CN114467190B - 辊压电极的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辊压电极的方法，所述方法包括以下步骤：将包含电极活性材料的电极浆料涂覆到集电器上，以形成电极样品；测量所述电极样品根据温度的流变特性；从所述电极样品根据温度的流变特性推导出用于辊压电极的适当的温度条件；和在所述适当的温度条件下辊压所述电极。

Description

辊压电极的方法
技术领域
本申请要求基于2020年8月21日递交的韩国专利申请第10-2020-0105341号的优先权的权益，并通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。
本发明涉及一种辊压电极的方法，更特别地涉及一种能够测量根据电极温度的流变特性、并在从流变特性变化中的变化获得的适当的温度条件下辊压电极的电极辊压方法。
背景技术
近来，能够充电和放电的二次电池已被广泛地用作无线移动装置的能源。此外，二次电池作为电动汽车、混合动力电动汽车等的能源受到关注，这被提出作为现有汽油车和使用化石燃料的柴油车的空气污染的解决方案。因此，由于二次电池的优势，目前使用二次电池的应用类型非常多样化，预计未来二次电池将应用到许多领域和产品中。
此类二次电池可以根据电极和电解液的组成而被分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、锂聚合物电池等，在这些电池中，锂离子聚合物电池的使用量正在增加，因为这种电池不易泄漏电解质并且易于制造的情况。通常，二次电池根据电池壳体的形状而被分为将电极组件嵌入圆柱形或矩形的金属罐中的圆柱形电池和棱柱形电池，以及将电极组件嵌入铝层压片制得的袋型壳体的袋型电池。内置于电池壳体内的电极组件由正极、负极、以及插置于正极和负极之间的隔板构成，并且是能够进行充电和放电的发电元件。电极组件被分为在长片形并涂布有活性材料的正极和负极之间插入隔板卷绕的果冻卷型、和多个预定尺寸的正极和负极依次堆叠同时其间插置有隔板的堆叠型。
通过分别将包含正极活性材料的正极浆料和包含负极活性材料的负极浆料施加到正极集电器和负极集电器上，从而形成正极活性材料层和负极活性材料层，随后将它们进行干燥和辊压，来形成正极和负极。
图1是示出电极的一般的辊压工序的示意图。
参照图1，一般而言，在辊压工序中，通过施加电极浆料而形成电极活性材料层2的集电器1穿过一对辊3之间的空间。然而，由于为了增加电池的能量密度而将厚的电极浆料施加在集电器上，因此可能不充分地进行辊压。在这种情况下，由于在该工序期间，电极被切断或电极浆料因集电器的拉伸而脱落，电极活性材料的涂布量可能会减少。在该工序期间电极被切断的情况下，工序效率降低，造成损耗，辊压后电极活性材料的涂布量减少，无法获得所需的电池容量。
因此，需要设置合适的辊压条件，以提高辊压效率。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)日本专利公开第2000-067856号
发明内容
技术问题
本发明被认为至少解决了上述问题中的一些。例如，本发明的一个方面提供了一种电极辊压方法，通过改善辊压工序期间电极被切断的现象和辊压后电极活性材料的涂布量降低的现象，该方法能够提高辊压性能并获得所需的电池容量。
技术方案
在本发明的一个实施方式中，一种辊压电极的方法，包括：通过将包含电极活性材料的电极浆料施加到集电器上来制备电极样品；测量所述电极样品根据温度的流变特性；从所述电极样品根据温度的流变特性推导出用于辊压电极的适当的温度条件；和制造电极并在所述适当的温度条件下辊压所述电极。
此时，适当的温度条件对应于β转变温度和α转变温度之间的温度范围。在γ转变温度(Tg)和α转变温度(Tcr)之间观察到β转变温度，β转变温度和α转变温度之间的温度范围是本发明的用于辊压电极的适当的温度范围。
在一具体示例中，流变特性是相位角(phase angle)。
此时，相位角(phase angle,δ)表示为下式1。
[式1]
δ＝tan-1(G"/G')
(其中G'表示储能模量，G”表示损耗模量，并且其中G'和G”通过在0.1Hz至10Hz范围内振动的流变仪来测量。)
在一具体示例中，适当的温度条件的推导包括建立关于电极样品根据温度的流变特性的信息的数据库。
此时，适当的温度条件是从所述数据库推导的。
