CN117480629A - 电极以及制造电极的方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本申请涉及一种电极、其制造方法及其用途。本申请可以提供一种具有绝缘层的电极及其制造方法，该绝缘层稳定地确保所期望的绝缘性能，同时表现出优异的粘附力，并且不会在电极的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界处引起裂纹等。在本申请中，还可以提供所述电极的用途。
Description
技术领域
本申请要求2021年11月15日提交的韩国专利申请第10-2021-0157005号和2022年11月14日提交的韩国专利申请第10-2022-0151950号的优先权权益，其公开内容通过引用将其全部并入本文。
本申请涉及电极和制造电极的方法。
背景技术
随着对移动设备、电动车辆等的需求增加，对作为能源的二次电池的需求增加。已知镍氢电池、锂电池、锂离子电池等为二次电池。
通常，二次电池包含电极组件，其中分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极和负极设置在隔膜与用于将电极组件和电解质密封地容纳在一起的外部材料之间。
在二次电池中，位于正极和负极之间的隔膜保持电绝缘，但是在异常状态下，由于正极和负极之间的短路，可能存在稳定性问题。异常状态包括过充电或过放电、电极材料的枝晶生长、由异物引起的内部短路、从外部施加的外力、电池被钉子或螺钉等尖锐物体穿透等。
作为隔膜，主要使用由诸如聚烯烃的聚合物材料制成的多孔膜，但是这种多孔膜没有足够的耐热温度。因此，当发生短路时，隔膜由于反应热而收缩，短路部分膨胀，从而产生更多的反应热，这可能导致热失控问题。
为了解决这样的问题，已知有在正极未涂覆部分和/或涂覆部分与未涂覆部分之间的边界上形成绝缘层的技术(专利文献1)。
这里，未涂覆部分是指集流体上未形成电极活性材料层的区域，而涂覆部分指集流体上形成了电极活性材料层的区域。
在现有技术中，将诸如PVDF(聚偏氟乙烯)的聚合物溶液涂覆并干燥以形成绝缘层。在该方法中，因为在涂覆之后和干燥之前会发生聚合物渗透活性材料层内部的现象，所以不容易形成具有合适性能的绝缘层。
也可以考虑涂覆形成绝缘层的溶液然后在聚合物渗透到活性材料层内部之前进行快速干燥的方法，但是在这种情况下，形成的绝缘层的粘附力降低，因此，还存在绝缘层的性能降低的问题。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)韩国申请专利公报10-2019-0093522号
发明内容
技术问题
本申请的目的是提供一种电极及其制造方法，该电极具有绝缘层，该绝缘层表现出优异的粘附力，并且不会在电极的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界处引起裂纹等，同时稳定地确保所期望的绝缘性能。
本申请的另一目的在于提供该电极的用途。
技术方案
在本说明书中提到的物理性质中，当测量温度会影响相关物理性质时，除非另有规定，否则该物理性质是在室温下测量的物理性质。
在本说明书中，术语室温是没有特别升温或降温的自然温度，其可指在约10℃至30℃范围内的任一温度，例如，在约15℃以上、18℃以上、20℃以上、或约23℃以上且约27℃以下的范围内的温度。除非另有规定，否则本说明书中提及的温度的单位为℃。
在本说明书中提到的物理性质中，当测量压力会影响相关物理性质时，除非另有规定，否则该物理性质是在常压下测量的物理性质。
在本说明书中，术语常压是在没有加压或减压的状态下的压力，其通常意味着大约740mmHg至780mmHg左右的压力作为大气压水平。
在本说明书中提到的物理性质中，当测量湿度会影响相关物理性质时，除非另有规定，否则该物理性质是在室温和常压下在自然湿度下测量的物理性质。
除非另有规定，否则本申请中使用的术语厚度是指平均厚度。
本申请的一个实例的电极可以包含集流体和形成在所述集流体的至少一侧上的活性材料层。所述活性材料层可以形成在所述集流体的一侧或两侧上。所述电极例如可以是二次电池的负极或正极。
作为集流体，可以使用已知的正极集流体或负极集流体。
作为正极集流体，可以使用具有合适的导电性而不会在二次电池中引起不必要的化学变化的集流体，并且其类型、尺寸和形状不受特别限制，可以根据应用用途来选择。作为正极集流体，例如，可以使用由不锈钢、铝、镍、钛或烧制碳等制成的膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体或无纺布等，或者其表面用碳、镍、钛或银处理过的膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体或无纺布等，等等。在一些情况下，可以在正极集流体的表面上形成精细的不规则体，以增加与正极活性材料等的粘附力。集流体可以是膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体或无纺布等的形式。
正极集流体的厚度通常在3μm至500μm的范围内，但不限于此。
作为负极集流体，也可以使用具有合适的导电性而不会在二次电池中引起不必要的化学变化的集流体，其类型、尺寸和形状没有特别限制，可以根据目的进行选择。作为负极集流体，例如，可以使用由铜、不锈钢、铝、镍、钛或烧制碳等制成的膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体或无纺布等，或者其表面用碳、镍、钛或银等处理过的膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体或无纺布铜或不锈钢等，或者由铝-镉合金制成的膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体或无纺布等，等等。与正极集流体一样，也可以在负极集流体的表面上进行能够增强与负极活性材料的结合力等的处理，例如不规则体。集流体可以是膜、片、箔、网、多孔材料、泡沫体或无纺布等的形式。
负极集流体的厚度通常在3μm至500μm的范围内，但不限于此。
在本申请中，活性材料层的类型或形状没有特别限制。
例如，作为活性材料层，可以施加包含电极活性材料的层。
包含在活性材料层中的电极活性材料可以是正极活性材料或负极活性材料，这取决于电极的类型。
作为正极活性材料，例如，可以使用层状化合物，例如锂钴氧化物(LiCoO2)或锂镍氧化物(LiNiO2)或其中的氧被一种或多种过渡金属取代的化合物；锂铁氧化物，例如LiFe3O4；磷酸铁锂，例如LiFePO4；锂锰氧化物，例如式Li1+c1Mn2-c1O4(0≤c1≤0.33)、LiMnO3、LiMn2O3或LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，例如LiV3O8、V2O5或Cu2V2O7；由式LiNi1- c2Mc2O2(其中M是选自由Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B和Ga组成的组中的至少一种，并且满足0.01≤c2≤0.3)表示的Ni位型锂镍氧化物；由式LiMn2-c3Mc3O2(其中M是选自由Co、Ni、Fe、Cr、Zn和Ta组成的组中的至少一种，并且满足0.01≤c3≤0.1)或Li2Mn3MO8(其中M是选自由Fe、Co、Ni、Cu和Zn组成的组中的至少一种)表示的锂锰复合氧化物；式中的一部分Li被碱土金属离子取代的LiMn2O4，等等，但不限于此。
