负极和包括该负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种包括负极活性材料层的负极，其中所述负极活性材料层包括负极活性材料、粘合剂、导电剂、和分散剂，其中所述导电剂包括在其中多个单壁碳纳米管单元并排结合的碳纳米管结构，所述碳纳米管结构的平均长度为1μm至20μm，根据等式1的QBR在1至1.75之间。[等式1]QBR＝Bs/Bf其中Bs是在朝向所述负极活性材料层的下表面的方向上在从所述负极活性材料层的上表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值，并且Bf是在朝向所述负极活性材料层的上表面的方向上在从所述负极活性材料层的下表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值。的平均值。的平均值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极和包括该负极的二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年4月30日提交的韩国专利申请第10
‑
2021
‑
0056905号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种负极和包括所述负极的二次电池，其中所述负极是指可将粘合剂迁移(binder migration)问题最小化的负极。

技术介绍

[0005]近年来，随着移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的电池的需求显著增加，相应地对能够满足各种需求的电池进行了各种研究。特别是，作为这些装置的电源，正在积极地研究具有优异的寿命和循环特性以及高能量密度的锂二次电池。
[0006]锂二次电池是指这样的电池，其中包含含锂离子的非水电解质的电极组件包括包含能够嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料的正极，包含能够嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料的负极，以及设置在正极和负极之间的微孔隔板。负极活性材料包含于负极中的负极活性材料层中。石墨主要用作负极活性材料。具体而言，大多数负极活性材料可对应于石墨，更具体地，只有石墨可以作为负极活性材料使用。
[0007]由于在负极制备过程中存在于负极活性材料层中的粘合剂移动到负极活性材料层的上部，相对少量的粘合剂存在于与集电器接触的负极活性材料层的下部。因此存在一个问题，即在负极活性材料层和集电器之间的粘附力(以下简称为负极粘附力)降低。
[0008]为了解决这个问题，已经引入了一种技术，例如将负极活性材料层形成为多个层，但是，由于需要额外的工艺来形成多个层，因此该工艺可能是繁琐的。同时，传统上还使用了具有较强粘附力的粘合剂或控制负极干燥条件的技术，但是仍存在制备成本增加和生产率降低的缺点。
[0009]因此，需要一种能够解决上述粘合剂迁移问题的新技术。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]本专利技术的一个方面提供了一种具有改进的负极粘附力的负极。
[0012]本专利技术的另一个方面提供了一种包括所述负极的二次电池。
[0013]技术方案
[0014]根据本专利技术的一个方面，提供了一种包括负极活性材料层的负极，其中负极活性材料层包括负极活性材料、粘合剂、导电剂、和分散剂，导电剂包括碳纳米管结构，其中多个单壁碳纳米管单元并排结合，碳纳米管结构的平均长度为1μm至20μm，并且根据下列等式1的QBR在1至1.75之间。
[0015][等式1][0016]QBR＝Bs/Bf
[0017]其中Bs是在朝向所述负极活性材料层的下表面的方向上在从所述负极活性材料层的上表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值，并且Bf是在朝向所述负极活性材料层的上表面的方向上在从所述负极活性材料层的下表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值
[0018]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种包括该负极的二次电池。
[0019]有益效果
[0020]关于根据本专利技术的负极，绳(rope)式(长纤维形式)的碳纳米管结构相互连接以在负极中形成网络(network)结构，并在碳纳米管结构的形成和分散中使用两种分散剂。碳纳米管结构存在于导电剂分散体中，通过导电剂分散体形成电极浆料，其中两种分散剂在导电剂分散体中形成具有适当直径的碳纳米管结构，还可在制备电极浆料期间起到抑制碳纳米管结构聚集的作用。因此，碳纳米管结构均匀地分散在负极浆料中以形成一个有效的网络，同时增加负极浆料的零剪切粘度(Zero
‑