此外，用于辊压所述电极的适当的温度条件是从所述数据库中的流变特性变化的趋势根据温度发生改变的特定点处的温度条件推导的。
在一个示例中，在所述适当的温度条件下辊压所述电极包括使用已在适当的温度条件下加热的所述辊来辊压所述电极。
在一个示例中，在所述适当的温度条件下辊压所述电极包括在适当的温度条件下，在进行辊压之前加热所述电极。
此外，本发明提供一种制造电极的方法，所述方法包括上述的辊压电极的方法。
此外，本发明提供一种制造二次电池的方法，所述方法包括上述的制造电极的方法。
有益效果
根据本发明的辊压电极的方法，可以测量电极根据温度的流变特性，由此推导出用于辊压该电极的适当的温度条件。此外，由于在加热电极的同时根据适当的温度条件辊压电极，因此可以更容易地辊压电极并且通过充分地辊压施加在集电器上的电极浆料来制造电极。
这样，通过防止电极制造工序期间电极被切断的现象或辊压工序期间由于集电器的拉伸而导致的电极浆料从集电器脱落的现象，来防止电极浆料的涂布量减少，从而能够获得所需的电池容量。
附图说明
图1是示出电极的一般的辊压工序的示意图。
图2是说明根据本发明的电极的辊压工序的顺序的流程图。
图3和图4是示出在根据本发明实施方式的电极的辊压方法中的辊压电极的工序的示意图。
图5是示出在根据本发明另一实施方式的电极的辊压方法中的辊压电极的工序的示意图。
图6是说明根据本发明的电极制造方法的工序的示意图。
图7是示出根据制备例所制的电极样品的流变特性随温度变化的图。
图8是示出本发明的实施例和比较例中的辊压后的涂布量的减少的图。
图9是说明本发明的实施例和比较例的电极的脆性的图。
图10是示出本发明的实施例和比较例的辊压电极后所产生的粉体量的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明。本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解读为受限于普通术语或词典术语，而是发明人为了最佳描述其发明而可适当定义术语的概念。这些术语和词语应被解读为与本发明的技术构思相一致的含义和概念。
在本申请中，应当理解的是，诸如“包括”或“具有”之类的术语意在表示存在说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组分、部分、或它们的组合，而且它们并未预先排除存在或者添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、组分、部分、或它们的组合的可能性。此外，当诸如层、膜、区域、板等的部分被称为在另一部分“上”时，这不仅包括了该部分“直接”在另一部分上的情形，也包括了又一部分插置在其间的情形。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等的部分被称为在另一部分“下”时，这不仅包括了该部分“直接”在另一部分下的情形，也包括了又一部分插置在其间的情形。除此之外，本申请中的设置在……“上”可包括设置在底部以及顶部处的情形。
在下文中，将参照附图详细地描述本发明。
图2是说明根据本发明的电极的辊压工序的顺序的流程图。
参照图2，在本发明的另一个实施方式中，一种辊压电极的方法包括：通过将包含电极活性材料的电极浆料施加到集电器上来制备电极样品(S10)；测量所述电极样品根据温度的流变特性(S20)；从所述电极样品根据温度的流变特性推导出用于辊压电极的适当的温度条件(S30)；和制造电极并在所述适当的温度条件下辊压所述电极(S40)。
如上所述，在常规的电极辊压工序中，由于在没有优化辊压条件的情况下直接辊压已在其上施加有电极浆料的集电器，因此可能不能充分地进行辊压。在这种情况下，由于在该工序期间电极被切断或电极浆料因集电器的拉伸而脱落，电极活性材料的涂布量可能会减少。在该工序期间电极被切断的情况下，工序效率降低，造成损耗，辊压后电极活性材料的涂布量减少，无法获得所需的电池容量。
这样，根据本发明的辊压电极的方法，测量电极根据温度的流变特性，从该流变特性推导出用于辊压该电极的适当的温度条件，然后根据该适当的温度条件在加热电极的同时辊压电极。这样，可以更容易地进行辊压，并且可以在将施加在集电器上的电极浆料充分地辊压之后制造电极。
这样，通过防止电极制造工序期间电极被切断的现象或辊压工序期间由于集电器的拉伸而导致的电极浆料从集电器脱落的现象，来防止电极浆料的涂布量减少，从而能够获得所需的电池容量。
<电极样品的制备>
