本公開內(nèi)容涉及一種電極、包括該電極的二次電池及其制造方法，更特別地涉及一種具有改善的柔性的電極、包括該電極的二次電池及其制造方法。本技術(shù)要求于2022年12月29日在韓國遞交的韓國專利申請第10-2022-0188383號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將上述專利申請的公開內(nèi)容并入本文。
背景技術(shù)：
1、由于化石燃料的使用越來越多，對于使用替代能源和清潔能源的需求也在不斷增長，在這種情況下，正在利用電化學(xué)在能源生產(chǎn)和儲存的領(lǐng)域進(jìn)行許多研究。目前，利用電能和化學(xué)能的電化學(xué)裝置的一個典型示例是二次電池，二次電池的應(yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)大。最常見的二次電池是鋰二次電池，鋰二次電池不僅被用作移動裝置的能源，而且還被用作電動車輛和混合動力電動車輛的動力來源，這些車輛作為諸如汽油車和柴油車之類的使用化石燃料而被視為空氣污染的主要原因之一的車輛的替代品，它們具有包括經(jīng)由電網(wǎng)(grid)而用作輔助電源在內(nèi)的多種多樣的應(yīng)用。
2、制造鋰二次電池的工序主要包括三個步驟，即電極制造工序、電極組件制造工序和化成工序。電極制造工序包括電極材料混合工序、電極涂覆工序、干燥工序、輥壓工序、分切工序和卷繞工序。
3、電極材料混合工序是將用于形成在電極中實(shí)際上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極活性層的各組分進(jìn)行混合的工序，具體地，將作為電極的基本元素的電極活性材料、和例如導(dǎo)電材料、填料、用于將粉末顆粒保持在一起并粘附到集電器的粘合劑的添加劑、以及用于提供粘度和分散粉末的溶劑混合在一起以制備可流動的漿料。
4、進(jìn)行將漿料涂覆到導(dǎo)電集電器上的電極涂覆工序和用于去除電極材料混合物漿料中所包括的溶劑的干燥工序，然后進(jìn)行電極輥壓，以制造具有預(yù)定厚度的電極。
5、在干燥工序期間，由于電極材料混合物中所包括的溶劑的蒸發(fā)，電極活性層中會出現(xiàn)諸如針孔或裂紋的缺陷。此外，活性層不是在整個內(nèi)部/外部區(qū)域均勻地進(jìn)行干燥，并且由于溶劑蒸發(fā)速率的差異，一些區(qū)域較早地干燥且該相應(yīng)區(qū)域處的粉末浮起，而另一些區(qū)域在一定時間間隔內(nèi)較晚地干燥，導(dǎo)致電極的質(zhì)量低。
6、為了解決這個問題，一直在努力開發(fā)用于均勻地干燥活性層的內(nèi)部和外部區(qū)域并調(diào)節(jié)溶劑蒸發(fā)速率的干燥器，但這些干燥器非常昂貴，需要大量的成本和時間來操作，因此在制造工序方面是不利的。
7、最近，正在進(jìn)行許多研究來制造無溶劑的干電極。
8、干電極通常通過將包括活性材料、粘合劑和導(dǎo)電材料在內(nèi)的自支撐膜層壓在集電器上來制造。
9、現(xiàn)有的干電極是通過以下來制造的：使用攪拌機(jī)將活性材料、作為導(dǎo)電材料的碳材料和可原纖維化的粘合劑混合在一起，通過諸如噴射研磨(jet-milling)的高剪切混合(high?shear?mixing)使粘合劑原纖維化，并將混合物壓延成膜形以形成自支撐膜；隨后，將壓延之后所形成的自支撐膜層壓在集電器上。
10、在現(xiàn)有的干電極制造工序中，為了確保在將干膜與集電器進(jìn)行層壓的工序中的粘附強(qiáng)度，使用了具有底漆涂層的集電器，但會產(chǎn)生額外的成本。
11、因此，迫切需要開發(fā)干電極制造技術(shù)來解決這一問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題
2、設(shè)計(jì)本公開內(nèi)容以解決上述的問題，因此本公開內(nèi)容涉及提供一種具有改善的電極粘附強(qiáng)度的電極、包括該電極的二次電池及其制造方法
3、技術(shù)方案
4、為了解決上述的問題，根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面，提供一種以下實(shí)施方式的電極。
5、根據(jù)第一實(shí)施方式，提供一種電極，所述電極包括：
6、電極集電器；和
7、電極層，所述電極層設(shè)置在所述電極集電器上，并且包括活性材料、導(dǎo)電材料和粘合劑，
8、其中所述粘合劑包括氟基聚合物和改性聚烯烴，
9、其中所述氟基粘合劑是聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)，
10、其中所述改性聚烯烴包括羧酸酐衍生的官能團(tuán)，和
11、其中所述改性聚烯烴的量為基于100重量份的所述粘合劑的2重量份至40重量份。
12、根據(jù)第二實(shí)施方式，在第一實(shí)施方式中，改性聚烯烴的量可以為基于100重量份的粘合劑的3重量份至40重量份。
13、根據(jù)第三實(shí)施方式，在第一或第二實(shí)施方式中，改性聚烯烴的熔融指數(shù)(meltindex，mi)可以為50g/10min或更低。
14、根據(jù)第四實(shí)施方式，在第一至第三實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，改性聚烯烴的熔點(diǎn)可以為175℃或更低。
