料与基体材料分离的风险并改善二次电池的可靠性和寿命。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种电极、一种包括该电极的二次电池和一种制造该二次电池的方法。
技术介绍
通常，与一次电池不同，二次电池是可再充电电池。二次电池包括通过堆叠并卷绕正电极板、负电极板和设置在电极板之间的分隔件形成的电极组件。通常通过在正电极基体材料上涂覆正电极活性材料来形成正电极板，并且通常通过在负电极基体材料上涂覆负电极活性材料来形成负电极板。在二次电池的充电/放电过程中，锂离子移动至正电极活性材料或负电极活性材料。然而，如果正电极活性材料或负电极活性材料不牢固地粘附到基体材料，则在二次电池的制造工艺过程中会去除正电极活性材料或负电极活性材料。活性材料的去除会导致裸电池的失效，裸电池的失效不仅会在二次电池的性能方面而且会在二次电池的稳定性方面导致严重问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例的一方面涉及一种二次电池，该二次电池在基体材料和活性材料层之间具有包括碳材料的中间层，由此提高基体材料和活性材料层之间的粘附力。二次电池还可以减少需要混合在活性材料浆中的粘结剂的量。根据本专利技术的一方面，一种二次电池包括基体材料；中间层，包括碳材料并位于所述基体材料上；以及活性材料层，位于所述中间层上。所述中间层还可以包括粘结剂。所述碳材料可以从石墨、石墨烯纳米片和石墨烯中选择。所述基体材料和所述活性材料层之间的粘附力可以为0. 5gf/mm至5. Ogf/mm。所述中间层的厚度可以为0. 2 Ii m至5 Ii m。所述碳材料可以包括结晶区域和非晶区域。所述碳材料的所述非晶区域可以是所述中间层的总碳的2%至50%。所述基体材料可以是正极集流体。所述粘结剂可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、脱乙酰壳多糖和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种。一种制造二次电池的方法包括准备基体材料；在所述基体材料上涂覆碳和粘结剂的混合物，以形成中间层；以及在所述中间层上形成活性材料层。可以通过丝网印刷或喷涂在所述基体材料上涂覆所述混合物。根据本专利技术实施例的一方面,通过增大基体材料和活性材料之间的粘附力来减少或防止活性材料与基体材料的分离，由此改善二次电池的可靠性和寿命。此外，因为较少的粘结剂混合在活性材料浆中，所以可以提高二次电池的稳定性。附图说明附图与说明书一起对本专利技术的示例性实施例进行举例说明，并与描述一起用于解释本专利技术的原理。图I是示出在根据本专利技术实施例的二次电池中，在基体材料上形成中间层和活性材料层的工艺的剖视图。图2是石墨的化学结构式。图3A是石墨烯纳米片的化学结构式。 图3B是石墨烯纳米片的透射电子显微镜(TEM)照片。图4是石墨烯的化学结构式。图5是示出图3的石墨烯纳米片的X射线衍射(XRD)分析结果的曲线图。图6是将本专利技术实施例的在中间层中具有石墨烯纳米片的电极与不包括碳中间层的电极在不同的C-倍率下的容量保持率进行比较的曲线图。图7是将本专利技术实施例的在中间层中具有石墨烯纳米片的电极与不包括碳中间层的电极的相对于循环寿命的容量保持率进行比较的曲线图。具体实施例方式在下面的详细描述中，只是通过举例说明的方式仅示出并描述了本专利技术的特定示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本专利技术的精神或范围的所有情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述将被视为本质上举例说明性的而非限制性的。另外，当元件被称作“在”元件“上”时，该元件可以直接在元件上，或者可以间接地在元件上，同时一个或多个中间元件设置在这两个元件之间。另外，当元件被称作“连接到”元件时，该元件可以直接连接到元件，或者可以间接地连接到元件，同时一个或多个中间元件设置在这两个元件之间。在下文中，相同的标记表示相同的元件。