作为负极活性材料，可以使用能够可逆地嵌入和脱嵌锂的任何化合物而不受限制。负极活性材料的具体实例包括：碳类材料，例如人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维或无定形碳；能够与锂合金化的金属化合物，例如Si、Al、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd、Si合金、Sn合金或Al合金；能够掺杂和不掺杂锂的金属氧化物，例如SiOβ(0<β<2)、SnO2、钒氧化物或锂钒氧化物；或者包含金属和碳类材料的复合物，例如Si-C复合物或Sn-C复合物；可以使用上述中的任何一种或两种以上的混合物。金属锂薄膜也可以用作负极活性材料，并且低结晶碳和高结晶碳等都可以用作碳材料。作为低结晶碳，代表性的已知有软质碳和硬质碳，并且作为高结晶碳，已知有无定形、片状、鳞状、球形或纤维状的天然石墨或人造石墨、Kish石墨、热解碳、沥青基碳纤维(例如，中间相沥青基碳纤维)、碳微球(例如，中碳微珠)、中间相沥青、以及诸如石油和煤沥青衍生的焦炭等高温烧制碳。作为负极活性材料，可以使用除上述材料之外的各种材料。
电极活性材料在活性材料层中的比例也根据目的进行调节，并且通常，相对于活性材料层的总重量，电极活性材料的含量可以在约80重量％至99.5重量％或88重量％至99重量％的范围内。
活性材料层可以包含作为附加组分的粘合剂。粘合剂可以用于提高活性材料之间的粘附力和/或活性材料层与集流体之间的粘附力。作为粘合剂，典型地，可以使用选自由PVDF(聚偏氟乙烯)、PVA(聚乙烯醇)、PI(聚酰亚胺)、PAI(聚酰胺酰亚胺)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)、PEO(聚环氧乙烷)、CMC(羧甲基纤维素)、CA(乙酸纤维素)、CAB(乙酸丁酸纤维素)、CAP(乙酸丙酸纤维素)、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、EVA(聚乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)和聚丙烯酸酯组成的组中的一种或多种，但不限于此。
在一个实例中，作为粘合剂，可以使用PVDF(聚偏氟乙烯)，在这种情况下，作为PVDF，可以使用重均分子量(Mw)在400000g/mol至1500000g/mol或600000g/mol至1200000g/mol范围内的一种。这里，重均分子量可以使用GPC(凝胶渗透色谱法)来测量。此外，作为PVDF，可以使用熔点在150℃至180℃或165℃至175℃范围内的PVDF，该熔点是利用DSC(差示扫描量热法)装置考虑溶解度等测量的。
活性材料层中的粘合剂的比例也可以根据目的或用途进行调节，并且通常，相对于100重量份的电极活性材料，粘合剂含量可以为0.1重量份至10重量份或0.5重量份至5重量份。
活性材料层还可以包含导电材料作为附加组分。作为导电材料，可以使用具有合适的导电性而不会引起不必要的化学变化的材料。例如，作为导电材料，可以使用以下材料中的一种或两种以上：石墨，例如天然石墨和人造石墨；炭黑，例如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑或热黑；导电纤维，例如碳纤维和金属纤维；导电管，例如碳纳米管(CNT)；氟碳化合物、金属粉末，例如铝或镍粉末；导电晶须，例如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，例如氧化钛；或者导电材料，例如聚亚苯基衍生物；但不限于此。
导电材料在活性材料层中的比例也可以根据目的或用途进行调节，并且通常，相对于100重量份的电极活性材料，导电材料的含量可以为0.1重量份至20重量份或0.3重量份至10重量份。
这种活性材料层的厚度通常可以在50μm至100μm或70μm至80μm的范围内，但不限于此。
本申请的电极可以进一步包含在其上形成有活性材料层的集流体上形成的绝缘层。尽管没有特别限制，绝缘层可以存在于例如集流体上的未涂覆部分和/或集流体上未涂覆部分与涂覆部分之间的边界上。例如，绝缘层可以设置为覆盖集流体上的活性材料层的表面的至少一部分和集流体上未涂覆部分(其中没有活性材料层)的表面的至少一部分。
也就是说，绝缘层可以形成在其上形成有活性材料层的集流体的表面上，并且在一个实例中，活性材料层可以形成于集流体表面的一部分上，并且绝缘层(作为其上形成有活性材料层的集流体的表面)可以形成在集流体的表面上的未形成活性材料层的部分以及活性材料层表面的至少一部分处。
这里，未涂覆部分是集流体上的区域，该区域是集流体上未形成活性材料层的区域，并且涂覆部分是指集流体上的形成有活性材料层的区域。
这样的绝缘层可以最大程度地减少能够在二次电池中的正极和负极之间发生的短路等，并确保稳定性。
图1是包含这种绝缘层(30)的本申请的电极的截面图，并且是示出形成了集流体(10)、活性材料层(20)和绝缘层(30％)的情况的图。在图中，绝缘层(30)和活性材料层(20)重叠以形成宽度为L’的重叠区域(AOL)。
这样的绝缘层可以具有受控的表面特性。在这种情况下，绝缘层的表面特性对应于绝缘层的与面向集流体的表面相反的表面。
例如，绝缘层的算术平均高度(Sa)可以在预定范围内。算术平均高度是表面粗糙度的一个变量。已知这种算术平均高度(Sa)为各个点相对于目标表面的平均平面的高度差的绝对值的平均值。在本申请中，算术平均高度的下限可以是2.5μm、2.6μm、2.7μm、2.8μm、2.9μm、3μm、3.01μm、3.02μm、3.03μm、3.04μm、3.05μm、3.06μm、3.07μm、3.08μm、3.09μm、3.1μm、3.15μm或3.5μm左右，上限可以是5μm、4.5μm、4μm、3.5μm、3.475μm、3.45μm、3.425μm、3.4μm、3.375μm、3.35μm、3.325μm、3.3μm或3.275μm左右。算术平均高度(Sa)可以至少为或大于上面列出的下限中的任一个，或者也可以在如下范围内：最多为或小于上面列出的上限中的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限中的任一个。
通过这样的表面特性，可以确保所期望的绝缘性能和粘附性，并且可以防止能够在电极中发生的缺陷，例如裂纹。这种表面特性是通过应用下面将要描述的本申请的特性材料而得到的，其中通过这些材料，可以确保所期望的绝缘性能和粘附性，并且可以防止能够在电极中发生的缺陷，例如裂纹。
绝缘层还可以满足选自由预定范围内的最大高度粗糙度(Sz)(条件(i))、预定范围内的算术平均峰值曲率(Spc)(条件(ii))和预定范围内的展开界面面积比(Sdr)(条件(iii))组成的组中的任一个或多个条件。
与上述条件(i)相关的Sz是待测量表面的最大高度粗糙度，这意味着单个平面内最高点与最低点之间的距离。
本申请的绝缘层表面中Sz的下限可以是13μm、14μm、15μm、15.25μm、15.5μm、15.75μm、16μm、16.25μm、16.5μm、16.75μm或17μm左右，上限可以是40μm、35μm、30μm、25μm、24.5μm、24μm、23.5μm、23μm、22.5μm、22μm、21.5μm、21μm、20.5μm或20μm左右。Sz可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