在本发明中，通过将包含电极活性材料的电极浆料施加到集电器上以形成电极活性材料层来制备电极样品。
集电器可以是正极集电器，也可以是负极集电器，电极活性材料可以是正极活性材料，也可以是负极活性材料。此外，除了电极活性材料之外，电极浆料可以进一步包括导电材料和粘合剂。
在本发明中，“电极样品”是指为在推导用于辊压电极的适当的温度条件的步骤中为该实验而制得的实验对象。此外，“电极”是指为了实际应用由以上推导出的适当的温度条件所制造的产品。
在本发明中，正极集电器的厚度通常为3μm至500μm。正极集电器没有特别限制，只要它具有高导电性而不引起电池中的化学变化即可。正极集电器的示例包括不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、或者表面已经用碳、镍、钛、银等处理过的铝或不锈钢。集电器可以在其表面具有微细的凹凸以增加正极活性材料的粘附性，并且可以是诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫和无纺布的各种形式。
用于负极集电器的片材的厚度通常为3μm至500μm。负极集电器没有特别限制，只要它具有导电性而不引起电池中的化学变化即可，其示例包括铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、或者表面已经用碳、镍、钛、银等处理过的铜或不锈钢、铝镉合金、或类似物。此外，与正极集电器一样，可以在表面形成微细的凹凸以提高负极活性材料的结合力，并且负极集电器可以以诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫和无纺布的各种形式进行使用。
在本发明中，正极活性材料是一种能够发生电化学反应的材料，其为一种锂过渡金属氧化物并且包含两种以上的过渡金属。正极活性材料的示例包括：层状化合物，诸如被一种或多种过渡金属取代的锂钴氧化物(LiCoO2)或锂镍氧化物(LiNiO2)；被一种或多种过渡金属取代的锂锰氧化物；由式LiNi1-yMyO2(其中M＝Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zn或Ga且包含以上元素的至少一种，0.01≦y≦0.7)表示的锂镍氧化物；由式Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae诸如Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2、Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2等(其中-0.5≤z≤0.5，0.1≤b≤0.8，0.1≤c≤0.8，0≤d≤0.2，0≤e≤0.2，b+c+d<1，M＝Al、Mg、Cr、Ti、Si或Y，且A＝F、P或Cl)表示的锂镍钴锰复合氧化物；由式Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(其中M＝过渡金属，优选Fe、Mn、Co或Ni，M'＝Al、Mg或Ti，X＝F、S或N，且-0.5≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤z≤0.1)表示的橄榄石基锂金属磷酸盐。
负极活性材料的示例包括：碳，诸如非石墨化碳和石墨碳；金属复合氧化物，诸如LixFe2O3(0≤x≤1)、LixWO2(0≤x≤1)、SnxMe1-xMe’yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me’：Al,B、P、Si、元素周期表第1、2和3族元素、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂合金；硅合金；锡合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、GeO、GeO2、Bi2O3、Bi2O4和Bi2O5；导电聚合物，诸如聚乙炔；和Li-Co-Ni基材料。
