[發明專利]具有包含金屬長纖維的電極結構的電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201180059520.4
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN103460463A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 金權錫
• 申請（專利權）人: 株式會社陽光
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/02;H01M4/04;H01M4/74
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發明涉及一種電池技術，更詳細地，涉及具有利用金屬長纖維的電極結構的電池及其制備方法。

背景技術

有關電池產業，隨著最近半導體制備技術及通信技術的發達，關于便攜式電子裝置的產業正在膨脹，并隨著環境保護意識和資源枯竭帶來的替代能源的開發需求，而進行活躍的研究。作為代表性的電池，鋰一次電池相比以往的水熔液類電池電壓高且能源密度高，因而在小型化及輕量化方面容易實現，從而廣范適用。這樣的鋰一次電池主要使用于便攜式電子裝置的主電源或者備用電源。

二次電池是利用可逆性優秀的電極材料而可以充放電的電池。上述二次電池從外觀上區分為圓筒型和方型，根據陽極及陰極物質區分為鎳氫（Ni-MH）電池、鋰（Li）電池、鋰離子（Li-ion）電池等。這樣的二次電池從如手機、筆記本電腦、移動式播放器一樣的小型電池到電動汽車用電池、使用于混合動力汽車的中大型電池其適用領域正在逐漸擴大。這些電池不僅需要輕量且能源密度高，而且需要優秀的充放電速度、充放電效率及循環特性，還需要穩定性和經濟性。

發明內容

技術問題

因此，本發明所要解決的技術目的在于，提供如下的具有電極結構的電池：不僅能源密度高，而且充放電效率、充放電速度及循環特性優秀，進而形狀變化和容量調節容易。

本發明所要解決的再一技術目的在于，提供具有上述優點的電池的制備方法。

解決問題的手段

為了達成上述技術目的，本發明的一實施例的電池包含：導電網絡，通過一個以上的金屬長纖維之間的物理接觸或者化學結合而形成；以及第一電活性物質，粘結于上述導電網絡。

在一些實施例中，上述金屬長纖維也可以具有隨機排列并相互結合的無紡布結構。并且，上述金屬長纖維中至少一部分金屬長纖維可在表面上預涂敷第二電活性物質。并且，上述金屬長纖維也可以由種類相互不同的兩種以上的金屬形成。

在一些實施例中，上述電極結構可以在100℃至1200℃范圍內被進行熱處理。并且，上述電極結構具有壓接而成的板狀結構，或者還可以具有上述板狀結構通過折疊、卷繞、層壓或者它們的組合變形而成的結構。

上述金屬長纖維的厚度在1μm至200μm范圍內，上述金屬長纖維的長度在5mm至1000mm范圍內。上述金屬長纖維可以包含不銹鋼、鋁、鎳、鈦及銅或者它們的合金中的某一種或者它們的組合。

為了達成上述再一技術目的，形成第一長纖維層的步驟，所述第一長纖維層包含相互進行物理接觸或化學結合的一個以上的金屬長纖維；在上述第一長纖維層上形成電活性物質層的步驟；以及在上述電活性物質層上形成第二長纖維層的步驟，所述第二長纖維層包含相互進行物理接觸或化學結合的一個以上的金屬長纖維。

上述金屬長纖維可以隨機排列并相互結合。在一些實施例中，還可以執行以下步驟：對上述第一長纖維層和上述第二長纖維層進行壓接，以使上述第一長纖維層與上述第二纖維層相互進行物理接觸或者化學結合。并且，還可以執行以下步驟：在100℃至1200℃范圍內對上述的各步驟的結果物進行熱處理。

為了達成上述再一技術目的的本發明再一實施例的電池的制備方法包含以下步驟：供給被分段化的多個金屬長纖維的步驟；供給粒子形態的電活性物質的步驟；形成上述金屬長纖維和上述電活性物質的混合組合物的步驟；以及使上述混合組合物固化的步驟。

在上述形成上述金屬長纖維和上述電活性物質的混合組合物的步驟中，上述混合組合物還可以包含結合劑及導電劑中的一種或者兩種。并且，在一些實施例中，還可以執行對上述混合組合物進行熱處理的步驟。

發明的效果

根據本發明的實施例，利用既具有金屬的優秀的機械特性及熱特性又兼備纖維的可加工性及組織性的金屬長纖維來形成電極結構，從而減少集電結構與電活性物質之間的接觸電阻并增加接觸面積，而能夠提高電池的能源密度，改善充放電速度、充放電效率及電池的循環特性。

并且，由于多個金屬長纖維的導電網絡形成適當的氣孔，不僅電解質的浸漬工序容易，還能夠靈活應對隨著形狀變形和電池的充放電而發生的體積變化，并且由于可以進行熱處理，因而電池的制備工序簡單，能夠顯著改善電池的壽命。

附圖說明

圖1及圖2表示本發明多種實施例的電極結構。

圖3a至圖3d是依次表示本發明的一實施例的電極結構的制備方法的圖。

圖4a及圖4b是表示本發明的其他實施例的電極結構的剖視圖。

圖5是表示利用本發明的一實施例的電極結構的電池的分解圖。