包括具有绝缘涂层的正极的电极组件的制作方法

1.与相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年12月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2021-0172152的权益，其全部内容通过引用并入本文。
3.本公开涉及包括具有绝缘涂层的正极的电极组件。


背景技术：

4.随着技术发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，锂二次电池表现出高的能量密度和工作电压、长的循环寿命和低的自放电率，其现在被商业化和广泛使用。
5.此外，近年来，电子设备的设计在消费者的产品选择中起到了非常重要的作用，并且电子设备已经根据消费者的喜好而逐渐小型化和薄型化。为此，为了使每个电子器件的内部空间的不必要的浪费最小化，非常需要使锂二次电池小型化和变薄。此外，锂二次电池必须具有对应于电子设备形状的各种形状。近年来，对包括柔性电池在内的弯曲电池的需求增加。
6.这样的锂二次电池如下制造：制造正极和负极，将它们与隔膜堆叠在一起以形成电极组件，并将电极组件与电解质溶液一起装入二次电池壳中。
7.二次电池的电极通过将电极活性材料浆料施加到集流体上而制造，并且被划分为施加有浆料的涂覆部和未施加浆料的非涂覆部，其中根据电极活性材料浆料的涂覆，会出现滑动现象，其中，通过浆料等的浓缩，作为涂覆部和非涂覆部之间的边界部分的两端以倾斜方式涂覆，而不是物理地和垂直地涂覆。
8.然而，当出现这种滑动现象时，倾斜部允许电子随着充电电流从集流体移动，使得锂离子从正极移动到负极。然而，会出现速度差异，使得产生锂沉淀的可能性高，并且正极和负极活性材料之间的距离也比其它部分更远，这导致电阻增加和电池性能劣化的问题。
9.此外，由于倾斜部受到的辊压较差，因此具有比其它部分更高的孔隙率，这增加了活性材料的电阻。
10.因此，迫切需要开发能够解决这些问题的二次电池技术。


技术实现要素：

11.[技术问题]
[0012]
本公开的目的是提供一种二次电池，其中，上述倾斜部的孔隙率被制成与平坦部的孔隙率相似，同时防止活性材料层的倾斜部参与反应，从而能够解决电阻不均匀性，由此改善二次电池整体的性能，并且防止诸如锂析出等问题，从而确保安全性。
[0013]
[技术方案]
[0014]
根据本公开的一个实施方式，提供了一种电极组件，其包括正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜，
[0015]
其中，所述正极和所述负极各自具有活性材料层的厚度恒定的平坦部和活性材料层的厚度从所述平坦部起减小的倾斜部，
[0016]
其中，在所述正极的倾斜部上形成有绝缘涂层，
[0017]
其中，所述正极的平坦部的孔隙率为15％至25％，并且所述正极的倾斜部各自的孔隙率为20％至30％。
[0018]
其中，所述倾斜部可以包括第一部分或包括第一部分和第二部分，在第一部分中，活性材料层的厚度在靠近正极极耳的区域中从平坦部起沿正极极耳的延伸方向逐渐减小；在第二部分中，活性材料层的厚度在远离正极极耳的区域中从平坦部起逐渐减小。
[0019]
绝缘涂层可包含无机颗粒和粘合剂聚合物，具体地，无机颗粒可包括一种或多种类型，粘合剂聚合物可包括两种或更多种类型。
[0020]
无机颗粒可以是选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2和sic中的一种或多种的混合物。
[0021]
粘合剂聚合物可以是选自丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)中的两种或更多种的混合物。
[0022]
更具体地，绝缘涂层可以由al2o3、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)组成。
[0023]
