[發(fā)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

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201380014028.4
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN104321915A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 金大洪;李在憲;樸兌鎮(zhèn)
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/70
• 分類號: H01M4/70;H01M4/48;H01M4/131;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: 陳海濤;穆德駿

技術領域

本發(fā)明涉及一種制造二次電池用電極的方法和使用所述方法制造的電極，所述二次電極用電極具有涂布在Al集電器上的電極混合物，所述電極混合物包含電極活性材料、粘合劑和導電材料，本發(fā)明特別地涉及一種制造二次電池用電極的方法和使用所述方法制造的電極，所述方法包括對所述集電器進行表面處理以在所述集電器上形成40nm以下的氧化鋁(Al₂O₃)層，從而在所述電極混合物和所述集電器之間產生增強的粘附。

背景技術

隨著移動裝置技術持續(xù)發(fā)展和對此的需求持續(xù)增加，對于作為能源的二次電池的需求迅速增加。在這些二次電池之中，具有高能量密度和操作電壓、長循環(huán)壽命和低自放電率的鋰二次電池可商購獲得并被廣泛使用。

另外，隨著對環(huán)境問題的關注日益增加，正在積極對電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)等進行研究，所述電動車輛和混合電動車輛等能夠代替使用化石燃料的車輛如汽油車輛、柴油車輛等，所述使用化石燃料的車輛是空氣污染的一個主要原因。作為EV、HEV等的電源，主要使用鎳金屬-氫化物二次電池。然而，對具有高能量密度、高放電電壓和輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池進行了積極研究，且一部分鋰二次電池可商購獲得。

鋰二次電池具有其中電極組件浸漬有含鋰鹽的非水電解質的結構，在所述電極組件中，將多孔隔膜置于正極與負極之間，正極和負極各自包含涂布在電極集電器上的活性材料。

在所述鋰二次電池中，在正極的鋰離子重復地嵌入負極中和從負極中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別，但是在大多數情況下，充電和放電容量隨著循環(huán)進行而劣化。

這種現(xiàn)象主要歸因于由于電極活性材料組分的分離或在電極活性材料和集電器之間的分離而導致的活性材料非功能化，所述電極活性材料組分的分離或在電極活性材料和集電器之間的分離是由于隨著電池的充電和放電進行而發(fā)生的電極體積變化引起的。另外，在嵌入和脫嵌過程中，嵌入負極中的鋰離子不能從其中適當地脫嵌，因此負極活性位點減少，且因此電池的充電和放電容量和壽命特性隨著循環(huán)進行而劣化。

關于這點，粘合劑提供在電極活性材料之間的粘附和在電極活性材料和電極集電器之間的粘附，并抑制根據電池的充電和放電而導致的體積膨脹，這是決定電池性能的主要因素。

然而，當在制造二次電池期間使用大量粘合劑以增強粘附時，導電材料或電極活性材料的量相對減小，因此電極的導電性降低或電池容量降低。此外，如果電極漿料太稀，則不易于進行電極的涂布。

因此，迫切需要研發(fā)使用適當量的粘合劑并賦予在電極活性材料和集電器之間的高度粘附的技術，由此可增強二次電池的性能。

發(fā)明內容

技術問題

本發(fā)明旨在解決相關領域的上述問題并實現(xiàn)長期探索的技術目的。

根據多種廣泛且密集的研究和實驗，本發(fā)明人證實，如下所述，當對Al集電器進行表面處理以形成40nm以下的氧化鋁(Al₂O₃)層且隨后用電極混合物涂布，可實現(xiàn)所需的效果，因此完成本發(fā)明。

技術方案

根據本發(fā)明的一個方面，提供一種制造二次電池用電極的方法，所述二次電池用電極具有涂布在鋁集電器上的電極混合物，所述電極混合物包含電極活性材料、粘合劑和導電材料，所述方法包括對所述集電器進行表面處理以形成40nm以下的氧化鋁(Al₂O₃)層，因此其特征在于在所述電極混合物和所述集電器之間具有增強的粘附。

通常，因為鋁與空氣中的氧氣反應以形成氧化鋁(Al₂O₃)，所以鋁集電器在空氣中形成1～5nm的天然氧化鋁(Al₂O₃)層。

這種氧化鋁層防止在電池單元操作期間可能發(fā)生的Al集電器腐蝕。另外，因為所述氧化鋁層為多孔材料，所以在電極混合物和電極之間的接觸面積增大，由此可改善諸如充電-放電循環(huán)特性的二次電池性能。

然而，因為所述氧化鋁(Al₂O₃)層可在電池的高壓充電-放電過程期間部分地分解，所以需要形成較厚的氧化鋁層。