CN117616593A - 锂二次电池用电极和包括其的锂二次电池 - Google Patents

锂二次电池用电极和包括其的锂二次电池 Download PDF

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李守熙
陈善美
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Abstract

本发明涉及锂二次电池用电极和包括其的锂二次电池，所述锂二次电池用电极包括：电极部分，所述电极部分包括集流体、形成在集流体上的电极层、以及形成在电极层上的绝缘层，并且还包括：涂覆构件，所述涂覆构件包括与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域和延伸至第一涂覆区域并与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域。

Description

锂二次电池用电极和包括其的锂二次电池
技术领域
相关领域的交叉应用
本申请要求在韩国知识产权局于2022年5月24日提交的韩国专利申请第10-2022-0063560号和于2023年5月15日提交的韩国专利申请第10-2023-0062526号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及锂二次电池用电极和包括其的锂二次电池，所述锂二次电池用电极可以确保电极边缘的绝缘特性并因此防止由于电池组装期间的短路而引起的缺陷。
背景技术
随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能源的可充电/可放电二次电池的需求迅速增加，并因此进行了对能够满足各种需求的二次电池的各种研究。此外，可充电/可放电二次电池作为用于电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(Plug-in HEV)等的电源引起了相当多的关注，所述电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(Plug-in HEV)已被开发以解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆引起的空气污染等。
如果由于正电极与负电极之间的接触而发生短路，则锂二次电池会爆发强烈的发热。二次电池的多孔隔离件由于材料特性和制造工艺特性(包括拉伸)而在约100℃或更高的温度下表现出极端的热收缩行为，这引起了在正电极与负电极之间发生短路的问题。为了解决这样的电池安全问题，提出了其中在多孔基底上设置有由绝缘填料颗粒和粘结剂聚合物的混合物形成的多孔涂层，并且在该多孔涂层中添加有具有停工(shut-down)功能的材料的隔离件。
然而，在常规隔离件配置成在多孔基底上形成具有无机颗粒的多孔涂层的情况下，存在的问题是，没有单独的粘合剂层，并因此与对电极的界面粘合力弱，这使电池组件的可加工性劣化，并且另外电极的膨胀和收缩由于粘合力不足而导致界面剥离，这使电池的寿命特性劣化。
此外，在对涂覆有基于高耐热材料的绝缘层的电极部分进行冲压时，存在在边缘部分发生解吸现象以及短路的可能性高的问题。
因此，需要研究可以实现优异的绝缘特性并且防止电池短路的锂二次电池。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供可以实现高绝缘特性和低电阻特性的锂二次电池用电极。
本发明的另一个目的是提供用于制造锂二次电池用电极的方法。
本发明的又一个目的是提供包括锂二次电池用电极的锂二次电池。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了锂二次电池用电极，其包括：电极部分，所述电极部分包括集流体、形成在集流体上的电极层、以及形成在电极层上的绝缘层；并且还包括：涂覆构件，所述涂覆构件包括与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域以及延伸至第一涂覆区域并与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域。
根据本发明的另一个方面，提供了锂二次电池，其包括：上述锂二次电池用电极；以及形成在锂二次电池用电极上的第二电极部分。
现在，将详细描述根据本发明的实施方案的锂二次电池用电极、包括其的锂二次电池等。
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普通术语或字典术语，并且基于发明人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式来适当地描述其发明的原则，本发明应解释为具有与本发明的技术构思一致的含义和概念。
除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语均具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。本文所使用的术语仅为了描述具体实施方案而并不旨在限制本发明的范围。
除非上下文另有明确说明，否则本文所使用的单数形式旨在包括复数形式。
应理解，在本文中使用术语“包含”、“包括”、“具有”等以指定所述特征、区域、整数、步骤、动作、要素和/或组件的存在，但不排除其他特征、区域、整数、步骤、动作、要素、组件和/或组的存在或添加。
虽然本发明可以以各种方式进行修改并采取各种替代形式，但其具体实施方案在以下详细说明和描述。然而，应理解，不旨在将本发明限制为所公开的特定形式，而相反，本发明涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改方案、等同方案和替代方案。
在描述位置关系时，例如，在位置关系被描述为“在～上”、“在～以上”、“在～下面”以及“邻近～”时，除非使用“恰好”或“直接”，否则一个或更多个部分可以布置在两个其他部分之间。
在描述时间关系方面时，例如，在时间顺序被描述为“之后～”、“随后～”、“接着～”以及“之前～”时，除非使用“恰好”或“直接”，否则可以包括不连续的情况。
如本文所用，术语“至少一个”应理解为包括一个或更多个相关列出的项目的任何和所有的组合。
根据本发明的一个实施方案，提供了锂二次电池用电极，其包括：电极部分，所述电极部分包括集流体、形成在集流体上的电极层、以及形成在电极层上的绝缘层，并且还包括：涂覆构件，所述涂覆构件包括与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域、以及延伸至第一涂覆区域并与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域。
常规的锂二次电池存在的问题在于，插入正电极与负电极之间的隔离件包括多孔基底以及形成在多孔基底上的涂层，其没有单独的粘合剂层，并因此，与对电极的界面粘合力弱，这使电池组件的可加工性劣化，并且电极的膨胀和收缩还由于粘合力不足而引起界面剥离，这使电池的寿命特性劣化并由于电池组装期间的短路而引起缺陷。
因此，本发明人通过实验发现，由于使锂二次电池中使用的隔离件直接形成在正电极或负电极上而没有多孔基底，因此即使电极膨胀和收缩也保持了粘合力，从而实现了优异的电池寿命特性，并完成了本发明。本发明人还证实，将具有高耐热性的无机细颗粒直接涂覆在电极上以形成具有隔离件功能的绝缘层，从而防止电极的短路，即使在高温下也不变形或收缩。
此外，本发明人通过实验发现，根据本发明的锂二次电池用电极包括形成在电极部分的边缘的保护层，从而即使在电池组装期间有轻微变形，也防止了电池短路，并完成了本发明。此外，本发明人通过实验发现，由于根据本发明的锂二次电池用电极包括形成在电极部分的边缘的保护层，因此不均匀地暴露在侧表面部分的负电极与电解质之间的副反应可以最小化，并且实现了优异的库仑效率，从而防止放电容量的损失，并完成了本发明。
具体地，一个实施方案的锂二次电池用电极可以包括：电极部分100，所述电极部分100包括集流体101、形成在集流体上的电极层102、以及形成在电极层上的绝缘层103，并且还包括：涂覆构件，所述涂覆构件包括与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域10、以及延伸至第一涂覆区域并与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域20。
