[发明专利]多层电极以及包含该多层电极的锂二次电池

说明书

技术领域

本申请案主张于2015年3月17日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.2015-0036599的优先权，该申请案的公开在此以引用方式全部并入本文中。

本发明涉及一种多层电极以及包含该多层电极的锂二次电池。

背景技术

随着移动装置的日益发展、以及对于这些移动装置需求的增加，对于用作移动装置能源的二次电池的需求迅猛增长。近年来，二次电池已经用作电动车(EV)和混合电动车(HEV)的电源。在这些二次电池中，锂二次电池表现出高能量密度、放电电压以及输出稳定性，对于锂二次电池的需求十分高涨。

二次电池构造为具有将电极组件安装在电池壳体中的结构，所述电极组件具有正极/隔膜/负极的结构，能够进行充电和放电。正极或负极(将简称为电极)是通过将电极材料涂敷至金属集电器的一个表面或者两个表面，然后干燥并压制电极材料来制造的，所述电极材料包含电极活性材料以及有机和无机化合物。

然而，在将含有电极活性材料的电极材料涂敷至集电器然后进行干燥以制造电极的情形下，溶剂在干燥工序中挥发，其结果是，有机化合物和无机化合物(如粘合剂和导电剂)迁移至涂布表面的上部。由于聚合物粘合剂含有溶剂，随着溶剂挥发粘合剂迁移至涂布表面的上部。因而，与粘合剂偶联的轻质导电剂也迁移至涂布表面的上部。

图1是示出在传统的单层电极10中导电剂含量分布的示意图。参照图1，含有相对少量的导电剂12的电极混合物层11涂布在集电器13的上表面上。检视干燥后的电极10的截面时，由于导电剂12在干燥期间向上迁移，因而导电剂12聚集在电极10的上部。

检视干燥后的电极截面时，粘合剂和导电剂因上述现象而在厚度方向上不同地分布。结果是，导电剂在电极涂布表面的下部的分布较低，因此电导率非常之低。因而，限制了电子转移通路，并因此随着C率(rate)增加电阻也增加，这导致降低容量以及劣化输出特性。

为了解决以上问题，可以使用过量的导电剂。然而，在使用过量导电剂的情形下，电极活性材料的含量相对降低，因此电极的容量下降。

因此，非常需要能够根本性地解决以上问题而不使用过量的导电剂的电极技术。

发明内容

技术问题

因此，作出本发明是为了解决以上问题以及其他尚待解决的技术问题。

作为解决上述问题的种种广泛而深入的研究和实验的结果，本申请的发明人已经发现，在将电极构造为具有多层结构的情形下，例如，包含三层或更多层的结构，其中电极混合物层的导电剂含量在电极混合物层形成的方向上彼此不同，能够防止因在邻近集电器处缺乏导电剂而导致的电阻增加。本发明基于这些发现而得以完成。

技术方案

根据本发明的一个方面，以上及其他目的能够通过提供一种多层电极而得以完成，所述多层电极包括：电极集电器，用于在外部导线和电极活性材料之间传输电子，以及三个或更多的电极混合物层，依次地涂敷到电极集电器，其中电极混合物层的每一层都包括电极活性材料和导电剂，以及其中相邻电极混合物层中在电极混合物层形成的方向上相对接近集电器的那一层的导电剂含量高于该相邻电极混合物层中相对远离集电器的另一层的导电剂含量。

如前所述，在传统的单层电极中，由于在干燥电极的工序中溶剂的挥发粘合剂和导电剂迁移至电极混合物层的上部，远离电极集电器，其结果是电阻增加，由此而无法得到足够的电导率。因此，二次电池的容量和输出特性下降。此外，在为解决这一问题而使用过量导电剂的情形下，活性材料的含量相对下降，其结果是电极的容量和能量密度下降。

作为种种广泛而深入的研究与实验的结果，本申请的发明人已经发现，在将电极构造为具有多层结构的情况下，例如，包括三层或更多层的结构，其中电极混合物层的导电剂含量随着电极混合物层在电极混合物层形成的方向上接近电极集电器而逐步增加，如上所述，这能够防止由于在邻近电极集电器处缺乏导电剂而导致的电阻增加，因而改善了二次电池的整体性能。

在一具体的实例中，在相邻电极混合物层之间的导电剂含量的差值在0.5重量％至10重量％，特别地2重量％至5重量％。