包括用于电极的混合粉末的干电极的制作方法
背景技术：
：：1、随着储能技术越来越受到重视，其应用范围已扩展到手机、平板电脑(tablet)和笔记本电脑(laptop)以及便携式摄像机，甚至扩展到用于电动车辆(ev)和混合动力电动车辆(hev)的能源，电化学装置的研究和开发已在逐渐增加。在这种背景下，电化学装置最受关注，特别是可充电的锂离子二次电池的开发已成为焦点。近来，在开发这种电池时，为了提高容量密度和比能，已经进行了设计新型电极和电池的研究和开发。2、近来，已经提出一种不使用溶剂的用于制造干式电极的方法，以减少由制造电极时所用的溶剂引起的电极材料的劣化或由制造电极之后残留的有机溶剂引起的副反应。3、干电极可以通过在不使用任何溶剂的情况下将粉末状态的诸如电极活性材料、导电材料和粘合剂树脂的电极材料进行混合来制备混合粉末、将混合粉末压延以获得自支撑型(free-standing type)干电极膜、并将干电极膜与集电器层压来获得。例如，参考现有技术，诸如公开号为us2005-0266298a1的美国专利申请，已经提出一种方法，该方法包括在制备电极混合物时通过诸如喷射研磨(jet-milling)之类的高剪切混合(high shearmixing)工序使粘合剂原纤化，并将混合物压缩成型为膜状。4、在制造电极时，已经考虑了在电极中增加活性材料的含量的方法以便提高能量密度。在这种情况下，导电材料的含量相对减少，导致电阻增加以及电池的输出特性劣化。在通过常规湿法获得的电极中，已经应用了用于提高导电材料的分散性的方法，并且例如，甚至当导电材料以相对少量的量使用以使电极活性材料的含量最大化时，已经应用了使用线性导电材料、或者在制备浆料时添加分散剂。5、然而，当通过不使用溶剂的干法制造电极时，难以通过引入分散剂来提高分散性。此外，由于在制备用于电极的混合粉末时施用了强剪切力，所以尽管引入了线性导电材料，导电材料仍被剪切力破坏，并且不能很好地保持其原始长度，因此存在不能充分形成导电路径的问题。在这种情况下，需要研究和开发一种用于制造干电极的方法，该方法可以在制造干电极时增加导电材料的分散性。此外，需要一种能够确定导电材料在干电极中的分散性的评估工具。技术实现思路1、技术问题2、设计本公开内容来解决现有技术的问题，因此本公开内容旨在提供一种显示出高的导电材料分散性的干电极。本公开内容还旨在提供一种用于确定导电材料在干电极中的分散性的方法。将容易理解的是，本公开内容的这些和其他目的和优点可以通过所附权利要求中所示的手段及其组合来实现。3、技术方案4、根据本公开内容的第一实施方式，提供一种用于电化学装置的干电极，所述干电极包括衍生自干电极膜的电极活性材料层，其中所述干电极活性材料层包括用于电极的混合粉末，并且具有通过所述用于电极的混合粉末的热压结合而具有预定厚度的片(sheet)状形状，所述用于电极的混合粉末包括电极活性材料和粘合剂聚合物，5、并且所述电极活性材料层的内部的至少一个可选截面显示出根据下式1测定的导电材料分散性指数1(index 1)为3.5μm-1或更大和/或根据下式2测定的导电材料分散性指数2(index 2)为10或更大。6、[式1]7、指数1(μm-1)＝边界测量的/a8、[式2]9、指数2＝边界测量的/l圆10、其中式1中的边界测量的表示在所述电极活性材料层的预定截面中确定并定义为导电材料区的部分的周长，式1中的a表示在所述电极活性材料层的预定截面中确定并定义为导电材料区的部分的面积，以及式2中的l圆表示具有与上述定义的导电材料区相同面积的圆的周长。11、根据本公开内容的第二实施方式，提供如在第一实施方式中所限定的用于电化学装置的干电极，其中所述电极活性材料层的内部的至少一个可选截面显示出根据式1测定的导电材料分散性指数1(index 1)为3.5μm-1或更大和根据式2测定的导电材料分散性指数2(index 2)为10或更大。12、根据本公开内容的第三实施方式，提供如在第一或第二实施方式中所限定的用于电化学装置的干电极，其中指数1和指数2通过用于评估导电材料的分散性的方法来计算，所述方法包括以下步骤：13、(步骤1)制备其中暴露出电极活性材料层的内部的可选截面的截面样品；14、(步骤2)获取关于截面样品的电阻分布的2d比例图(map)；15、(步骤3)掩蔽导电材料区；和(步骤4)计算经掩蔽的区的周长和面积，将计算值输入到式1和/或式2，并确定电极活性材料层的导电材料的分散性。16、根据本公开内容的第四实施方式，提供如在第一至第三实施方式的任一者中所限定的用于电化学装置的干电极，其中所述电极活性材料层形成在电极集电器的任一表面上，并且所述截面是与所述电极活性材料层面对所述集电器的部分平行或垂直的表面。17、根据本公开内容的第五实施方式，提供如在第一至第四实施方式的任一者中所限定的用于电化学装置的干电极，其中所述粘合剂聚合物被原纤化，并且所述原纤化是通过基于剪切应力的混炼(kneading)工序进行的结果。18、根据本公开内容的第六实施方式，提供如在第一至第五实施方式的任一者中所限定的用于电化学装置的干电极，其中所述粘合剂聚合物包括聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)、聚烯烃、或它们的混合物。19、根据本公开内容的第七实施方式，提供一种用于制造干电极的方法，所述干电极为如在第一至第五实施方式的任一者中所限定的干电极，所述方法包括以下步骤：(s10)混合包括电极活性材料和粘合剂聚合物的电极材料；(s20)混炼经混合的电极材料；(s30)研磨步骤(s20)的所得产物以获得用于电极的混合粉末；和(s40)对所述用于电极的混合粉末进行压缩成型，以获得自支撑型干电极膜，其中步骤(s20)在60℃或更高的温度下进行。20、根据本公开内容的第八实施方式，提供如在第七实施方式中所限定的方法，其中步骤(s20)在60℃至250℃的温度范围内进行。21、根据本公开内容的第九实施方式，提供如在第七或第八实施方式中所限定的方法，所述方法进一步包括通过层压工序将所述干电极膜与集电器结合的步骤。22、根据本公开内容的第十实施方式，提供一种电化学装置，包括：正极；负极；以及插置于所述正极与所述负极之间的隔板或固体电解质膜，其中所述正极与所述负极中的至少一者是如在第一至第六实施方式的任一者中所限定的的干电极。23、有益效果24、通过根据本公开内容的方法获得的干电极显示出导电材料在电极活性材料层中的高分散性。因此，在电极中的导电材料的含量相同的情况下，随着分散性的增加，电极活性材料层的内阻和与集电器的界面电阻降低。此外，当将显示出高分散性的干电极应用于电池时，在电池的操作期间欧姆电阻得以降低，以改善电压下降(voltage drop)并提高高输出效率。当导电材料显示出过差的分散性时，电极活性材料的劣化可能根据电极中的位置而发生偏离，从而不利地影响电池的寿命特性。此外，根据本公开内容的评估工具能够将导电材料在电极中的分散性确定为定量值。当前第1页12当前第1页12
文档序号 :
【 40201486 】
技术研发人员：李基硕,梁贤真,朴文洙,申东午,李南贞
技术所有人：株式会社LG新能源
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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