这样的绝缘涂层可以形成为使得其厚度与平坦部和倾斜部之间的厚度差相对应，从而使其表面与平坦部的表面位于同一直线上。
[0024]
此外，绝缘涂层可以形成为覆盖整个倾斜部。此外，绝缘涂层可以形成为在正极极耳的延伸方向上覆盖正极极耳的一部分。此时，绝缘涂层可形成为覆盖正极极耳总长度的5％至80％。
[0025]
同时，根据本公开的另一实施方式，提供了一种制造电极组件的方法，该方法包括以下步骤：
[0026]
(a)将含有正极活性材料的正极浆料施加到正极集流体上并将其干燥；
[0027]
(b)将绝缘涂层浆料施加到所述正极浆料的厚度逐渐减小的浆料倾斜部，并将其干燥以制备预备正极；
[0028]
(c)辊压所述预备正极以制造正极，其中正极活性材料层形成在所述正极集流体上；以及
[0029]
(d)堆叠所述正极、负极和隔膜以制造电极组件。
[0030]
其中，所述绝缘涂层浆料可以是如下得到的浆料：在溶剂的存在下将选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2和sic中的一种或多种无机材料的混合物和选自丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)中的两种或更多种粘合剂的混合物混合。
[0031]
同时，可以在步骤(b)中进行辊压，使得包含正极活性材料的活性材料层的厚度恒定的平坦部的孔隙率为15％至25％。
[0032]
根据本公开的又一实施方式，提供了一种锂二次电池，其中本公开的一个实施方式的电极组件和电解质溶液被装入电池壳中。
附图说明
[0033]
图1是本公开的一个实施方式的正极的示意性截面图；
[0034]
图2是本公开的比较例1的正极的截面sem图像和放大的sem图像，使得可以看到每个区域中的孔隙度。
[0035]
图3是示出本公开的实验例2的充电曲线的图；以及
[0036]
图4至图6是示出本公开的实验例3的按c倍率的放电曲线的图。
具体实施方式
[0037]
在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于典型的含义或字典定义，而应当基于发明人可根据其将术语和词语适当地定义以最适当地描述发明人已知的用于实施本发明的最佳方法的术语的原则，将其解释为具有与本公开的技术范围相关的含义和概念。因此，在此描述的实施方式和在附图中示出的配置仅仅是本公开的最优选的实施方式并且不表示本公开的整个精神，因此应当理解，在提交本技术时可以存在可以替换这些实施方式和配置的各种等同物和修改，并且本公开的范围不限于下面描述的实施方式。
[0038]
在下文中，将参照附图详细描述本公开。在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于典型的含义或字典定义，并且应当基于发明人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式适当地描述他们自己的发明的原则，将其解释为具有与本公开的技术思想一致的含义和概念。
[0039]
此外，在此描述的实施方式和在附图中示出的配置仅仅是本公开的最优选的实施方式并且不表示本公开的全部精神，因此应当理解，在提交本技术时可以存在可以替换这些实施方式和配置的各种等同物和修改。
[0040]
根据本公开的一个实施方式，提供了一种电极组件，该电极组件包括正极、负极和设置在正极和负极之间的隔膜，
[0041]
其中，所述正极和所述负极各自具有活性材料层的厚度恒定的平坦部和活性材料层的厚度从所述平坦部起减小的倾斜部，
[0042]
其中，在所述正极的倾斜部上形成有绝缘涂层，
[0043]
其中，所述正极的平坦部的孔隙率为15％至25％，并且所述正极的倾斜部各自的孔隙率为20％至30％。
[0044]
其中，所述倾斜部可以包括第一部分或包括第一部分和第二部分，在第一部分中，活性材料层的厚度在靠近正极极耳的区域中从平坦部起沿正极极耳的延伸方向逐渐减小；在第二部分中，活性材料层的厚度在远离正极极耳的区域中从平坦部起逐渐减小。
