负极和包含其的二次电池的制作方法

本发明涉及一种负极和包含其的二次电池，所述负极具有在厚度方向上均匀分布的粘合力和改善的电阻特性。本发明要求于2020年10月30日在韩国递交的韩国专利申请10-2020-0143792号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

1、随着技术发展和对移动设备的需求增加，对可再充电、可小型化并具有高容量的二次电池的需求日益增加。另外，在此类二次电池中，具有高的能量密度和工作电压的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。

2、锂二次电池具有包括电极组件(其具有各自包括涂覆在电极集流体上的活性材料的正极和负极，以及置于两个电极之间的多孔隔膜)以及注入到该电极组件中的含锂盐的电解质的结构。电极通过将包含分散在溶剂中的活性材料、粘合剂和导电材料的浆料涂布到集流体上，然后干燥并加压而获得。

3、在市售的电池的情况下，负极和正极分别通过将各自的电极浆料一次性涂覆在各自的电极集流体上而形成。在此情况下，当确定了电极层的截面中的粘合剂分布时，粘合剂含量在表面附近较高，但朝向集流体减小。

4、由于集流体附近的粘合剂含量降低，电极显示出减小的粘合力。因此，当增加粘合剂含量以改善粘合力下降的问题时，负极显示出增加的电阻，导致容量减小的问题。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明设计用于解决相关领域的问题，因此本发明旨在提供一种负极，所述负极在不增加粘合剂含量的情况下具有在厚度方向上均匀分布的粘合力和改善的电阻特性。

3、本发明还旨在提供一种包含该负极的锂二次电池。

4、[技术方案]

5、在本发明的一个方面，提供了下述实施方式中任一项所述的负极。

6、根据第一实施方式，提供了一种负极，其包括：

7、负极集流体；和

8、设置在所述负极集流体的至少一个表面上的活性材料层，

9、并且满足下式：

10、b/a≤1.2，

11、其中，在根据所述活性材料层的归一化厚度来测量粘合力的图中，a被定义为归一化厚度为20-60时所述活性材料层的粘合力的最大值，b被定义为归一化厚度为70-90时所述活性材料层的粘合力的最大值，并且

12、所述活性材料层的归一化厚度表示在假定活性材料层的初始厚度为100的情况下，会随着粘合力的测量而变化的活性材料层厚度的换算值。

13、根据第二实施方式，提供了第一实施方式所定义的负极，其中b/a可以为0.3-1.2。

14、根据第三实施方式，提供了第一或第二实施方式所定义的负极，其中，在根据所述活性材料层的归一化厚度来测量粘合力的图表中，当将所述活性材料层的厚度换算成100时，所述活性材料层的粘合力的最大值位于15-85。

15、根据第四实施方式，提供了第一至第三实施方式中任一项所定义的负极，其中当将所述活性材料层的厚度换算成100时，所述活性材料层的粘合力的最大值位于25-75。

16、根据第五实施方式，提供了第一至第四实施方式中任一项所定义的负极，其中根据所述负极活性材料层的归一化厚度来测量粘合力的方法包括以下步骤：

17、测量所述活性材料层的厚度，其中包含活性材料、导电材料和粘合剂的所述活性材料层形成在所述集流体上(步骤1)；

18、将所述负极的活性材料层固定至基板以与其接触(步骤2)；

19、在将剥离胶带粘附至所述负极的集流体之后，在将所述剥离胶带和所述集流体一起移除的同时，测量粘合力和移除后的活性材料层的厚度(步骤3)；

20、在将剥离胶带粘附到已移除了所述集流体的活性材料层上后，在将一部分所述剥离胶带和活性材料层一起移除的同时，测量粘合力和移除后的活性材料层的厚度，并重复该测量过程直到测量极限(步骤4)；并且

21、通过步骤3和步骤4中测得的测量值来检查粘合力根据活性材料层的厚度的变化，在此情况下，将所述活性材料层的厚度换算成归一化厚度并显示(步骤5)。

22、根据第六实施方式，提供了第一至第五实施方式中任一项所定义的负极，其中所述活性材料层的活性材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、石墨化碳纤维、石墨化中间相碳微球、石油焦炭、树脂烧制体、碳纤维、热解碳、si、由siox(0<x≤2)表示的硅氧化物、锂钛氧化物(lto)、锂金属或它们中的两种以上。