Spc是表面上的峰的主曲率的算术平均值。本申请的绝缘层中的Spc的上限可以是40mm-1、39mm-1、38mm-1、37mm-1、36mm-1、35mm-1、34mm-1、33mm-1、32mm-1、31mm-1、30mm-1、29mm-1、28mm-1、27mm-1、26mm-1、25mm-1、24mm-1、23mm-1、22mm-1、21mm-1、20mm-1、19mm-1、18mm-1、17mm-1、16mm-1、15mm-1、14mm-1、13mm-1、12mm-1、11mm-1、10mm-1、9mm-1、8mm-1、或7mm-1左右，下限可以是1mm-1、2mm-1、3mm-1、4mm-1、5mm-1、6mm-1、7mm-1、8mm-1、9mm-1、10mm-1、15mm-1、20mm-1、25mm-1、30mm-1左右。Spc可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
Sdr(展开界面面积比)是界面的展开面积比，是表示展开面积(所测量形状的表面积)与当从上方垂直观察测量区域时的面积相比增加了多少的数值。在本申请的绝缘层中，Sdr的上限可以是0.01、0.009、0.0085、0.008、0.0075、0.007、0.0065、0.006、0.0055、0.005、0.004、0.003、0.002、0.001或0.00095左右，下限可以是0.0001、0.0002、0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.002、0.003、0.004或0.005左右。Sdr可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
当绝缘层的表面特性满足上述条件(i)至(iii)中的任一个、或两个或全部时，可以确保所期望的绝缘性能和粘附性，并且还可以防止能够在电极中发生的缺陷，例如裂纹。这种表面特性是通过应用下面将要描述的本申请的特性材料而得到的，其中通过这些材料，可以确保所期望的绝缘性能和粘附性，并且可以防止能够在电极中发生的缺陷，例如裂纹。
测量Sa、Sz、Spc和Sdr的方法没有特别限制，例如可以通过使用已知的3D扫描设备扫描绝缘层的表面，然后分析扫描结果来测量。
具有本申请的上述特征表面特性的绝缘层可以使用本申请中提供的特定绝缘层材料来形成。
绝缘层可以包含水基粘合剂。在本申请中，术语水基粘合剂可以是指溶解度参数在预定范围内的粘合剂。溶解度参数已知是被称为所谓Hansen溶解度参数的数值，其是通过文献(例如，Yanlong Luo等人，2017，J.Phys.Chem.C 2017，121，10163-10173，DOI：10.1021/acs.jpcc.7b01583)确定的值，或者通过上述文献中描述的方法确定的值。
在本申请中，水基粘合剂的溶解度参数的下限可以是10MPa1/2、11MPa1/2、12MPa1/2、13MPa1/2、14MPa1/2、15MPa1/2或16MPa1/2左右，上限可以是30MPa1/2、28MPa1/2、26MPa1/2、24MPa1 /2、22MPa1/2、20MPa1/2或18MPa1/2左右。粘合剂的溶解度参数可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
当施加通过以特定方式将这种水基粘合剂分散在特定溶剂中而获得的溶液时，可以控制水基粘合剂在溶液中的粒径分布，结果，可以获得所期望的绝缘层。
如果水基粘合剂具有上述溶解度参数，则其具体类型不受特别限制，并且具有上述溶解度参数的粘合剂的代表性实例是SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)，但不限于此。
相对于绝缘层的总重量，绝缘层中的水基粘合剂的含量的下限可以是50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、99重量％或100重量％左右，并且相对于绝缘层的总重量，上限可以是100重量％、95重量％、92.5重量％、90重量％、87.5重量％、85重量％、82.5重量％、或者80重量％左右。粘合剂的含量可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
绝缘层可以包含颗粒，例如具有绝缘性能的无机颗粒，以及包含水基粘合剂。作为这样的颗粒，例如，可以使用陶瓷颗粒。通过这种方式，可以提高电池的安全性和绝缘层的强度。
作为颗粒，例如可以使用陶瓷颗粒，例如金属氧化物、类金属氧化物、金属氟化物或金属氢氧化物，并且例如可以使用选自勃姆石、γ-AlO(OH)、Al(OH)3、AlO(OH)、Al2O3、SiO2、TiO2、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、SrTiO3、BaTiO3和Mg(OH)2等中的任意一种或两种以上的组合。
为了有助于所期望的绝缘层的表面特性，可以使用具有预定平均粒径的颗粒作为上述颗粒。
例如，上述颗粒的平均粒径的下限可以是0.01μm、0.1μm、0.5μm、1μm、2μm、3μm、4μm或5μm左右，上限可以是100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm或1.5μm左右。平均粒径可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
这里，平均粒径是所谓的D50粒径(中值粒径)，其可以是指基于粒径分布的50％累积体积的粒径。当基于体积获得粒径分布时，在总体积为100％的累积曲线中累积值为50％的点处的粒径可以被视为所述平均粒径。D50粒径可以通过激光衍射方法来测量。
相对于100重量份的水基粘合剂，绝缘层中的颗粒比例的下限可以是1重量份、5重量份、10重量份、15重量份、20重量份或25重量份左右，并且相对于100重量份的水基粘合剂，上限可以是100重量份、80重量份、60重量份、40重量份、35重量份、或30重量份左右。该比例可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
绝缘层还可以包含作为化合物的溶剂组分。这种溶剂组分已经包含在用于形成绝缘层的溶液中。这种溶剂通常在形成绝缘层的干燥过程中被去除，但痕量的残留组分也可能存在于绝缘层中。
溶剂例如可以是具有预定范围内的偶极矩的溶剂。通过应用这样的溶剂，可以根据目的调节水基粘合剂在溶液中的分散状态。例如，溶剂在20℃下的偶极矩的下限可以是2.2D、2.4D、2.6D、2.8D、3.0D、3.2D、3.4D、3.6D、3.8D或4.0D左右，上限可以是6D、5.8D、5.6D、5.4D、5.2D、5.0D、4.8D、4.6D、4.4D或4.2D左右。偶极矩可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
作为溶剂，如果它们具有所述偶极矩，则可以不受限制地使用各种类型，例如，可以使用非水性有机溶剂。代表性地，可以使用酰胺系溶剂，例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，但不限于此。
绝缘层中的溶剂的含量是少量的。也就是说，如上所述，在形成绝缘层的过程中执行去除溶剂的过程，使得溶剂可不存在于绝缘层中。如果存在，相对于100重量份的粘合剂，绝缘层中溶剂含量的下限可以是0重量份左右，并且上限可以是20重量份、15重量份、10重量份、9重量份、8重量份、7重量份、6重量份、5重量份、4重量份、3重量份、2重量份、1重量份或0.5重量份左右。该含量可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
这样的绝缘层可以形成为合适的厚度。
例如，绝缘层厚度的下限可以是3.5μm、4μm、4.5μm、5μm、5.5μm、6μm、6.5μm或7μm左右，上限可以是50μm、45μm、40μm、35μm、30μm、25μm、20μm或15μm左右。厚度可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。当绝缘层的厚度满足上述范围时，可以限制锂离子的移动，从而改善容量表现问题，并确保合适的充电和放电容量。