[0045]
也就是说，倾斜部可以形成在形成有极耳的一端，或者倾斜部可以同时形成在一端和另一端。
[0046]
同时，本公开的活性材料层的平坦部和倾斜部可以具有相似的孔隙率，其中正极的平坦部的孔隙率可以为15％至25％，并且正极的倾斜部的孔隙率可以分别为20％至30％。
[0047]
在此，孔隙率可以百分比形式获得，其中，将正极的每个相应部分的单位面积的活性材料层重量除以活性材料层的厚度获得填充密度，将填充密度除以用于制备活性材料层的正极浆料的密度，然后从1中将其减去。
[0048]
即，孔隙率可以通过下式获得。
[0049]
[式](1-正极填充密度/正极浆料密度)
×
100
[0050]
如果孔隙率在上述范围之外太低，则锂离子的嵌入和释放不顺畅，而如果孔隙率太高，则活性材料的电阻增加，这不是优选的。
[0051]
此外，平坦部和倾斜部之间的孔隙率差可以在10％以内，特别是在5％以内。这将在下面解释，但是由于在这些倾斜部上形成绝缘涂层之后按照本公开进行了电极的辊压，因此这些位置中的每一个处的孔隙率可以相似地匹配。另一方面，由于现有的形成在极耳上的绝缘带或绝缘层是在制造正极之后形成，因此倾斜部的孔隙率和平坦部的孔隙率没有形成为相似。在这种情况下，不能实现本公开所预期的效果。
[0052]
因此，在形成倾斜部的位置处，绝缘涂层可以形成在倾斜部上。
[0053]
当以这种方式在倾斜部上形成绝缘涂层时，锂离子不能移动，使得倾斜部不参与随着锂二次电池的充电和放电的锂离子的嵌入和脱嵌。
[0054]
因此，由于锂离子在倾斜部中的移动距离增加，可以解决由电阻增加引起的锂析出问题。随着快速充电的进行，该问题变得更加严重，因此可以改善锂二次电池的快速充电特性。
[0055]
此时，绝缘涂层可以具体地包括无机颗粒和粘合剂聚合物，并且具体地，无机颗粒可以包括一种或多种类型，并且粘合剂聚合物可以包括两种或更多种类型。
[0056]
当如上所述包含无机颗粒时，可以改善耐热性，而包含粘合剂聚合物会促进倾斜部的涂覆。所有这些组分都不影响电池的工作，并且能够充分地发挥绝缘涂层的作用。
[0057]
这里，无机颗粒或粘合剂聚合物的类型没有限制，并且可以使用本领域已知的材料，只要它们是可以用于锂二次电池中的组分即可，但是具体地，无机颗粒可以是选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2和sic中的一种或多种的混合物，粘合剂聚合物可以是选自丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)中的两种或更多种的混合物。
[0058]
尽管无机颗粒和粘合剂聚合物可以包括仅一种类型，但在粘合剂聚合物的情况下，包括两种或更多种类型可以改善粘合力并填充不足的性能部分，因此这是优选的。
[0059]
无机颗粒和粘合剂聚合物可以以1:10至1:1、具体地1:5至1:3的重量比混合。
[0060]
如果无机颗粒的含量太小，则耐热性可能降低。相反，如果含量太高，则聚合物含量太小，因此，绝缘涂层的机械性能由于无机颗粒之间粘合力的减弱而劣化。
[0061]
此外，无机颗粒的尺寸不受限制，但优选在0.01至10μm，特别是0.1至10μm的范围内，由此形成具有均匀厚度的绝缘涂层并在无机颗粒之间具有适当的孔隙度。如果尺寸小于0.01μm，则分散性降低，这使得难以调节绝缘涂层的物理性质。如果尺寸超过10μm，则厚度增加，机械性能劣化，并且孔径过大，使得其不能充分地起到作为绝缘层的作用，这不是优选的。
[0062]
考虑到诸如上述问题和二次电池性能问题等各种因素，绝缘涂层可以最具体地由al2o3、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)组成。
[0063]
在上述组合的情况下，适合于在有效地展现本公开所预期的效果的同时发挥绝缘层的作用。
[0064]
同时，这样的绝缘涂层可以形成为使其厚度与平坦部和倾斜部之间的厚度差相对应，从而使其表面与平坦部的表面位于同一直线上。
