制造電極的方法以及通過該方法制造的電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及一種制造電極的方法以及一種通過該方法制造的電極，更具體地，涉 及一種在將包含涂覆有電極活性材料漿體的集電器的電極片干燥時輻射中紅外射線以提 高集電器與電極活性材料之間的粘合力的制造電極的方法，以及一種通過該方法制造的電 極。
[0002] 該申請要求于2014年9月29日在韓國提交的韓國專利申請?zhí)?0-2014-0130522 以及于2015年9月21日在韓國提交的韓國專利申請?zhí)?0-2015-0132911的優(yōu)先權(quán)，將其 所公開的內(nèi)容以引用的方式并入此申請中。
【背景技術(shù)】
[0003] 在電子工業(yè)發(fā)展中最近的一個重要趨勢可以總結(jié)為無線或移動設(shè)備及從模擬信 號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)變的趨勢。無線電話（或便攜式手機(jī)）及筆記本電腦的快速普及和從模擬 相機(jī)向數(shù)碼相機(jī)轉(zhuǎn)變是典型的案例。
[0004] 隨著上述趨勢，作為設(shè)備電源的二次電池正在被積極的研究和發(fā)展。其中，一種使 用鋰過渡金屬氧化物、鋰復(fù)合氧化物等作為正電極活性材料并且與重量相比具有高輸出功 率及大容量的鋰二次電池受到高度青睞。通常，鋰二次電池被設(shè)計成含有正電極、分離器和 負(fù)電極的電極組件與電解質(zhì)一起裝在一個密閉容器內(nèi)。
[0005] 同時，鋰二次電池含有正電極、負(fù)電極、插入正負(fù)電極之間的分離器和電解質(zhì)，并 根據(jù)用作正電極活性材料和負(fù)電極活性材料的材料種類將其分類為鋰離子電池（LIB)、鋰 聚合物離子電池（PLIB)等。通常，鋰二次電池的電極是利用正或負(fù)電極活性材料涂覆含有 銅片、網(wǎng)眼、膜或箱片的集電器，然后使之干燥制備的。此時，如果制備的電池在電極活性材 料層與集電器之間的粘合力低，在后處理過程中電極活性材料層和集電器可能分離，這可 能會導(dǎo)致缺陷。
[0006] 同時，為了干燥電極，經(jīng)常使用干燥箱中熱風(fēng)進(jìn)行常規(guī)干燥，以及如果干燥條件 (熱風(fēng)的氣體溫度、體積等）變化，干燥率及電極活性材料層與集電器之間的粘合力同樣發(fā) 生改變。這同樣與結(jié)構(gòu)如殘余水分、殘余溶劑和電極活性材料層中粘合劑分布有關(guān)。通常， 高粘合力表現(xiàn)出低的干燥速率，但是對于電極的大量生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)控制干燥條件（溫度和空 氣體積的增加）以確保干燥速率在一定水平，然而這可能會降低粘合力。此外，如果干燥速 率很慢，粘合力會因?yàn)榫植课锤稍飬^(qū)域下降。
[0007] 使用現(xiàn)有的常規(guī)干燥方法進(jìn)行電極干燥時，如果使用相同的材料，電極活性材料 層與集電器之間的粘合力受到限制。因此，為了增加粘合力和優(yōu)化如電極表面溫度、粘合劑 分布或干燥速率變化等窗口過程，需要應(yīng)用新的干燥工藝。
[0008] 公開內(nèi)容
[0009] 本公開旨在解決相關(guān)領(lǐng)域的問題，因此本公開旨在提供一種相比于現(xiàn)有技術(shù)極大 地增強(qiáng)了電極活性材料與集電器之間的粘合力的制造電極的方法，以及一種通過此方法制 造的電極。
[0010] 在本公開的一個方面，提供了一種制造電極的方法，包括干燥含有集電器以及涂 覆在集電器上且含有電極活性材料、粘合劑和溶劑的電極活性漿體的電極片，其中，所述電 極片通過將波長為1 μπι至3 μπι的中紅外射線輻射到電極片上的中紅外燈干燥，而且電極 片的表面溫度具有50°C至70°C范圍內(nèi)的恒定區(qū)。
[0011] 此時，通過將所述電極活性材料漿體干燥所產(chǎn)生的電極活性材料層與集電器之間 的粘合力為20gf/cm至30gf/cm。
[0012] 另外，所述電極片可以干燥50秒至125秒。
[0013] 此外，所述恒定區(qū)的持續(xù)時間可以是20秒至100秒。
[0014] 同時，可以控制所述中紅外燈的輸出功率以使電極片的表面溫度以及恒定區(qū)的持 續(xù)時間調(diào)整在所述恒定區(qū)。
[0015] 另外，所述中紅外射線可以具有溶劑具有最大中紅外吸收率的波長。
[0016] 同時，所述溶劑可以選自水、丙酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲醛以及它們的混合物。
[0017] 在本公開的另一個方面，還提供了一種通過本公開的上述方法制造的電極。
[0018] 根據(jù)本公開的一個實(shí)施例，由于電極是利用中紅外燈來干燥的，因此所述電極可 以得到均勻地干燥，而且電極活性材料層與集電器之間的粘合力得到了極大的提高，這使 得應(yīng)用所述電極的電池的性能得到了很大的提升。
【附圖說明】
[0019] 附圖與上述公開共同說明了本公開的優(yōu)選實(shí)施例用并用于提供對本公開的技術(shù) 特征更進(jìn)一步地理解。但是，附圖不能理解為對本公開的限制。
