[发明专利]多层电极以及包含多层电极的锂二次电池

说明书

本发明公开了一种多层电极，所述多层电极包括集电器、设置在所述集电器的至少一个表面上的第一电极混合物层以及设置在所述第一电极混合物层上的第二电极混合物层。第一电极混合物层和第二电极混合物层包括一种或多种类型的导电材料。第二电极混合物层中含有的导电材料的孔隙率大于第一电极混合物层中含有的导电材料的孔隙率。通过包括具有相对较大的平均粒径的导电材料和导电材料本身中的孔，可以在保持电导率的同时改善到电极内部的离子迁移率。本发明可以改善锂二次电池的输出特性以及充电和放电性能。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0109623的权益，其全部公开内容通过引用并入本文以用于所有目的。

背景技术

本发明涉及一种多层电极以及包括多层电极的锂二次电池，更具体涉及包括多个电极混合物层的多层电极以及包含该多层电极的锂二次电池，所述多个电极混合物层包括具有不同平均粒径和不同孔隙率(porosity)的导电材料。

随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能量来源的二次电池的需求也在急剧增加。这种二次电池中，具有高能量密度和工作电压并且具有长循环寿命和低自放电率的锂二次电池被商业化且广泛使用。

随着近年来对环境问题的关注增加，已经对电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)进行了研究，电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)可取代为造成空气污染的主要原因的化石燃料车辆，例如汽油车辆、柴油车辆等。主要研究了具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池并将其用作电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的电源。

这种锂二次电池作为能够根据消费者需求实现高电压和高容量的模型正在开发中。为了实现其高容量，锂二次电池需要对在有限的空间内的阴极(cathode)物质、阳极(anode)物质、隔膜和电解液(即锂二次电池的四种元件)进行优化。

通常，用于二次电池的电极通过下述方法制备：将活性物质和粘合剂以及所需的导电材料混合来制备浆料，然后将该浆料以单层形式施加到诸如铜箔的集电器(collector)上，随后干燥。在这种情况下，在施加浆料时，将活性物质粉末压在集电器(current collector)上并进行压制工艺以使电极的厚度均匀化。

然而，在相关技术的压延工艺中，与活性物质的内部相比，活性物质的表面压力(surface pressing)增加，表面的孔隙率(pore ratio)降低。随着电极厚度的增加或压延密度的增加，这种现象变得更加严重。因此，在这种情况下，难以将电解液浸渍到电极内部，因此不能确保离子移动路径，使得离子迁移不能顺利进行。因此，存在电池性能和寿命特性恶化的问题。

发明内容

本发明的一方面是提供具有多层结构的多层电极和包含该多层电极的锂二次电池，其中所述多层电极可以通过包括导电材料和导电材料本身中的孔来促进离子的扩散，该导电材料具有与常用导电材料相似的电导率并且具有相对较大的平均粒径。

根据本发明的一个方面，多层电极包括集电器，设置在集电器的至少一个表面上的第一电极混合物层以及设置在第一电极混合物层上的第二电极混合物层。第一电极混合物层和第二电极混合物层包括一种或多种类型的导电材料，第二电极混合物层中含有的导电材料的孔隙率大于第一电极混合物层中含有的导电材料的孔隙率。

第一电极混合物层中含有的导电材料的孔隙率可以为0～30％，第二电极混合物层中含有的导电材料的孔隙率可以为50～90％。

第二电极混合物层中含有的导电材料的平均粒径可以大于第一电极混合物层中含有的导电材料的平均粒径。

第一电极混合物层中含有的导电材料的平均粒径可以为0.01～0.5μm，第二电极混合物层中含有的导电材料的平均粒径可以为0.5～5μm。