锂二次电池用电极包括形成在上述电极部分的边缘上的涂覆构件，从而即使在电池组装期间有轻微变形也防止了电池短路。
具体地，涂覆构件可以包括与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域、和延伸至第一涂覆区域并与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域。
第一个涂覆区域可以与电极部分的侧表面的一部分接触，或者可以与其部分或整个区域接触。
涂覆构件的具体形状或结构没有特别限制，并且可以根据电极部分的具体形状或结构而变化。
例如，由于涂覆构件包括与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域以及延伸至第一涂覆区域并与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域，因此其可以具有围绕电极部分的侧表面和绝缘层的上表面的一部分的形状，电极部分的侧表面包括集流体、电极层和绝缘层的一个表面。
在涂覆构件具有围绕包括集流体、电极层和绝缘层的一个表面的电极部分侧表面以及绝缘层的上表面的一部分的形状时，在涂覆构件的截面上，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向可以形成的角度为60°或更大且120°或更小、80°或更大且100°或更小，优选为90°。
当在涂覆构件的截面上，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向形成60°的角度时，其可以如图3中所示。
当在涂覆构件的截面上，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向形成90°的角度时，其可以如图4中所示。
当在涂覆构件的截面上，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向形成120°的角度时，其可以如图5中所示。
在锂二次电池用电极中，第一涂覆区域的从电极部分的侧表面测量的厚度可以为1μm或更大且100μm或更小。
在锂二次电池用电极中，第一涂覆区域的从电极部分的侧表面测量的厚度意指图1的11。
具体地，在锂二次电池用电极中，第一涂覆区域的从电极部分的侧表面测量的厚度可以为1μm或更大、5μm或更大、10μm或更大、14μm或更大，或者100μm或更小、80μm或更小、75μm或更小、50μm或更小、30μm或更小、20μm或更小，或者1μm或更大且100μm或更小、1μm或更大且80μm或更小、1μm或更大且75μm或更小、1μm或更大且50μm或更小、1μm或更大且30μm或更小、1μm或更大且20μm或更小、5μm或更大且100μm或更小、5μm或更大且80μm或更小、5μm或更大且75μm或更小、5μm或更大且50μm或更小、5μm或更大且30μm或更小、5μm或更大且20μm或更小、10μm或更大且100μm或更小、10μm或更大且80μm或更小、10μm或更大且75μm或更小、10μm或更大且50μm或更小、10μm或更大且30μm或更小、10μm或更大且20μm或更小、14μm或更大且100μm或更小、14μm或更大且80μm或更小、14μm或更大且75μm或更小、14μm或更大且50μm或更小、14μm或更大且30μm或更小、或者14μm或更大且20μm或更小。
当第一涂覆区域的从电极部分的侧表面测量的厚度小于1μm时，绝缘特性可能降低并且短路的风险可能增加。当厚度大于100μm时，可能存在在生产堆叠电池期间由于体积增大而导致能量密度降低的技术问题。
此外，在上述实施方案中，第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度可以大于或等于1μm且小于或等于第二电极部分的厚度。
在锂二次电池用电极中，第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度意指图1中的21。
例如，第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度可以为1μm或更大且500μm或更小。
具体地，在锂二次电池用电极中，第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度可以为1μm或更大、5μm或更大、10μm或更大、15μm或更大，或者500μm或更小、100μm或更小、80μm或更小、75μm或更小、50μm或更小、30μm或更小、20μm或更小，或者1μm或更大且500μm或更小、1μm或更大且100μm或更小、1μm或更大且80μm或更小、1μm或更大且75μm或更小、1μm或更大且50μm或更小、1μm或更大且30μm或更小、1μm或更大且20μm或更小、5μm或更大且500μm或更小、5μm或更大且100μm或更小、5μm或更大且80μm或更小、5μm或更大且75μm或更小、5μm或更大且50μm或更小、5μm或更大且30μm或更小、5μm或更大且20μm或更小、10μm或更大且500μm或更小、10μm或更大且100μm或更小、10μm或更大且80μm或更小、10μm或更大且75μm或更小、10μm或更大且50μm或更小、10μm或更大且30μm或更小、10μm或更大且20μm或更小、15μm或更大且500μm或更小、15μm或更大且100μm或更小、15μm或更大且80μm或更小、15μm或更大且75μm或更小、15μm或更大且50μm或更小、15μm或更大且30μm或更小、或者15μm或更大且20μm或更小。
在第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度小于1μm时，绝缘特性可能降低并且短路的风险可能增加。在第二涂覆区域的厚度超过第二电极部分的厚度或者超过500μm时，在生产堆叠电池期间，无法均匀地保持与其他电池接触的表面，这可能引起使电池的充电/放电特性劣化的技术问题。
此外，在本发明的一个实施方案中，从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度可以为50μm或更大且2mm或更小。
具体地，从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度可以为50μm或更大、100μm或更大、200μm或更大、300μm或更大，2mm或更小、1.5mm或更小、1mm或更小、900μm或更小、800μm或更小、750μm或更小、500μm或更小、400μm或更小，或者可以为50μm或更大且2mm或更小、100μm或更大且2mm或更小、200μm或更大且2mm或更小、300μm或更大且2mm或更小、50μm或更大且1.5mm或更小、100μm或更大且1.5mm或更小、200μm或更大且1.5mm或更小、300μm或更大且1.5mm或更小、50μm或更大且1mm或更小、100μm或更大且1mm或更小、200μm或更大且1mm或更小、300μm或更大且1mm或更小、50μm或更大且900μm或更小、100μm或更大且900μm或更小、200μm或更大且900μm或更小、300μm或更大且900μm或更小、50μm或更大且800μm或更小、100μm或更大且800μm或更小、200μm或更大且800μm或更小、300μm或更大且800μm或更小、50μm或更大且750μm或更小、100μm或更大且750μm或更小、200μm或更大且750μm或更小、300μm或更大且750μm或更小、50μm或更大且500μm或更小、100μm或更大且500μm或更小、200μm或更大且500μm或更小、300μm或更大且500μm或更小、50μm或更大且400μm或更小、100μm或更大且400μm或更小、200μm或更大且400μm或更小、或者300μm或更大且400μm或更小。
从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度可以意指从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线在电极部分的延伸方向测量的第二涂覆区域的长度。
