二次电池的制作方法

相关申请的交叉引用本申请要求于2022年1月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2022-0005909号的权益，其公开内容通过引用合并于此。本申请涉及一种锂二次电池。

背景技术：

1、最近，随着技术的进步和对电子设备需求的增加，对作为能源的二次电池的需求急剧增加，在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。

2、二次电池可以通过以下方法制造：例如，将电极和隔膜交替堆叠的电极组件容纳在电池外壳中，将电解质注入电池外壳，密封电池外壳。

3、该电极可以包括正极和负极。此外，对于正极和负极，可以在集电体上形成含有正极活性材料或负极活性材料的活性材料层。在正极中，通常使用含锂的金属氧化物(例如，licoo2或limn2o4)作为正极活性材料，相应地，在负极中，使用不含锂的碳类活性材料和硅类活性材料作为负极活性材料。

4、在这种情况下，在负极活性材料中，硅类活性材料备受关注，因为其容量比碳类活性材料高出约10倍，并且提供即使电极很薄也能获得高能量密度的优点。然而，硅类活性材料可能经受充放电引起的体积膨胀，这可能导致活性材料颗粒出现龟裂/损坏，从而导致寿命特性的劣化，因此没有得到广泛应用。

5、同时，作为隔膜，通常使用在多孔性基材的两侧形成有含有无机颗粒和粘合剂的陶瓷涂层的隔膜。在这种情况下，为了便于电极和隔膜之间的粘合，通常包含大量的粘合剂，而粘合剂的这种过量使用会导致电阻增加和隔膜厚度增加，从而导致电池的能量密度下降。

6、就这一点而言，当为了防止上述缺点而较少添加隔膜中含有的陶瓷涂层中的粘合剂时，存在质量劣化的风险，例如由于电极和隔膜之间的粘合强度降低而导致的电芯刚性下降以及电极错位。

7、就积极应用硅类活性材料而言，克服隔膜的上述缺点是一项重要任务。当为了改善电极和隔膜之间的粘附而添加更多的隔膜的粘合剂时，难以实现期望的能量密度，而且会加速因电阻增加而导致的寿命特性劣化。另一方面，当隔膜的粘合剂的添加量较少时，电极和隔膜之间的粘合强度可能下降，这使得难以抑制硅类活性材料的体积膨胀。

8、在这方面，在使用硅类活性材料作为负极活性材料的二次电池中，仍然需要开发一种在电阻降低和电芯刚性两方面显示改善以及实现高能量密度和硅类活性材料的体积膨胀控制的二次电池。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个方面提供了一种二次电池，该二次电池由于硅类活性材料的优异的体积膨胀控制效果而具有改善的寿命性能，以及实现二次电池的电阻降低和同时提高的电芯刚性和机械耐久性。

3、技术方案

4、根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池，其包含含有交替堆叠的电极和隔膜的电极组件、凝胶聚合物电解质以及容纳电极组件和凝胶聚合物电解质的电池外壳，其中，隔膜包含多孔性基材和设置于多孔性基材两侧的陶瓷涂层，陶瓷涂层包含92重量％以上且小于100重量％的无机颗粒和大于0重量％且为8重量％以下的粘合剂，电极包括正极和负极，负极包含硅类活性材料。

5、有益效果

6、本发明的二次电池包含电极和隔膜交替堆叠的电极组件以及凝胶聚合物电解质，电极包括含有硅类活性材料的负极，隔膜中包含的陶瓷涂层含有特定含量的无机颗粒和粘合剂。隔膜中包含的陶瓷涂层含有少量的粘合剂，因此可以防止由于粘合剂过量而导致的电阻增加，凝胶聚合物电解质可以补偿因电阻降低而导致的二次电池的电芯刚性下降。特别是，由于凝胶聚合物电解质较液体电解质具有更大的刚性，因此可以将硅类活性材料的体积膨胀抑制到期望的水平。因此，本发明的二次电池可以表现出因硅类活性材料的优异的体积膨胀控制效果而改善的寿命性能，并且还可以实现二次电池的电阻降低以及同时提高的电芯刚性和机械耐久性。

技术特征：

1.一种二次电池，其包含：

2.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述硅类活性材料包含由下式1表示的化合物：

3.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极还包含碳类活性材料。

4.如权利要求3所述的二次电池，其中，所述碳类活性材料包含选自由人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、炭黑、石墨烯和纤维碳组成的组中的至少一种。

5.如权利要求3所述的二次电池，其中，所述负极包含重量比为1:99至15:85的所述硅类活性材料和所述碳类活性材料。

6.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述陶瓷涂层包含93重量％至98重量％的无机颗粒和2重量％至7重量％的粘合剂。

7.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述粘合剂包含丙烯酸类粘合剂。

8.如权利要求7所述的二次电池，其中，所述丙烯酸类粘合剂包含选自由丙烯酸乙基己酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙基己酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈以及丙烯酸丁酯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物组成的组中的至少一种。

9.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述陶瓷涂层的厚度为0.1μm至10μm。

10.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述隔膜的厚度为1μm至20μm。

11.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述凝胶聚合物电解质是包含锂盐、聚合引发剂和低聚物化合物的凝胶聚合物电解质组合物的固化产物。

12.如权利要求11所述的二次电池，其中，所述凝胶聚合物电解质组合物包含1重量％至20重量％的所述低聚物化合物。

13.如权利要求11所述的二次电池，其中，所述低聚物化合物包含选自由氟类低聚物、聚碳酸酯类低聚物和聚硅氧烷类低聚物组成的组中的至少一种。

14.如权利要求1所述的二次电池，其中，在所述电极和所述隔膜中的至少一个的表面上涂覆胶粘剂以结合所述电极和所述隔膜，从而制造所述电极组件，并且

15.如权利要求14所述的二次电池，其中，所述胶粘剂以多个间隔的图案形式涂覆到所述电极和所述隔膜中的至少一个的表面上。

16.如权利要求14所述的二次电池，其中，相对于所述隔膜和所述电极接触的表面的面积，所述胶粘剂的涂覆面积大于0％且为1％以下。

技术总结本发明涉及一种二次电池，其包含含有交替堆叠的电极和隔膜的电极组件、凝胶聚合物电解质以及容纳电极组件和凝胶聚合物电解质的电池外壳，其中，隔膜包含多孔性基材和设置于多孔性基材两侧的陶瓷涂层，陶瓷涂层包含92重量％以上且小于100重量％的无机颗粒和大于0重量％且为8重量％以下的粘合剂，电极包括正极和负极，负极包含硅类活性材料。技术研发人员：柳志勋,金帝映,金东规,尹汝敏,林太燮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：2024/8/20