[发明专利]电极及利用其的二次电池和电极的制备方法

说明书

本发明涉及如下的电极及利用其的二次电池和电极的制备方法：在活性物质层包含少量的作为粘结剂的聚偏氟乙烯(PVdF)的情况下，当在电极的表面形成由耐热性高分子纤维形成的防短路层时，使其能够以高结合力附着，从而可防止防短路层的剥离。本发明的电极包括：电极集电体；活性物质层，形成于上述电极集电体；以及防短路层，形成于上述活性物质层，上述防短路层包括由耐热性高分子物质的超细纤维聚集而成的具有多个气孔的多孔性高分子纤维网，上述活性物质层包含聚偏氟乙烯(PVdF)作为粘结剂。

技术领域

本发明涉及二次电池，更具体地，涉及可防止电极的短路现象的二次电池用电极及其制备方法和利用其的二次电池。

背景技术

锂二次电池通过锂离子在正极及负极中嵌入(intercalation)/脱嵌(deintercalation)时的氧化、还原反应生成电能。锂二次电池将以可逆性的方式使锂离子嵌入/脱嵌的物质用作正极和负极的活性物质，向上述正极与负极之间填充有机电解液或聚合物电解液来制备。

锂二次电池的隔膜的基本功能为通过分离正极和负极来防止短路，进而，重要的是通过吸入电池反应所需的电解液来维持高离子导电率。

包括高能源密度及大容量的锂离子二次电池、锂离子高分子电池在内的二次电池需具有相对高的工作温度范围，当持续地以高速充放电状态使用时，温度上升，因此，用于这些电池的隔膜需具有高于常规隔膜所需的耐热性和热稳定性。

通常，将聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烃类微多孔性高分子膜或它们的多层膜用作隔膜的材质。以往的隔膜中，多孔膜层呈片(sheet)或膜(film)形状，因而存在如下的缺点，即，由于内部短路或过充电引起的发热，多孔膜的气孔被堵住的同时片状隔膜也收缩。因此，若片状隔膜由于电池内部的发热收缩而缩小，则隔膜减少的部分的正极和负极会直接接触，因此导致起火、破裂甚至爆炸。

并且，在膜状隔膜中，当过充电时会在负极与膜之间产生翘起的空间，并且未能进入负极内侧的锂离子会堆叠于负极表面，即，负极与膜之间的翘起来的空间，从而形成以锂金属状提取的锂枝晶(dendrite)。锂枝晶可穿破膜状的隔膜来使正极与负极相接触，同时进行锂金属与电解液的副反应，由于这种反应引起的发热和气体的产生，具有电池起火、爆炸的问题。

另一方面，在韩国公开专利公报第10-2008-13208号(专利文献1)公开了如下的耐热性超细纤维状分离膜及其制备方法以及利用其的二次电池：通过电纺丝方法制备，由熔点为180以上或没有熔点的耐热性高分子树脂的超细纤维形成或可与耐热性高分子树脂的超细纤维一同在电解液溶胀的高分子树脂的超细纤维状形成。

在以往，聚烯烃类膜型隔膜或由专利文献1公开的纳米纤维网形成的膜型分离膜在以与电极分离的状态制备之后，以插入于正极与负极之间的状态制备，从而具有组装生产性低的问题。

即，当向正极与负极之间插入膜型分离膜来进行组装时，需要高对准精度，制备过程复杂，当施加冲击时，具有电极被推挤而引发短路的缺点。

尤其，为了构成电动车用大容量电池，当以层叠形层叠多个单位电池时，随着采用通过使用长长的连续分离膜折叠二分电池(bicell)或燃料电池(full cell)的结构的堆栈-折叠形结构，组装工序变得复杂，当浸渍于电解液时，湿润性降低。

并且，在以往，要求在高温条件下也稳定地放置电极之间的内部短路，因此，提出了由陶瓷填充剂的粒子与耐热性粘结剂结合而成的多孔性陶瓷层构成的隔膜。上述陶瓷层对内部短路的安全性高，并且通过涂敷于基板上来粘结，因此，在内部短路时不存在收缩或熔化的问题。

但是，对于具有多孔性陶瓷层(即，陶瓷隔膜)的锂二次电池而言，当在负极或正极的活性物质浇铸陶瓷浆料来以薄膜形成时，在整体面积中以规定的厚度且无陶瓷物质脱离地均匀地形成，这要求非常高的工序精度，当通过层叠负极与正极来组装电池时，产生裂纹，若涂敷的陶瓷脱离，则陶瓷粒子成为性能下降的原因。