基于包括正极活性材料的混合物的总重量，导电材料的添加量通常为1重量％至30重量％。这类导电性材料没有特别限制，只要它具有导电性而不引起电池中的化学变化即可，导电材料的示例包括：石墨，诸如天然石墨和人工石墨；炭黑，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑和夏黑；导电纤维，诸如碳纤维和金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳、铝粉和镍粉；导电晶须，诸如氧化锌和钛酸钾；导电金属氧化物，诸如钛氧化物；以及导电材料，诸如聚苯撑的衍生物；和类似物。
作为有助于活性材料与导电材料之间的结合以及有助于和结合到集电器的成分，基于包括正极活性材料的混合物的总重量，粘合剂的添加量通常为1重量％至30重量％。这类粘合剂的示例包括聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶、氟橡胶、各种共聚物、和类似物。
<电极样品的流变特性>
当制备电极样品时，测量电极样品的流变特性。流变特性是当材料流动或变形时显示出的特性。流变特性是与粘弹性(viscoelasticity，对物体施加力时同时显示出固体和液体的性质的现象)有关的参数，包括粘度、弹性模量、应力和剪切速度等。所有物体都有这样的粘弹性。物体越接近液体，作为粘性材料(viscous material)而对引起变形的力的回弹越小，而该物体越接近固体，抵抗该力的恢复力越强，从而引起弹性变形。这种流变特性可能意味着当在电池的制造工序诸如开槽、切割或层压工序中，电极活性材料通过外力流动或改性时的电极活性材料的行为。
在一个示例中，流变特性是电极的相位角(phase angle)。相位角是由施加到物体上的应力(stress)与变形(strain)之间的差异产生的。相位角是指通过储能模量与损耗模量的比计算的损耗角正切(tanδ)，可以通过下式1计算。
[式1]
δ＝tan-1(G"/G')
(在式1中，G'表示储能模量，G”表示损耗模量。)
在上式1中，储能模量(G')是表示测量物体的弹性的指标，损耗模量(G”)是表示测量物体的粘度的指标。即，储能模量和损耗模量可以看作是表示电极的弹性和粘度的指标，特别是电极活性材料部分的弹性和粘度的指标。储能模量G'可以根据在最大位移处测量的应力响应来计算。然而，损耗模量G”可以根据在零位移处测量的应力响应来计算，或者可以通过使用修正傅里叶(Fourier)计算获得储能模量G'和损耗模量G”，并获得多个样品在每个循环(cycle)继续时的应力响应来计算。此外，在将电极样品装入流变仪之后，在0.1Hz至10Hz范围内的频率来测量G'和G”。此时，流变仪可以指固体流变仪或动态力学分析(Dynamic Mechanical Analysis，DMA)。
在本发明中，当电极的相位角较大时，意味着在电极的属性中粘性占优势，因此电极具有类似液体的特性(liquid-like property)，并且容易受到外部压力的影响而变形。即，这意味着当电极被卷起时，电极浆料的形状可能容易被辊施加的压力改变。另一方面，当电极的相位角较小时，意味着在电极的属性中弹性占优势，因此电极具有类似固体的特性(solid-like property)，并且不容易受到外部压力的影响而变形。即，这意味着当电极被卷起时，电极浆料的形状不容易被辊施加的压力改变。
此外，在根据本发明的辊压电极的方法中，流变特性是相对于温度而测量的。本文中，可以在以恒定速率升高电极样品的温度的同时测量根据温度的相位角。
此外，可以通过改变电极浆料的组成来制备电极样品，并根据温度测量流变特性。
<推导出适当的温度条件>
同样地，如果测量电极样品根据温度的流变特性，则由此推导出用于辊压电极样品的温度条件。
为此，适当的温度条件的推导包括建立关于电极样品根据温度的流变特性的信息的数据库。这是为了识别电极样品的流变特性值根据温度变化的趋势。为此，在制造出多个电极样品之后，测量每个温度下的流变特性，并将测量的信息保存在诸如存储器的存储系统中。此外，可以将这样的数据库记录在诸如表格或图形的可视数据中。此时，为了测量的准确性，希望测量最大数量的电极样品的流变特性。
当数据库完成时，由此推导出用于辊压电极的适当的温度条件。
此时，用于辊压电极的适当的温度条件可以从所述数据库中的流变特性变化的趋势根据温度发生改变的特定点处的温度条件来推导。具体地，在电极的流变特性根据温度的曲线图中，已经形成拐点或峰的部分可以被确定为流变特性变化的趋势发生改变的点。可以确定电极的辊压是在特定点之间的温度范围内进行。
