[发明专利]固态电池用电极及其制造方法

说明书

本发明涉及一种制造全固态电池用电极的方法以及一种由所述方法制造的电极，所述方法包括如下步骤：用包含活性材料、导电材料和聚酰亚胺类粘合剂的浆料涂覆集电器；以及将具有50℃至500℃的熔化温度的固体电解质施加到所得涂层上，并将其熔化。

技术领域

本申请要求于2017年8月17日提交的韩国专利申请10-2017-01042649号和于2018年8月17日提交的韩国专利申请10-2018-0095862号的优先权，其公开内容通过引用被并入本文中。

本发明涉及全固态电池用电极及其制造方法。

背景技术

从电池的容量、安全性、功率输出、大型化、小型化等观点出发，目前正在对能够克服锂二次电池的局限性的各种电池进行研究。

代表性地，在学术界和工业界中，在容量方面对与锂二次电池相比具有非常大的理论容量的金属-空气电池、在安全性方面对没有爆炸危险的全固态电池、在输出方面对超级电容器、在大型化方面对NaS电池或RFB(氧化还原液流电池)、在小型化方面对薄膜电池等进行了持续研究。

其中，全固态电池是用固体电解质代替常规锂二次电池中所使用的液态电解质的电池，并且全固态电池能够显著提高安全性，因为在该电池中未使用易燃溶剂，由此不会发生由于常规电解液的分解反应而引起的着火或爆炸。另外，存在的优势在于，因为能够将Li金属或Li合金用作负极材料，所以能够显著提高电池的相对于质量和体积的能量密度。

大致有两种方法能够用于制造全固态电池。

首先，存在一种在干混合之后进行压制的方法。具体地，在将固体电解质粉末添加到活性材料粉末和导电材料粉末中、然后进行干混之后，将电极复合粉末压制到集电器上，以形成电极。

另外，存在一种在湿混合之后进行压制的方法。具体地，在将活性材料粉末和导电材料粉末与固体电解质粉末和粘合剂溶液进行湿混合之后，将该电极材料以浆料形式涂覆在集电器上，将其干燥并压制，以形成电极。

其中，在干混合法的情况下，存在集电器/电极/电解质之间的界面电阻高并且难以控制电极中的孔的缺点，并且还存在因为没有粘合剂而导致不能保持电极材料与电解质之间的接触的缺点。

另外，在湿混合法的情况下，存在如下缺点：难以应用常规二次电池工艺中所使用的粘合剂和溶剂，并且当蒸发溶剂时，在电极中产生了孔，由此电极/电解质中的电阻增加。

另外，在上述两种方法中，必须将活性材料、电解质和导电材料这三种电极材料均匀分散，但是很大可能的是粒子不能良好分散，由此存在电极的电阻大的缺点。此外，存在以下缺点：这三种材料都通过点接触来接触，由此接触电阻大。

专利文献

(专利文献1)日本专利申请特开2016-025020号，“ELECTRODE COMPLEX,LITHIUMBATTERY,AND ELECTRODE COMPLEX MANUFACTURING METHOD(电极复合体、锂电池和电极复合体的制造方法)”

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，本发明的发明人已经进行了各种研究，结果是，通过使用具有在低温下熔化的特性的固体电解质和高耐热性粘合剂制造了全固态电池用电极。由此，固体电解质能够熔化并浸渗到电极中的孔中，使得能够良好地形成电子和离子的传输路径。另外，当固体电解质熔化并浸渗到电极的孔中时，因为固体电解质能够以润湿的方式与活性材料的表面接触，所以活性材料/固体电解质的结合性能良好并且界面电阻降低。此外，因为在制造过程中没有将溶剂干燥的步骤，所以不会在电极中另外产生孔，并且降低了由孔引起的电阻。