第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线意指第一涂覆区域和第二涂覆区域接触的边界线，意指连接基于截面的第一涂覆区域和第二涂覆区域接触的最外部的点的线，以及可以意指由图1中的40表示的部分。具体地，在锂二次电池电极中，从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度意指图1中的20的长度。
延伸方向可以指极耳(tab)在电极部分延伸的方向。
在从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度小于50μm时，绝缘特性可能降低并且短路的风险可能增加。如果厚度大于2mm，则电极部分的面积可能减小，从而导致电池容量降低。
此外，第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度与从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度的比率可以为0.001或更大且1.0或更小。
具体地，第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度与从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度的比率可以为0.001或更大、0.01或更大、0.025或更大、0.03或更大、0.05或更大，并且可以为1.0或更小、0.99或更小、0.9或更小、0.8或更小、0.5或更小、0.2或更小、或者0.1或更小，以及可以为0.001或更大且1.0或更小、0.001或更大且0.99或更小、0.001或更大且0.9或更小、0.001或更大且0.8或更小、0.001或更大且0.5或更小、0.001或更大且0.2或更小、0.001或更大且0.1或更小、0.01或更大且1.0或更小、0.01或更大且0.99或更小、0.01或更大且0.9或更小、0.01或更大且0.8或更小、0.01或更大且0.5或更小、0.01或更大且0.2或更小、0.01或更大且0.1或更小、0.025或更大且1.0或更小、0.025或更大且0.99或更小、0.025或更大且0.9或更小、0.025或更大且0.8或更小、0.025或更大且0.5或更小、0.025或更大且0.2或更小、0.025或更大且0.1或更小、0.03或更大且1.0或更小、0.03或更大且0.99或更小、0.03或更大且0.9或更小、0.03或更大且0.8或更小、0.03或更大且0.5或更小、0.03或更大且0.2或更小、0.03或更大且0.1或更小、0.05或更大且1.0或更小、0.05或更大且0.99或更小、0.05或更大且0.9或更小、0.05或更大且0.8或更小、0.05或更大且0.5或更小、0.05或更大且0.2或更小、或者0.05或更大且0.1或更小。
当第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度与从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度的比率小于0.001时，电极部分的面积减小，电池容量可能减小或者绝缘特性可能降低，从而增加短路的风险。
此外，当第二涂覆区域的从与绝缘层的界面测量的厚度与从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度的比率大于1.0时，绝缘特性可能降低并且短路的风险可能增加。
在锂二次电池用电极中，涂覆构件的孔隙率可以为10％或更大且50％或更小。
具体地，在锂二次电池用电极中，涂覆构件的孔隙率可以为10％或更大、15％或更大，或者50％或更小、或者40％或更小、25％或更小，以及可以为10％或更大且50％或更小、10％或更大且40％或更小、10％或更大且25％或更小、15％或更大且50％或更小、15％或更大且40％或更小、或者15％或更大且25％或更小。
即，第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者的孔隙率可以为10％或更大、15％或更大，或者50％或更小、40％或更小、或者25％或更小，以及可以为10％或更大且50％或更小、10％或更大且40％或更小、10％或更大且25％或更小、15％或更大且50％或更小、15％或更大且40％或更小、或者15％或更大且25％或更小。
涂覆构件的孔隙率可以根据涂层的组成来实现，这将稍后描述。由于涂覆构件的孔隙率为10％或更大且50％或更小，因此稳定地保持绝缘物理特性和机械特性，并且可以实现能够防止由于电极变形而导致的短路风险的技术效果。
如果涂覆构件的孔隙率大于50％，则其机械特性变弱并且在施加外部压力时容易损坏，这可能导致在电池中发生短路的技术问题。
可以通过测量涂层体积和质量以确定实际测量的密度，然后计算涂覆组合物的固体内容物的理论密度，根据以下公式来获得孔隙率。
孔隙率(％)＝(1-实际测量的密度/理论密度)*100。
同时，在实施方案的锂二次电池用电极中，第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者均可以包含无机细颗粒和粘结剂树脂。
通过调节无机细颗粒的尺寸、无机细颗粒的含量和粘结剂树脂的含量，第一涂覆区域和第二涂覆区域可以形成微米尺寸或纳米尺寸的孔，并且还可以调节孔径和孔隙率。即，由于第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者包含粘结剂树脂和无机细颗粒，因此涂覆构件、第一涂覆区域和第二涂覆区域的孔隙率可以满足10％或更大且50％或更小。
此外，如上所述，当涂覆构件具有围绕电极部分的侧表面(包括集流体、电极层和绝缘层的一个表面)和绝缘层的上表面的一部分的形状，并且第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者均包含粘结剂树脂和无机细颗粒时，即使在电池组装期间有轻微的变形，也可以防止电池短路的问题，并且同时，均匀地形成涂层，从而实现了优异的机械物理特性。
无机细颗粒是形成第一涂覆区域和第二涂覆区域的主要成分，并且无机细颗粒之间存在空隙，该空隙不仅用于形成细孔，而且还用作一种能够保持涂层的物理形状的隔离物。
所述无机细颗粒可以包括具有10nm或更大且1μm或更小的颗粒尺寸的无机细颗粒。无机细颗粒的颗粒尺寸可以通过从第一涂覆区域和第二涂覆区域的截面获取的扫描电子显微镜图像(SEM)或透射电子显微镜图像(TEM)来确定。
具体地，无机细颗粒可以包括具有如下颗粒尺寸的无机细颗粒：10nm或更大、100nm或更大，1μm或更小、900nm或更小、800nm或更小、700nm或更小、500nm或更小，以及可以为10nm或更大且1μm或更小、100nm或更大且1μm或更小、100nm或更大且900nm或更小、100nm或更大且800nm或更小、100nm或更大且700nm或更小、或者100nm或更大且500nm或更小。
当无机细颗粒的颗粒尺寸小于10nm时，分散性降低并且不容易调节涂层的物理特性。当颗粒尺寸超过1μm时，第一涂覆区域和第二涂覆区域的厚度增加，机械物理特性可能劣化，并且由于过大的孔径，绝缘特性可能降低，并因此在电池充电和放电过程期间发生内部短路的可能性变高。
此外，无机细颗粒可以具有10nm或更大且1μm或更小的D50。D50可以指在由激光衍射散射颗粒尺寸分布测量装置测量的粒径中，在颗粒尺寸直径的累积分布中基于质量从最小一者的顺序在50％处的颗粒直径的值。
具体地，无机细颗粒的D50为10nm或更大，1μm或更小、900nm或更小、800nm或更小、700nm或更小、500nm或更小，以及可以为10nm或更大且1μm或更小、100nm或更大且1μm或更小、100nm或更大且900nm或更小、100nm或更大且800nm或更小、100nm或更大且700nm或更小、或者100nm或更大且500nm或更小。
当无机细颗粒的D50小于10nm时，分散性降低并且不容易调节第一涂覆区域和第二涂覆区域的物理特性。当D50大于1μm时，第一涂覆区域和第二涂覆区域的厚度控制不均匀，并且由于孔径过大，在电池的充电和放电过程期间发生内部短路的可能性变高。
