[发明专利]表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法

说明书

本发明的表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法具有将多巴胺类聚合物层涂敷到电极内部的金属纤维表面且还进一步涂敷含水浆料的效果。

技术领域

本发明涉及表面聚合有多巴胺类单体的金属无纺布电极以及用于其的表面改性方法。

背景技术

近年来，锂二次电池的应用领域随着跨越移动电话、笔记本电脑等小型电子设备而扩展到如电动汽车和大容量储能装置等的中型和大型二次电池，已经深入到我们的生活中。因此，如果在过去是以单纯地通过改进锂二次电池性能来开发更优秀的二次电池为目的，则现在注意力集中在制造锂二次电池的工序中。

在锂二次电池的初始制备中，使用有机溶剂的有机浆料用于制备包含正极或负极物质的浆料，其结果，出现了环境问题、成本问题、制造商的工作环境恶化等问题。然而，随着对制造工序的重视，已经为了利用比有机溶剂更为环境型及经济型的蒸馏水的含有正极或负极材料的含水浆料的制备而进行了大量研究，其结果，目前，已普遍使用在负极使用苯乙烯-丁二烯橡胶(Styrene-butadiene rubber，SBR)/羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose，CMC)作为粘合剂的含水浆料。

然而，用于这种二次电池的大多数材料具有疏水性，因此，使用含水电极浆料的涂敷尚未在基于正极的电极上实现商业化。

韩国授权专利第KR1190364B1号中公开了一种通过以浸渍方式在负极活性物质涂敷多巴胺类单体来增加负极亲水性的技术。这不伴随着用于诱导向负极的电解质的润湿的现有的老化工序，因此具有可以在更短的时间内制备电极及包括其的二次电池的特征。

另一方面，近年来，随着小型柔性电子设备受瞩目，需要柔性二次电池和电极。用于实现柔性电极的方法之一是通过在纤维由三维网格结构形成的金属无纺布上涂敷电极浆料，使用金属无纺布作为集电器。当使用金属无纺布时，现有的集电器仅将电极保持在二维(2D)的底部，随着电极浆料进入三维网格结构，金属无纺布将电极保持在三维(3D)中，即使在柔性的环境条件下，也可以实现优异的电化学性能而不会使电极劣化。

然而，金属无纺布，尤其，很难将含水浆料涂敷到上述无纺布中的金属纤维表面上。具体地，金属无纺布的表面为疏水性，并且金属无纺布的内部包括由三维网格结构形成的金属纤维以及由上述金属纤维形成的空隙。含水浆料涂敷溶液需通过上述空隙到达金属无纺布内部的金属纤维表面来涂敷含水浆料，但是由于空隙狭窄导致表面能量发生变化，因此，至今为止，将含水浆料涂敷到金属无纺布内部的金属纤维表面实际上仍有不可避免的限制。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供在电极用金属无纺布内部的金属纤维表面也可以涂敷含水浆料的金属无纺布电极及用于其的表面改性方法。

解决问题的手段

本发明的金属无纺布电极包括：至少一种金属纤维，以三维网格结构形成，并用亲水性有机溶剂进行表面处理；空隙，形成于上述金属纤维之间；以及多巴胺类聚合物层，涂敷在与上述空隙相接触的上述金属纤维的表面。

根据本发明的一例，还可包括涂敷在上述多巴胺类聚合物层上的含水浆料层。

根据本发明的一例，上述含水浆料层可包含活性物质、导电材料以及粘合剂。

根据本发明的一例的金属无纺布电极的表面改性方法可包括：步骤a)，利用亲水性有机溶剂对电极用金属无纺布进行表面处理；以及步骤b)，在利用上述有机溶剂进行表面处理的电极用金属无纺布中表面聚合多巴胺类单体。

根据本发明的一例，上述金属无纺布电极的表面改性方法可包括：步骤a)，利用亲水性有机溶剂对电极用金属无纺布内部的金属纤维的表面进行表面处理；以及步骤b)，在利用上述有机溶剂进行表面处理的金属纤维的表面表面聚合多巴胺类单体。