15、根據(jù)第五實(shí)施方式，在第一至第四實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，改性聚烯烴可以包括改性聚乙烯或改性聚丙烯中的至少一種。
16、根據(jù)第六實(shí)施方式，在第一至第五實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，所述烯烴可以是乙烯或丙烯中的至少一種，以及
17、羧酸酐衍生的官能團(tuán)可以是從羧酸酐衍生而來，所述羧酸酐包括馬來酸酐、戊二酸酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸單酐、均苯四甲酸二酐、1,8-萘二甲酸酐、2,3-萘二甲酸酐、1,4,5,8-萘四甲酸單酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、2,3,6,7-萘四甲酸單酐、2,3,6,7-萘四甲酸二酐、或者它們中的兩種或更多種。
18、根據(jù)第七實(shí)施方式，在第一至第六實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，改性聚烯烴可以是改性聚乙烯。
19、根據(jù)第八實(shí)施方式，在第一至第七實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，改性聚烯烴可以包括包含馬來酸酐衍生的官能團(tuán)的聚乙烯、或者包含馬來酸酐衍生的官能團(tuán)的聚丙烯中的至少一種。
20、根據(jù)第九實(shí)施方式，在第一至第八實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，在改性聚烯烴中的羧酸酐衍生的官能團(tuán)的量可以為0.5mol％至20mol％。
21、根據(jù)第十實(shí)施方式，在第一至第九實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，粘合劑可以被原纖維化并結(jié)合活性材料和導(dǎo)電材料。
22、根據(jù)第十一實(shí)施方式，在第一至第十實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，活性材料可以是正極活性材料或負(fù)極活性材料。
23、根據(jù)第十二實(shí)施方式，在第一至第十一實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，活性材料的量可以為80重量份至98重量份，導(dǎo)電材料的量可以為0.5重量份至10重量份，氟基聚合物的量可以為0.5重量份至5重量份，改性聚烯烴的量可以為0.02重量份至3.3重量份。
24、根據(jù)第十三實(shí)施方式，在第一至第十二實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，電極集電器可以在至少一個表面上不包括導(dǎo)電底漆層。
25、根據(jù)第十四實(shí)施方式，在第一至第十三實(shí)施方式中的任一項(xiàng)中，電極層可以衍生自干電極膜。
26、根據(jù)第十五實(shí)施方式，提供一種用于制造第一至第十四實(shí)施方式中的任一項(xiàng)所述的電極的方法，所述方法包括：
27、制備包括活性材料、導(dǎo)電材料和粘合劑的混合物，其中所述粘合劑包括氟基聚合物和改性聚烯烴，所述氟基粘合劑是聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)；
28、在等于或高于大氣壓的壓力下在介于70℃與200℃之間的范圍內(nèi)捏合所述混合物，以制備混合物團(tuán)塊；
29、研磨所述混合物團(tuán)塊以獲得電極混合物粉末；
30、將所述電極混合物粉末送入多個輥之間并進(jìn)行壓延以形成電極膜；和
31、將所述電極膜層壓到金屬集電器上。
32、根據(jù)第十六實(shí)施方式，在第十五實(shí)施方式中，制備所述混合物團(tuán)塊的所述捏合可以在等于或高于大氣壓的壓力下于捏合機(jī)中進(jìn)行。
33、根據(jù)第十七實(shí)施方式，在第十五或第十六實(shí)施方式中，電極膜的壓制比可以為20％或更小。
34、根據(jù)第十八實(shí)施方式，提供一種二次電池，所述二次電池包括：
35、正極、負(fù)極、以及在正極與負(fù)極之間的隔板，其中正極或負(fù)極中的至少一個是第一至第十四實(shí)施方式中的任一項(xiàng)所述的電極。
36、根據(jù)第十九實(shí)施方式，提供一種能量存儲系統(tǒng)，所述能量存儲系統(tǒng)包括根據(jù)第十八實(shí)施方式所述的二次電池作為單元電池。
37、有益效果
38、根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式，可以提供一種干電極，其中干電極膜包括粘合劑，并以預(yù)定范圍的量進(jìn)一步包括改性聚烯烴，改性聚烯烴是包括烯烴衍生的重復(fù)單元和羧酸或羧酸酐衍生的重復(fù)單元的共聚物，以確保與沒有底漆涂層的集電器的粘附強(qiáng)度，從而簡化制造工序，在電解質(zhì)溶液浸漬之后保持與集電器的高粘附強(qiáng)度，并抑制電解質(zhì)溶液浸漬之后的界面電阻的升高。