在本发明的一个实施方案中，无机细颗粒没有特别限制，只要其为电化学稳定的即可。具体地，无机细颗粒没有特别限制，只要其在应用的电池的工作电压范围内不经历氧化和/或还原反应即可。特别地，在使用具有离子转移能力的无机细颗粒时，可以增加锂二次电池中的离子传导率并且可以改善性能。此外，当使用具有高介电常数的无机细颗粒作为无机细颗粒时，有助于增加电解质盐例如锂盐在液体电解质中的解离度，这可以改善电解质的离子传导率。
例如，无机细颗粒可以包括选自以下的一种或更多种类型的无机细颗粒：氧化铝(Al2O3)、勃姆石(AlOOH)、氢氧化铝(Al(OH)3)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、钛酸锆(ZrTiO4)、La2O3、Y2O3、SrTiO3、BaTiO3、氧化镁(MgO)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、硅酸铝(Al2O5Si)、沸石、LLZO(Li7La3Zr2O12)、LATP(Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 0<x<2)和PZT(Pb[ZrxTi1-x]O3，0≤x≤1)。
此外，第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者相对于100重量份的粘结剂树脂可以包含1重量份或更多且100重量份或更少的无机细颗粒。
具体地，第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者相对于100重量份的粘结剂树脂可以包含如下量的无机细颗粒：1重量份或更多且100重量份或更少、10重量份或更多且100重量份或更少、20重量份或更多且100重量份或更少、25重量份或更多且100重量份或更少、30重量份或更多且100重量份或更少、50重量份或更多且100重量份或更少、或者80重量份或更多且100重量份或更少。
通过调节无机细颗粒的尺寸、无机细颗粒的含量和粘结剂树脂的含量，第一涂覆区域和第二涂覆区域各自可以形成数十到数百纳米单位的孔，并且还可以调节孔径和孔隙率。即，由于第一涂覆区域和第二涂覆区域中的每一者相对于100重量份的粘结剂树脂均包含1重量份或更多且100重量份或更少的无机细颗粒，因此第一涂覆区域和第二涂覆区域的孔隙率可以满足10％或更大且70％或更小。
当第一涂覆区域和第二涂覆区域相对于100重量份的粘结剂树脂包含小于1重量份的无机细颗粒时，粘结剂树脂的含量过度增加，并且涂层的耐热性可能劣化，这可能使最终电池的稳定性劣化。此外，当第一涂覆区域和第二涂覆区域相对于100重量份的粘结剂树脂包含大于100重量份的无机细颗粒时，粘结剂树脂的含量过度减少，无机细颗粒之间的粘合力变弱，并因此，抗剥离性变弱，这可能会使涂层的机械物理特性劣化。
在本发明的一个实施方案中，粘结剂树脂定位在全部或部分的无机细颗粒上，并起到连接和固定无机细颗粒的作用。
同时，粘结剂树脂可以为选自以下的至少一种粘结剂树脂：聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、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、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯、聚丙烯酸、聚酰亚胺和苯乙烯丁二烯橡胶。
在锂二次电池用电极中，绝缘层的孔隙率可以为30％或更大、30％或更大且90％或更小、40％或更大且90％或更小、40％或更大且80％或更小、或者40％或更大且70％或更小。
绝缘层的孔隙率可以根据绝缘层的组成来实现，这将稍后描述。由于绝缘层的孔隙率为40％或更大且90％或更小，因此可以在防止正电极与负电极之间的直接接触的同时促进电解质中的锂离子的移动，从而实现了能够实现二次电池的充电/放电性能的技术效果。
当绝缘层的孔隙率小于30％时，电解质的电阻增加并且离子传导率减小，这可能引起电池充电/放电性能劣化的技术问题。当绝缘层的孔隙率超过90％时，内部短路的可能性可能增加，这可能引起电池充电/放电故障和关于安全的技术问题。
相对于涂覆有绝缘层的电极样品而言，可以以与获得第一涂层和第二涂层的孔隙率的方法相同的方式测量孔隙率。
同时，绝缘层可以包含粘结剂树脂和无机细颗粒。
粘结剂树脂和无机细颗粒的细节包括上述所有内容。
通过调节无机细颗粒的尺寸、无机细颗粒的含量和粘结剂树脂的含量，绝缘层可以形成数十到数百纳米单位的孔，并且还可以调节孔径和孔隙率。即，当绝缘层包含粘结剂树脂和无机细颗粒时，该涂层的孔隙率可以满足10％或更大且70％或更小。
在上述实施方案中，绝缘层的厚度没有特别限制，以及例如考虑到电池性能，可以将其调节为0.01μm至100μm。
例如，绝缘层的厚度可以为10μm或更大且30μm或更小。
当绝缘层的厚度小于10μm时，其无法起到保护电极的作用并且绝缘特性劣化，当厚度超过30μm时，离子传导率减小并且整体体积增大，这可能降低输出特性、能量密度等。
同时，根据本发明的另一个实施方案，可以提供锂二次电池，其包括：锂二次电池用电极；以及形成在锂二次电池用电极上的第二电极部分。
锂二次电池用电极的细节包括上述所有内容。
具体地，根据上述实施方案的锂二次电池可以包括用插入在正电极与负电极之间的隔离件缠绕的电极组件、以及容纳电极组件的壳体。此外，正电极、负电极和隔离件可以经电解质浸渍。
如上所述，该实施方案的锂二次电池包括上述实施方案的锂二次电池用电极中所包括的绝缘层，而不包括包括多孔基底以及形成在多孔基底上的涂层的多孔聚合物隔离件，即使电极膨胀和收缩，也保持粘合力，从而实现优异的电池寿命特性。
锂二次电池用电极可以为锂二次电池用负电极或者锂二次电池用正电极。当锂二次电池用电极为锂二次电池用负电极时，第二电极部分可以为正电极，而当锂二次电池用电极为锂二次电池用正电极时，第二电极部分可以为负电极。
如上所述，电极部分可以包括集流体；形成在集流体上的电极层；以及形成在电极层上的绝缘层。
此外，第二电极部分可以包括第二电极层；以及形成在第二电极层上的第二集流体。
即，该实施方案的锂二次电池可以具有顺序堆叠有第一电极部分和第二电极部分的结构，所述第一电极部分包括集流体、形成在集流体上的电极层、以及形成在电极层上的绝缘层，所述第二电极部分包括第二电极层、以及形成在第二电极层上的第二集流体。
电极部分可以包括从集流体延伸出来的极耳，以及第二电极部分可以包括从第二集流体延伸出来的极耳。
在上述实施方案的锂二次电池中，与第二电极部分相比，电极部分在所有四个侧面上均可以具有大尺寸的暴露部分。即，该实施方案的锂二次电池可以包括不面对电极部分和第二电极部分的暴露部分，以及上述涂层可以形成在电极部分和第二电极部分的不面对彼此的暴露部分上。
具体地，在该实施方案的锂二次电池中，电极部分和第二电极部分的延伸方向的长度可以不同。更具体地，在该实施方案的锂二次电池中，电极部分的延伸方向的长度可以比第二电极部分的延伸方向的长度长0.2mm或更大且5mm或更小。
具体地，在该实施方案的锂二次电池中，电极部分的延伸方向的长度可以比第二电极部分的延伸方向的长度长0.2mm或更大、0.5mm或更大、5mm或更小、2mm或更小、0.2mm或更大且5mm或更小、0.5mm或更大且5mm或更小、0.2mm或更大且2mm或更小、或者0.5mm或更大且2mm或更小。
在锂二次电池用电极中，电极部分的延伸方向的长度与第二电极部分的延伸方向的长度的差可以为对应于图1中的30的长度的两倍。
延伸方向的长度可以意指极耳在电极部分和第二电极部分延伸的方向的长度。
在该实施方案的锂二次电池中，当电极部分的延伸方向的长度比第二电极部分的延伸方向的长度长小于0.2mm时，除非制造成完全重叠，否则难以实现该实施方案。当电极部分的延伸方向的长度比第二电极部分的延伸方向的长度长大于5mm时，由于材料成本增加，可能不合适。
锂二次电池用电极可以为锂二次电池用负电极或者锂二次电池用正电极。当锂二次电池用电极为锂二次电池用负电极时，第二电极部分可以为正电极，而当锂二次电池用电极为锂二次电池用正电极时，第二电极部分可以为负电极。
具体地，锂二次电池用负电极包括负电极材料和支撑负电极材料的集流体，该负电极材料包括负电极活性材料、导电材料和粘结剂。
所述负电极材料可以对应于该实施方案的锂二次电池用电极中的电极层。
