本发明专利技术提供了一种锂二次电池，其使用了三维网状多孔体作为集电体，并且其中即使在重复充放电之后内电阻也不会增加。该锂二次电池的正极和负极使用三维网状多孔体作为集电体，并且通过至少将活性材料填充至该三维网状多孔体的孔中而构成，该锂二次电池的特征在于：所述正极的三维网状多孔体为硬度为1.2GPa以下的三维网状铝多孔体，并且所述负极的三维网状多孔体为硬度为2.6GPa以下的三维网状铜多孔体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种锂二次电池，其使用了三维网状多孔体作为集电体，并且其中即使在重复充放电之后内电阻也不会增加。该锂二次电池的正极和负极使用三维网状多孔体作为集电体，并且通过至少将活性材料填充至该三维网状多孔体的孔中而构成，该锂二次电池的特征在于：所述正极的三维网状多孔体为硬度为1.2GPa以下的三维网状铝多孔体，并且所述负极的三维网状多孔体为硬度为2.6GPa以下的三维网状铜多孔体。【专利说明】锂二次电池
本专利技术涉及具有锂离子传导性固体电解质膜的锂二次电池。
技术介绍
近年来，人们期望用作便携电子设备（例如移动电话和智能电话）以及分别使用 发动机作为动力源的电动汽车和混合动力汽车的电源的电池具有更高的能量密度。具体而 言，由于锂的原子量小且为具有高电离能的物质，因此在多个领域中对锂离子二次电池作 为能够实现高能量密度的电池进行了积极研究。 目前的锂离子二次电池使用了有机电解液作为电解液。然而，尽管有机电解液展 现出了高离子传导性，但是有机电解液为易燃液体。因此，当有机电解液被用作电池的电解 液时，则需要为锂离子二次电池安装保护电路。此外，当使用有机电解液作为电解液时，金 属负极会因负极与有机电解液间的反应而钝化，从而导致阻抗增加。由此，电流集中于阻抗 低的部分，从而生成枝状晶体。此外，枝状晶体穿过位于正极和负极之间的隔板。因此，易 于发生电池内部短路的情况。 因此，存在进一步提高锂离子二次电池的安全性以及进一步增强锂离子二次电池 性能的技术目标。 由此，为了实现上述目标，研究了采用更为安全的无机固体电解质替代有机电解 液的锂离子二次电池进行了研究。由于无机固体电解质通常不易燃且具有高耐热性，因此 人们期望研制出采用无机固体电解质的全固态锂二次电池。 例如，专利文献1披露了采用锂离子传导性硫化物陶瓷作为全固态电池，其中锂 离子传导性硫化物陶瓷包含Li 2S和P2S5，并且其组成为含有82. 5摩尔％至92. 5摩尔％的 Li2S、以及7. 5摩尔％至17. 5摩尔^的卩為。 专利文献2披露了使用高离子传导性离子玻璃作为固体电解质，其中在该高传导 性离子玻璃中，离子液体被导入以SM aX-MbY(其中，Μ为碱金属原子，X和Y分别选自S04、 B03、P04、Ge04、W04、M〇0 4、Si04、N03、BS3、PS4、SiS 4 和 GeS4, "a" 为 X 阴离子的价数，"b" 为 Y 阴离子的价数）表示的离子玻璃中。 专利文献3披露了这样一种全固态锂离子二次电池，其包括：正极，其含有选自由 过渡金属氧化物和过渡金属硫化物构成的组中的化合物作为正极活性材料；含有Li 2S的锂 离子传导性玻璃固体电解质；以及负极，其含有与锂形成合金的金属作为活性材料，其中正 极活性材料和负极活性材料中的至少一者含有锂。 此外，专利文献4披露了为了提高全固态电池中电极材料层的柔软性和机械强度 以抑制电极材料的缺乏和开裂以及电极材料与集电体间的剥离，并且为了改善集电体与电 极材料之间的接触性以及电极材料之间的接触性，使用了电极材料片作为全固态锂离子电 池的集电体，其中该电极材料片是通过将无机固体电解质插入具有三维网络结构的多孔金 属片的孔中形成的。 当集电体具有三维网络结构时，集电体与活性材料间的接触面积增加。因此，使用 这种集电体可降低电池的内部电阻并提高电池效率。另外，由于使用该集电体可改善电解 液的流通并防止电流集中以及Li枝状晶体的形成（Li枝状晶体的形成为常见问题），因此 可实现电池可靠性的提高、抑制发热并提高电池功率。此外，由于集电体的骨架表面凹凸不 平，因此该集电体能够提高活性材料的保持力、抑制活性材料的脱落、确保获得大的比表面 积、提1?活性材料利用效率并进一步提1?电池容量。 专利文献5披露了使用金属多孔体作为集电体，其中该金属多孔体是通过如下方 式获得的：通过非电解镀覆、化学气相沉积（CVD)、物理气相沉积（PVD)、金属涂覆或石墨涂 覆对具有三维网络结构的合成树脂的骨架表面进行一次导电处理，并通过电镀对骨架表面 进一步进行金属化处理。 据认为，通用锂系二次电池用正极的集电体材料优选为铝。然而，由于铝的标准电 极电位低于氢，因此在水溶液中，在镀铝之前会发生水的电解。因此，难以在水溶液中进行 镀错。 另一方面，专利文献6披露了将铝多孔体用作电池的集电体，其中该铝多孔体是 通过如下方式形成的：利用熔融盐镀覆在聚氨酯发泡体的表面上形成铝覆层，然后除去聚 氨酯发泡体。 另一方面，在全固态电池中，存在这样的问题：除非电极与固体电解质膜间界面处 的接合状态良好，否则电池特性、尤其是充放电循环特性会因不良接触而显著劣化。因此， 提议向全固态电池施加压力以使电极与固体电解质膜间的接触良好（参见专利文献7和 8)。 而在全固态电池中，薄固体电解质膜因使电阻降低而是优选的。然而，当通过使用 三维网状铝多孔体作为正极用集电体、使用三维网状铜多孔体作为负极用集电体、并使用 固体电解质膜作为电解质从而制得全固态锂离子电池，并向该全固态锂离子电池施加压力 时，发现在该全固态锂离子电池中，存在固体电解质膜破裂并且电池短路的情况。 引用列表 专利文献1 :日本未审查专利公开No. 2001-250580 专利文献2 :日本未审查专利公开No. 2006-156083 专利文献3 :日本未审查专利公开No. 1996-148180 专利文献4 :日本未审查专利公开No. 2010-40218 专利文献5 :日本未审查专利公开No. 1995-22021 专利文献 6 :TO 2011/118460 A 专利文献7 :日本未审查专利公开No. 2000-106154 专利文献8 :日本未审查专利公开No. 2008-103284
技术实现思路
技术问题 本专利技术的目的是提供具有三维网状多孔体作为集电体的锂二次电池，该电池中不 会发生因固体电解质膜破裂所致的电池短路。 问题的解决手段 本专利技术人为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现在使用三维网状金属多孔 体作为集电体的锂二次电池中，可通过使用三维网状铝多孔体作为正极用集电体、以及使 用三维网状铜多孔体作为负极用集电体，从而可解决这些问题，其中所述三维网状铝多孔 体经退火处理从而控制为使其硬度为特定值以下，所述三维网状铜多孔体经退火处理从而 控制为使其硬度为特定值以下。随后，这些发现完成了本专利技术。 即，本专利技术涉及下述的锂二次电池。 (1) 一种锂二次电池，包括均具有三维网状多孔体作为集电体的正极和负极，所述 正极和负极是通过至少将活性材料填充至所述三维网状多孔体的孔中而形成的，其中所述 正极的三维网状多孔体为硬度为1.2GPa以下的三维网状铝多孔体，并且所述负极的三维 网状多孔体为硬度为2. 6GPa以下的三维网状铜多孔体。 (2)根据上述条款（1)所述的锂二次电池，其中通过将铝多孔体在还原性气氛或 惰性气氛中于250°C至400°C下进行热处理1小时以上，然后通过空气冷却或炉冷以将所述 铝多孔体冷却，从而获得所述三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂二次电池，包括均具有三维网状多孔体作为集电体的正极和负极，所述正极和负极是通过至少将活性材料填充至所述三维网状多孔体的孔中而形成的，其中所述正极的三维网状多孔体为硬度为1.2GPa以下的三维网状铝多孔体，并且所述负极的三维网状多孔体为硬度为2.6GPa以下的三维网状铜多孔体。
【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：西村淳一，后藤和宏，细江晃久，吉田健太郎，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。