这样的绝缘层可以使用绝缘层溶液作为材料来制造。在这种情况下，绝缘层溶液可以包含分散在上文所述的具有偶极矩的溶剂中的上述水基粘合剂。
在绝缘层溶液中，水基粘合剂可以被分散来表现出基本上单分散的粒径分布。此时，表现出基本上单分散的粒径分布的事实意味着在相对于体积的粒径分布曲线中识别出一个基本上主峰的情况。水基粘合剂的这种分散状态不能以常规方式通过将水基粘合剂分散在溶剂中来实现，而是需要以下面将描述的方式制备溶液。
水基粘合剂在溶液中的含量下限(固体含量＝100×水基粘合剂的重量/(水基粘合剂重量+溶剂重量))可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％左右，上限可以是50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％或12％左右。固体含量可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在至多为或小于上述列出的上限的范围内，同时至少为或大于上述列出的下限的任一个。
该溶液可以包含上文所述的颗粒作为附加组分。此时，即使在包含颗粒的状态下，溶液也可以表现出如上所述的基本上单分散的颗粒尺寸分布。此时，可适用的颗粒的具体类型和比例如上所述。
在包含水基粘合剂和其中分散有水基粘合剂的第一溶剂的溶液(以下可称为第一溶液)中，可以通过向其中添加不同于第一溶剂的第二溶剂同时从中去除第一溶剂的方法来制备这种绝缘层用溶液(也可以称为绝缘层用组合物)。
也就是说，绝缘层用溶液可以通过添加另一种溶剂同时从分散有水基粘合剂的溶液中去除溶剂的方法来制备。此时，作为添加的第二溶剂，可以使用能够残留在上述绝缘层中的溶剂。
当水基粘合剂直接分散在第二溶剂中时，不能获得如上所述的基本上单分散的粒径分布，并且使用这种材料难以形成所期望的绝缘层。
作为第一溶剂，可以使用偶极矩比第二溶剂的偶极矩低的溶剂。例如，第一溶剂在20℃下的偶极矩的上限可以是2.5D、2.4D、2.3D、2.2D、2.1D、2.0D、1.9D或1.85D左右，下限可以是0D、0.5D、1D或1.5D左右。虽然偶极矩低于第二溶剂的偶极矩，但它可以至少为或大于上述下限中的任一个，可以至多为或小于上述上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
如果第一溶剂具有如上所述的偶极矩，则可以不受限制地使用第一溶剂，但是，例如可以使用诸如水等水基溶剂。
在包含这样的第一溶剂和水基粘合剂的第一溶液中，水基粘合剂含量的下限(固体含量＝100×水基粘合剂重量/(水基粘合剂重量+第一溶剂重量))可以是1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％左右，并且上限可以是100％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％或45％左右。固体含量可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
从这样的溶液中去除第一溶剂可以在将第一溶液保持在预定温度以使第一溶液挥发的同时进行。由于存在同时进行第一溶剂的去除和第二溶剂的添加的环节，因此可以使用沸点比第一溶剂的沸点高的溶剂作为第二溶剂。在这种情况下，用于去除第一溶剂的温度可以在第一溶剂的沸点和第二溶剂的沸点之间。
例如，第一溶剂的沸点的下限可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃左右，上限可以是150℃、145℃、140℃、135℃、130℃、125℃、120℃、115℃、110℃或105℃左右。沸点可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
第二溶剂可以具有比第一溶剂更高的沸点。例如，第二溶剂的沸点(BP2)与第一溶剂的沸点(BP1)之间的差值(BP2-BP1)下限可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃左右，上限可以是150℃、145℃、140℃、135℃、130℃、125℃、120℃、115℃、110℃或105℃左右。沸点之差可以至少为或大于上面列出的下限中的任一个，或者也可以在如下范围内：最多为或小于上面列出的上限中的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限中的任一个。
在制备绝缘层溶液的步骤中，第一溶剂的去除可以以恒定的速率进行。即，第一溶剂的去除速率的下限可以是0.5g/min、1g/min、1.5g/min、2g/min、2.5g/min、5g/min、10g/min、50g/min、100g/min、500g/min、1kg/min、50kg/min、100kg/min、150kg/min、200kg/min、250kg/min、300kg/min、350kg/min、400kg/min、450kg/min、500kg/min、550kg/min或600kg/min左右，上限可以是700kg/min、650kg/min、600kg/min、550kg/min、500kg/min、450kg/min、400kg/min、350kg/min、300kg/min、250kg/min、200kg/min、150kg/min、100kg/min、50kg/min、10kg/min、1kg/min、500g/min、100g/min、50g/min、10g/min、5g/min、4g/min或3g/min左右。第一溶剂的去除速率可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。这样的去除速率可以通过调节第一溶液的干燥温度来控制。上述去除速率是平均速率。
在制备绝缘层溶液的步骤中，第二溶剂的添加也可以以恒定的速率进行。即，第二溶剂的添加速率的下限可以是0.01kg/min、0.05kg/min、0.1kg/min、0.15kg/min或0.2kg/min左右，上限可以是250kg/min、200kg/min、150kg/min、50kg/min、10kg/min、9kg/min、8kg/min、7kg/min、6kg/min、5kg/min、4kg/min或3kg/min左右。所述添加速率是平均速率。
在制造过程中，在基本上从第一溶液中去除第一溶剂之后，可以进行第一溶剂的去除和第二溶剂的添加，直到包含第二溶剂和水基粘合剂的溶液的固体含量达到预定范围。
也就是说，进行上述过程，直到与溶液中的水基粘合剂的含量相对应的固体含量(＝100×水基粘合剂的重量/(水基粘合剂的重量+第二溶剂的重量))达到预定范围。此时，固体含量的下限可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％左右，上限可以是50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％或12％左右。固体含量可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在至多为或小于上述列出的上限的范围内，同时至少为或大于上述列出的下限的任一个。
以这种方式，可以制备处于所期望的分散状态的绝缘层溶液。
如上所述，第一溶剂的去除和第二溶剂的添加可以在可实现第一溶剂的所述去除速率的温度下进行，该温度为第一溶剂的沸点与第二溶剂的沸点之间的温度。
同时，在上述过程中，去除第一溶剂的过程和去除第二溶剂的过程的至少一部分重叠。也就是说，第一溶剂的去除和第二溶剂的添加可以同时开始，并且在一些情况下，其中一个过程可以在进行另一个过程的同时执行，其中在任何情况下，某一部分重叠。
在制备绝缘层溶液的过程中，也可以在如上所述用第二溶剂置换第一溶液中的第一溶剂之后，进行将上述颗粒添加到包含第二溶剂的溶液中的步骤。
这样的绝缘层溶液可以形成具有期望特性的绝缘层。例如，绝缘层溶液在形成绝缘层的同时不会引起在高温下膨胀的问题，在绝缘层的形成过程中确保了绝缘性能和湿剥离力。当使用绝缘层溶液时，可以抑制活性材料层的凝胶化，并且可以防止绝缘层与活性材料层之间的界面处的裂纹等。
例如，绝缘层溶液可以形成其中根据下面的等式1的表面的算术平均高度(Sa)之间的差的百分比(R1)在预定范围内的绝缘层。百分比(R1)的上限可以是20％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％或5％左右，下限可以是0.01％、0.05％、0.1％、0.5％或1％左右。百分比(R1)可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
[等式1]
R1＝|Sa1-Sa2|/Sa2×100
在等式1中，Sa1是通过在130℃下干燥绝缘层溶液而形成的绝缘层的表面的算术平均高度(Sa)，Sa2是通过在室温(约25℃)下干燥绝缘层溶液而形成的绝缘层的表面的算术平均高度(Sa)。
绝缘层溶液还可以形成根据以下等式2的粘附力之差的比例(R2)在预定范围内的绝缘层。根据以下等式2的粘附力之差的比例(R2)的下限可以是70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、84％、86％或88％左右，上限可以是100％、99％、98％、97％、96％或95％左右。该比例可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
[等式2]
R2＝Aw/Ad×100
在等式2中，Aw是指在附着于金属样品的绝缘层在室温(约25℃)下浸入电解质的状态下，通过90度剥离试验测量的绝缘层相对于金属样品的剥离力(湿剥离力)，Ad是指在室温(约25℃)下通过90度剥离试验测量的绝缘层相对于金属样品的剥离力(干剥离力)。
这里，湿剥离力可以是指在用电解质溶液浸渍的状态下测量的绝缘层的剥离力。湿剥离力可以是指在将一侧形成有绝缘层的金属样品浸入电解质中之后通过90度剥离测试测量的剥离力。金属样品是其中形成绝缘层的空间，其可以是指在制造电极中使用的集流体，并且可以是冲压成具有预定宽度和长度的集流体。
由于上述等式2的粘附力之差的比例(R2)满足上述范围，因此本申请的一个实例的绝缘层可以阻挡锂离子在电极的叠覆(overlay)区域中的移动，以抑制容量表现。
叠覆区域可以是指在电极中形成绝缘层的区域。绝缘层可以设置为覆盖集流体上的活性材料层的表面的至少一部分和未涂覆部分(其中没有活性材料层)的表面的至少一部分，但是活性材料层中形成了绝缘层的区域可以称为叠覆区域。
在本申请的一个实例的绝缘层中，在附着于金属样品的绝缘层在室温下浸入电解质的状态下通过90度剥离试验测量的从金属样品剥离绝缘层的湿剥离力(Aw)可以是15gf/20mm以上、15.5gf/20mm以上、16gf/20mm以上，16.5gf/20mm以上、17gf/20mm以上、17.5gf/20mm以上、18gf/20mm以上、18.5gf/20mm或以上、或19gf/20m以上。在另一个实例中，绝缘层的湿剥离力可以是50gf/20mm以下、48gf/20mm以下、46gf/20mm以下、44gf/20mm以下、42gf/20mm以下、40gf/20mm以下、38gf/20mm以下、36gf/20mm以下、34gf/20mm以下、32gf/20mm以下、或者30gf/20mm以下。绝缘层的湿剥离力可以在通过适当选择上述上限和下限而形成的范围内。
在绝缘层的湿剥离力(Aw)的测量中，可以通过在其上形成有绝缘层的金属样品被固定的状态下通过向绝缘层的一侧(例如自立区域)施加张力来测量绝缘层从金属样品剥离的力。此时，其上形成有绝缘层的金属样品可以处于其在室温下浸渍在电解质中的状态，并且湿剥离力可以通过在浸渍在电解质中的状态下从金属样品剥离的力来测量。绝缘层的湿剥离力可以通过90度剥离试验来测量。例如，在设置UTM设备(供应商公司：TA)的负载为0后，可以通过将负载速度设置在10mm/min至200mm/min的范围内来测量金属样品的剥离力。
测量绝缘层的湿剥离力(Aw)时使用的电解质可以包含有机溶剂和电解质盐，并且电解质盐可以是锂盐。作为锂盐，可以不受限制地使用通常用于锂二次电池的非水电解质中的锂盐。例如，作为锂盐，可以使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(C2F5SO3)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiCl、LiI或LiB(C2O4)2等。作为包含在电解质中的有机溶剂，可以不受限制地使用锂二次电池的电解质中常用的那些。例如，醚、酯、酰胺、线性碳酸酯或环状碳酸酯可以单独使用或以两种以上的混合物使用。其中，代表性实例可包括碳酸酯化合物，其可以为环状碳酸酯、线性碳酸酯或其混合物。
绝缘层的干剥离力(Ad)也可以通过在室温下的90度剥离试验来测量。
通常，二次电池中的电极处于被电解质浸渍的状态，但是传统的绝缘涂层不能阻止锂离子在电极的叠覆区域中的移动，因为在被电解质浸渍状态下的湿剥离力降低，从而导致容量表现问题。特别地，锂离子可能在电极的叠覆区域表现容量时沉淀，这可能导致电池稳定性的降低。
当绝缘层的湿剥离力满足上述范围时，可以抑制锂离子在电极的叠覆区域中的移动，并且可以通过防止锂离子沉淀来提高电池的稳定性。
在本申请的电极中，绝缘层可以表现出优异的相对于集流体的剥离力。该剥离力可以是湿剥离力。这种湿剥离力可以是通过用电解质浸渍包含集流体和绝缘层的电极而测量的剥离力，其可以是绝缘层相对于集流体的剥离力。湿剥离力可以是在90度的剥离角和100mm/min的剥离速率下测量的绝缘层相对于集流体的剥离力，其中剥离力可以为在将包含绝缘层和集流体的电极在25℃的温度下浸入电解质中1小时后测得的剥离力。剥离力(Aw)的下限可以是15gf/20mm、15.5gf/20mm、16gf/20mm、16.5gf/20mm、17gf/20mm、17.5gf/20mm、18gf/20mm、18.5gf/20mm或19gf/20mm，上限可以是50gf/20mm、48gf/20mm、46gf/20mm、44gf/20mm、42gf/20mm、40gf/20mm、38gf/20mm、36gf/20mm、34gf/20mm、32gf/20mm、或30gf/20mm。剥离力可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在至多为或小于上述列出的上限的范围内，同时至少为或大于上述列出的下限的任一个。上述过程中使用的电解质类型与上述等式2中测量Aw时使用的电解质类型相同。测量这种剥离力的方法具体遵循实施例部分描述的内容。
如果使用上述绝缘层溶液，则制造本申请的这种电极的方法不受特别限制。
例如，电极的制造方法可以包括通过使用上述绝缘层溶液在集流体的至少一侧上形成绝缘层的步骤。在该过程中，绝缘层溶液可以是以上述方式制备的溶液。此外，绝缘层也可以形成在其上形成有活性材料层的集流体上，并且也可以形成在其上未形成活性材料层的集流体上，但是它通常形成在其上形成有活性材料层的集流体上。