负电极活性材料可以包括能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子、锂金属、锂金属合金的材料，能够掺杂和去掺杂锂的材料，和过渡金属氧化物。
作为能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的材料，结晶碳、非晶碳或其混合物可以例示为含碳材料。具体地，所述含碳材料可以为天然石墨、人造石墨、结晶石墨、热解碳、中间相沥青、基于中间相沥青的碳纤维、仲炭微珠、石油或煤焦沥青衍生焦炭、软碳、硬碳等。
锂金属合金可以包括锂与选自Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、Al、Sn、Bi、Ga和Cd的金属的合金。
能够掺杂和去掺杂锂的材料可以包括Si、Si-C复合材料、SiOx(0<x<2)、Si-Q合金(其中Q为选自碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、第15族元素、第16族元素、过渡金属、稀土元素及其组合的元素，但不为Si)、Sn、SnO2、Sn-R(其中R为选自碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、第15族元素、第16族元素、过渡金属、稀土元素及其组合的元素，但不为Sn)等。此外，作为能够掺杂和去掺杂锂的材料，上述实例中的至少一者也可以与SiO2混合然后使用。Q和R可以为Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po等。
以及，过渡金属氧化物可以包括钒氧化物、锂钒氧化物、锂钛氧化物等。
负电极集流体通常可以制造为具有3μm至500μm的厚度。这样的负电极集流体没有特别限制，只要其具有高导电性而不引起相应电池的化学变化即可。例如，可以使用铜，不锈钢，铝，镍，钛，煅烧碳，具有经碳、镍、钛、银等处理的表面的铜或不锈钢，铝镉合金等。此外，与正电极集流体类似，负电极集流体可以加工成在其表面上形成细的不规则物以便提高对负电极活性材料的粘合力，并且该集流体可以以各种形式使用，例如膜、片、箔、网、多孔体、发泡体和非织造纤维结构。
优选地，负电极可以包含负电极活性材料，该负电极活性材料包括选自含碳材料和硅化合物中的至少一者。
在此，如先前所例示，含碳材料为包含选自以下中的至少一者的材料：天然石墨、人造石墨、结晶石墨、热解碳、中间相沥青、基于中间相沥青的碳纤维、仲炭微珠、石油或煤焦沥青衍生焦炭、软碳和硬碳。此外，硅化合物可以为先前例示的包含Si的化合物，即，Si、Si-C复合材料、SiOx(其中0<x<2)、Si-Q合金、其混合物、或者其至少一者与SiO2的混合物。
此外，负电极可以包含微硅。与使用含碳材料作为负电极活性材料的情况相比，当负电极包含微硅时，可以实现优异的容量。具体地，当使用特定的微硅作为硅化合物时，即使在充电和放电500次或更多次之后，也可以保持80％或更大的剩余容量，并实现比常规锂二次电池显著优异的能量密度。此外，当负电极包含微硅时，使用固体电解质的固体电池的充电/放电寿命可以大大增加，并且在室温下的充电速度也可以大大改善。
虽然微硅的尺寸没有特别限制，但是例如，微硅可以具有100μm或更小的直径、或者1μm至100μm的直径、或者1μm至20μm的直径。
根据本发明的一个实施方案，相对于负电极材料的总重量，负电极活性材料可以以85重量％至98重量％的量包含在内。
具体地，相对于负电极材料的总重量，负电极活性材料的含量可以为85重量％或更大、或者87重量％或更大、或者90重量％或更大；并且98重量％或更小、或者97重量％或更小、或者95重量％或更小。
优选地，相对于负电极材料的总重量，负电极活性材料的含量可以为85重量％至97重量％、或87重量％至97重量％、或87重量％至95重量％、或90重量％至95重量％。
使用导电材料为电极赋予导电性。
导电材料可以没有特别限制地使用，只要其具有电子导电性而不引起电池的化学变化即可。作为非限制性实例，导电材料可以包括：基于碳的材料，例如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、热炭黑、碳石墨烯和碳纤维；石墨，例如天然石墨和人造石墨；金属粉末或金属纤维，例如铜、镍、铝和银；导电晶须，例如氧化锌和钛酸钾；导电金属氧化物，例如氧化钛；或者导电聚合物，例如聚亚苯衍生物。作为导电材料，可以使用上述实例中的任何单独一者或者两者或更多者的混合物。
导电材料的含量可以在表现出适当的导电水平的同时在不引起电池容量降低的范围内进行调整。优选地，相对于负电极材料的总重量，导电材料的含量可以为0.5重量％至10重量％、或1重量％至10重量％、或1重量％至5重量％。
使用粘结剂将负电极材料适当地附接至集流体。
作为非限制性实例，粘结剂可以包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-co-HFP)、聚乙烯醇、聚丙烯腈、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、乙烯丙烯二烯聚合物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶等。作为粘结剂，可以使用上述实例中的任何单独一者或者两者或更多者的混合物。
粘结剂的含量可以在表现出适当的粘性水平的同时在不引起电池容量降低的范围内进行调整。优选地，相对于负电极材料的总重量，粘结剂的含量可以为0.5重量％至10重量％、1重量％至10重量％、或1重量％至5重量％。
作为集流体，可以使用本发明所属技术领域中已知的可适用于锂二次电池的负电极的材料而没有特别限制。
作为非限制性实例，集流体可以包括不锈钢；铝；镍；钛；煅烧碳；具有经碳、镍、钛、银等处理的表面的铝或不锈钢等。
优选地，集流体的厚度可以为3μm至500μm。集流体可以具有形成在其表面上的细的不规则物以增强负电极材料的粘合强度。集流体可以具有各种形式，例如膜、片、箔、网、多孔体、发泡体和非织造纤维结构。
隔离件将正电极和负电极分开，并为锂离子移动提供通道。在本发明的一个实施方案中，绝缘层可以发挥隔离件的功能。在本发明的一个实施方案中，由于绝缘层直接形成在电极基底上，因此一个实施方案的锂二次电池可以包括不包括多孔聚合物基底的隔离件。
上述实施方案的锂二次电池可以任选地包括多孔聚合物基底。所述多孔聚合物基底的类型没有特别限制，但例如，可以使用选自以下至少一种的聚合物：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚缩醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑、聚醚砜、聚苯醚、环烯烃共聚物、聚苯硫醚和聚乙烯萘，或者可以使用由其两种或更多种的混合物形成的聚合物基底，或者可以使用其多层、织造纤维、非织造纤维等。
在多孔聚合物基底中，可以考虑到熔化温度、制造便利性、孔隙率、离子迁移、绝缘性等调节基底的类型和厚度、孔的尺寸和数量、和超细纱线的厚度，特别是在非织造纤维等的情况下。
在本发明的一个实施方案中，多孔聚合物基底的厚度没有特别限制，并且考虑到电池性能，可以调节至例如0.01μm至100μm。
此外，锂二次电池用正电极可以包括正电极材料以及支撑正电极材料的集流体，该正电极材料包含正电极活性材料、粘结剂、导电材料和正电极添加剂。
所述正电极材料可以对应于该实施方案的锂二次电池用电极中的电极层。
锂二次电池用正电极添加剂具有在锂二次电池的充电和放电期间不可逆地释放锂的特性。因此，锂二次电池用正电极添加剂可以包含在锂二次电池用正电极中并用作预锂化的牺牲正电极材料。
具体地，可以通过将正电极混合物涂覆到正电极集流体上然后使其干燥来制造正电极，并且如果需要，还可以向该混合物中添加填料。
优选地，锂二次电池用正电极包括正电极材料和支撑正电极材料的集流体，该正电极材料包含正电极活性材料、导电材料、牺牲正电极材料和粘结剂。
随着其走向更高容量的电池，为了增加电池的容量，负电极中的负电极活性材料的比率必须更高，这也增加了SEI层中消耗的锂的量。因此，可以通过计算负电极的SEI层中消耗的锂的量，然后反向计算用于正电极的牺牲正电极材料的量来确定电池的设计容量。
根据本发明的一个实施方案，相对于正电极材料的总重量，牺牲正电极材料可以以大于0重量％且小于15重量％的量包含在内。
为了补偿在形成SEI层时消耗的不可逆的锂，相对于正电极材料的总重量，牺牲正电极材料的含量优选地大于0重量％。
