JP6689512B2 - リチウム二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年3月30日付韓国特許出願第10−2016−0038678号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
穿孔されたホイル(perforated foil)上に電極活物質スラリーをコーティングし、圧延して厚さが10μmから200μmであり、空隙率が18体積%から30体積%であり、密度が1g/ccから4.5g/ccである電極合体層を形成する段階(S1);
非水電解液を製造する段階(S2);
前記非水電解液が前記電極合剤層を通過する時間を測定して電解液含浸速度を算出する段階(S3);及び
前記算出された電解液含浸速度を用いて測定対象フルセルの電解液含浸時間を設定する段階(S4);を含むリチウム二次電池の製造方法を提供する。
前記電極合剤層の上面に非水電解液1μLから10μLの量を滴下し、
前記非水電解液が滴下された時点から前記滴下された非水電解液が電極合剤層を通過して底面に現われる時点までの電解液通過時間を測定して算出することができる。
[数式1]
含浸速度(μm/sec)=電極合剤層の厚さ(μm)/電解液滴下時点から底面到達時点までの時間(sec) (1)
測定対象フルセルを含む二次電池を製造する段階(S5);
前記二次電池の内部に非水電解液を注入する段階(S6);及び
設定された時間の間電解液含浸工程を行う段階(S7);をさらに含むことができる。
穿孔されたホイル(perforated foil)上に電極活物質スラリーをコーティングし、圧延して厚さが10μmから200μmであり、空隙率が18体積%から30体積%であり、密度が1g/ccから4.5g/ccである電極合体層を形成する段階(S1);
非水電解液を製造する段階(S2);
前記非水電解液が前記電極合剤層を通過する時間を測定して電解液含浸速度を算出する段階(S3);及び
前記算出された電解液含浸速度を用いて測定対象フルセルの電解液予想含浸時間を設定する段階(S4);を含むリチウム二次電池の製造方法を提供する。
先ず、本発明のリチウム二次電池の製造方法では、電解液含浸速度を設定するための対象フルセルの製造に用いられる電極合剤層を製造する段階を含むことができる。
電極活物質;溶媒;及び
選択的にバインダー、導電材、及び充電材のうち少なくとも一つ以上の添加剤を含むことができる。
次いで、本発明のリチウム二次電池の製造方法では、電解液含浸速度を測定するために用いられる非水電解液を製造することができる。
その次に、本発明のリチウム二次電池の製造方法では、製造された電極合剤層を用いて電解液含浸速度を算出することができる。
含浸速度(μm/sec)=電極合剤層の厚さ(μm)/電解液滴下時点から底面到達時点までの時間(sec) (1)
次いで、本発明の方法では、前記数式(1)を用いて算出した電解液含浸速度を用いて、測定対象フルセルの電解液予想含浸時間を設定することができる。
測定対象フルセルを含む二次電池を製造する段階(S5);
前記二次電池の内部に非水電解液を注入する段階(S6);及び
設定された電解液予想含浸時間の間電解液含浸工程を行う段階(S7);をさらに含むことができる。
リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、カーボンブラック及びPVDFを96:2:2重量比で混合し、N−メチル−2ピロリドンに添加して正極活物質スラリーを製造した。
含浸速度(μm/sec)=電極合剤層の厚さ(μm)/電解液滴下時点から底面到達時点までの時間(sec) (1)
直径0.01mmの穴を備えたアルミニウム材質の穿孔されたホイル上に厚さ100μm、空隙率20%、密度3.9g/ccの正極合剤層を製造することを除いては、前記実施例1と同じ方法で電解液含浸速度を算出し、その結果を下記表1に示した。
直径0.1mmの穴を備えたアルミニウム材質の穿孔されたホイル上に厚さ100μm、空隙率が18%及び密度4.0g/ccの正極合剤層を製造することを除いては、前記実施例1と同じ方法で含浸速度を算出し、その結果を下記表1に示した。
直径1mmの穴を備えたアルミニウム材質の穿孔されたホイル上に厚さ100μm、空隙率20%及び密度3.75g/ccである正極合剤層を製造することを除いては、前記実施例1と同じ方法で含浸速度を算出し、その結果を下記表1に示した。
直径0.1mmの穴を備えたアルミニウム材質の穿孔されたホイル上に厚さ100μm、空隙率25%及び密度3.75g/ccである正極合剤層を製造することを除いては、前記実施例1と同じ方法で含浸速度を算出し、その結果を下記表1に示した。
直径0.1mmの穴を備えたアルミニウム材質の穿孔されたホイル上に厚さ200μm、空隙率20%及び密度3.7g/ccである正極合剤層を製造することを除いては、前記実施例1と同じ方法で含浸速度を算出し、その結果を下記表1に示した。
直径0.1mmの穴を備えたアルミニウム材質の穿孔されたホイル上に厚さ350μm、空隙率20%及び密度23.2g/ccである電極合剤層を製造することを除いては、前記実施例1と同じ方法で含浸速度を算出し、その結果を下記表1に示した。
参考例.標準電極の製造
リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、カーボンブラック及びPVDFを96:2:2重量比で混合し、N−メチル−2ピロリドンに添加して正極活物質スラリーを製造した。
(step1:電極組立体の製造)
アルミニウム集電体上に実施例1の電極合剤層を製造するのに用いられた正極活物質スラリーをコーティングし、圧延して61×77mm2面積の厚さ50μm、空隙率20%及び密度3.95g/ccの正極を製造した。