当绝缘层形成在其上形成有活性材料层的集流体上时，绝缘层可形成为覆盖活性材料层上的至少一部分表面和未涂覆部分(集流体上没有活性材料层)的至少一部分表面。绝缘层可以表现出上述表面特性。
电极的制造方法还可以包括在集流体的至少一侧上形成活性材料层的步骤。
这里，形成活性材料层的方法不受特别限制。例如，活性材料层可通过在集流体上施加用于形成活性材料层的活性材料组合物(浆料)，并在必要时进行干燥和/或辊压过程来形成。
这里，可以通过各种已知的方法进行涂覆，例如槽模涂覆、滑动涂覆和幕涂。
活性材料层可指施加到集流体的至少一侧的活性材料组合物(浆料)，在另一个实例中，它可指涂覆的活性材料组合物(浆料)完全干燥的状态。具体而言，当活性材料组合物与绝缘层溶液同时干燥时，活性材料层可以指施加的活性材料组合物，并且当下面将描述的活性材料组合物和绝缘层溶液的干燥时间不同时，活性材料层可以指涂覆的活性材料组合物被干燥并且干燥完成的状态。
根据二次电池模型，活性材料组合物(浆料)可涂覆在集流体一侧的一部分或全部上。例如，活性材料组合物仅被施加到集流体一侧的一部分(涂覆部分)，而不施加到另一部分(未涂覆部分)，由此也可以形成预定的图案。然而，考虑到引入绝缘层以防止正极和负极之间的短路，活性材料组合物优选仅施加到一部分，使得涂覆部分和未涂覆部分形成在待涂覆的集流体的一侧周围。
在该过程中应用的集流体类型如上所述。
活性材料组合物(浆料)可以通过在适当的溶剂中分散上述电极活性材料和其它必要的组分(例如，粘合剂和/或导电材料等)来制备。此时，施加的电极活性材料、用于活性材料的粘合剂以及导电材料等的类型和比例如上所述。此外，可以应用已知的溶剂作为溶剂，例如，可以应用水、异丙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和/或丙酮等。
绝缘层可以通过使用绝缘层溶液形成在集流体上，该集流体上以这种方式形成有或未形成活性材料层。如果存在活性材料层，则绝缘层可以形成为覆盖活性材料层的至少一部分表面和未涂覆部分(集流体上没有活性材料层)的至少一部分表面。这里，绝缘层可以是指施加的绝缘组合物被干燥并且干燥完成的状态。
此时，用于形成绝缘层的施加方法没有特别限制，例如，可以应用与用于形成活性材料层的施加方法相同的方法。
在施加这种绝缘层溶液之后，可以通过干燥过程等形成绝缘层。当在该过程中存在施加的活性材料组合物时，也可以对施加的活性材料组合物和绝缘层溶液同时进行干燥。在一些情况下，可以首先干燥活性材料组合物，然后干燥绝缘组合物。
干燥温度没有特别限制。例如，干燥温度的下限可以是20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃左右，上限可以是200℃、190℃、180℃、170℃、160℃、150℃、140℃、135℃、130℃、125℃、120℃、115℃、110℃、105℃、100℃、95℃、90℃、85℃、80℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、45℃或40℃左右。温度可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
干燥时间可以根据干燥温度适当调节，没有特别限制。例如，干燥时间的下限可以是5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟或50分钟左右，上限可以是200分钟、180分钟、150分钟、100分钟、90分钟、80分钟、70分钟、60分钟、50分钟、40分钟、30分钟、20分钟、或者10分钟左右。干燥时间可以至少为或大于以上列出的下限中的任一个，可以至多为或小于以上列出的上限中的任一个，或者也可以在如下范围内：至多为或小于以上列出的上限的任一个，同时至少为或大于以上列出的下限的任一个。
在本申请的一个实例的制造电极的方法中，即使绝缘组合物在室温下干燥，与在高温下干燥相比，它也不具有高的表面粗糙度增长率。这里，其不具有高的表面粗糙度增加率的事实可能意味着根据上述等式1的表面的算术平均高度(Sa)之间的差的百分比(R1)为20％以下、19％以下、18％以下、17％以下、16％以下、15％以下、14％以下、13％以下、12％以下、11％以下、10％以下、9％以下、8％以下、7％以下、6％以下、或者5％以下。
如上所述，在本申请的一个实例的制造电极的方法中，其不具有高的表面粗糙度增长率，使得其即使在高温和室温下干燥也可制造，并且当在室温下干燥时，干燥在短时间内完成，由此可以最大程度地减小对活性材料层的渗透。
除了上述过程之外，本申请的制造电极的方法还可以包括任何需要的已知的过程(例如，辊压等)。
本申请的一个实例的电极可以是正极或负极。通常，绝缘层形成在正极上。
本申请一个实例的二次电池可以包含本申请一个实例的电极。二次电池可以是锂离子电池。此外，二次电池可以包含正极、面向正极的负极、插入正极和负极之间的隔膜、以及电解质。此时，二次电池可选地还包含用于容纳正极、负极和隔膜的电极组件的电池盒，以及密封该电池盒的密封件。
隔膜将负极和正极分开，并为锂离子提供移动通道，其中可以使用本领域中通常使用的任何隔膜而没有特别限制，并且特别优选对电解质的离子移动的阻力低，同时其具有优异的电解质含水量能力。具体而言，可以使用多孔聚合物膜，例如，由聚烯烃类聚合物(如乙烯聚合物、丙烯聚合物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物)制备的多孔聚合物膜，或者其两层以上的层叠结构。另外，也可以使用常规的多孔无纺布，例如，由高熔点玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等制成的无纺布。此外，也可以使用包含陶瓷成分或聚合物材料的经涂覆隔膜来确保耐热性或机械强度，并且可以选择性地以单层或多层结构适用。
作为电解质，可以使用本领域内通常使用的有机液体电解质、无机液体电解质、凝胶型聚合物电解质、熔融型无机电解质等，但不限于此。具体地，电解质可以包含机溶剂和锂盐。
可以使用有机溶剂而没有特别限制，只要其可以充当参与电池的电化学反应的离子可以移动经过的介质即可。具体而言，作为有机溶剂，可以使用：酯类溶剂，例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯或ε-己内酯；醚类溶剂，例如二丁醚或四氢呋喃；酮类溶剂，例如环己酮；芳烃类溶剂，例如苯或氟苯；碳酸酯类溶剂，例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)或碳酸亚丙酯(PC)；醇类溶剂，例如乙醇或异丙醇；腈类，例如R-CN(R是直链、支链或环状的具有2至20个碳原子的烃基，可以包含双键芳环或醚键)；酰胺类，例如二甲基甲酰胺；二氧戊环类，例如1,3-二氧戊环；或环丁砜；等等。在这些中，优选碳酸酯类溶剂，更优选可以提高电池的充电/放电性能的具有高离子电导率和高介电常数的环状碳酸酯(例如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯等)和低粘度的直链碳酸酯类化合物(例如，碳酸乙甲酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯等)的混合物。
可以使用锂盐而没有特别限制，只要它是能够提供用于锂二次电池的锂离子的化合物即可。具体而言，作为锂盐，可以使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(C2F5SO3)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、、LiCl、LiI或LiB(C2O4)2等。锂盐的浓度优选在0.1M至2.0M的范围内调节。当锂盐的浓度在上述范围内时，电解质具有合适的导电性和粘度，从而其表现出优异的电解质性能，锂离子可以有效移动。
