二次電池及其制造方法技術

本發明專利技術提供了一種二次電池及其制造方法，所述二次電池包括：基體材料；中間層，包括碳材料且位于所述基體材料上；以及活性材料層，位于所述中間層上。包括中間層的二次電池可以改善基體材料和活性材料層之間的粘附力，由此降低活性材料與基體材料分離的風險并改善二次電池的可靠性和壽命。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及一種電極、一種包括該電極的二次電池和一種制造該二次電池的方法。
技術介紹
通常，與一次電池不同，二次電池是可再充電電池。二次電池包括通過堆疊并卷繞正電極板、負電極板和設置在電極板之間的分隔件形成的電極組件。通常通過在正電極基體材料上涂覆正電極活性材料來形成正電極板，并且通常通過在負電極基體材料上涂覆負電極活性材料來形成負電極板。在二次電池的充電/放電過程中，鋰離子移動至正電極活性材料或負電極活性材料。然而，如果正電極活性材料或負電極活性材料不牢固地粘附到基體材料，則在二次電池的制造工藝過程中會去除正電極活性材料或負電極活性材料。活性材料的去除會導致裸電池的失效，裸電池的失效不僅會在二次電池的性能方面而且會在二次電池的穩定性方面導致嚴重問題。
技術實現思路
本專利技術的實施例的一方面涉及一種二次電池，該二次電池在基體材料和活性材料層之間具有包括碳材料的中間層，由此提高基體材料和活性材料層之間的粘附力。二次電池還可以減少需要混合在活性材料漿中的粘結劑的量。根據本專利技術的一方面，一種二次電池包括基體材料；中間層，包括碳材料并位于所述基體材料上；以及活性材料層，位于所述中間層上。所述中間層還可以包括粘結劑。所述碳材料可以從石墨、石墨烯納米片和石墨烯中選擇。所述基體材料和所述活性材料層之間的粘附力可以為0. 5gf/mm至5. Ogf/mm。所述中間層的厚度可以為0. 2 Ii m至5 Ii m。所述碳材料可以包括結晶區域和非晶區域。所述碳材料的所述非晶區域可以是所述中間層的總碳的2%至50%。所述基體材料可以是正極集流體。所述粘結劑可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、脫乙酰殼多糖和丁苯橡膠(SBR)中的至少一種。一種制造二次電池的方法包括準備基體材料；在所述基體材料上涂覆碳和粘結劑的混合物，以形成中間層；以及在所述中間層上形成活性材料層。可以通過絲網印刷或噴涂在所述基體材料上涂覆所述混合物。根據本專利技術實施例的一方面,通過增大基體材料和活性材料之間的粘附力來減少或防止活性材料與基體材料的分離，由此改善二次電池的可靠性和壽命。此外，因為較少的粘結劑混合在活性材料漿中，所以可以提高二次電池的穩定性。附圖說明附圖與說明書一起對本專利技術的示例性實施例進行舉例說明，并與描述一起用于解釋本專利技術的原理。圖I是示出在根據本專利技術實施例的二次電池中，在基體材料上形成中間層和活性材料層的工藝的剖視圖。圖2是石墨的化學結構式。圖3A是石墨烯納米片的化學結構式。 圖3B是石墨烯納米片的透射電子顯微鏡(TEM)照片。圖4是石墨烯的化學結構式。圖5是示出圖3的石墨烯納米片的X射線衍射(XRD)分析結果的曲線圖。圖6是將本專利技術實施例的在中間層中具有石墨烯納米片的電極與不包括碳中間層的電極在不同的C-倍率下的容量保持率進行比較的曲線圖。圖7是將本專利技術實施例的在中間層中具有石墨烯納米片的電極與不包括碳中間層的電極的相對于循環壽命的容量保持率進行比較的曲線圖。具體實施例方式在下面的詳細描述中，只是通過舉例說明的方式僅示出并描述了本專利技術的特定示例性實施例。如本領域技術人員將認識到的，在不脫離本專利技術的精神或范圍的所有情況下，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例。因此，附圖和描述將被視為本質上舉例說明性的而非限制性的。另外，當元件被稱作“在”元件“上”時，該元件可以直接在元件上，或者可以間接地在元件上，同時一個或多個中間元件設置在這兩個元件之間。另外，當元件被稱作“連接到”元件時，該元件可以直接連接到元件，或者可以間接地連接到元件，同時一個或多個中間元件設置在這兩個元件之間。