二次电池用负极和具有所述负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种二次电池用负极，包含：线型集电器；金属基负极活性材料层，所述金属基负极活性材料层形成在所述线型集电器的表面上并包含金属活性材料；以及石墨基负极复合材料层，所述石墨基负极复合材料层形成在所述金属基负极活性材料层的表面上并包含石墨基活性材料、导电材料和第一聚合物粘合剂的混合物。本发明专利技术的负极具有与所述石墨基负极复合材料层一起充当缓冲层的所述金属基负极活性材料层，由此即使在充电和放电过程期间发生过度体积膨胀时仍可防止所述金属活性材料分离或剥离。此外，所述石墨基负极复合材料层对有机电解质溶液具有良好的亲合力以补偿所述金属活性材料对有机电解质溶液的亲合力低的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种二次电池用负极，包含：线型集电器；金属基负极活性材料层，所述金属基负极活性材料层形成在所述线型集电器的表面上并包含金属活性材料；以及石墨基负极复合材料层，所述石墨基负极复合材料层形成在所述金属基负极活性材料层的表面上并包含石墨基活性材料、导电材料和第一聚合物粘合剂的混合物。本专利技术的负极具有与所述石墨基负极复合材料层一起充当缓冲层的所述金属基负极活性材料层，由此即使在充电和放电过程期间发生过度体积膨胀时仍可防止所述金属活性材料分离或剥离。此外，所述石墨基负极复合材料层对有机电解质溶液具有良好的亲合力以补偿所述金属活性材料对有机电解质溶液的亲合力低的缺陷。【专利说明】二次电池用负极和具有所述负极的二次电池
本专利技术涉及适用于二次电池中的负极，更特别地，本专利技术涉及具有金属基负极活性材料层和石墨基负极复合材料层的负极，以及包含所述负极的二次电池。本申请要求于2011年10月25日在韩国提交的韩国专利申请10-2011-0109561号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。本申请要求于2012年10月25日在韩国提交的韩国专利申请10_2012_0118939号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。
技术介绍
二次电池为以化学形式储存能量并在需要时产生电力的装置。也将所述二次电池称作充电电池，这是因为其能够反复充电。普通的二次电池包含铅蓄电池、NiCd电池、NiMH蓄电池、Li离子电池、Li离子聚合物电池等。当与一次性原电池相比时，二次电池不仅是经济更高效的，且是环境更友好的。目前将二次电池用于需要低电力的应用，例如用于车辆启动的设备、移动装置、工具、不间断电源等。近来，随着无线通信技术的发展导致移动装置开始普及，甚至导致多种常规器件的可移动化，对二次电池的需求急剧增加。还将二次电池用于环境友好的下一代车辆如混合动力车辆和电动车辆中，以降低成本和重量并提高车辆的寿命。通常，二次电池具有圆筒形、棱柱形或袋形。这与二次电池的制造方法相关，其中将由负极、正极和隔膜构成的电极组件安装在圆筒形或棱柱形金属壳或铝层压片的袋形壳中，且在所述壳中填充电解质。因为在这种方法中电极组件需要预定的安装空间，所以二次电池的圆筒形、棱柱形或袋形对于各种形状的移动装置的开发是一种限制。因此，需要具有形状易于适应的新结构的二次电池。为了满足这种需要，已经提出，开发长度相对于横断面直径之比非常大的柔性线型二次电池,下文中称作线缆型二次电池。然而，柔性线缆型二次电池由于其结构特征如其扭曲而频繁经历外部物理冲击，这会导致短路。此外，当将Si或Sn用作负极活性材料时，所述活性材料会因为由于重复充电和放电造成的电极的膨胀和收缩而脱落。此外，当为了提高电池容量而使用的由金属制成的负极活性材料层很厚时，锂离子难以扩散入负极活性材料层中，由此大大限制了电池容量。
技术实现思路
技术问题为了解决现有技术的问题而设计了本专利技术，因此本专利技术的目的是提供一种具有多个负极活性材料层的二次电池用负极，所述负极能够展示良好的电化学反应性，并对电池中施加的应力和压力具有优异的抵抗性。技术方案为了完成上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种二次电池用负极，包含:线型集电器；形成在所述线型集电器的表面上并包含金属活性材料的金属基负极活性材料层；以及形成在所述金属基负极活性材料层的表面上并包含石墨基活性材料、导电材料和第一聚合物粘合剂的混合物的石墨基负极复合材料层。