二次電池用電極以及包含其的二次電池和線纜型二次電池的制作方法
【專利說明】二次電池用電極以及包含其的二次電池和線纜型二次電池
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求于2013年5月7日在韓國提交的韓國專利申請10-2013-0051563號的優(yōu)先權(quán)，通過參考將其內(nèi)容并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實用新型涉及一種二次電池用電極，更具體地涉及能夠防止電極活性材料層脫落并具有改善的柔性的二次電池用電極、制備所述電極的方法、以及包含所述電極的二次電池和線纜型二次電池。
【背景技術(shù)】
[0004]二次電池為能夠以化學(xué)形式儲存能量并在需要時能夠轉(zhuǎn)化成電能以發(fā)電的裝置。也將二次電池稱作可充電電池，因為其能夠反復(fù)再充電。普通的二次電池包括鉛蓄電池、NiCd電池、NiMH蓄電池、Li離子電池、Li離子聚合物電池等。當(dāng)與一次性原電池相比時，二次電池不僅是更加經(jīng)濟有效的，而且是更加環(huán)境友好的。
[0005]目前將二次電池用于需要低電力的應(yīng)用，例如用于使車輛啟動的設(shè)備、移動裝置、工具、不間斷電源等。近來，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致移動裝置的普及，并甚至導(dǎo)致多種常規(guī)裝置的移動化，對二次電池的需求急劇增加。還將二次電池用于環(huán)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增加車輛的使用壽命。
[0006]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(guān)，在所述方法中將由負極、正極和隔膜構(gòu)成的電極組件安裝在圓筒形或棱柱形金屬殼或者鋁層壓片的袋形殼中，且利用電解質(zhì)填充所述殼。因為在該方法中用于電極組件的預(yù)定安裝空間是必要的，所以二次電池的圓筒形、棱柱形或袋形在開發(fā)各種形狀的移動裝置時是一種限制。因此，需要具有形狀易于適應(yīng)的新結(jié)構(gòu)的二次電池。
[0007]為了滿足這種需要，已經(jīng)提出了開發(fā)長度對橫截面直徑之比非常大的線纜型電池。所述線纜型電池在由于造成形狀變化的外力而經(jīng)歷應(yīng)力的同時易于發(fā)生形狀變化。此夕卜，線纜型電池的電極活性材料層可能因充電和放電過程期間的快速體積膨脹而脫落。根據(jù)這些原因，電池的容量會下降且其循環(huán)壽命特性會劣化。
[0008]通過提高在電極活性材料層中使用的粘合劑的量以在彎曲或扭曲期間提供柔性，可在一定程度上解決這種問題。然而，提高電極活性材料層中的粘合劑量造成電極電阻升高而劣化電池性能。此外，當(dāng)施加強烈的外力時，例如，在將電極完全折疊的情況中，即使粘合劑的量變大，仍不能防止電極活性材料層的脫落。因此，該方法不足以解決這種問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]為了解決相關(guān)技術(shù)的問題而設(shè)計了本實用新型，因此本實用新型涉及提供一種二次電池用電極、制備所述電極的方法、以及包含所述電極的二次電池和線纜型二次電池，所述二次電池用電極能夠減輕由外力造成的電極活性材料層中的裂紋產(chǎn)生，并且即使存在嚴重的裂紋仍能夠防止電極活性材料層從集電器脫落。
[0010]本實用新型涉及如下內(nèi)容。
[0011]項1.一種片形式的二次電池用電極，其特征在于包含:
[0012]集電器；
[0013]形成在所述集電器的一個表面上的電極活性材料層；和
[0014]形成在所述電極活性材料層上的第一多孔支持層。
[0015]項2.根據(jù)項I所述的二次電池用電極，其特征在于所述集電器為網(wǎng)狀物形式。
