[發明專利]多層電極及其制造方法

在審

• 申請號: 201380014209.7
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104205425A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李驲浚;李在憲;金志賢
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/525;H01M4/485;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

本發明涉及一種二次電池用電極，所述電極包含涂布在電極集電器的一個表面或相反表面上的電極混合物。更具體地，本發明涉及一種二次電池用電極，所述電極的混合物包含靠近集電器設置的電極混合物層A和遠離集電器設置的電極混合物層B，所述電極混合物層A包含具有不同平均直徑的兩種活性材料的混合物，所述電極混合物層B包含具有相同平均直徑的活性材料。

背景技術

隨著對移動裝置技術的持續開發和對其需求的日益增加，對作為電源的二次電池的需求急劇增加。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，隨著近來對環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造成后來空氣污染的一個主要原因。作為EV、HEV等的電源，對具有高能量密度、高放電電壓和高輸出穩定性的鋰二次電池進行積極研究，并主要使用這些鋰二次電池。

鋰二次電池具有其中電極組件浸漬有含鋰鹽的非水電解液的結構，所述電極組件包含：正極，所述正極通過將正極活性材料涂布在正極集電器上而制得；負極，所述負極通過將負極活性材料涂布在負極集電器上而制得；以及多孔隔膜，所述隔膜設置在所述正極與所述負極之間。

在這種電極結構中，接觸集電器的電極混合物部分要求高電導率，這是因為所述電極混合物部分將電子轉移到遠離集電器的電極活性材料。然而，遠離集電器的電極混合物部分要求對電解液具有優異的電解液潤濕性質，并要求優異的離子傳導率。另外，在遠離集電器的電極混合物部分中，可以將在充電-放電過程期間產生的氣體排出。

因此，迫切需要開發能夠滿足上述要求的技術。

發明內容

技術問題

本發明的目的是解決相關領域的上述問題并實現長期尋求的技術目標。

作為各種廣泛且細致研究和實驗的結果，本發明的發明人發現，當使用包含使用不同直徑的活性材料的層和使用相同直徑的活性材料的層時，可以實現期望的效果，由此完成了本發明。

技術方案

根據本發明的一個方面，提供一種二次電池用電極，所述電極包含涂布在電極集電器的一個表面或相反表面上的電極混合物，其中電極混合物包含靠近集電器的電極混合物層A和遠離集電器的電極混合物層B，其中所述電極混合物層A包含具有不同平均直徑的兩種活性材料的混合物，所述電極混合物層B包含具有相同平均直徑的活性材料。

本申請的發明人觀察到，在常規單層電極中，電解液不浸漬靠近電極集電器的部分，由此電導率和離子傳導率不能提高。因此，為了解決上述問題，本發明人通過在靠近電極集電器的部分中利用相對小的粒子填充相對大的粒子之間的空間來降低孔隙率，由此電極密度提高。另外，在遠離電極集電器的部分中，使用由相對大的粒子構成的活性材料來提高孔隙率。

因此，電極包括兩個電極混合物層，它們的電極密度不同。另外，電極混合物層A的電極密度可高于電極混合物層B的電極密度。

在一個實施方案中，電極混合物層A的活性材料的直徑范圍沒有特別限制，且電極混合物層A可以為例如具有1～10μm平均直徑的活性材料與具有3～30μm平均直徑的活性材料的混合物。

本申請的發明人觀察到，當使用具有小的平均直徑的一種活性材料以提高電極密度時，活性材料的比表面積變大，由此需要大量聚合物粘合劑以連接活性材料與導電材料，導致容量下降，所述導電材料在活性材料之間形成導電通道。本發明人還觀察到，當減少粘合劑和導電材料的量以解決該問題時，電池的壽命特性劣化。作為大量研究的結果，本發明人確認，通過將具有相對小直徑的活性材料插入具有相對大直徑的活性材料之間，可以降低孔隙率并提高電極密度。

同時，作為電極混合物層B的活性材料，優選具有相對低密度和大孔隙率的活性材料。因此，在一個實施方案中，可以將用于電極混合物層A中的直徑相對大且為3～30μm的活性材料用于電極混合物層B中。這可以防止由于使用具有不同直徑的單獨的活性材料導致的成本增加。

電極混合物層A對電極混合物層B之比沒有特別限制，例如基于電極混合物層的總厚度，所述電極混合物層A對電極混合物層B之比可以為3:7～7:3。當電極混合物層A的厚度太薄且不以上述比例被包含時，電導率難以提高。另外，當電極混合物層B的厚度太薄且不以上述比例被包含時，電解質的潤濕性劣化且離子傳導率難以提高。