然而，当牺牲正电极材料被过度包含时，示出可逆充电/放电容量的正电极活性材料的含量降低，并且电池的容量降低，以及电池中的残留的锂被镀在负电极上，从而引起电池的短路或者损害安全性。因此，相对于正电极材料的总重量，牺牲正电极材料的含量优选地为15重量％或更小。
具体地，相对于正电极材料的总重量，牺牲正电极材料的含量可以为大于0重量％、或者大于0.5重量％、或者1重量％或更大、或者2重量％或更大、或者3重量％或更大；以及15重量％或更小、或者12重量％或更小、或者10重量％或更小。
优选地，相对于正电极材料的总重量，牺牲正电极材料的含量可以为0.5重量％至15重量％、或者1重量％至15重量％、或者1重量％至12重量％、或者2重量％至12重量％、或者2重量％至10重量％、或者3重量％至10重量％。
作为正电极活性材料，可以使用本发明所属技术领域中已知的可适用于锂二次电池的化合物而没有特别限制。
作为非限制性实例，正电极活性材料可以包括NCM(Li[Ni,Co,Mn]O2)、NCMA(Li[Ni,Co,Mn,Al]O2)、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O2、LiNi1-dCodO2、LiCo1-dMndO2、LiNi1-dMndO2(其中0≤d＜1)、Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2，0<b<2，0<c<2，a+b+c＝2)、LiMn2-eNieO4、LiMn2- eCoeO4(其中0<e<2)、LiCoPO4、LiFePO4等。作为正电极活性材料，可以使用上述实例中的一者或者两者或更多者的混合物。
根据本发明的一个实施方案，相对于正电极材料的总重量，正电极活性材料可以以80重量％至98重量％的量包含在内。
具体地，相对于正电极材料的总重量，正电极活性材料的含量可以为80重量％或更大、或者82重量％或更大、或者85重量％或更大；并且98重量％或更小、或者95重量％或更小、或者93重量％或更小、或者90重量％或更小。
优选地，相对于正电极材料的总重量，正电极活性材料的含量可以为82重量％至98重量％、或者82重量％至95重量％、或者82重量％至93重量％、或者85重量％至93重量％、或者85重量％至90重量％。
可以通过在集流体上堆叠包含正电极活性材料、导电材料、牺牲正电极材料和粘结剂的正电极材料来形成锂二次电池用正电极。
填料选择性地用作抑制正电极膨胀的组分，并且填料没有特别限制，只要其是纤维材料而不引起电池中的化学变化即可。例如，使用烯族聚合物如聚乙烯和聚丙烯；以及纤维材料如玻璃纤维和碳纤维。
正电极材料中包含的导电材料和粘结剂以及集流体的细节包括上述所有内容。
同时，电解质可以没有特别限制地使用，只要其在本发明所属技术领域中已知适用于锂二次电池即可。例如，电解质可以包括有机液体电解质、无机液体电解质、固体聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、固体无机电解质、熔融无机电解质、水性电解质等。
水性电解质是通过将盐溶解在诸如水或醇的水性溶剂中获得的电解质，使用这样的水性电解质的锂二次电池提供高离子传导率和水性电解质的安全性方面的优势、以及廉价的工艺成本和制造成本。此外，使用水性电解质而不是非水性有机电解质的电池具有环境方面的优势。
具体地，水性电解质可以包含水性溶剂和锂盐。
水性溶剂为包含水的溶剂，并且没有特别限制，但相对于构成电解质的水性溶剂的总重量可以包含1重量％或更多的水。作为水性溶剂，可以单独使用水，或者可以结合使用可与水混溶的溶剂。
水混溶性溶剂可以为极性溶剂，并且可以包括例如选自C1至C5醇和C1至C10乙二醇醚中的至少一者。
例如，所述C1至C5醇可以为选自以下中的至少一者：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油和1,2,4-丁三醇，但不限于此。
此外，所述C1至C10乙二醇醚可以为选自以下中的至少一者：乙二醇单甲醚(MG)、二乙二醇单甲醚(MDG)、三乙二醇单甲醚(MTG)、聚乙二醇单甲醚(MPG)、乙二醇单乙醚(EG)、二乙二醇单乙醚(EDG)、乙二醇单丁醚(BG)、二乙二醇单丁醚(BDG)、三乙二醇单丁醚(BTG)、丙二醇单甲醚(MFG)和二丙二醇单甲醚(MFDG)。
电解质中所含的锂盐溶解在水性溶剂中并且作为电池中锂离子的来源，这实现了锂二次电池的基本运行并促进锂离子在正电极与负电极之间的移动。
具体地，锂盐包括LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(C2F5SO3)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(SO2F)2(LiFSI、锂双(氟磺酰)酰亚胺)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2等。优选地，锂盐可以为LiPF6、LiFSI及其混合物。
锂盐可以以0.1M至2.0M的浓度包含在电解质中。以所述浓度范围包含在内的锂盐赋予电解质适当的传导率和粘度，从而表现出优异的电解质性能。
或者，电解质可以包含非水性有机溶剂和锂盐。
非水性有机溶剂可以没有任何特别限制地使用，只要其可以作为通过其电池的电化学反应所涉及的离子可以移动的介质。
具体地，非水性有机溶剂包括：基于酯的溶剂，例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯和ε-己内酯；基于醚的溶剂，例如二丁醚和四氢呋喃；基于酮的溶剂，例如环己酮；基于芳族烃的溶剂，例如苯和氟苯；基于碳酸酯的溶剂，例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(MEC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)；基于醇的溶剂，例如乙醇和异丙醇；腈，例如R-CN(其中R为C2至C20线性、支化或环状烃基，其可以包含双键芳族环或醚键)；酰胺，例如二甲基甲酰胺；二氧戊环，例如1,3-二氧戊环；环丁砜等。
在上述实例中，可以优选地使用基于碳酸酯的溶剂作为非水性有机溶剂。
特别地，考虑到电池的充电和放电性能以及与牺牲正电极材料的相容性，非水性有机溶剂可以优选地为具有高离子传导率和高介电常数的环状碳酸酯(例如，碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯)以及具有低粘度的线性碳酸酯(例如，乙基甲基碳酸酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯)。在这种情况下，以1:1至1:9的体积比混合并使用环状碳酸酯和线性碳酸酯对于实现上述性能而言可能是有利的。
此外，作为非水性有机溶剂，可以优选地使用其中以1:2至1:10的体积比混合有碳酸亚乙酯(EC)和乙基甲基碳酸酯(EMC)的溶剂；或者其中以1至3比1至9比1的体积比混合有碳酸亚乙酯(EC)、乙基甲基碳酸酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的溶剂。
电解质中所含的锂盐溶解在非水性有机溶剂中并作为电池中锂离子的来源，这实现了锂二次电池的基本运行并促进锂离子在正电极与负电极之间的移动。
具体地，锂盐可以包括LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(C2F5SO3)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(SO2F)2(LiFSI、双(氟磺酰基)酰亚胺锂)、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2等。优选地，锂盐可以为LiPF6、LiFSI及其混合物。
锂盐可以以0.1M至2.0M的浓度包含在电解质中。以所述浓度范围包含在内的锂盐赋予电解质适当的传导率和粘度，从而表现出优异的电解质性能。
任选地，为了改善电池寿命特性、抑制电池容量的降低、改善电池放电容量等的目的，电解质可以包含添加剂。