[0016]項3.根據(jù)項I所述的二次電池用電極，其特征在于所述集電器在其至少一個表面上具有多個凹部。
[0017]項4.根據(jù)項3所述的二次電池用電極，其特征在于所述多個凹部為連續(xù)圖案化的凹部或間斷圖案化的凹部。
[0018]項5.根據(jù)項4所述的二次電池用電極，其特征在于所述連續(xù)圖案化的凹部以在縱向上相互隔開的方式形成。
[0019]項6.根據(jù)項4所述的二次電池用電極，其特征在于所述間斷圖案化的凹部通過多個孔形成。
[0020]項7.根據(jù)項6所述的二次電池用電極，其特征在于所述多個孔為圓形或多邊形。
[0021]項8.根據(jù)項I所述的二次電池用電極，其特征在于所述第一支持層為網(wǎng)狀物形式的多孔膜或無紡布。
[0022]項9.根據(jù)項I所述的二次電池用電極，其特征在于其還包含形成在所述集電器的另一個表面上的第二支持層。
[0023]項10.根據(jù)項9所述的二次電池用電極，其特征在于所述第二支持層為聚合物膜。
[0024]項11.一種二次電池，其特征在于所述二次電池包含:正極、負極、設(shè)置在所述正極與所述負極之間的隔膜、以及非水電解液，
[0025]其中所述正極與所述負極中的至少一個為項I?10中任一項的二次電池用電極。
[0026]項12.根據(jù)項11所述的二次電池，其特征在于其為堆疊、卷繞、堆疊/折疊或線纜的形式。
[0027]項13.—種線纜型二次電池，其特征在于包含:
[0028]內(nèi)電極；
[0029]隔離層，其圍繞所述內(nèi)電極的外表面以防止電極之間的短路；以及
[0030]外電極，其以圍繞所述隔離層的外表面的方式螺旋卷繞，
[0031]其中所述內(nèi)電極與所述外電極中的至少一個由項I?10中任一項的二次電池用電極形成。
[0032]項14.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于所述外電極為單軸延伸條的形式。
[0033]項15.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于所述外電極以在其寬度上不重疊的方式螺旋卷繞。
[0034]項16.根據(jù)項15所述的線纜型二次電池，其特征在于所述外電極以不重疊的方式以其寬度的兩倍內(nèi)的間隔螺旋卷繞。
[0035]項17.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于所述外電極以在其寬度上重疊的方式螺旋卷繞。
[0036]項18.根據(jù)項17所述的線纜型二次電池，其特征在于所述外電極以重疊部分的寬度為所述外電極本身的寬度的0.9倍的方式螺旋卷繞。
[0037]項19.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于所述內(nèi)電極為中心部分為空的中空結(jié)構(gòu)。
[0038]項20.根據(jù)項19所述的線纜型二次電池，其特征在于一個以上的如項I?10中任一項所述的電極作為內(nèi)電極，是螺旋卷繞的。
[0039]項21.根據(jù)項19所述的線纜型二次電池，其特征在于所述內(nèi)電極在其中具有內(nèi)集電器的芯、包含電解質(zhì)的用于供應(yīng)鋰離子的芯或填充的芯。
[0040]項22.根據(jù)項21所述的線纜型二次電池，其特征在于所述內(nèi)集電器的芯由如下制成:碳納米管、不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上用碳、鎳、鈦或銀處理過的不銹鋼；鋁-鎘合金；在其表面上用導(dǎo)電材料處理過的不導(dǎo)電聚合物；或?qū)щ娋酆衔铩?br>[0041]項23.根據(jù)項21所述的線纜型二次電池，其特征在于所述用于供應(yīng)鋰離子的芯包含凝膠聚合物電解質(zhì)和載體。
[0042]項24.根據(jù)項21所述的線纜型二次電池，其特征在于所述用于供應(yīng)鋰離子的芯包含液體電解質(zhì)和多孔載體。