此外，所述二次电池用负极还包含导电层，所述导电层以围绕所述石墨基负极复合材料层的外表面的方式形成，并包含碳粒子和第二聚合物粘合剂的混合物。在本专利技术中，所述线型集电器对其类型没有特别限制，例如其可以由如下材料制成:不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、铜；在其表面上经碳、镍、钛或银进行处理的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上经导电材料进行处理的不导电聚合物；或导电聚合物。所述导电材料对其类型没有特别限制，例如其可选自:聚乙炔、聚苯胺、聚卩比咯、聚噻吩、聚氮化硫、铟锡氧化物(ITO)、铜、银、钯、镍及它们的混合物。此外，所述导电聚合物可以选自:聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫及它们的混合物，但不限制于此。所述金属活性材料对其类型没有特别限制，例如其可以为选自如下材料中的任意一种:选自S1、Sn、L1、Zn、Mg、(M、Ce、Ni和Fe中的金属(Me);包含所述金属(Me)的合金；所述金属(Me)的氧化物(MeOx);所述金属(Me)和碳的复合材料；及它们的混合物。所述石墨基活性材料对其类型没有特别限制，例如其可选自:天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳及它们的混合物。此外，用于石墨基负极复合材料层中的导电材料可以选自:炭黑、乙炔黑、科琴黑、超导电乙炔炭黑(denka black)、碳纤维及它们的混合物。另外，用于石墨基负极复合材料层中的第一聚合物粘合剂对其类型没有特别限制，例如其可选自: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、聚环氧乙烷、多芳基化合物、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、丁苯橡胶、羧甲基纤维素及它们的混合物。在本专利技术中，用于导电材料层中的碳粒子对其类型没有特别限制，例如所述粒子可以由选自如下材料中的任意一种制成:炭黑、乙炔黑、科琴黑、超导电乙炔炭黑、碳纤维及它们的混合物。另外，用于导电材料层中的第二聚合物粘合剂对其类型没有特别限制，例如其可选自: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、聚环氧乙烷、多芳基化合物、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、丁苯橡胶、羧甲基纤维素及它们的混合物。此外，本专利技术提供一种二次电池用负极，包含螺旋状负极，所述螺旋状负极具有相互平行并螺旋扭曲的至少两根负极线，各负极线具有:涂布在线型集电器的表面上的金属基负极活性材料层；以及以围绕所述螺旋状负极的方式形成并包含石墨基活性材料、导电材料和第一聚合物粘合剂的混合物的石墨基负极复合材料层。所述二次电池用负极还可包含导电层，所述导电层以围绕所述石墨基负极复合材料层的外表面的方式形成并包含碳粒子和第二聚合物粘合剂的混合物。此外，本专利技术提供一种包含正极、上述负极和隔离层的二次电池，还提供一种线缆型二次电池，其包含:具有如上所述的至少一个负极的内电极；围绕所述内电极并充当离子通道的隔离层；充当正极并围绕所述隔离层的外表面、并具有正极活性材料层和正极集电器的外电极；以及围绕所述外电极的保护涂层。在本专利技术中，所述隔离层可以为电解质层或隔膜。有益效果根据本专利技术，上述负极具有与石墨基负极复合材料层一起充当缓冲层的金属基负极活性材料层，由此即使在充电和放电过程期间发生过度体积膨胀时仍可防止金属活性材料分离或剥离。此外，石墨基负极复合材料层对有机电解质溶液具有良好的亲合力以补偿金属活性材料对有机电解质溶液的亲合力低的缺陷。另外，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池用负极，包含：线型集电器；金属基负极活性材料层，所述金属基负极活性材料层形成在所述线型集电器的表面上，并包含金属活性材料；以及石墨基负极复合材料层，所述石墨基负极复合材料层形成在所述金属基负极活性材料层的表面上，并包含石墨基活性材料、导电材料和第一聚合物粘合剂的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：权友涵，郑东燮，禹相昱，金帝映，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR