[发明专利]用于制造包含聚合物固体电解质的电极的方法和由该方法获得的电极

说明书

本发明涉及一种全固态电池用电极及其制造方法，组成电极活性材料层的电极活性材料颗粒之间填充有聚合物固体电解质、氧化/还原改善性添加剂和导电材料的混合物，并且，通过制造过程中包含的溶剂退火过程，可以提高氧化/还原改善性添加剂的解离度和输送性，从而改善电池寿命特性。

技术领域

本申请要求于2018年5月3日在大韩民国提交的韩国专利申请No.10-2018-0051477的优先权。本发明涉及一种用于制造包含聚合物固体电解质的电极的方法和由此获得的电极。

背景技术

使用液体电解质的锂离子电池具有由隔膜界定负极和正极的结构，因此当隔膜由于变形或外部冲击而损坏时可能引起短路，从而导致诸如过热或爆炸等风险。因此，可以说在锂离子二次电池领域中开发能够确保安全性的固体电解质是非常重要的问题。

使用固体电解质的锂二次电池具有增强的安全性，防止电解质泄漏以提高电池的可靠性，并且有助于薄型电池的制造。另外，锂金属可以用作负极以提高能量密度。因此，除了紧凑型二次电池以外，期望这种使用固体电解质的锂二次电池可以应用于电动汽车用高容量二次电池，并且已经作为下一代电池受到关注。

然而，与使用液体电解质的电池相比，使用固体电解质的锂二次电池具有较低的离子电导率，并且特别地显示出低温输出特性的劣化。另外，这样的固体电解质的问题在于，与液体电解质相比，其与活性材料接触不良，导致电阻增加。此外，与使用液体电解质的电池用电极相比，使用固体电解质的电极在电极中具有较低的活性材料含量，因此需要增加活性材料的比例以实现高能量密度。而且，固体电解质与电极活性材料直接接触的部分可能受到电极活性材料的氧化还原反应的影响。在固体电解质的情况下，与液体电解质相比，其具有较低的氧化/还原稳定性和流动性，并且固定在某位置，并且这种作用可能在特定部分处连续累积，从而导致电解质的加速劣化。结果，在使用现有技术的固体电解质开发宽电压电池方面受到限制。

图1是说明现有技术的包含聚合物固体电解质的全固态电池用电极的示意图。图1显示了具有电极活性材料层120的电极100，该电极活性材料层120通过在集电体110上涂覆包含电极活性材料颗粒121、导电材料123、聚合物固体电解质122和添加剂124的浆料然后进行压制而形成。由于电极活性材料颗粒与聚合物电解质之间的界面接触不良，因此通过使用这种电极获得的电池显示出实现的容量有限。如果为了增加活性材料颗粒与聚合物电解质之间的接触面积而进行强烈压制，则活性材料颗粒可能会破裂。由于这些原因，在使用聚合物电解质的电极的情况下，与使用液体电解质的电极相比，不能充分实现容量。因此，这种电极提供的容量低于设计或理论容量。另外，由于不使用液体电解质，因此存在电极活性材料层中所包含的用于改善还原/氧化性的添加剂表现出低解离度和输送性的问题。

发明内容

技术问题

本发明设计用于解决现有技术的问题，因此，本发明旨在提供一种实现改善的容量、输出特性和能量密度的电极以及包含该电极的电池。本发明还旨在提供一种防止因电极活性材料或固体电解质的氧化和/或还原引起的劣化并具有改善的电化学稳定性的电极，以及包含该电极的电池。另外，本发明旨在提供一种用于制造上述电极的方法。将容易理解的是，本发明的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中所示的方式来实现。

技术方案

本发明涉及一种全固态电池用电极、包含该电极的全固态电池以及用于制造该电极的方法。

根据本发明的第一实施方式，提供了一种全固态电池用电极，其包括：电极活性材料层，所述电极活性材料层包含多个电极活性材料颗粒、聚合物固体电解质和导电材料，其中，所述电极活性材料颗粒之间的间隙填充有聚合物固体电解质，所述聚合物固体电解质包含溶胀性聚合物电解质，所述聚合物固体电解质通过溶剂浸润而处于溶胀状态，所述电极活性材料层的孔隙率为0至18％，并且所述电极活性材料层还包含氧化改善性添加剂和还原改善性添加剂中的至少一种。