[發明專利]二次電池用負極和具有所述負極的二次電池

有效

• 申請號: 201280052679.8
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103891011B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 權友涵;吳丙薰;鄭東燮;金帝映
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/64;H01M4/62;H01M4/38;H01M4/48
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 陳海濤,穆德駿

技術領域

本發明涉及適用于二次電池中的負極，更特別地，本發明涉及具有螺旋狀負極和導電層的負極，以及包含所述負極的二次電池。

本申請要求于2011年10月25日在韓國提交的韓國專利申請10-2011-0109562號的優先權，通過參考將其完整內容并入本文中。

本申請要求于2012年10月25日在韓國提交的韓國專利申請10-2012-0118938號的優先權，通過參考將其完整內容并入本文中。

背景技術

二次電池為以化學形式儲存能量并在需要時產生電力的裝置。也將所述二次電池稱作充電電池，這是因為其能夠反復充電。普通的二次電池包含鉛蓄電池、NiCd電池、NiMH蓄電池、Li離子電池、Li離子聚合物電池等。當與一次性原電池相比時，二次電池不僅是經濟更高效的，且是環境更友好的。

目前將二次電池用于需要低電力的應用，例如用于車輛啟動的設備、移動裝置、工具、不間斷電源等。近來，隨著無線通信技術的發展導致移動裝置開始普及，甚至導致多種常規裝置的可移動化，對二次電池的需求急劇增加。還將二次電池用于環境友好的下一代車輛如混合動力車輛和電動車輛中，以降低成本和重量并提高車輛的壽命。

通常，二次電池具有圓筒形、棱柱形或袋形。這與二次電池的制造方法相關，其中將由負極、正極和隔膜構成的電極組件安裝在圓筒形或棱柱形金屬殼或鋁層壓片的袋形殼中，且在所述殼中填充電解質。因為在這種方法中電極組件需要預定的安裝空間，所以二次電池的圓筒形、棱柱形或袋形對于各種形狀的移動裝置的開發是一種限制。因此，需要具有形狀易于適應的新結構的二次電池。為了滿足這種需要，已經提出，開發長度相對于橫斷面直徑之比非常大的柔性線型電池，下文中稱作線纜型二次電池。

然而，柔性線纜型二次電池由于其結構特征如其扭曲而頻繁經歷外部物理沖擊，這會導致短路。此外，當將Si或Sn用作負極活性材料時，所述活性材料會因為由于重復充電和放電造成的電極的膨脹和收縮而脫落。此外，當為了提高電池容量而使用的由金屬制成的負極活性材料很厚時，鋰離子難以擴散入負極活性材料層中，由此大大限制了電池容量。

發明內容

技術問題

為了解決上述問題而設計了本發明，因此本發明的目的是提供一種具有螺旋扭曲形式的二次電池用負極，所述負極能夠展示良好的電化學反應性并對電池中施加的應力和壓力具有優異的抵抗性。

技術方案

為了完成上述目的，根據本發明的一個方面，提供一種二次電池用負極，包含：螺旋狀負極，所述螺旋狀負極具有相互平行并螺旋扭曲的至少兩根負極線，各負極線具有涂布在線型集電器表面上的負極活性材料層；以及導電層，所述導電層以圍繞所述螺旋狀負極的方式形成。

優選地，螺旋狀負極中負極線的扭曲率為每一個扭曲0.01～10mm。

在本發明中，所述線型集電器對其類型沒有特別限制，例如其可以由如下材料制成：不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結碳、銅；在其表面上經碳、鎳、鈦或銀進行處理的不銹鋼；鋁-鎘合金；在其表面上經導電材料進行處理的不導電聚合物；或導電聚合物。

所述導電材料對其類型沒有特別限制，例如其可選自：聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫、銦錫氧化物(ITO)、銅、銀、鈀、鎳及它們的混合物。

此外，所述導電聚合物可以選自：聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫及它們的混合物，但不限制于此。

所述負極活性材料層可以包括：金屬(Me)如Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni和Fe；包含所述金屬(Me)的合金；所述金屬(Me)的氧化物(MeO_x)；或所述金屬(Me)和碳的復合材料，但不特別地限制于此。

在本發明中，所述導電層包含碳粒子和聚合物粘合劑的混合物。

所述碳粒子對其類型沒有特別限制，例如其可以選自：炭黑、乙炔黑、科琴黑、超導電乙炔炭黑(denka black)、碳纖維及它們的混合物。

另外，聚合物粘合劑對其類型沒有特別限制，例如其可選自：聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、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、聚乙烯醇、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚環氧乙烷、多芳基化合物、乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、氰乙基普魯蘭、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纖維素、氰乙基蔗糖、普魯蘭、丁苯橡膠、羧甲基纖維素及它們的混合物。