[发明专利]包括多孔绝缘层的二次电池的电极及其制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2010年12月06日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0123551号的优先权和权益，其整个内容引入本文以供参考。

技术领域

本发明涉及一种用于二次电池(可再充电电池)的电极及其制造方法。更特别地，本发明涉及如下技术：将包括无机化合物等的多孔绝缘层引入至电极表面，并通过施用电极层浆料而同时干燥电极层浆料和多孔绝缘层，以防止在施用电极层浆料后未对其进行干燥的状态下多孔绝缘层的粘结剂将孔阻塞。

背景技术

二次电池(可再充电电池)通常为可通过可逆地转换化学能和电能而重复充电和放电的化学电池，并包括例如正极、负极、隔板和电解质四个基本元件。

正极和负极实际上转换并存储氧化/还原能量，并分别具有正电势和负电势。隔板位于正极和负极之间以将它们电绝缘并提供电荷的运动路径，而电解质充当电荷传输的媒质。电极材料为组成材料中实际上的反应材料，也称为活性材料。

正极材料可添加例如锂离子，而负极材料可为其中可添加例如锂金属、合金以及锂离子的化合物。隔板典型地具有多孔聚合物层或非织造布的形状，且为单层或由多层形成。

如果使用包括有机溶剂的液体电解质和盐，则在电池充电和放电期间，在正极和负极之间可提供用于离子运动的运动路径。有机溶剂通过增加电解质的极性改进离子的解离程度。此外，具有高极性且不与锂金属反应的材料优选用作有机溶剂以通过降低离子附近的局部粘度而促进离子的导电性。

随后，将描述传统的电极制造工艺。

电极制造工艺通常包括五个步骤，例如材料称重、混合、涂覆、干燥和加压。材料称重是电极元件材料根据预定的比率进行称重的步骤，而混合是根据预定的顺序溶解、分散和搅拌电极元件材料的步骤。

在混合工艺之后，材料通常是浆料的形式并随后进入涂覆工艺。即，混合的浆料包括电极元件材料和分散媒质，且电极元件材料包括不同的电极材料(活性材料)、导电材料、粘结剂和添加剂。

涂覆和干燥工艺，如图1所示，以如下方式进行：从拆卷机10展开的电极在穿过涂覆器20时被涂覆，并在运动穿过干燥器30之后再次缠绕在重绕机40上。

混合工艺是电极元件材料溶解、分散并搅拌的工艺，且例如电极材料、导电材料以及聚合物粘结剂的粉碎的电极元件材料还在密封的容器中干法混合，然后溶解或分散在聚合物粘结剂的溶剂或分散媒质中。

涂覆和干燥工艺是将通过混合上述材料形成的浆料涂覆在集电器上并干燥，然后获得仅包括固体物质的电极的工艺。电极制作成条形。集电器为收集获自电极材料的氧化/还原反应的电子的材料，并使其流入外部导线。加压工艺是将预定的压力施加至被完全干燥或半干燥的、获自涂覆和干燥工艺的电极的工艺。

如上所述，电极是通过材料称重、混合、涂覆、干燥以及加压工艺最终完成的。

然而，对于二次电池的制造存在稳定性的问题，特别是对于通过具有高能密度和使用例如有机溶剂的可燃物的工艺制造的锂二次电池。

作为不稳定的结果，主要的意外发生于由正极和负极之间的短路引起的异常的高温。即，在正常情况下，位于正极和负极之间的隔板保持电绝缘的状态，但存在传统的隔板能够吸收的能量的量的限制，如果电池过度充电或过度放电，如果电极材料或外部材料的枝晶生长引起内部短路，如果例如钉子或螺杆的锋利的物体穿透电池，或者如果电池由于外力而变形，则温度可能剧烈升高，从而导致例如爆炸。

通常使用由聚烯烃树脂构成的微孔层作为隔板，但该层的热阻特性不够，因为热阻温度仅为约120至160摄氏度。因此，如果发生内部短路，隔板收缩且短路部分扩大，然后产生热失控的问题，其中产生更多的反应热。

此背景技术部分揭示的上述信息仅仅是为了增强对本发明背景技术的理解，并因此其可包括不构成对于本领域普通技术人员来说在该国已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种包括多孔绝缘层的二次电池的电极及其制造方法，其具有简化工艺和改善电池稳定性的优点。

本发明的一个示例性实施方式提供了一种二次电池电极的制造方法，该方法在负极和正极之间的至少一个表面上形成多孔绝缘层，包括在电极表面上涂覆电极层浆料、在电极层浆料未被干燥的状态下涂覆多孔绝缘层、并同时干燥电极层浆料和多孔绝缘层浆料。