[发明专利]制造锂二次电池用电极的方法和使用其制造的电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造二次电池用电极的方法，在所述电极中在集电器上涂布有电极活性材料；以及使用所述方法制造的电极，并且更特别地涉及一种制造二次电池用电极的方法，其包括对集电器进行表面处理以具有在其整个表面上形成0.001μm至10μm的表面粗糙度R_a的形态，其中所述表面处理通过使用湿式方法的化学或电蚀刻或者是通过使用干式方法的反应性气体或离子蚀刻进行以增强电极活性材料与所述集电器之间的粘附；以及使用所述方法制造的电极。

背景技术

随着移动装置技术持续发展和对其的需求持续增加，对于作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和运行电压、长循环寿命以及低自放电率的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

另外，由于近来对于环境问题的关注增加，正在积极进行对可以代替使用化石燃料的车辆如汽油车辆、柴油车辆等的电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)等的研究，所述使用化石燃料的车辆是空气污染的主要原因之一。作为EV、HEV等的电源，主要使用镍金属-氢化物二次电池。然而，正在积极进行对具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池的研究，并且一些锂二次电池可商购获得。

锂二次电池具有如下结构，其中电极组件浸渗有含锂盐的非水电解质，在所述电极组件中，多孔隔膜设置在正极与负极之间，所述正极与所述负极各自包含涂布在电极集电器上的活性材料。

在这种锂二次电池中，在正极的锂离子反复嵌入负极中和从负极脱嵌的同时进行充电和放电过程。虽然电池的理论容量根据电极活性材料的种类而存在差异，但在大多数情况下，充电容量和放电容量随着循环进行而降低。

这种现象主要归因于由如下造成的活性材料的非功能化：随着电池的充电和放电进行而发生的电极体积变化所引起的电极活性材料成分的分离或者电极活性材料与集电器之间的分离。另外，在嵌入和脱嵌过程中，嵌入负极中的锂离子不能从负极中适当脱嵌并且因此负极活性位点减少，因此，电池的充电容量和放电容量以及寿命特性随着循环进行而降低。

关于这点，粘合剂提供电极活性材料之间的粘附以及电极活性材料与电极集电器之间的粘附，并抑制电池根据充电和放电的体积膨胀，这是决定电池性能的重要因素。

然而，当在二次电池的制造期间使用大量的粘合剂来增强粘附时，导电材料或电极活性材料的量相对降低并且因此电极的导电性降低或者电池容量降低。另外，如果电极浆料太稀，则不容易进行电极的涂布。

因此，迫切需要开发使用适量粘合剂并在电极活性材料与集电器之间赋予高粘附，从而可增强二次电池性能的技术。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决相关技术的上述问题并实现长久以来所寻求的技术目标。

作为各种广泛且深入的研究和实验的结果，本发明的发明人证实，如下所述，当通过使用湿式方法的化学或电蚀刻或者是通过使用干式方法的反应性气体或离子蚀刻对集电器进行完全表面处理以具有特定形态并且然后用电极混合物进行涂布时，可实现期望的效果，由此完成本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种制造二次电池用电极的方法，在所述电极中在集电器上涂布有电极活性材料，所述方法包括对所述集电器进行表面处理以具有在其整个表面上形成0.001μm至10μm的表面粗糙度R_a的形态，其中所述表面处理通过使用湿式方法的化学或电蚀刻或者是通过使用干式方法的反应性气体或离子蚀刻进行以增强所述电极活性材料与所述集电器之间的粘附。

一般来说，将电极混合物制备成通过将电极活性材料、导电材料、粘合剂等与有机溶剂混合而获得的浆料形式。在这种情况下，如上所述，为了防止电极活性材料和集电器根据在充电和放电期间发生的电极体积变化而彼此分离，要提高粘合剂的量，而在这种情况下，电极活性材料或导电材料的量相对降低，由此电极的导电性降低或者电池容量降低。

因此，使用根据本发明的制造方法进行表面处理以具有预定形态的集电器在其表面具有微细的不规则并由此具有增大的表面积。因此，电极活性材料与集电器之间的粘附显著提高，并且由此可增强二次电池的总体性能如充电和放电循环特性等。

特别地，集电器可具有其中在其整个表面上形成0.1μm至1μm的表面粗糙度R_a的形态。

当表面粗糙度太小时，难以形成微细的不规则，由此当电极活性材料的体积膨胀时，可能难以分布应力。另一方面，当表面粗糙度太大时，电极活性材料的应力在大部分形成的不规则中的分布和减轻效果可能降低。