出于改善电池寿命特性、抑制电池容量下降、改善电池放电容量等目的，除了电解质的组分之外，电解质中还可以进一步包含例如一种或多种以下添加剂：基于碳酸烷撑酯类化合物如二氟碳酸亚乙酯、吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、N-甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代的噁唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇或三氯化铝等。此时，相对于电解质的总重量，添加剂的含量可以为0.1重量％至5重量％。
二次电池可用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式设备，以及用于混动汽车(HEV)等电动车辆。
有利效果
本申请可以提供一种具有绝缘层的电极及其制造方法，该绝缘层稳定地确保所期望的绝缘性能，同时表现出优异的粘附力，并且不会在电极的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界处引起裂纹等。在本申请中，还可以提供电极的用途。
附图说明
图1是本申请的一个实例的电极的截面图。
图2显示了SBR的NMP溶液中的SBR的粒径分布。
图3显示了绝缘层溶液的粒径分布分析结果。
图4是实施例1的绝缘层表面的SEM图像(放大倍数：×500)。
图5是实施例2的绝缘层表面的SEM图像(放大倍数：×500)。
图6是比较例1的表面的SEM图像(放大倍数：×500)。
图7是比较例2的绝缘层表面的SEM图像(放大倍数：×500)。
图8是比较例3的绝缘层表面的SEM图像(放大倍数：×500)。
图9是用于解释评价剥离力的方法的视图。
图10是测量放电容量的图，用于评价实施例和比较例的硬币型半电池的容量表现(室温放电特性)。
图11是测量放电容量的图，用于评价实施例和比较例的硬币型半电池的容量表现(45℃放电特性)。
具体实施方式
在下文中，通过实例等详细描述电极等，但电极的范围不受以下实例的限制。
1.粒径分布的评价
根据ISO-13320标准，用Malvern的MASTERSIZER3000设备测量平均粒径(D50粒径)或粒径分布。当用激光照射分散在溶剂中的颗粒时，激光被颗粒散射，并且散射的激光的强度和方向性值根据颗粒的尺寸而变化，从而可以通过使用米氏理论分析它们来获得平均直径。
通过转换成与通过上述分析分散的颗粒具有相同体积的球体的直径，获得粒径分布的基于体积的累积图，并且该图的50％累积粒径(中值直径)被指定为平均粒径(D50粒径)。
制备例1.绝缘层用组合物的制备
在SBR(苯乙烯丁二烯橡胶)分散在水(溶剂)中而成的SBR水溶液中，用NMP(N-甲基吡咯烷酮)代替溶剂以制备经NMP置换的SBR。水是偶极矩大约为1.84D(20℃)且沸点大约为100℃的溶剂；NMP是偶极矩大约为4.1D(20℃)且沸点大约为202℃的溶剂；而SBR是溶解度参数约为16.9MPa1/2左右的粘合剂。SBR的该溶解度参数是在Yanlong Luo等人的文献(J.Phys.Chem.C 2017，121，10163-10173)中确定的值。
SBR水溶液包含约100g SBR和约150g水，由此SBR的固体含量为约40％。
将SBR水溶液保持在高于水的沸点且低于NMP的温度下以蒸发水溶液中的水，同时向其中滴加NMP。设定温度，使得SBR水溶液中基本上所有的水在约60分钟内蒸发。也就是说，设定温度使得水的去除速率为约2.5g/min。最后以恒定的速率滴加NMP，在5分钟内可以引入约1000g NMP。因此，NMP的加入速率约为0.2kg/min，通过上述过程用NMP代替水而成的溶液中SBR的固体含量(＝100×SBR/(SBR+NMP))约为10％。
以与上述相同的方式，在SBR水溶液中用NMP代替水，以获得固体含量约为10％的溶液(SBR的NMP溶液)。
图2是分析以上述方式形成的SBR的NMP溶液中SBR的粒径分布的图。图2中显示单分散粒径分布的部分是SBR在NMP的粒径分布。通过该图可知，其显示出单分散型分布，其中在SBR的NMP溶液的粒径分布中，SBR粘合剂的平均直径(D50粒径)为约180nm。在图2中，双峰粒径分布不是针对以上述方式形成的SBR的NMP溶液，而是针对通过干燥SBR水溶液获得SBR并将其再次分散在NMP的情况下的粒径分布。在粉末再分散的情况下，粒径分布显示双峰分布，并且由于SBR的聚集，也确认了非常大的平均粒径(D50)。
通过将作为陶瓷颗粒的勃姆石(平均粒径(D50)：约1μm)混合到所制备的SBR的NMP溶液中来制备绝缘层用组合物。此时，进行混合，使得SBR和勃姆石的重量比约为4∶1(SBR∶勃姆石)左右。
图3是对绝缘层用组合物进行的粒径分析的结果。在图3中，单分散粒径分布是勃姆石分散在SBR的NMP溶液中的情况。从图3可以知道，绝缘层用组合物的粒径分布中的D50粒径已被确认为约1.1μm，并且它显示出单分散型分布。当相同量的勃姆石与图2中显示双峰粒径分布的溶液混合时，所确认的粒径分布也显示在图3中，其是图3中显示出双峰分布的图。在粉末再分散的情况下，粒径分布显示双峰分布，并且也确认了大的D50粒径。
这些结果表明，组合物中颗粒组分的粒径分布根据绝缘层用组合物的制造方法而有所不同。
实施例1
(1)电极的制造
将浆料(活性材料组合物)施加到铝箔(集流体)的一侧。当将浆料施加到铝箔的一部分上时，以使得在铝箔上形成涂覆部分(涂覆浆料的部分)和未涂覆部分(未涂覆浆料的部分)的方式进行施加。
随后，施加制备实施例1的绝缘层用溶液以覆盖铝箔上的未涂覆部分和与未涂覆部分相邻的涂覆部分，然后在对流烘箱中在130℃的温度下干燥10分钟至20分钟左右，然后通过辊压过程制造其中形成了活性材料层和绝缘层的正极。
所形成的活性材料层的厚度约为75μm，绝缘层的厚度约为7μm。作为浆料，使用通过以97.5∶1.66∶0.7(正极活性材料∶PVDF∶C)的重量比将正极活性材料(LiNi0.65Co0.15Mn0.2O2)、粘合剂(PVDF，聚偏氟乙烯)和炭黑(C)混合到NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中而获得的浆料。
(2)硬币型半电池的制造
通过层压锂金属板、隔膜和正极来制造电极组件，并将其嵌入壳体中，然后将电解质注入壳体中并密封以制造硬币型半电池。作为电解质，使用其中EC(碳酸乙酯)和EMC(碳酸甲乙酯)以3∶7(EC∶EMC)的体积比混合并且包含浓度为1M的锂盐(LiPF6)的电解质。
实施例2
施加绝缘层用组合物，然后在25℃的干燥室中干燥约90分钟以制造正极，除此之外，以与实施例1相同的方式制造正极和硬币型半电池。
比较例1
除了未形成绝缘层以外，以与实施例1相同的方式制造电极和硬币型半电池。
比较例2
作为绝缘层用组合物，使用其中PVDF(聚偏氟乙烯)溶解在NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中而成的组合物，除此之外，以与实施例1相同的方式制造电极和硬币型半电池。
比较例3
使用下述溶液作为绝缘层的组合物，该溶液如制备实施例1中所述，将干燥的SBR(丁苯橡胶)分散在NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)中并向其中加入勃姆石，该溶液是在图2和图3中显示双峰粒径的溶液；除此之外，以与实施例2相同的方式制造电极和硬币型半电池。