在附图中，为了清楚起见，会夸大层的厚度或尺寸，因此，附图未必是按比例画出的。图I是示出在根据本专利技术实施例的二次电池中，在基体材料上形成中间层和活性材料层的工艺的剖视图。参照图I，根据该实施例的二次电池包括基体材料10和位于基体材料10上的活性材料层30。二次电池还包括设置在基体材料10和活性材料层30之间的含有碳材料的中间层20。在本专利技术的实施例中，用于二次电池的正电极包括基体材料10、位于基体材料10上的包含碳材料的中间层20以及位于中间层20上的活性材料层30。在本专利技术的一些实施例中，中间层20可以直接在基体材料10上，活性材料层30可以直接在中间层20上。首先，准备基体材料10。基体材料10可以是由导电金属薄板形成的正极集流体或负极集流体(例如，电极集流体)。具体地说，基体材料10可以是正极集流体。正极集流体可以由例如铝(Al)形成。在基体材料10上形成含有碳材料的中间层20。除了碳之外，在中间层20中还可以包含具有强粘附力的粘结剂。即，中间层20可以具有混合在一起的碳和粘结剂，碳和粘结剂的混合物可以是涂覆在基体材料10上的薄膜以形成中间层20。因为粘结剂混合在中间层20中，所以可以改善(例如，提高)中间层20与基体材料10和/或活性材料层30的粘附力。中间层20的碳材料可以具有结晶区域和非晶区域，即，中间层20可以包括结晶碳和非晶碳二者。粘结剂的官能团可以结合或粘附到非晶区域。因此，在碳材料的非晶区域中，与结晶区域相比，可以改善非晶区域与粘结剂的官能团的结合力。例如，粘结剂的可以结合到或粘附到非晶区域的官能团可以包括羟基(R-OH)、羧基(R-COOH)、醛基(R-CHO)等。这样，中间层20中的碳材料和粘结剂可以更容易地构成一个层。碳材料的非晶区域可以是中间层20的总碳材料的2%至50%。如果非晶区域低于中间层20的总碳材料的2%，则在制备中间层20时碳收率相对地降低，并且中间层20的 价格由于提闻的处理成本而提闻。另外，中间层20与基体材料10和/或活性材料层30的粘附力减小。如果非晶区域超过中间层20的总碳材料的50%，则中间层20的电阻由于导电率的降低而增大。碳材料可以选自于石墨、石墨烯纳米片和石墨烯。如果碳材料由石墨、石墨烯纳米片或石墨烯形成，则可以改善电极板的导电率，并可以提闻与基体材料10之间的和/或与活性材料层30之间的粘附力。石墨、石墨稀纳米片或石墨烯的导电率高。另外，与不存在碳材料时基体材料10与活性材料层30的接触面积相比，当碳(例如，中间层20)设置在基体材料10和活性材料层30之间时，基体材料10与活性材料层30的接触面积增大。接触面积的增大使得电极板的粘附力提高，另外，电极板的导电率也增大。如果碳材料由石墨烯纳米片或石墨烯形成，则碳材料的结晶度优于石墨。因此，这些碳材料可以具有进一步提闻的导电率。中间层20的粘结剂可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、脱乙酰壳多糖和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种。中间层20 (其中，碳和粘结剂混合在一起)的厚度可以为0. 2iim至5iim。如果中间层20的厚度小于0. 2 ii m，则中间层20与基体材料10和/或活性材料层30的粘附力会减小。如果中间层20的厚度大于5 u m,则中间层20与基体材料10和/或活性材料层30的粘附力会增大，但是中间层20的导电率不期望地降低。如上所述，根据本专利技术的实施例，活性材料层30形成在中间层20上，而中间层20形成在基体材料10上，由此改善电极的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，所述二次电池包括：基体材料；中间层，包括碳材料且位于所述基体材料上；以及活性材料层，位于所述中间层上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金俊植，李劭罗，金性洙，宋洙安，申政淳，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：