[0065]
因此，由于绝缘涂层可以填充倾斜部的空余空间，在正极的制造过程中，使平坦部和倾斜部的高度相同，使得辊压产生的负荷相似。因此，可以预先防止以下现象：在倾斜情况下的辊压过程中，活性材料层没有被适当地辊压，由于与平坦部的孔隙率相比具有高孔隙率而出现的孔隙率不平衡，增加了活性材料的电阻；由此，能够解决由这种不平衡引起的锂析出所导致的二次电池性能劣化和安全问题。
[0066]
为了进一步最大化这种效果，可以形成绝缘涂层以覆盖整个倾斜部。
[0067]
此外，绝缘涂层可以形成为在正极极耳的延伸方向上覆盖正极极耳的一部分。
[0068]
因此，不需要在正极极耳上附着单独的绝缘带，而可以用这种成层的绝缘涂层代替它。
[0069]
此时，优选的是充分形成绝缘涂层以使其能够代替通常形成在极耳上的绝缘带。具体地，绝缘涂层可以形成为覆盖正极极耳总长度的5％至80％。
[0070]
具体地，参考图1，示意性地示出了本公开的一个实施方式的正极的截面图。
[0071]
参照图1，正极100具有在集流体101上形成活性材料层110的结构。此时，活性材料层110具有厚度恒定的平坦部111和厚度从平坦部111起减小的倾斜部112。
[0072]
在倾斜部112上形成绝缘涂层120。此时，绝缘涂层120形成为具有与倾斜部112和平坦部111之间的厚度差相对应的厚度(t)，从而具有与活性材料层110的平坦部111相同的高度，即，具有与平坦部111的表面在相同线上的表面。
[0073]
此外，绝缘涂层120形成为覆盖整个倾斜部112，此外，绝缘涂层120形成为覆盖正极极耳102的在正极极耳102延伸方向上的一部分。
[0074]
此时，其可以形成为覆盖正极极耳102的总长度l的5％至80％。
[0075]
同时，根据本公开的另一实施方式，提供了一种制造电极组件的方法，该方法包括以下步骤：
[0076]
(a)将含有正极活性材料的正极浆料施加到正极集流体上并将其干燥；
[0077]
(b)将绝缘涂层浆料施加到所述正极浆料的厚度逐渐减小的浆料倾斜部，并将其干燥以制备预备正极；
[0078]
(c)辊压所述预备正极以制造正极，其中正极活性材料层形成在所述正极集流体上；以及
[0079]
(d)堆叠所述正极、负极和隔膜以制造电极组件。
[0080]
其中，如上所述，绝缘涂层浆料可以是无机颗粒和粘合剂聚合物在溶剂存在下混合以包括无机颗粒和粘合剂聚合物的浆料。具体地，所述绝缘涂层浆料可以是如下得到的浆料：在溶剂的存在下将选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2和sic中的一种或多种无机材料的混合物和选自丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)中的两种或更多种粘合剂的混合物混合。
[0081]
更具体地，其可以通过在溶剂的存在下混合al2o3、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)来获得。
[0082]
其它具体细节如描述绝缘涂层时所述。
[0083]
绝缘涂层浆料和正极浆料可以同时施加，或者绝缘涂层浆料可以在施加正极浆料之后施加。
[0084]
然后将它们干燥以挥发掉正极浆料的溶剂和绝缘涂层浆料的溶剂，使得正极浆料
形成为正极混合物并且绝缘涂层浆料形成为绝缘涂层。
[0085]
然后，将它们同时辊压。此时，可以进行步骤(b)的辊压，使得包含正极活性材料的活性材料层的厚度恒定的平坦部的孔隙率为15％至25％。
[0086]
当以这种方式进行辊压时，倾斜部的孔隙率可为20％至30％。
[0087]
更具体地，平坦部和倾斜部之间的孔隙率差可以在10％内，特别是在5％内。
[0088]
常规地，由于正极浆料的粘度等的影响，活性材料层包括平坦部和厚度小于平坦部的倾斜部，并且在辊压过程中倾斜部不承受与平坦部一样多的负荷，使得倾斜部的孔隙率必然不可避免地高于平坦部的孔隙率。
[0089]