前記実施例1で算出された電解液含浸速度(50μm/hr)を下記数式(2)に適用して測定対象フルセルの電解液予想含浸時間(20hr)を設定した。
エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を20:10:70体積比で混合した後、LiPF6 1Mを溶解させて非水電解液を製造した。
(step1:電極組立体の製造)
アルミニウム集電体上に実施例3の電極合剤層を製造するのに用いられた正極活物質スラリーをコーティングし、圧延して61×77mm2面積の厚さ47μm、空隙率18%及び密度4.0g/ccである正極を製造した。
前記実施例3で算出された電解液含浸速度(20μm/hr)を前記数式(2)に適用して測定対象フルセルの電解液予想含浸時間(約47hr)を設定した。
エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)を20:10:70体積比で混合した後、LiPF6 1Mを溶解させて非水電解液を製造した。
前記実施例8の(step3)二次電池の製造段階で電極組立体を電池ケースに収納した後、前記非水電解液を常温注液後、真空条件下で標準電極の含浸時間の24hr時間の間含浸工程を行ってリチウム二次電池を製造した。
11 穿孔
13 電極合剤層
15 電解液
Claims (13)
- 穿孔されたホイル(perforated foil)上に電極活物質スラリーをコーティングし、圧延して厚さが10μmから200μmであり、空隙率が18体積%から30体積%であり、密度が1g/ccから4.5g/ccである電極合剤層を形成する段階(S1);
非水電解液を製造する段階(S2);
前記非水電解液が前記電極合剤層を通過する時間を測定して電解液含浸速度を算出する段階(S3);及び
前記電解液含浸速度を用いて測定対象フルセルの電解液予想含浸時間を設定する段階(S4);を含み、
前記電解液含浸速度を算出する段階(S3)は、
前記電極合剤層の上面に前記非水電解液を滴下し、
前記非水電解液が滴下された時点から前記滴下された非水電解液が電極合剤層を通過して底面に現われる時点までの電解液通過時間を測定して算出し、
前記測定対象フルセルの電解液予想含浸時間は、下記数式(2)を用いて設定するものであり、
- 前記穿孔されたホイルは、銅、アルミニウム、鉄、錫、チタン、ニッケル、鉛、亜鉛、銀、金、ステンレス鋼、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される材質でなるものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記穿孔された金属ホイルの孔径は、0.1μmから1mmであるものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記穿孔された金属ホイルの孔径は、10μmから1mmであるものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記電極活物質スラリーは、電極活物質;溶媒;及びバインダー、導電材、及び充電材のうち少なくとも一つ以上の添加剤;を含むものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記電極活物質は、負極活物質または正極活物質であるものである請求項5に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記電極活物質スラリーが負極活物質を含む場合、
前記電極合剤層は、20体積%から30体積%の空隙率及び1.3g/ccから1.8g/ccの密度を有するものである請求項6に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記電極活物質スラリーが正極活物質を含む場合、
前記電極合剤層は、18体積%から30体積%の空隙率及び3.4g/ccから4.2g/ccの密度を有するものである請求項6に記載リチウム二次電池の製造方法。 - 前記電極活物質スラリーは、0から120℃の温度範囲で、10MPaから100MPaの圧力下で加圧成形されるものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記電解液含浸速度を算出する段階(S3)において、
前記電極合剤層の上面に滴下する前記非水電解液の量は1μLから10μLである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。 - 前記電解液通過時間を測定する方法は、目視で実施するか、または分析対象物と観察者との間の媒介体を介して間接的に確認するものである請求項10に記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記電解液含浸速度は、下記数式(1)を用いて算出するものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
[数式1]
含浸速度=電極合剤層の厚さ/電解液滴下時点から底面到達時点までの時間 (1) - 前記方法は、
測定対象フルセルを含む二次電池を製造する段階(S5);
前記二次電池の内部に非水電解液を注入する段階(S6);及び
設定されたフルセルの電解液予想含浸時間の間電解液含浸工程を行う段階(S7);をさらに含むものである請求項1に記載のリチウム二次電池の製造方法。
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