[發明專利]制造鋰二次電池用電極的方法和使用其制造的電極

有效

• 申請號: 201380010685.1
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN104137307B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 金大洪;李晟珉;李民熙
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/70;H01M4/48;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 楊海榮,穆德駿

技術領域

本發明涉及一種制造二次電池用電極的方法，在所述電極中在集電器上涂布有電極活性材料；以及使用所述方法制造的電極，并且更特別地涉及一種制造二次電池用電極的方法，其包括對集電器進行表面處理以具有在其整個表面上形成0.001μm至10μm的表面粗糙度R_a的形態，其中所述表面處理通過使用濕式方法的化學或電蝕刻或者是通過使用干式方法的反應性氣體或離子蝕刻進行以增強電極活性材料與所述集電器之間的粘附；以及使用所述方法制造的電極。

背景技術

隨著移動裝置技術持續發展和對其的需求持續增加，對于作為能源的二次電池的需求迅速增加。在這些二次電池中，具有高能量密度和運行電壓、長循環壽命以及低自放電率的鋰二次電池可商購獲得并被廣泛使用。

另外，由于近來對于環境問題的關注增加，正在積極進行對可以代替使用化石燃料的車輛如汽油車輛、柴油車輛等的電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)等的研究，所述使用化石燃料的車輛是空氣污染的主要原因之一。作為EV、HEV等的電源，主要使用鎳金屬-氫化物二次電池。然而，正在積極進行對具有高能量密度、高放電電壓和輸出穩定性的鋰二次電池的研究，并且一些鋰二次電池可商購獲得。

鋰二次電池具有如下結構，其中電極組件浸滲有含鋰鹽的非水電解質，在所述電極組件中，多孔隔膜設置在正極與負極之間，所述正極與所述負極各自包含涂布在電極集電器上的活性材料。

在這種鋰二次電池中，在正極的鋰離子反復嵌入負極中和從負極脫嵌的同時進行充電和放電過程。雖然電池的理論容量根據電極活性材料的種類而存在差異，但在大多數情況下，充電容量和放電容量隨著循環進行而降低。

這種現象主要歸因于由如下造成的活性材料的非功能化：隨著電池的充電和放電進行而發生的電極體積變化所引起的電極活性材料成分的分離或者電極活性材料與集電器之間的分離。另外，在嵌入和脫嵌過程中，嵌入負極中的鋰離子不能從負極中適當脫嵌并且因此負極活性位點減少，因此，電池的充電容量和放電容量以及壽命特性隨著循環進行而降低。

關于這點，粘合劑提供電極活性材料之間的粘附以及電極活性材料與電極集電器之間的粘附，并抑制電池根據充電和放電的體積膨脹，這是決定電池性能的重要因素。

然而，當在二次電池的制造期間使用大量的粘合劑來增強粘附時，導電材料或電極活性材料的量相對降低并且因此電極的導電性降低或者電池容量降低。另外，如果電極漿料太稀，則不容易進行電極的涂布。

因此，迫切需要開發使用適量粘合劑并在電極活性材料與集電器之間賦予高粘附，從而可增強二次電池性能的技術。

發明內容

技術問題

本發明旨在解決相關技術的上述問題并實現長久以來所尋求的技術目標。

作為各種廣泛且深入的研究和實驗的結果，本發明的發明人證實，如下所述，當通過使用濕式方法的化學或電蝕刻或者是通過使用干式方法的反應性氣體或離子蝕刻對集電器進行完全表面處理以具有特定形態并且然后用電極混合物進行涂布時，可實現期望的效果，由此完成本發明。

技術方案

根據本發明的一個方面，提供一種制造二次電池用電極的方法，在所述電極中在集電器上涂布有電極活性材料，所述方法包括對所述集電器進行表面處理以具有在其整個表面上形成0.001μm至10μm的表面粗糙度R_a的形態，其中所述表面處理通過使用濕式方法的化學或電蝕刻或者是通過使用干式方法的反應性氣體或離子蝕刻進行以增強所述電極活性材料與所述集電器之間的粘附。

一般來說，將電極混合物制備成通過將電極活性材料、導電材料、粘合劑等與有機溶劑混合而獲得的漿料形式。在這種情況下，如上所述，為了防止電極活性材料和集電器根據在充電和放電期間發生的電極體積變化而彼此分離，要提高粘合劑的量，而在這種情況下，電極活性材料或導電材料的量相對降低，由此電極的導電性降低或者電池容量降低。

因此，使用根據本發明的制造方法進行表面處理以具有預定形態的集電器在其表面具有微細的不規則并由此具有增大的表面積。因此，電極活性材料與集電器之間的粘附顯著提高，并且由此可增強二次電池的總體性能如充電和放電循環特性等。

特別地，集電器可具有其中在其整個表面上形成0.1μm至1μm的表面粗糙度R_a的形態。

當表面粗糙度太小時，難以形成微細的不規則，由此當電極活性材料的體積膨脹時，可能難以分布應力。另一方面，當表面粗糙度太大時，電極活性材料的應力在大部分形成的不規則中的分布和減輕效果可能降低。