具体地，在测量电极根据温度的流变特性时，例如，电极根据温度的相位角，拐点或峰值出现在三个地方。拐点或峰的位置可以根据电极的成分诸如活性材料或粘合剂而变化。例如，参照图7，峰值可出现在-45℃、55℃和85℃。此时，显示峰值的温度从最低温度开始分别是指的γ转变温度(Tg)、β转变温度和α转变温度(Tcr)。在γ转变温度和α转变温度之间观察到β转变温度。
此时，可以将用于辊压电极的适当的温度条件设置在β转变温度和α转变温度之间的温度范围内。本发明的效果可以在该温度范围内得以实现。当辊压电极的温度低于β转变温度时，意味着该温度太低，电极的流变特性接近于固体。在这种情况下，当通过辊施加压力时，电极集电器可能会破损，或者电极活性材料层可能会从集电器脱落，从而降低辊压后的涂布量。因此，无法获得预期的效果。即，当在β转变温度或更高的温度条件下辊压电极时，施加在集电器上的电极活性材料层的性质变得接近液体。这样，电极活性材料层的形状因辊压电极而发生变化，但电极活性材料层不会因压力而破损或从集电器脱落。
另一方面，当辊压电极的温度超过α转变温度时，温度变得过高，从而增加了电极的脆性，并且电极中的微粉量增加，这是不希望的。
<辊压电极>
当确定了适当的温度条件时，将电极在该适当的温度条件下进行辊压。
为此，通过将包含电极活性材料的电极浆料施加到集电器上来制备电极。集电器和电极浆料可以与电极样品中使用的那些集电器和电极浆料相同。
在一个示例中，在适当的温度条件下辊压电极包括使用已在从上述方法推导的适当的温度条件下加热的辊来辊压所述电极。在这种情况下，在辊压电极期间，辊在适当的温度条件下被加热，并且在进行辊压期间保持该适当的温度条件。为此，辊压辊可以进一步包括加热器或加热构件。
在另一示例中，在适当的温度条件下辊压电极包括在适当的温度条件下，在进行辊压之前加热电极。在这种情况下，电极在辊压之前已被加热的状态下在辊压期间保持适当的温度条件，为此，可以使用加热器在辊压之前预热电极。此时，加热器可以具有围绕电极的腔室形状，或者可以具有能够在恒定的电极间隔处施加热空气或红外线的结构。
此外，在本发明中，上述两种方法均可用于在适当的温度条件下辊压电极的步骤。
图3和图4是示出在根据本发明实施方式的电极的辊压方法中的辊压电极的工序的示意图。
参照图3，电极10具有如下结构：电极活性材料层12形成为在集电器11的两个表面上施加电极浆料，辊13辊压电极10。此时，辊13保持在适当的温度条件。此时，通过辊13保持适当的温度条件是指将辊13的表面保持在适当的温度条件。为此，可以在辊13的内部插入能够发热的加热构件14。对加热构件14的加热方法没有特别限制，只要可以在内部加热辊13即可。例如，可以是形成加热流体流动的流动路径的方式，或者也可以是使用诸如感应加热的电加热方法。此外，优选辊13由诸如铝和铁的金属材料制得，以使内部的热量能够传递到表面。
此外，参照图4，如在图3中，电极10具有如下结构：电极活性材料层12形成为在集电器11的两个表面上施加电极浆料，辊13辊压电极10。此时，辊13应保持适当的温度条件。为此，可以安装能够直接向辊13的表面施加热量的加热器15。对加热器15的种类没有特别限制，只要它可以加热辊压辊13的表面即可。例如，红外线加热器或喷射热空气的加热器可以用作加热器15。此外，也可以使用使用感应加热等的电加热器。此外，优选辊13由诸如铝和铁的金属材料制得，以使内部的热量能够传递到表面。此外，可以沿着辊13的外周表面配置多个加热器15，加热器15的个数和配置方式没有特别限制。
图5是示出在根据本发明另一实施方式的电极的辊压方法中的辊压电极的工序的示意图。
参照图5，电极10具有如下结构：电极活性材料层12形成为在集电器11的两个表面上施加电极浆料，辊13辊压电极10。此时，位于辊的上游点处的加热器16可以在辊13辊压电极10之前将电极10加热到适当的温度条件。加热器16的种类没有特别限制，只要它可以加热电极10即可。例如，红外线加热器或喷射热空气的加热器可以用作加热器16。具体地，图5示出了从与电极隔开的位置施加红外线或热空气的加热器16。围绕电极的腔室形状加热器也是可以的。
此外，如上所述，可以通过能够容纳电极和辊两者的恒温腔室来加热电极。
此外，本发明提供一种制造电极的方法，所述方法包括上述的辊压电极的方法。
图6是说明根据本发明的电极制造方法的工序的示意图。