在下文中，相同的標記表示相同的元件。在附圖中，為了清楚起見，會夸大層的厚度或尺寸，因此，附圖未必是按比例畫出的。圖I是示出在根據本專利技術實施例的二次電池中，在基體材料上形成中間層和活性材料層的工藝的剖視圖。參照圖I，根據該實施例的二次電池包括基體材料10和位于基體材料10上的活性材料層30。二次電池還包括設置在基體材料10和活性材料層30之間的含有碳材料的中間層20。在本專利技術的實施例中，用于二次電池的正電極包括基體材料10、位于基體材料10上的包含碳材料的中間層20以及位于中間層20上的活性材料層30。在本專利技術的一些實施例中，中間層20可以直接在基體材料10上，活性材料層30可以直接在中間層20上。首先，準備基體材料10。基體材料10可以是由導電金屬薄板形成的正極集流體或負極集流體(例如，電極集流體)。具體地說，基體材料10可以是正極集流體。正極集流體可以由例如鋁(Al)形成。在基體材料10上形成含有碳材料的中間層20。除了碳之外，在中間層20中還可以包含具有強粘附力的粘結劑。即，中間層20可以具有混合在一起的碳和粘結劑，碳和粘結劑的混合物可以是涂覆在基體材料10上的薄膜以形成中間層20。因為粘結劑混合在中間層20中，所以可以改善(例如，提高)中間層20與基體材料10和/或活性材料層30的粘附力。中間層20的碳材料可以具有結晶區域和非晶區域，即，中間層20可以包括結晶碳和非晶碳二者。粘結劑的官能團可以結合或粘附到非晶區域。因此，在碳材料的非晶區域中，與結晶區域相比，可以改善非晶區域與粘結劑的官能團的結合力。例如，粘結劑的可以結合到或粘附到非晶區域的官能團可以包括羥基(R-OH)、羧基(R-COOH)、醛基(R-CHO)等。這樣，中間層20中的碳材料和粘結劑可以更容易地構成一個層。碳材料的非晶區域可以是中間層20的總碳材料的2%至50%。如果非晶區域低于中間層20的總碳材料的2%，則在制備中間層20時碳收率相對地降低，并且中間層20的 價格由于提聞的處理成本而提聞。另外，中間層20與基體材料10和/或活性材料層30的粘附力減小。如果非晶區域超過中間層20的總碳材料的50%，則中間層20的電阻由于導電率的降低而增大。碳材料可以選自于石墨、石墨烯納米片和石墨烯。如果碳材料由石墨、石墨烯納米片或石墨烯形成，則可以改善電極板的導電率，并可以提聞與基體材料10之間的和/或與活性材料層30之間的粘附力。石墨、石墨稀納米片或石墨烯的導電率高。另外，與不存在碳材料時基體材料10與活性材料層30的接觸面積相比，當碳(例如，中間層20)設置在基體材料10和活性材料層30之間時，基體材料10與活性材料層30的接觸面積增大。接觸面積的增大使得電極板的粘附力提高，另外，電極板的導電率也增大。如果碳材料由石墨烯納米片或石墨烯形成，則碳材料的結晶度優于石墨。因此，這些碳材料可以具有進一步提聞的導電率。中間層20的粘結劑可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、脫乙酰殼多糖和丁苯橡膠(SBR)中的至少一種。中間層20 (其中，碳和粘結劑混合在一起)的厚度可以為0. 2iim至5iim。如果中間層20的厚度小于0. 2 ii m，則中間層20與基體材料10和/或活性材料層30的粘附力會減小。如果中間層20的厚度大于5 u m,則中間層20與基體材料10和/或活性材料層30的粘附力會增大，但是中間層20的導電率不期望地降低。如上所述，根據本專利技術的實施例，活性材料層30形成在中間層20上，而中間層20形成在基體材料10上，由此改善電極的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種二次電池，所述二次電池包括：基體材料；中間層，包括碳材料且位于所述基體材料上；以及活性材料層，位于所述中間層上。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：金俊植，李劭羅，金性洙，宋洙安，申政淳，
申請(專利權)人：三星SDI株式會社，
類型：發明
國別省市：