[發明專利]鋰二次電池用電極，電極的制造方法及包括該電極的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201611077866.8
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN107665978B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 孔信國;樸相睦;林成勛;李尚憲;金東熺
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/052
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;彭益群

本發明涉及一種用于鋰二次電池的電極，電極的制造方法，以及包括該電極的鋰二次電池。上述用于鋰二次電池的電極包括：鋰金屬基質層；以及形成為網狀并浸漬在鋰金屬基質層中的支撐體。

技術領域

本發明涉及一種用于鋰二次電池的電極，該電極的制造方法，以及包括該電極的鋰二次電池。

背景技術

近來，由于空氣污染問題已經惡化，為了尋找環境保護方面的解決方案，已經積極進行替代能源的開發的研究。作為替代能源的開發，已開發了電池系統，例如，已經改善了鋰二次電池的性能。

鋰二次電池的負極主要用石墨進行制造，但是每單位重量(克)約372mAh/g的低離子容量一直是改善鋰二次電池特性的限制。因此，近來，已經持續進行對用具有約4,000mAh/g的離子容量的硅以及具有約3,860mAh/g的離子容量的鋰金屬制造負極的研究。

用鋰金屬制造負極可實現高容量鋰二次電池，但是在鋰二次電池的反復充電和放電的過程中，鋰的非均勻的解吸/吸附可能導致在負極表面上形成具有針狀結構(枝晶)的鋰。當具有針狀結構的鋰持續生長時，其可能會穿透電池內的隔板到達正極，從而引起內部短路，電池爆炸等。

為了解決現有技術中的上述問題，已經進行了通過增加由鋰金屬形成的負極的表面積來抑制具有針狀結構的鋰的形成的各種嘗試，但尚未達到令人滿意的水平。

發明內容

本發明致力于解決在現有技術中出現的上述問題，同時使現有技術實現的優點保持完整。

在本發明的一個方面中，提供了一種用于鋰二次電池的電極，其能夠提高鋰二次電池的性能。

在本發明的另一方面中，提供了一種制造上述用于鋰二次電池的電極的方法。

在本發明的另一方面中，提供了一種包括上述用于鋰二次電池的電極的鋰二次電池。

根據本發明的示例性實施例，一種用于鋰二次電池的電極包括：包括鋰金屬的層，和支撐體。支撐體可具有范圍約為90％至98％的孔隙率。

優選地，層可包括鋰金屬作為主要組分，其中鋰金屬可以構成大于約50wt％，大于約60wt％，大于約70wt％，大于約80wt％或大于約90wt％的層的總重量。

支撐體可至少與包括鋰金屬的層締合(associate)，或結合。例如，鋰金屬層可以被涂覆，堆疊，連接或結合在支撐體上。優選地，支撐體可以浸漬(impregnate)到包括鋰金屬的層中。

本文使用的術語“浸漬的”指的是當在締合或結合時，至少部分地或全部嵌入到基質材料中。例如，本發明中優選的浸漬支撐體可以部分或全部嵌入到包括鋰金屬的層中，或者可至少通過支撐體的內表面和外表面與包括鋰金屬的層締合。

優選地，支撐體以形成為網狀。

本文所使用的術語“網狀”或“網”指的是由多股線形成的結構，并且每股線可彼此平行和/或與彼此交叉或編織，不具體限制這些線之間的角度和方向。或者，“網狀”或“網”結構可由規則或不規則地纏結或排列并形成為平面薄片的單股線形成。網也可以包括在其各股線之間或在單股的排列之間形成的空的空間(vacant spaces)，不具體限制空的空間的形狀或尺寸，并且空的空間可包括孔隙，通道，曲徑(labyrinth)等。網的每股線可以具有圓形或非圓形的橫截面，然而，橫截面的尺寸遠小于線的長度。線可由各種材料，例如，諸如天然纖維或合成聚合物的纖維，金屬帶或線等制成，但其實例不受具體限制。優選的網狀可以是具有兩組以上的平行線，網狀圖案，規則或不規則編織圖案，隨機的纏結(randomentanglements)，等的交叉排線(crosshatching)。支撐體的密度適當地可在約0.15g/cm²至約0.45g/cm²的范圍。

支撐體的孔隙數可適當地在約5ppi至約120ppi的范圍。