例如，添加剂可以包括基于卤代亚烷基碳酸酯的化合物，例如二氟碳酸乙烯酯；或者吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正乙二醇二甲醚、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、三氯化铝等。相对于电解质的总重量，添加剂可以以0.1重量％至5重量％的量包含在内。
取决于电解质的类型和/或隔离件的类型，一个实施方案的锂二次电池可以为锂离子电池、锂离子聚合物电池或锂聚合物电池。
所述液体电解质可以为含锂盐的非水性电解质。含锂盐的非水性电解质由非水性电解质和锂构成，并且非水性电解质包括非水性有机溶剂、有机固体电解质、无机固体电解质等，但不限于此。
有机固体电解质的实例包括聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、聚搅拌赖氨酸(polyagitation lysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯以及包含离子解离基团的聚合物。
作为无机固体电解质，可以使用Li的氮化物、卤化物和硫酸盐，例如Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N-LiI-LiOH、LiSiO4、LiSiO4-LiI-LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4-LiI-LiOH和Li3PO4-Li2S-SiS2。
此外，为了改善充电/放电特性和阻燃性，例如可以将以下添加至非水性电解质：吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正乙二醇二甲醚、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、三氯化铝等。如有需要，为了赋予不可燃性，非水性电解质还可以包含含卤素的溶剂，例如四氯化碳和三氟化乙烯。此外，为了改善高温储存特性，非水性电解质还可以包含二氧化碳气体等并且还可以包含氟代碳酸亚乙酯(FEC)、丙烯砜(PRS)等。
在一个具体实例中，可以通过将锂盐例如LiPF6、LiClO4、LiBF4和LiN(SO2CF3)2添加至作为高介电溶剂的诸如EC或PC的环状碳酸酯以及作为低粘度溶剂的诸如DEC、DMC或EMC的线性碳酸酯的混合溶剂中来制备含锂盐的非水性电解质。
在诸如手机、笔记本电脑、平板电脑、移动电池和数码相机的便携式电子设备的领域中，以及在诸如电动汽车、电动摩托车和个人移动设备的运输方式的领域，锂二次电池可以用作具有改善的性能和安全性的能源。
锂二次电池可以具有各种形状，例如棱柱形状、圆柱形形状和袋状。
上述另一个实施方案的锂二次电池可以实现为包括其作为单元电池的电池模块、包括电池模块的电池组、以及包括作为电源的电池组的装置。
此时，装置的具体实例可以为电动汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及用于电力存储的系统，但不限于此。
有益效果
根据本发明，可以提供锂二次电池用电极以及包括其的锂二次电池，锂二次电池用电极可以确保电极边缘的绝缘特性并从而防止由于在电池组装期间的短路而导致的缺陷。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方案的锂二次电池的截面图。
图2为根据本发明一个实施方案的锂二次电池的电极部分和第二电极部分的分解透视图。
图3为锂二次电池的截面图，其中在根据本发明的一个实施方案的锂二次电池中，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向形成60°的角度。
图4为锂二次电池的截面图，其中在根据本发明的一个实施方案的锂二次电池中，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向形成90°的角度。
图5为锂二次电池的截面图，其中在根据本发明的一个实施方案的锂二次电池中，与电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域的方向和与绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域的方向形成120°的角度。
100：电极部分
101：集流体
102：电极层
103：绝缘层
200：第二电极部分
201：第二电极层
202：第二集流体
10：第一涂覆区域
11：第一涂覆区域的厚度
20：第二涂覆区域
21：第二涂覆区域的厚度
30：(电极部分的延伸方向的长度与第二电极部分的延伸方向的长度的差)*1/2
40：第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线
具体实施方式
在下文中，将参照本发明的具体实施例更详细地描述本发明的作用和效果。然而，这些仅用于说明目的，本发明的范围并不旨在由此限制。
实施例1
(1)负电极的制造
将作为负电极活性材料的碳粉末、作为粘结剂的羧甲基纤维素(CMC)以及作为导电材料的炭黑分别以96重量％、3重量％和1重量％的量添加至离子交换水以制备负电极浆料。使用逗号涂布机将负电极浆料施加至作为负电极集流体的具有10μm的厚度的铜(Cu)薄膜，干燥，并进行辊压以制造负电极。调整负电极的负载量以使得最终制造的容量(基于半电池)为5.3mAh/cm2。
(2)正电极的制造
将作为正电极活性材料的92重量％的锂钴复合氧化物、作为导电材料的4重量％的炭黑、以及作为粘结剂的4重量％的PVDF添加至作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以制备正电极浆料。将正电极浆料施加到作为正电极集流体的具有10μm的厚度的铝(Al)薄膜上，并干燥，然后进行辊压以制造正电极。控制正电极的负载量以使得最终制造的正电极的容量(基于半电池)为4.8mAh/cm2。
(3)绝缘层的形成
将10g聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯共聚物(PVdF-CTFE)添加至10g N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，并在50℃下溶解约12小时或更长以制备粘结剂聚合物溶液。向所制备的聚合物溶液中添加10g氧化铝粉末，并使用球磨机将氧化铝粉末粉碎并分散至400nm持续12小时或更长以制备用于形成绝缘层的组合物。
(4)用于形成涂层的组合物的制备
将10g聚偏二氟乙烯(PVdF)添加至10g N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，在50℃下溶解约12小时或更长以制备粘结剂聚合物溶液。向制备的聚合物溶液中添加10g勃姆石(AlO(OH))粉末，并使用球磨法将勃姆石粉末粉碎并在300nm下分散大于12小时以制备用于形成涂层的组合物。
(5)电池的制造
通过刮刀涂布法在30％的湿度下将用于形成绝缘层的组合物涂覆到制造的负电极上，并在90℃下干燥以形成具有20μm的厚度的绝缘层(孔径：100nm，孔隙率：63％)。
随后，将其中在负电极上形成有绝缘层的层合体冲压成32mm×44mm的尺寸，然后通过浸涂法在30％的湿度下将用于形成涂层的组合物涂覆到层合体的侧表面和绝缘层的一部分上表面上，并在90℃下干燥，以使得在包括层合体的侧表面和绝缘层的一部分上表面的层合体的边缘形成涂层(孔径：100nm)。具体涂层的各涂覆区域的厚度和长度如下表1所示。
另外，将制造的正电极冲压成30mm×42mm的尺寸并使用层合方法与在其上形成有涂层的负电极组装。将电极引线焊接到组装电池的极耳上，放置在铝袋中，并且密封除一个边缘之外的其余边缘。将电解质(碳酸亚乙酯(EC)/乙基甲基碳酸酯(EMC)＝3/7(体积比)、六氟磷酸锂(LiPF6)0.7mol、LiFSI 0.5M、碳酸亚乙烯酯1.5％、1,3-丙烷磺内酯0.5％、硫酸乙烯酯1％、LiBF4 0.2％)注入到开口边缘中，真空密封然后在室温下老化10小时，以使得电池的内部充满电解质。此后，将铝袋单电池附接至夹具，并在29kgf下压合以制造锂二次电池。
实施例2
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于将从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度调整为200μm。
实施例3
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于在制备用于形成涂层的组合物时添加13g勃姆石粉末。
实施例4
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于将从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度调整为1.5mm。
比较例1
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于将尺寸比负电极的长度和宽度各自长2mm的聚烯烃隔离件(厚度：16μm，具有双面粘合性能)插入实施例1中制造的正电极与负电极之间，并在90℃下层合以组装正电极/隔离件/负电极。
比较例2
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于使用层合方法组装在其上形成有绝缘层的负电极和正电极，而不形成涂层。
比较例3
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于将聚酰亚胺胶带代替涂层附接在层合体的侧表面和一部分上表面上。
比较例4
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于在制备用于形成涂层的组合物时不添加勃姆石粉末。
比较例5
以与实施例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于在制备用于形成涂层的组合物时添加3g勃姆石粉末。
实验例1：涂层的分析
在各实施例和比较例中制造的锂二次电池中，分析了涂层的第一涂覆区域的厚度、第二涂覆区域的厚度、以及从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度(L1)和孔隙率，并在下面的表1中示出。
通过测量所施加的层的体积和质量以确定实际测量的密度，然后计算相对于所施加的组合物的固体内容物的理论密度，根据以下等式计算各层的孔隙率。
孔隙率(％)＝(1-实际测量的密度/理论密度)*100。
实验例2：电池充电/放电形成特性
在室温下以0.1C-倍率在2.5V至4.2V之间形成实施例和比较例的锂二次电池。测量了放电容量和库仑效率(其为放电容量与充电容量的比率)，并在下面的表1中示出结果。
实验例3：高温安全性
形成实施例和比较例的锂二次电池，然后在130℃室中以5％的SOC(充电状态)储存30分钟，并冷却回到室温。为了确定电池是否短路，测量了OCV(开路电压)，并在下表1中示出。
[表1]
*L1：从第一涂覆区域和第二涂覆区域的接线测量的第二涂覆区域的长度
如表1所示，证实了实施例的锂二次电池表现出47mAh或更大且53mAh或更小的放电容量以及78％或更大的库仑效率值，其不仅具有优异的电池特性，而且在130℃储存之后的OCV为3.29V或更大，从而高温稳定性优异。
在另一方面，可以看出，在比较例1的情况下，在130℃下储存之后的OCV仅为0.002V，并且聚烯烃隔离件在高温下收缩，这导致电极短路。经证实，比较例2在130℃下储存之后表现出仅2.42V的OCV，并且不包括在电极部分的边缘上的涂覆构件，因此由于在冲压电极部分时发生的脱落现象和在电池组装期间发生的精细变形而导致高温稳定性不足。
此外，证实了在比较例2的情况下，放电容量为12mAh，并且库仑效率值仅为25％，以及由于不包括在电极部分的边缘上的涂覆构件，在冲压电极部分时发生的脱落现象可能导致电池短路，这导致电池特性不足。
此外，证实了在比较例3的情况下，放电容量为50.1mAh，并且库仑效率值仅为78.3％，以及使用聚酰亚胺胶带作为绝缘层，这导致电池特性不足。
此外，证实了在比较例4的情况下，放电容量出现在38.5mAh，并且库仑效率值仅为53.9％，以及当仅使用粘结剂而不使用无机颗粒形成涂层时，电池特性不足。此外，证实了五个单电池中的两个在最终产品中表现可靠，从而表明单电池短路缺陷率很高。
证实了在比较例5的情况下，由于第一涂覆区域和第二涂覆区域的孔隙率超过50％，因此无法实现稳定的绝缘，并因此放电容量和库仑效率值较差。

Claims (16)

1.一种锂二次电池用电极，包括：
电极部分，所述电极部分包括，
集流体，
形成在所述集流体上的电极层，以及
形成在所述电极层上的绝缘层，并且还包括：
涂覆构件，所述涂覆构件包括与所述电极部分的侧表面接触的第一涂覆区域以及延伸至所述第一涂覆区域并与所述绝缘层的一部分接触的第二涂覆区域。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述第一涂覆区域和所述第二涂覆区域中的每一者包含无机细颗粒和粘结剂树脂。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述第一涂覆区域的从所述电极部分的侧表面测量的厚度为1μm或更大且100μm或更小。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述第二涂覆区域的从与所述绝缘层的界面测量的厚度为1μm或更大且500μm或更小。
5.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
从所述第一涂覆区域和所述第二涂覆区域的接线测量的所述第二涂覆区域的长度为50μm或更大且2mm或更小。
6.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述第二涂覆区域的从与所述绝缘层的界面测量的厚度与从所述第一涂覆区域和所述第二涂覆区域的接线测量的所述第二涂覆区域的长度的比率为0.001或更大且1.0或更小。
7.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述涂覆构件的孔隙率为10％或更大且50％或更小。
8.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述绝缘层的孔隙率为30％或更大且70％或更小。
9.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述绝缘层的厚度为10μm或更大且30μm或更小。
10.根据权利要求2所述的锂二次电池用电极，其中：
所述无机细颗粒包括具有10nm或更大且1μm或更小的颗粒尺寸的无机细颗粒。
11.根据权利要求2所述的锂二次电池用电极，其中：
所述无机细颗粒包括选自以下的一种或更多种无机细颗粒：氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、钛酸锆、La2O3、Y2O3、SrTiO3、BaTiO3、氧化镁、氢氧化镁、硅酸铝、沸石、LLZO、LATP和PZT。
12.根据权利要求1所述的锂二次电池用电极，其中：
所述第一涂覆区域和所述第二涂覆区域中的每一者相对于100重量份的所述粘结剂树脂包含1重量份或更多且100重量份或更少的所述无机细颗粒。
13.根据权利要求2所述的锂二次电池用电极，其中：
所述粘结剂树脂包括选自以下的至少一种粘结剂树脂：聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚偏二氟乙烯-氯三氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、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、羧甲基纤维素、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氨酯、聚丙烯酸、聚酰亚胺和苯乙烯丁二烯橡胶。
14.一种锂二次电池，包括：
根据权利要求1所述的锂二次电池用电极；以及
形成在所述锂二次电池用电极上的第二电极部分。
15.根据权利要求14所述的锂二次电池，其中：
所述第二电极部分包括第二电极层；以及形成在所述第二电极层上的第二集流体。
16.根据权利要求14所述的锂二次电池，其中：
所述电极部分的延伸方向的长度比所述第二电极部分的延伸方向的长度长0.2mm或更大且2mm或更小。
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