23、根据第七实施方式，提供了一种锂二次电池，其包含第一至第六实施方式中任一项所定义的负极。

24、根据第八实施方式，提供了一种负极的制备方法，其包括以下步骤：

25、(i)制备含有第一活性材料、第一粘合剂、第一增稠剂和第一分散介质的第一浆料，以及含有第二活性材料、第二粘合剂、第二增稠剂和第二分散介质的第二浆料；

26、(ii)将所述第一浆料涂覆在负极集流体的一个表面上，并且同时或者以预定的时间差，将所述第二浆料涂覆在所述第一浆料上；并且

27、(iii)使用配备有热风扇和红外(ir)加热器的干燥装置同时干燥所涂覆的第一浆料和第二浆料，从而形成活性材料层。

28、根据第九实施方式，提供了第八实施方式所定义的负极的制备方法，其中将所述第一浆料涂覆在所述负极集流体的一个表面上，并且同时或者以0.6秒以下的时间差，将所述第二浆料涂覆在所述第一浆料上。

29、根据第十实施方式，提供了第八或第九实施方式所定义的负极的制备方法，其中从同时干燥所涂覆的第一浆料和第二浆料的所述干燥步骤的开始起至所述干燥步骤的整个时段的1/2时段，使用热风扇和ir加热器进行干燥，然后在后续的时段中仅使用热风扇进行干燥。

30、[有利效果]

31、根据本发明的实施方式，能够提供一种负极，其可以在不增加粘合剂含量的同时增强负极活性材料层的最小粘合力(粘附性)，并且由于粘合力在负极的厚度方向上的均匀分布，其防止了活性材料脱离。另外，根据本发明的实施方式，能够提供一种负极，其能够具有改善的电阻特性，因为充当电阻的粘合剂位于活性材料层内部，不会过多地分布在活性材料层的表面，从而防止粘合剂超出电极表面而堵塞隔膜的孔，并且使集流体和活性材料层之间的电极接触稳定。

技术特征：

1.一种负极，其包括：

2.如权利要求1所述的负极，其中，b/a为0.3至1.2。

3.如权利要求1所述的负极，其中，在根据所述活性材料层的归一化厚度来测量粘合力的图中，当将所述活性材料层的厚度换算成100时，所述活性材料层的粘合力的最大值位于15至85。

4.如权利要求3所述的负极，其中，当将所述活性材料层的厚度换算成100时，所述活性材料层的粘合力的最大值位于25至75。

5.如权利要求1所述的负极，其中，根据所述负极活性材料层的归一化厚度来测量粘合力的方法包括以下步骤：

6.如权利要求1所述的负极，其中，所述活性材料层的活性材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、石墨化碳纤维、石墨化中间相碳微球、石油焦炭、树脂烧制体、碳纤维、热解碳、si、由siox表示的硅氧化物、锂钛氧化物(lto)、锂金属或它们中的两种以上，其中0<x≤2。

7.一种锂二次电池，其包含权利要求1至6中任一项所述的负极。

8.一种负极的制备方法，其包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的负极的制备方法，其中，将所述第一浆料涂覆在所述负极集流体的一个表面上，并且同时或者以0.6秒以下的时间差，将所述第二浆料涂覆在所述第一浆料上。

10.如权利要求8所述的负极的制备方法，其中，从同时干燥所涂覆的第一浆料和第二浆料的所述干燥步骤的开始起至所述干燥步骤的整个时段的1/2时段，使用热风扇和ir加热器进行干燥，然后在后续的时段中仅使用热风扇进行干燥。

技术总结
本文公开了一种负极和包含该负极的锂二次电池，所述负极包括：负极集流体；和设置在所述负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层，并且满足下式：B/A≤1.2，其中，在根据所述活性材料层的归一化厚度来测量粘合力的图中，A被定义为归一化厚度为20‑60时的所述活性材料层的粘合力的最大值，B被定义为归一化厚度为70‑90时的所述活性材料层的粘合力的最大值。

技术研发人员：李泽秀,金哲佑,全信煜,崔相勋
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13