三维电极结构和具有电极结构的电池制造技术

技术编号:15765877 阅读:284 留言:0更新日期:2017-07-06 09:52
三维(3D)电极结构包括:电极集电板;多个活性材料板,设置在电极集电板上并且从电极集电板突出;以及分隔壁,布置在电极集电板上并且在平面图中基本上垂直于多个活性材料板从而提供多个活性材料板的结构稳定性,其中3D电极结构可以是彼此间隔开并且电解质层位于其间的两个电极结构之一。

Three dimensional electrode structure and battery with electrode structure

Three dimensional (3D) electrode structure comprises an electrode current collector; a plurality of plate active material, electrode arranged in the collecting plate and the electrode collecting plate prominent; and a partition wall arranged in the electrode, and the collector plate in the plan basically perpendicular to the plurality of plate active material so as to provide a plurality of active materials in structural stability 3D, the electrode structure may be spaced apart from each other and the electrolyte layer therebetween two electrode structure.

【技术实现步骤摘要】
三维电极结构和具有电极结构的电池
本专利技术的示范实施方式涉及三维电极结构和包括该电极结构的电池。
技术介绍
根据电子技术的发展,诸如移动式电话、游戏机、便携式多媒体播放器(PMP)或者动态图像专家组音频层-3(MP3)播放器的移动式电子装置和诸如智能电话、智能平板、电子书终端、平板计算机、可穿戴移动式医疗装置的各种移动式电子装置的市场迅速增长。因此,对于适合于驱动这样的移动式电子装置的电池的需要也增加。不同于不可再充电的一次电池,二次电池是可再充电和可再放电的。具体地,锂二次电池具有比镍镉电池或者镍氢电池更高的电压,并且具有每单位重量的高能量密度。近来,正在进行通过使用三维电极来提供高容量二次电池的研究。
技术实现思路
提供一种三维(3D)电极结构和包括3D电极结构的电池。附加的示范实施方式将在随后的描述中部分地阐述,并且将由该描述而部分地清楚,或者可以通过本示范实施方式的实践而习知。根据示范实施方式的一示范实施方式,3D电极结构包括:电极集电板;多个活性材料板,设置在电极集电板上以从电极集电板突出;以及分隔壁,布置在电极集电板上并且在平面图中基本上垂直于多个活性材料板。电极结构可以被理解为其中多个活性材料板设置在电极集电板上以从电极集电板突出的3D结构。在示范实施方式中,多个分隔壁可以被提供并且在多个活性材料板的长度方向上以等间隔布置。至少一些分隔壁也可以沿着多个活性材料板的长度方向以改变的间隔布置。在示范实施方式中,分隔壁可以基本上平行于彼此布置。分隔壁可以具有平坦的平面形状。在替代的示范实施方式中,分隔壁可以具有弯曲的平面形状。在示范实施方式中,多个活性材料板可以具有平面形状。在示范实施方式中,多个活性材料板可以基本上垂直于电极集电板的平面表面,分隔壁可以基本上垂直于电极集电板和多个活性材料板。即,分隔壁基本上垂直于电极集电板和多个活性材料板可以指的是分隔壁在截面图(例如,侧视图)中基本上垂直于电极集电板的平面表面并且在平面图(例如,俯视图)中也基本上垂直于活性材料板的平面表面。换言之,分隔壁基本上垂直于多个活性材料板的长度方向。然而,至少一些分隔壁也可以关于多个活性材料板倾斜地布置。在示范实施方式中,分隔壁关于电极集电板的平面表面具有与多个活性材料板相同的高度。在示范实施方式中,分隔壁和多个活性材料板可以包括相同组分的活性材料。在替代的示范实施方式中,分隔壁和多个活性材料板可以包括不同组分的活性材料。在替代的示范实施方式中,分隔壁可以包括非活性材料。在示范实施方式中,3D电极结构可以还包括设置在分隔壁内部并且电接触电极集电板的分隔壁内部集电层。分隔壁内部集电层可以包括电导体。电导体可以例如是金属、导电聚合物、导电陶瓷或者碳结构。在示范实施方式中,分隔壁内部集电层可以具有从电极集电板的平面表面突出并且延伸的平面形状。分隔壁内部集电层可以基本上垂直于电极集电板的平面表面。分隔壁内部集电层可以在分隔壁内部基本上平行于分隔壁。分隔壁内部集电层可以插入到分隔壁中,分隔壁内部集电层的两个表面可以接触分隔壁。分隔壁内部集电层的第一端部可以接触电极集电板,分隔壁内部集电层的与第一端部相反的第二端部可以接触电解质层或者可以设置在分隔壁内部。在示范实施方式中,多个活性材料板可以以等间隔布置在电极集电板上。在示范实施方式中,3D电极结构可以还包括设置在多个活性材料板的至少内部且电接触电极集电板的内部集电层。内部集电层可以包括电导体。内部集电层可以基本上平行于多个活性材料板的平面表面。内部集电层可以具有从电极集电板基本上垂直地突出并且延伸的平面形状。内部集电层的第一端部可以接触电极集电板,内部集电层的与第一端部相反的第二端部可以接触电解质层。在替代的示范实施方式中,内部集电层的第一端部可以接触电极集电板,内部集电层的与第一端部相反的第二端部可以在多个活性材料板中。在示范实施方式中,电极集电板可以包括电导体。在示范实施方式中,3D电极结构可以还包括提供在电极集电板的其上设置有多个活性材料板的表面上的活性材料基层。根据另一示范实施方式的示范实施方式,电池包括:第一电极结构;第二电极结构,与第一电极结构间隔开;以及电解质层,提供在第一电极结构和第二电极结构之间,其中第一电极结构可以是3D电极结构,该3D电极结构包括:电极集电板;设置在电极集电板上以从电极集电板突出的多个第一活性材料板;以及设置在电极集电板上并且在平面图中基本上垂直于多个第一活性材料板的分隔壁。第二电极结构也可以具有面对第一电极结构的3D结构。电池可以是可再充电的二次电池。根据另一示范实施方式的示范实施方式,电池包括:第一电极结构,包括第一电极集电板、设置在第一电极集电板上以从第一电极集电板突出的多个第一活性材料板、以及设置在第一电极集电板上并且在平面图中基本上垂直于多个第一活性材料板的分隔壁;第二电极结构,包括与多个第一活性材料板交替地布置的多个第二活性材料板,其中多个第一活性材料板与多个第二活性材料板分别彼此间隔开;以及电解质层,提供在第一电极结构和第二电极结构之间。在示范实施方式中,第二电极结构可以还包括在其上设置多个第二活性材料板的第二电极集电板。第一电极集电板和第二电极集电板可以彼此面对并且基本上平行于彼此。第一电极集电板和第二电极集电板可以每个是平坦的平面板或者具有曲率的弯曲平面板。第二电极集电板和多个第二活性材料板可以提供为单个主体。在替代的示范实施方式中,多个第二活性材料板可以附接在第二电极集电板上。在示范实施方式中,第一电极结构可以是阴极电极,第二电极结构可以是阳极电极。在示范实施方式中,多个第一活性材料板例如可以包括包含具有阴极电极组分的烧结的陶瓷的阴极活性材料。具体地,多个第一活性材料板可以包括锂基阴极活性材料。多个第二活性材料板可以包括锂金属、硅、碳或者氧化物阳极。在示范实施方式中,电解质层可以包括固体电解质。在示范实施方式中,电解质层可以在多个第一活性材料板与多个第二活性材料板之间、在分隔壁与多个第二活性材料板之间、在多个第一活性材料板的末端与第二电极集电板之间、在分隔壁的末端与第二电极集电板之间、以及在多个第二活性材料板的末端与第一电极集电板之间提供为蜿蜒的形式。换言之,电解质层可以沿着多个第一活性材料板和分隔壁的表面提供为蜿蜒的形式。在示范实施方式中,第一电极结构、电解质层和第二电极结构可以形成第一电池单元层,具有与第一电池单元层相同结构的多个电池单元层可以被层叠。根据另一示范实施方式的示范实施方式,制造电池的方法包括提供第一片状层叠结构,在该第一片状层叠结构中,至少一个第一活性材料片和至少一个牺牲层在第一方向上交替地层叠;形成第一电极层叠结构,在该第一电极层叠结构中,第一片状层叠结构和分隔壁层在基本上垂直于第一方向的第二方向上交替地层叠;沿着基本上垂直于第一方向和第二方向两者的法线在第一电极层叠结构的表面上形成第一电极集电板;通过去除牺牲层而形成第一电极结构;以及在第一电极结构上顺序地形成固体电解质和第二电极结构。在示范实施方式中,通过加热和干燥包括第一活性材料的浆料,第一活性材料片可以提供为片状。在示范实施方式中,第一片状层叠结构可以通过交替地和重复地层叠第一活性材料片、第一内部集电层、第一活性材料片和牺牲层片而提供本文档来自技高网...
三维电极结构和具有电极结构的电池

【技术保护点】
一种三维电极结构,包括:电极集电板;多个活性材料板,设置在所述电极集电板上并且从所述电极集电板突出;以及分隔壁,设置在所述电极集电板上并且在平面图中基本上垂直于所述多个活性材料板。

【技术特征摘要】
2015.10.12 KR 10-2015-01421621.一种三维电极结构,包括:电极集电板;多个活性材料板,设置在所述电极集电板上并且从所述电极集电板突出;以及分隔壁,设置在所述电极集电板上并且在平面图中基本上垂直于所述多个活性材料板。2.如权利要求1所述的三维电极结构,其中多个分隔壁在所述多个活性材料板的长度方向上以等间隔布置。3.如权利要求2所述的三维电极结构,其中所述多个分隔壁具有平面形状并且基本上平行于彼此布置。4.如权利要求2所述的三维电极结构,其中所述多个活性材料板在截面图中基本上垂直于所述电极集电板,并且所述多个分隔壁在所述截面图中基本上垂直于所述电极集电板并且在所述平面图中基本上垂直于所述多个活性材料板。5.如权利要求2所述的三维电极结构,其中所述多个分隔壁关于所述电极集电板的平面表面具有与所述多个活性材料板相同的高度。6.如权利要求1所述的三维电极结构,其中所述分隔壁和所述多个活性材料板包括相同组分或者不同组分的活性材料。7.如权利要求1所述的三维电极结构,其中所述分隔壁包括非活性材料。8.如权利要求1所述的三维电极结构,还包括设置在所述分隔壁内部并且电接触所述电极集电板的分隔壁内部集电层,所述分隔壁内部集电层包括电导体。9.如权利要求8所述的三维电极结构,其中所述分隔壁内部集电层具有从所述电极集电板的平面表面突出并且延伸的平面形状。10.如权利要求8所述的三维电极结构,其中所述分隔壁内部集电层在所述分隔壁内部,基本上平行于所述分隔壁。11.如权利要求8所述的三维电极结构,其中所述分隔壁内部集电层被插入到所述分隔壁中,并...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵庆勋朴辉烈梁好晶郑熙树南承勋许晋硕
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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