然而，当孔隙率以这种方式增加时，在该部分中活性材料的电阻增加，从而施加了大量的电阻，这导致诸如锂沉淀等问题。
[0090]
然而，根据本公开，由于绝缘涂层形成在活性材料层的倾斜部上，所以绝缘涂层以与平坦部的高度相似的厚度施加，随后同时辊压。因此，倾斜部和平坦部的孔隙率相似，从而孔隙率偏差不大，并且不会出现诸如电阻不均匀等问题，因此这是优选的。
[0091]
常规情况下，在绝缘带或绝缘层形成在极耳上的情况下，绝缘带或绝缘层通常在所有活性材料层形成并辊压之后形成。因此，活性材料层的平坦部和倾斜部之间的孔隙率差异仍然很大，不能获得本公开的效果。
[0092]
同时，由于本公开在这种涂覆完全进行之后进行干燥和辊压，因此孔隙率可以匹配得相似。
[0093]
然后，将如上所述制造的正极、负极和隔膜堆叠以制造电极组件。
[0094]
此时，其它正极、负极和隔膜的具体组分及其制造方法是本领域公知的，因此在此省略其描述。
[0095]
同时，根据本公开的另一实施方式，提供了一种锂二次电池，其中电极组件和电解质溶液被装入电池壳中。
[0096]
锂二次电池的其它部件在本领域中是众所周知的，因此在此省略其描述。
[0097]
《比较例1》
[0098]
将作为正极活性材料的licoo2、作为导电材料的炭黑和作为粘合剂的pvdf以97.6:1.1:1.3的重量比在n-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备正极活性材料层用浆料。使用狭缝模头，将正极活性材料层用浆料涂布在作为正极集流体的厚度为10μm的铝(al)薄膜的一个表面上，并在130℃下真空干燥2.5小时以形成活性材料层。用辊压法辊压由此形成的活性材料层，使得活性材料层的平坦部的孔隙率为17％，以制造具有活性材料层的正极。
[0099]
在此，孔隙率可以以百分比形式获得，其中，将正极的平坦部的单位面积的活性材料层的重量除以活性材料层的厚度获得填充密度，将填充密度除以用于制备活性材料层的正极浆料的密度，然后从1中将其减去。
[0100]
即，孔隙率可以通过下式获得。
[0101]
[式](1-正极填充密度/正极浆料密度)
×
100
[0102]
用sem拍摄所制备的正极的截面，结果示于图2中。
[0103]
参考图2，可以确认对应于区域2和区域3的平坦部被良好地辊压，因此，在活性材料中空隙的数量不大，但是对应于区域1的倾斜部未被良好地辊压，并且占据具有大量空隙的部分。
[0104]
因此，预期比较例1的正极在倾斜部处具有大量电阻。
[0105]
《实施例1》
[0106]
将作为正极活性材料的licoo2、作为导电材料的炭黑和作为粘合剂的pvdf以97.6:1.1:1.3的重量比在n-甲基吡咯烷酮溶剂中混合，以制备正极活性材料层用浆料。使用狭缝模头，将正极活性材料层用浆料涂布在作为正极集流体的厚度为10μm的铝(al)薄膜的两个表面上。
[0107]
之后，将al2o3(aes-11，购自sumitomo)、羧甲基纤维素(cmc，bg-l01，购自lg chem)、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr，bm-l301，购自zeon)以20:0.2:79.8的重量比混合，并将所得混合物分散在溶剂(di水)中以制备绝缘涂层浆料。如图1所示施加绝缘涂层浆料以覆盖正极活性材料层用浆料的倾斜部和极耳的总长度的30％。
[0108]
然后，在130℃下真空干燥2.5小时以形成活性材料层和绝缘涂层。用辊压法辊压由此形成的活性材料层和绝缘涂层，使得活性材料层的平坦部的孔隙率为17％，以制造具有活性材料层的正极。此时，倾斜部的孔隙率为约21％。
[0109]
《实施例2》
[0110]
以与实施例1中相同的方式制造正极，不同之处在于，在实施例1中，通过辊压制造具有活性材料层的正极，使得活性材料层的平坦部的孔隙率为24％。此时，倾斜部的孔隙率为约28％。
[0111]
《比较例2》
[0112]
以与实施例1中相同的方式制造正极，不同之处在于，在实施例1中，通过辊压制造具有活性材料层的正极，使得活性材料层的平坦部的孔隙率为30％。此时，倾斜部的孔隙率为约35％。
[0113]
《实验例1》
[0114]
分别测量实施例1-2和比较例2中制造的正极的活性材料电阻和界面电阻，结果示于下表1中。
[0115]
此时，在室温下使用hioki rm2610在每个活性材料层的内部和界面处放置探针，由此测量活性材料电阻和界面电阻。
[0116]
活性材料电阻和界面电阻可以通过输入(a)电极活性材料的厚度、(b)集流体(a1)的厚度、和(c)集流体的比体积电阻来获得。
[0117]
[表1]
[0118][0119]
《实验例2》
[0120]
使用实施例1和比较例例2中制造的正极。
[0121]
如下制造第一负极。
[0122]
将作为负极活性材料的人造石墨、粘合剂(重量比为2:1的sbr和cmc的混合物)和作为导电材料的炭黑以96.4:0.5:3.1的重量比混合，并将所得混合物和作为分散介质的水
用于制备活性材料层用浆料，其中混合物和分散介质的重量比为1:2。
[0123]
使用狭缝模头，将活性材料层用浆料涂布到作为负极集流体的厚度为8μm的铜(cu)薄膜的一个表面上，并在130℃下真空干燥12小时以形成活性材料层。由此形成的活性材料层通过辊压法进行辊压，使得活性材料层的平坦部的孔隙率为28％，以制造具有活性材料层的第一负极。
[0124]
除了将第一负极中活性材料层的平坦部的孔隙率变为36％之外，以与第一负极相同的方式制造第二负极。
[0125]
在如上制备的正极和第一负极之间设置多孔聚乙烯隔膜以制造电极组件，并将电极组件置于壳体内，然后将电解质溶液注入壳体中以制造第一锂二次电池。(实施例1的正极-第一负极：a-1，比较例2的正极-第一负极：b-1)
[0126]
在如上制备的正极和第二负极之间设置多孔聚乙烯隔膜以制造电极组件，并将电极组件置于壳体内，然后将电解质溶液注入壳体中以制造第二锂二次电池。(实施例1的正极-第二负极：a-3，比较例2的正极-第二负极：b-3)
[0127]
所述电解质溶液如下制备：将六氟磷酸锂(lipf6)以1.15m的浓度溶解在由碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯/碳酸乙甲酯(ec/dmc/emc混合体积比＝3/4/3)组成的有机溶剂中。
[0128]
在25℃下，在恒定电流/恒定电压(cc/cv)条件下，以1.5c将上述制备的四个锂二次电池各自充电至4.35v/38ma，且充电图显示于下图3中。
[0129]
参考图3，可以确认，即使根据本公开应用，当正极的孔隙率为30％以上时，cc充电时间缩短并且总充电时间增加。另一方面，如果不是这样，则可以确认能够缩短充电时间。
[0130]
《实验例3》
[0131]
将实验例2中制备的四个锂二次电池(a-1，a-3，b-1，b-3)在25℃下在恒定电流/恒定电压(cc/cv)条件下以1.5c充电至4.35v/38ma，并以各c-倍率(0.5c，1.0c，1.5c)放电，结果示于下图4至图6中。
[0132]
参照图4至图6，可以确认，当正极的孔隙率为30％以上时，当检查放电曲线时，在快速放电期间放电容量显著降低。
[0133]
虽然为了说明的目的已经公开了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。
[0134]
[产业上的可利用性]
[0135]
在本公开的电极组件中，在正电极活性材料层厚度减小的倾斜部上形成绝缘涂层，该绝缘涂层防止倾斜部参与反应，从而防止在快速充电期间由于作用在倾斜部上的距离差而引起的电阻增加问题、防止相应部分中的锂沉淀、并由此提高包括该电极组件的二次电池的安全性。
[0136]
此外，由于对形成在倾斜部上的绝缘涂层进行辊压，所以在正极的倾斜部和平坦部之间不会出现孔隙率差异，并且可以充分降低倾斜部上的活性材料层的孔隙率，从而防止孔隙率不平衡，充分降低孔隙率，并降低活性材料电阻。因此，不仅可以缩短包括其的二次电池的快速充电时间，而且可以均匀地实现其他性能。

