[发明专利]电极和包含所述电极的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池用电极和包含所述电极的二次电池，所述二次电池用电极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含电极活性材料、粘合剂和导电材料，其中导电材料在所述集电器上涂布至1～80μm的厚度，且将所述电极混合物涂布在所述导电材料的涂层上以提高电导率。

背景技术

随着对移动装置技术的持续开发和对其需求的日益增加，对作为能量源的二次电池的需求急剧增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和运行电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

另外，随着对环境问题的关注日益增加，正在积极对电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)等进行研究，所述电动车辆和混合电动车辆等能够代替使用化石燃料的车辆如汽油车辆、柴油车辆等，所述使用化石燃料的车辆是空气污染的一个主要原因。作为EV、HEV等的电源，主要使用镍金属-氢化物二次电池。然而，对具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池进行了积极研究，且一部分锂二次电池可商购获得。

常规锂离子二次电池通常使用锂钴复合氧化物作为正极，并使用石墨基材料作为负极。然而，近来关于使用尖晶石结构的锂镍基金属氧化物作为正极并使用锂钛氧化物作为负极活性材料以代替常规材料进行了研究。

在这种锂二次电池中，在正极的锂离子重复嵌入负极并从负极脱嵌的同时实施充电和放电过程。尽管电池的理论容量随电极活性材料的类型而不同，但在大部分情况中，充电和放电容量随循环的进行而劣化。

这种现象主要归因于活性材料的非功能化，所述非功能化是由随着电池充电和放电的进行，电极体积发生变化导致电极活性材料组分分离或电极活性材料与集电器之间分离而造成的。另外，在嵌入和脱嵌过程中，嵌入负极的锂离子不能适当从其脱嵌，由此负极活性位点减少，因此随着循环的进行，电池的充电和放电容量以及寿命特征劣化。

因此，迫切需要开发技术，所述技术可以在活性材料与集电器之间赋予高粘附力以提高电池容量，同时可以展示优异的电导率以提高电池性能。

发明内容

技术问题

本发明的目的是解决相关领域的上述问题并实现长期寻求的技术目标。

作为各种广泛且细致研究和实验的结果，本发明的发明人确认，如下所述，当将具有预定厚度的导电材料涂布在集电器上，然后将电极混合物涂布在导电材料的涂层上时，可以实现期望的效果，由此完成了本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种二次电池用电极，所述二次电池用电极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含电极活性材料、粘合剂和导电材料，其中导电材料在所述集电器上涂布至1～80μm的厚度，且将所述电极混合物涂布在所述导电材料的涂层上以提高电导率。

根据本发明的二次电池用电极，在集电器上首先涂布导电材料之后，利用电极混合物进行涂布，由此导电材料有助于电子在集电器与电极活性材料之间顺利移动。结果，电导率提高，由此电池的内阻会下降，且倍率特性会提高。

这种导电材料没有限制，只要其为本领域内已知为具有提高电导率的效果的材料即可，且可以为选自如下材料中的一种、两种或更多种：石墨、碳纳米管、石墨烯和导电聚合物。

此处，所述导电聚合物可以为选自如下聚合物中的一种、两种或更多种：聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩、聚(对亚苯基乙烯撑)、聚(对亚苯基)、聚(亚噻吩基乙烯撑)、聚(亚乙基二氧噻吩)、聚异硫茚、聚(对苯硫醚)，特别地，可以为选自如下聚合物中的一种、两种或更多种：聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔和聚噻吩。

所述涂层的厚度可以为如上所述的1～80μm，特别是20～70μm，更特别地是30～60μm。所述涂层可以涂布在集电器整个面积的40～90％、特别是50～80％上。当涂层太薄或涂布面积太小时，预期粘附力不会随导电聚合物层的形成而增强。另一方面，当涂层太厚或涂布面积太大时，内阻增大，由此电池性能劣化。

在一个实施方案中，通过在将包含导电聚合物的混合物涂布在集电器上之后进行干燥，可以形成涂层。此处，涂布涂层的方法没有具体限制。作为代表性实例，涂布方法可以为喷雾涂布法。另外，除了导电聚合物之外，所述混合物还可以包含表面活性剂等，使得导电聚合物粘合到集电器的表面。此处，导电聚合物和表面活性剂可以通过例如溶于NMP溶液等中来制造。

所述电极可以为包含正极活性材料的正极和/或包含负极活性材料的负极。