[0043]項25.根據(jù)項21所述的線纜型二次電池，其特征在于所述電解質(zhì)還包含鋰鹽。
[0044]項26.根據(jù)項21所述的線纜型二次電池，其特征在于所述填充的芯由如下制成:線、纖維、粉末、網(wǎng)狀物和泡沫形式的聚合物樹脂、橡膠和無機物。
[0045]項27.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于所述內(nèi)電極為負極或正極，且所述外電極為與所述內(nèi)電極相對應(yīng)的正極或負極。
[0046]項28.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于所述隔離層為電解質(zhì)層或隔膜。
[0047]項29.根據(jù)項28所述的線纜型二次電池，其特征在于所述電解質(zhì)層還包含鋰鹽。
[0048]項30.根據(jù)項13所述的線纜型二次電池，其特征在于其還包含圍繞所述外電機的外表面的保護涂層。
[0049]項31.根據(jù)項30所述的線纜型二次電池，其特征在于所述保護涂層由聚合物樹脂制成。
[0050]項32.根據(jù)項31所述的線纜型二次電池，其特征在于所述保護涂層還包含濕氣阻擋層。
[0051]項33.根據(jù)項32所述的線纜型二次電池，其特征在于所述濕氣阻擋層由鋁或液晶聚合物制成。
[0052]項34.—種線纜型二次電池，其特征在于包含:
[0053]用于供應(yīng)鋰離子的芯，其包含電解質(zhì)；
[0054]內(nèi)電極，其圍繞所述用于供應(yīng)鋰離子的芯的外表面并包含集電器和電極活性材料層；
[0055]隔離層，其圍繞所述內(nèi)電極的外表面以防止電極之間的短路；以及
[0056]外電極，其以圍繞所述隔離層的外表面的方式螺旋卷繞，并包含集電器和電極活性材料層，
[0057]其中所述內(nèi)電極和所述外電極中的至少一個由項I?10中任一項的二次電池用電極形成。
[0058]項35.—種線纜型二次電池，其特征在于包含:
[0059]相互平行布置的兩個以上的內(nèi)電極；
[0060]隔離層，其圍繞所述內(nèi)電極的外表面以防止電極之間的短路；以及
[0061]外電極，其以圍繞所述隔離層的外表面的方式螺旋卷繞，
[0062]其中所述內(nèi)電極和所述外電極中的至少一個由項I?10中任一項的二次電池用電極形成。
[0063]項36.—種線纜型二次電池，其特征在于包含:
[0064]兩個以上的用于供應(yīng)鋰離子的芯，其包含電解質(zhì)；
[0065]相互平行布置的兩個以上的內(nèi)電極，各個內(nèi)電極圍繞各個用于供應(yīng)鋰離子的芯的外表面并包含集電器和電極活性材料層；
[0066]隔離層，其圍繞所述內(nèi)電極的外表面以防止電極之間的短路；以及
[0067]外電極，其以圍繞所述隔離層的外表面的方式螺旋卷繞并包含集電器和電極活性材料層，
[0068]其中所述內(nèi)電極和所述外電極中的至少一個由項I?10中任一項的二次電池用電極形成。
[0069]項37.根據(jù)項36所述的線纜型二次電池，其特征在于一個以上的如項I?10中任一項所述的電極作為內(nèi)電極，是螺旋卷繞的。
[0070]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種片形式的二次電池用電極，包含:集電器；形成在所述集電器的一個表面上的電極活性材料層；和形成在所述電極活性材料層上的第一多孔支持層。
[0071]所述集電器可以由如下制成:不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳或銅；在其表面上用碳、鎳、鈦或銀處理過的不銹鋼；鋁-鎘合金；在其表面上用導(dǎo)電材料處理過的不導(dǎo)電聚合物；導(dǎo)電聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金屬粉末的金屬糊料；或者包含石墨、炭黑或碳納米管的碳粉末的碳糊料。
[0072]此外，所述集電器可以為網(wǎng)狀物的形式。
[0073]另外，所述集電