参照图6，根据本发明的制造电极的方法包括如下工序：准备电极活性材料，通过将电极活性材料与导电材料、粘合剂等混合来制备电极浆料，然后通过将电极浆料施加在集电器11上而形成电极活性材料层。具体而言，通过将电极活性材料与粘合剂、导电材料和溶剂混合，然后在混合器(未示出)中搅拌来制备电极浆料。通过筛(sieve)或过滤器进行过滤来增强电极浆料的分散，然后使用供应泵22作为介质通过浆料供应喷嘴23将电极浆料从罐21转移到涂覆模具24并进行施加。
将施加在集电器11上的电极浆料依次沿着传送带(未图示)移动，在此工序中，电极浆料被干燥装置25干燥，然后被一对辊13辊压。此时，可以在通过上述方法推导出的温度条件下进行辊压工序。因此，可以将卷起的集电器切割成合适的长度，从而制备单元电极。
此外，本发明提供一种制造二次电池的方法，所述方法包括上述的制造电极的方法。
将二次电池制造为具有其中正极、隔板和负极交替地堆叠的结构的电极组件被容纳在电池壳体中。此时，可以通过如上所述的电极制造方法来制备正极和负极。隔板使正极和负极绝缘并保持电解质溶液以提供离子传导通道，并且可以使用由烯烃基聚合物诸如聚丙烯构成的多孔薄膜作为隔板。关于隔板的细节为本领域的普通技术人员所熟知，在此省略对隔板的详细描述。
此外，电池壳体没有特别限制，只要它是用作用于包装电池的外部材料即可，可以使用圆筒型、方形或袋型，且具体地可以使用袋型电池壳体。同样地，关于电池壳体的细节为本领域的普通技术人员所熟知，因此在此省略对电池壳体的详细描述。
此外，正极接片和负极接片可以分别形成在正极和负极上，正极引线和负极引线分别连接到正极接片和负极接片。正极引线和负极引线被引出到外部，从而起到与外部电连接的端子的作用。
当将电极组件容纳在电池壳体中时，注入电解质溶液并密封电池壳体，然后进行化成工艺，从而制造二次电池。
优选实施方式的详细描述
在下文中，将参照附图详细地描述本发明。然而，根据本发明的实施方式可以被修改为各种其他形式，并且本发明的范围不应被解释为受限于以下描述的实施例。提供本发明的实施例是为了向本领域技术人员更全面地描述本发明。
实施例
电极样品的制备
将96重量份的作为正极活性材料的锂镍钴锰氧化物、2重量份的作为粘合剂的PVDF、2重量的作为导电材料的炭黑份混合，从而制备正极混合物。通过将该正极混合物分散在起到溶剂作用的NMP中来制备正极浆料。通过在厚度为12μm的铝箔的两侧涂布、干燥和压制所述浆料来制备正极活性材料层。将其切割成宽10mm和长70mm，从而制备电极样品。
测量根据温度的流变特性并推导出辊压温度
测量电极样品的相位角作为流变特性。
此时，使用流变仪在-90℃至150℃的温度范围内以5℃/min的加热速率施加0.1％的应变的同时，测量电极样品的相位角。此时，在室温下测量相位角。使用TA公司Q800作为流变仪，在频率1Hz的条件下测量相位角。结果示于图7。
接着，推导出用于辊压电极的适当的温度条件。
具体地，将在室温或更高温度下的相位角变化的趋势发生改变的点，即在根据图7的曲线中形成拐点的点处的温度，确定为用于辊压电极的最低温度。在图7中，适当的温度条件被确定为从显示峰值的55℃(β转变温度)至85℃(α转变温度)的温度范围。
[实施例1]
以与上述方法相同的方式，将正极浆料施加到作为正极集电器的铝箔的两个表面上，以制备电极。将电极在60℃的温度下干燥并辊压。具体地，通过与图3中相同的方法将辊压辊的表面加热到60℃。此时，对电极进行辊压，使得电极活性材料层的厚度为182μm。
[实施例2]
以与实施例1相同的方式制备电极，不同之处在于将电极在80℃的温度下辊压。
[比较例1]
以与实施例1相同的方式制备电极，不同之处在于将电极在25℃的温度下辊压。
[比较例2]
以与实施例1相同的方式制备电极，不同之处在于将电极在45℃的温度下辊压。
[比较例3]
以与实施例1相同的方式制备电极，不同之处在于将电极在120℃的温度下辊压。
[实验例1]
对于在实施例和比较例中制造的电极测量电极的厚度。结果示于表1。此时，达到电极的目标厚度时，用“Pass”表示，当未达到电极的目标厚度或在电极活性材料中出现诸如断线的现象时，用“Fail”表示。
[实验例2]
对于实施例和比较例中制备的电极，测量辊压前后的涂布量的减少(Loadingloss,负载损失)。具体地，涂布量是指每单位面积电极所涂布的电极活性材料层的重量。即，辊压前后的涂布量的减少是指辊压前的涂布量与辊压后的涂布量之差。结果示于图8。
[实验例3]
对于实施例1和2以及比较例3中制备的电极，测量电极的脆性。具体地，在将电极设置在脆性评估装置上之后，按压电极的一点，并且测量随电极的位移而变化的施加在电极上的力。之后，将电极的塑性变形前后的力值的差确定为脆性。结果示于图9。任何市售的脆性评估装置都可以用来评估脆性。