测试例1.绝缘层的表面评价
使用SEM(扫描电子显微镜)观察实施例和比较例2和3的各个电极的绝缘层表面，将结果显示在图4至8中。图4是实施例1的绝缘层的表面，图5是实施例2的绝缘层的表面，图6是比较例1的活性材料层的表面，图7是比较例2的绝缘层的表面，图8是比较例3的绝缘层的表面。
使用VR-500(由KEYENCE制造)作为3D扫描仪扫描绝缘层的表面，然后将通过软件分析的特性总结在表1中。可以使用3D扫描仪扫描绝缘层的表面，并且可以通过内置于扫描仪中的分析软件获得表面特征。在下表1中，Sa是绝缘层表面的算术平均高度(单位：μm)，Sz是绝缘层表面的最大高度粗糙度(单位：μm)，Spc是绝缘层表面的算术平均峰值曲率(单位：mm-1)，Sdr是绝缘层表面的展开界面面积比。
[表1]
| Sa | Sz | Spc | Sdr | |
| 实施例1 | 3.102 | 17 | 7.551 | 0.0009 |
| 实施例2 | 3.262 | 20 | 31.769 | 0.0054 |
| 比较例2 | 1.764 | 19.4 | 55.99 | 0.0227 |
| 比较例3 | 2.460 | 15.8 | 40.53 | 0.0096 |
测试例2.绝缘层剥离力的测量
(1)干剥离力(Ad)
将每个实施例或比较例中应用的绝缘层溶液涂覆在铝箔上，并在室温(约25℃)下充分干燥，以在箔上形成约10μm左右的绝缘层。
随后，用冲压机将其上形成有绝缘层的箔冲压成宽度为大约20mm左右且长度为约125mm左右的尺寸，从而制备样品。使用双面胶带将标本固定在载玻片上。在附着时，未形成绝缘层的表面附着在载玻片上。这里，作为双面胶带，使用与铝箔和绝缘层之间的剥离力相比具有高剥离力的双面胶带。
通过用双面胶带将样品附着在载玻片上，并在约2kg的辊上往复运动十次来进行附着。
随后，通过使用TA的UTM(通用测试机)装置以90度的剥离角和100mm/min的剥离速率拉动绝缘层的一侧来测量剥离力。
(2)湿剥离力的测量(Aw)
将每个实施例或比较例中应用的绝缘层溶液涂覆在铝箔上，并在室温(约25℃)下充分干燥，以在箔上形成厚度约为10μm左右的绝缘层。
随后，用冲压机将其上形成有绝缘层的箔冲压成宽度为大约20mm左右且长度为约125mm左右的尺寸，从而制备样品。
按照图9所示的方式评价湿剥离力。
参考图9，首先，将试样中绝缘层的一侧端从箔上剥离，形成绝缘层的自立区域(图1a)。随后，将试样浸入电解质中，但站立区域未浸入电解质中(图1b)。这里，作为电解质，使用其中DMC(碳酸二甲酯)和EC(碳酸乙烯酯)以1∶1的重量比混合、并且在混合物中溶解了浓度为1M的LiPF6的电解质。浸渍时，电解质的温度保持在约25℃左右，浸渍进行1小时左右。
浸渍后，使用双面胶带将样品附着在载玻片上。在附着时，未形成绝缘层的表面附着在载玻片上。这里，作为双面胶带，使用与铝箔和绝缘层之间的剥离力相比具有高剥离力的双面胶带。
通过用双面胶带将样品附着在载玻片上，并在约2kg的辊上往复运动十次来进行附着。
随后，通过使用TA的UTM(通用试验机)装置以90度的剥离角和100mm/min的剥离速率拉动绝缘层的一侧(站立区域)来测量剥离力(图1c和图1d)。
测量结果显示在下面的表2中。
在下表2中，R2是通过将测得的干剥离力(Ad)和湿剥离力(Aw)代入公式R2＝100×Aw/Ad而获得的数值。此外，在下面的表2中，干剥离力和湿剥离力的单位是gf/20mm。
[表2]
| 干剥离力(Ad) | 湿剥离力(Aw) | R2(％) | |
| 实施例1 | 21.7 | 19.3 | 89 |
| 实施例2 | 21.8 | 19.2 | 88.1 |
| 比较例2 | 21.8 | 14 | 64 |
| 比较例3 | 21.8 | 13 | 59.6 |
测试例3.硬币型半电池的特性评价
对于在实施例和比较例中制备的硬币型半电池，在0.1C放电条件下评价放电速率，结果示于下表3中。此外，分别在25℃和45℃下测量了放电特性。
图10和图11显示了放电特性的评价结果。
[表3]
| 放电率(25℃)(％) | 放电率(45℃)(％) | |
| 实施例1 | 0 | 1 |
| 实施例2 | 0 | 1 |
| 比较例1 | 100 | 100 |
| 比较例2 | 2 | 15 |
| 比较例3 | 7 | 96 |
Claims (20)
1.一种电极，其包含：
集流体；
活性材料层，所述活性材料层形成在所述集流体的至少一侧上；和
绝缘层，所述绝缘层形成在其上形成有所述活性材料层的所述集流体的表面之上，其中
所述绝缘层的表面的算术平均高度Sa为3μm以上。
2.根据权利要求1所述的电极，其中，所述活性材料层形成在所述集流体表面的区域的一部分之上，并且所述绝缘层作为其上形成有所述活性材料层的所述集流体的表面，形成在所述集流体表面上未形成所述活性材料层的区域的至少一部分之上以及所述活性材料层的表面的至少一部分之上。
3.根据权利要求1所述的电极，其中，所述绝缘层的表面还满足以下条件(i)至(iii)中的一个以上：
条件(i)：所述绝缘层的表面的最大高度粗糙度(Sz)≥15μm，
条件(ii)：所述绝缘层的表面的算术平均峰值曲率(Spc)≤40mm-1；和
条件(iii)：所述绝缘层的表面的展开界面面积比(Sdr)≤0.0009。
4.根据权利要求3所述的电极，其还满足条件(i)至(iii)中的两个以上。
5.根据权利要求3所述的电极，其还满足全部条件(i)至(iii)。
6.根据权利要求1所述的电极，其中，所述绝缘层包含溶解度参数为10MPa1/2至30MPa1/2的粘合剂。
7.根据权利要求6所述的电极，其中，所述绝缘层中的所述粘合剂的含量为50重量％至100重量％。
8.根据权利要求6所述的电极，其中，所述绝缘层还包含陶瓷颗粒。
9.根据权利要求8所述的电极，其中，所述陶瓷颗粒的平均粒径的范围为0.01μm至100μm。
10.根据权利要求8所述的电极，其中，所述陶瓷颗粒为金属氧化物、类金属氧化物、金属氟化物或金属氢氧化物。
11.根据权利要求8所述的电极，其中，相对于100重量份的所述粘合剂，所述绝缘层包含1重量份至100重量份的所述陶瓷颗粒。
12.根据权利要求6所述的电极，其还包含在20℃下的偶极矩为2.2D至6D的化合物。
13.一种制造电极的方法，其包括：
使用绝缘层溶液在集流体的至少一侧上形成绝缘层的步骤，其中
所述绝缘层用溶液包括通过在包含第一溶剂和粘合剂的第一溶液中添加第二溶剂同时去除所述第一溶剂来制备第二溶液的步骤，并且
所述第一溶剂在20℃下的偶极矩大于0D且为2.5D以下，所述第二溶剂在20℃下的偶极矩为2.2D至6D，并且所述粘合剂的溶解度参数为10MPa1/2至30MPa1/2。
14.根据权利要求13所述的制造电极的方法，其中，所述第一溶液的固体含量为1％至100％。
15.根据权利要求13所述的制造电极的方法，其中，执行去除所述第一溶剂或添加所述第二溶剂，直到所述第二溶液的固体含量为1％至50％。
16.根据权利要求13所述的制造电极的方法，其中，所述第一溶剂的沸点为50℃至150℃。
17.根据权利要求16所述的制造电极的方法，其中，所述第二溶剂的沸点(BP2)与所述第一溶剂的沸点(BP1)之差(BP2-BP1)为50℃至150℃。
18.根据权利要求13所述的制造电极的方法，其中，去除所述第一溶剂的速率被调节在0.5g/min至700kg/min的范围内。
19.根据权利要求13所述的制造电极的方法，其中，添加所述第二溶剂的速率被调节在0.01kg/min至250kg/min的范围内。
20.一种电池，其包含权利要求1所述的电极。
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