[0020] 圖1是顯示根據(jù)本公開的對比實(shí)施例在熱風(fēng)干燥期間測量的電極片的表面溫度 的曲線圖。
[0021] 圖2是顯示根據(jù)本公開的實(shí)施例在中紅外干燥期間測量的電極片表面溫度的曲 線圖。
[0022] 圖3是顯示根據(jù)本公開的對比實(shí)施例的熱風(fēng)干燥的結(jié)果來制造的電極的活性材 料層與集電器之間的粘合力的圖。
[0023] 圖4是顯示根據(jù)本公開的實(shí)施例的中紅外干燥的結(jié)果來制造的電極的活性材料 層與集電器之間的粘合力的圖。
[0024] 圖5是同時顯示分別根據(jù)本公開的對比實(shí)施例和實(shí)施例制造的干燥結(jié)果來制造 的電極的恒定干燥完成時間以及其活性材料層與集電器之間的粘合力的圖。
[0025] 圖6是對比地顯示分別根據(jù)本公開的對比實(shí)施例和實(shí)施例制造的干燥結(jié)果來制 造的電極的活性材料層與集電器的界面上的粘合劑含量的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。在描述之前，應(yīng)該理解說明 書以及所附權(quán)利要求中所使用的術(shù)語不能理解為局限于一般和詞典的意義，而應(yīng)該基于允 許發(fā)明人為了最好的解釋而適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語的原則，根據(jù)本公開的技術(shù)特征對應(yīng)的意義和 概念來解讀。
[0027] 因此，此處提出的描述僅僅是為了說明性目的的優(yōu)選實(shí)施例，并不旨在限制所公 開的范圍，所以應(yīng)該理解可以在不背離本公開的范圍的情況下進(jìn)行其他等同變換和變型。
[0028] 根據(jù)本公開的制造電極的方法包括如下步驟：將包括集電器以及涂覆在集電器上 且包含有電極活性材料、粘合劑和溶劑的電極活性漿體的電極片干燥。此處，所述電極片通 過將波長為1 μπι至3 μπι的中紅外射線輻射到電極片上的中紅外燈干燥，并且電極片的表 面溫度具有范圍為50°C至70°C的恒定區(qū)。
[0029] 根據(jù)本公開，所述電極片是使用中紅外燈輻射波長為1 μπι至3 μπι的中紅外射線 進(jìn)行干燥的。此時，所述中紅外燈可以不輻射紫外和可見光波段的光線。中紅外線從厚度 上穿透所述電極活性材料層并直接觸碰電極活性材料層中的殘留溶液和殘留水分以使所 述溶液和水分立即蒸發(fā)。因此，由于在電極的表面和里面同時發(fā)生蒸發(fā)，因此增強(qiáng)了粘合劑 與集電器之間的粘合力并最終改善電池的性能。
[0030] 此時，所述恒定區(qū)是指電極片的表面溫度根據(jù)電極片的干燥時間在5°C的范圍內(nèi) 變化的區(qū)域。在本公開中，所述電極片表面溫度的恒定區(qū)在50°C至70°C下形成，與現(xiàn)有的 熱風(fēng)干燥的情況相比高出幾乎20°C至30°C。
[0031] 在本公開中，由于所述恒定區(qū)在相對高的溫度下形成，因此粘合劑的分散更容易。 因此，所述粘合劑可以在電極的厚度方向上更均勻地分布，或在電極活性材料層和集電器 的界面中的粘合劑含量與電極活性材料層表面的粘合劑含量相比相對增加了，可以進(jìn)一步 地提高電極活性材料層與集電器之間的粘合力。
[0032] 同時，如果電極片表面溫度的恒定區(qū)的溫度低于50°C，會產(chǎn)生殘留水分而且溶劑 不容易去除，使電極上產(chǎn)生未干燥區(qū)域。另外，延長干燥時間會使生產(chǎn)率惡化。如果所述恒 定區(qū)的溫度高于70°C，由于過度干燥會更容易造成電極上的缺陷。
[0033] 另外，所述恒定區(qū)的持續(xù)時間為20秒至100秒。此處，如果所述恒定區(qū)的持續(xù)時 間在上述范圍內(nèi)，可以快速地去除存在于電極活性材料層表面的殘留溶劑和殘留水分，而 且可以快速升高電極活性材料層的溫度。此時，應(yīng)該停止干燥過程以防止燃燒。此時，無法 適當(dāng)?shù)厝コ嬖谟陔姌O活性材料層上的殘留溶劑和殘留水分，會使電極活性材料層與集電 器之間的粘合力惡化。
[0034] 同時，如果所述恒定區(qū)的持續(xù)時間更長，電極活性材料層與集電器之間的粘合力 增強(qiáng)。這是由于隨著粘合劑與電極活性材料層的恒定區(qū)的持續(xù)時間加長，粘合劑與電極活 性材料層的內(nèi)部再擴(kuò)散和應(yīng)力松弛的可能性會增加。但是，如果所述恒定區(qū)的持續(xù)時間過 長，電極上會出現(xiàn)未干燥區(qū)域而且會使電極的生產(chǎn)率惡化。因此，優(yōu)選地將所述持續(xù)時間調(diào) 整為不超過100秒。
[0035] 所述恒定區(qū)的持續(xù)時間可以通過調(diào)整中紅外燈的輸出功率來控制。此處，所述中 紅外燈（Lamp)的輸出功率是指中紅外燈的電功率輸出，即波長為1 μπι至3 μπι的燈的電功 率輸出。此處，100%輸出代表1kW/燈。
[0036] 根據(jù)本公開，如果所述中紅外燈的輸出功率更大，恒定區(qū)的持續(xù)時間久更短，而且 電極活性材料層與集電器之間的粘合力趨于減小。在本公開中，將所述中紅外燈的輸出功 率優(yōu)選地調(diào)整至55 %至80 %的范圍。