shear viscosity)。因此，由碳纳米管结构引起的网络可以抑制粘合剂的迁移。另外，即使负极浆料被涂在集电器上，负极浆料中的粘合剂的迁移也会被零剪切粘度进一步抑制。因此，在负极活性材料层的下部可以存在足够量的粘合剂。因此，由于负极的粘附力可以得到改善，因而电池的寿命性能可以得到提高。此外，由于即使提高负极活性材料层的涂布速度也不会降低负极的粘附力，因此可以提高负极的生产率。
附图说明
[0021]图1是说明本专利技术的式1的测量方法的示意图。
具体实施方式
[0022]应当理解，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应被解释为在常用词典中定义的含义，并且应当进一步理解，这些词语或术语应被解释为具有以下含义：基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地解释专利技术的原则，与它们在相关技术和专利技术的技术构思的上下文中的含义一致。
[0023]本说明书中使用的术语仅用于描述示例性实施例，但不用于限制本专利技术。在说明书中，除非提到相反的内容，否则单数形式的术语可包括复数形式。
[0024]应进一步理解，本说明书中使用的术语“包括”、“包含”或“具有”指明了所述特征、数量、步骤、元素或其组合的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、数量、步骤、元素或其组合。
[0025]在本说明书中，“比表面积”的表述是通过Brunauer
‑
Emmett
‑
Teller(BET)方法测量的，其中，具体而言，比表面积可通过使用日本贝尔公司的BELSORP
‑
mini II在液氮温度(77K)下的氮气吸附量计算出来。
[0026]本说明书中所述“平均粒径(D
50
)”可定义为在粒度分布曲线中累积量为50％时的颗粒直径。例如，平均粒径(D
50
)可通过使用激光衍射法(laser diffraction method)测量。激光衍射法一般可测量从亚微米(submicron)级到几毫米的颗粒直径，并可获得高度可重
复和高分辨率的结果。
[0027]本说明书中所述“QBR”可以通过Zeol公司的扫描电子显微镜(SEM)(Jeol7900f)进行确认。
[0028]下面，将对本专利技术进行详细描述。
[0029]负极
[0030]根据本专利技术的负极可以是包括负极活性材料层的负极，其中负极活性材料层包括负极活性材料、粘合剂、导电剂、和分散剂，其中导电剂包括碳纳米管结构，其中多个单壁碳纳米管单元并排结合，碳纳米管结构的平均长度为1μm至20μm，并且根据下列等式1的QBR在1至1.75之间。
[0031][等式1][0032]QBR＝Bs/Bf
[0033]其中Bs是在朝向所述负极活性材料层的下表面的方向上在从所述负极活性材料层的上表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值，并且Bf是在朝向所述负极活性材料层的上表面的方向上在从所述负极活性材料层的下表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值。
[0034]负极包括负极活性材料层，更具体地，包括集电器和设置在集电器上的负极活性材料层。然而，所述负极并不排除所谓的“独立式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括负极活性材料层的负极，其中所述负极活性材料层包括负极活性材料、粘合剂、导电剂、和分散剂，其中所述导电剂包括在其中多个单壁碳纳米管单元并排结合的碳纳米管结构，所述碳纳米管结构的平均长度为1μm至20μm，并且根据等式1的QBR在1至1.75的范围内：[等式1]QBR＝Bs/Bf其中Bs是在朝向所述负极活性材料层的下表面的方向上在从所述负极活性材料层的上表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值，并且Bf是在朝向所述负极活性材料层的上表面的方向上在从所述负极活性材料层的下表面到对应所述负极活性材料层的总厚度的15％的距离的范围内测量的粘合剂的数量的平均值。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述碳纳米管结构以0.005重量％至0.2重量％的量被包括在所述负极活性材料层中。3.根据权利要求1所述的负极，其中所述碳纳米管结构的平均直径为5nm至100nm。4.根据权利要求1所述的负极，其中所述分散剂包括含有胺的聚合物分散剂和含有两个或多个芳族环的酚类化合物。5.根据权利要求4所述的负极，其中所述含有胺的聚合物分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮。6.根据权利要求4所述的负极，其中所述含有两个或多个芳族环的酚类化合物包括丹宁酸。7.根据权利要求4所述的负极，其中所述含有胺的聚合物分散剂与所述含有两个或多个芳族环的酚类化合物的重量比在5：1至1：1的范围内。8.根据权利要求1所述的负极，其中基于所述负极中100重量份的所述碳纳米管结构，所述分散剂以...

【专利技术属性】
技术研发人员：文日載，金佑河，尹圣琇，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：