技术特征：
1.一种电极组件，所述电极组件包括正极、负极和设置在所述正极和所述负极之间的隔膜，其中，所述正极和所述负极各自具有活性材料层的厚度恒定的平坦部和活性材料层的厚度从所述平坦部起减小的倾斜部，其中，在所述正极的倾斜部上形成有绝缘涂层，其中，所述正极的平坦部的孔隙率为15％至25％，并且所述正极的倾斜部各自的孔隙率为20％至30％。2.如权利要求1所述的电极组件，其中：所述倾斜部包括第一部分或包括第一部分和第二部分，在第一部分中，活性材料层的厚度在靠近正极极耳的区域中从平坦部起沿正极极耳的延伸方向逐渐减小；在第二部分中，活性材料层的厚度在远离正极极耳的区域中从平坦部起逐渐减小。3.如权利要求1所述的电极组件，其中：所述绝缘涂层包含无机颗粒和粘合剂聚合物。4.如权利要求3所述的电极组件，其中：所述无机颗粒包括一种或多种类型，所述粘合剂聚合物包括两种或更多种类型。5.如权利要求3所述的电极组件，其中：所述无机颗粒是选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2和sic中的一种或多种的混合物。6.如权利要求3所述的电极组件，其中：所述粘合剂聚合物是选自丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)中的两种或更多种的混合物。7.如权利要求1所述的电极组件，其中：所述绝缘涂层由al2o3、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)组成。8.如权利要求1所述的电极组件，其中：所述绝缘涂层形成为使其厚度与所述平坦部和所述倾斜部之间的厚度差相对应，从而使所述绝缘涂层的表面与所述平坦部的表面位于同一直线上。9.如权利要求1所述的电极组件，其中：所述绝缘涂层形成为覆盖整个所述倾斜部。10.如权利要求1所述的电极组件，其中：所述绝缘涂层形成为沿正极极耳的延伸方向覆盖所述正极极耳的一部分。11.如权利要求10所述的电极组件，其中：所述绝缘涂层形成为覆盖所述正极极耳的总长度的5％至80％。12.一种制造电极组件的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将含有正极活性材料的正极浆料施加到正极集流体上并将其干燥；(b)将绝缘涂层浆料施加到所述正极浆料的厚度逐渐减小的浆料倾斜部，并将其干燥以制备预备正极；(c)辊压所述预备正极以制造正极，其中正极活性材料层形成在所述正极集流体上；以及(d)堆叠所述正极、负极和隔膜以制造电极组件。
13.如权利要求12所述的方法，其中：所述绝缘涂层浆料是如下得到的浆料：在溶剂的存在下将选自srtio3、sno2、ceo2、mgo、nio、cao、zno、zro2、y2o3、al2o3、tio2和sic中的一种或多种无机材料的混合物和选自丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素(cmc)和丁苯橡胶(sbr)中的两种或更多种粘合剂的混合物混合。14.如权利要求12所述的方法，其中：在步骤(b)中进行辊压，使得含有正极活性材料的活性材料层的厚度恒定的所述平坦部的孔隙率为15％至25％。15.一种锂二次电池，其中，权利要求1所述的电极组件和电解质溶液被装入电池壳中。

技术总结
本公开涉及一种电极组件，其包括正极、负极和设置在所述正极和所述负极之间的隔膜，其中所述正极和所述负极各自具有活性材料层的厚度恒定的平坦部和活性材料层的厚度从所述平坦部起减小的倾斜部，其中，在所述正极的倾斜部上形成有绝缘涂层，其中，所述正极的平坦部的孔隙率为15％至25％，并且所述正极的倾斜部各自的孔隙率为20％至30％。部各自的孔隙率为20％至30％。部各自的孔隙率为20％至30％。


技术研发人员：催镇宇 崔恩硕
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/9/13