[实验例4]
对于实施例1和2以及比较例3中制备的电极，测量辊压后电极的细粉产生量。具体地，通过测量施加在电极上的活性材料的粒径分布来判断了电极的细粉产生量，也就是测量了具有等于或小于特定尺寸的粒径的活性材料的含量。此外，使用粒度分析仪(例如，Horiba，La-960)测量粒径分布。结果示于图10。
[表1]
划分 辊压温度(℃) 结果 电极厚度(μm)
实施例1 60 Pass 182
实施例2 80 Pass 182
实施例3 120 Pass 183
比较例1 25 Fail -
比较例2 45 Fail -
参照表1，在实施例1和2的在比根据本发明推导的适当的温度条件的温度更高的温度下进行辊压的情况下，在辊压工序期间没有发生电极的断线或施加的电极活性材料层的损坏，并且可以获得所需的厚度。另一方面，在比较例1和2的情况下，由于是在低于适当的温度条件的温度下进行辊压，因此没有实现目标效果。
此外，参照图8，在实施例1和2的在比根据本发明推导的适当的温度条件的温度更高的温度下进行辊压的情况下，涂布量的减少小于在低于适当的温度条件的温度下进行辊压的比较例1的涂布量的减少。
然而，参照图8至图10，在高于适当的温度条件的温度下进行辊压的比较例3的情况下，与实施例1和2相比，虽然涂布量的减少很少，但电极的脆性增加。此外，在比较例3的情况下，与实施例1和2相比，粒径为1μm至10μm的细粉的产生量很大。
以上描述仅是对本发明的技术构思的说明，本发明所属领域的技术人员可以在不背离本发明的本质特征的情况下进行各种修改和变化。因此，在本发明中披露的附图并非旨在限制本发明的技术构思而是用于描述本发明，并且本发明的技术构思的范围不受这些附图的限制。本发明的保护范围应通过以下权利要求来解读，并且与所述权利要求等同范围内的所有技术构思均应被解释为包括在本发明的范围内。
[附图标记说明]
1,11:集电器
2,12:电极活性材料层
3,13:辊
10:电极
14:加热构件
15,16:加热器
21:罐
22:供应泵
23:浆料供应喷嘴
24:涂覆模具
25:干燥装置

Claims (8)

1.一种辊压电极的方法，所述方法包括：
通过将包含电极活性材料的电极浆料施加到集电器上来制备电极样品；
通过使用流变仪在-90℃至150℃的温度范围内以5℃/min的加热速率施加0.1％的应变的同时，测量所述电极样品根据温度的相位角，其中显示峰值的温度从最低温度开始按顺序分别是指γ转变温度Tg、β转变温度、和α转变温度Tcr；
从所述电极样品根据温度的相位角推导出用于辊压电极的适当的温度条件；和
制造电极并在所述适当的温度条件下辊压所述电极，
其中所述相位角δ表示为下式1：
[式1]
δ＝tan-1(G"/G')
其中G'表示储能模量，G”表示损耗模量，并且其中G'和G”通过在0.1Hz至10Hz范围内振动的流变仪来测量，
所述适当的温度条件是β转变温度和α转变温度Tcr之间的温度范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述适当的温度条件的推导包括建立关于所述电极样品根据温度的相位角的信息的数据库。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述适当的温度条件是从所述数据库推导的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中用于辊压所述电极的所述适当的温度条件是从所述数据库中的相位角变化的趋势根据温度发生改变的峰值处的温度条件推导的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述适当的温度条件下辊压所述电极包括使用已在适当的温度条件下加热的所述辊来辊压所述电极。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在所述适当的温度条件下辊压所述电极包括在适当的温度条件下，在进行辊压之前加热所述电极。
7.一种制造电极的方法，所述方法包括根据权利要求1所述的辊压电极的方法。
8.一种制造二次电池的方法，所述方法包括根据权利要求7所述的制造电极的方法。
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