锂电池的电极结构制造技术

本发明专利技术有关于一种锂电池的电极结构。锂电池的电极结构包括一集电体、至少一能量活物层以及至少一功率活物层，能量活物层和功率活物层形成于集电体上。能量活物层包括一第一含锂化合物和多个第一导电粒子，功率活物层包括一第二含锂化合物和多个第二导电粒子。第一含锂化合物和第二含锂化合物为含锂复合过渡金属氧化物，第一含锂化合物和第二含锂化合物的组成包括镍、钴及锰的至少其中之一。第二含锂化合物的锂离子扩散系数(lithium iondiffusion coefficient)大于第一含锂化合物的锂离子扩散系数，第一含锂化合物的单位克电容量(specific capacity)大于第二含锂化合物的单位克电容量。

Electrode structure of lithium battery

The invention relates to an electrode structure of a lithium battery. The electrode structure of the lithium battery comprises a collector body, at least one energy living layer and at least one power living layer, wherein the energy living body layer and the power living body layer are formed on the collector body. The energy living layer comprises a first lithium containing compound and a plurality of first conductive particles, and the power living layer comprises a second lithium containing compound and a plurality of second conductive particles. The first lithium containing compound and the second lithium containing compound are lithium containing composite transition metal oxides, wherein the first lithium containing compound and the second lithium containing compound comprise at least one of nickel, cobalt and manganese. The lithium ion diffusion coefficient of lithium containing second compounds (lithium iondiffusion coefficient) than the first lithium ion diffusion coefficient of lithium compounds, the first containing lithium compound unit capacity (specific G capacity) more than second grams of lithium compound with unit capacity.

【技术实现步骤摘要】
锂电池的电极结构
本
技术实现思路
是有关于一种锂电池的电极结构，且特别是有关于一种具有能量活物层及功率活物层的锂电池的电极结构。
技术介绍
随着油价持续高涨与节能减碳的考虑，电动车逐渐成为市场的新宠儿，其中包含油电混合车(含插电式)与纯电动车。纯电动车动力系统主要藉由电池模块性质、电源单元控制及马达传输等三大元件组合而成，而其中车用电池为电动车主要核心动力来源。换句话说，一台电动车效能优劣紧系于电池性能的优劣上。目前，锂电池常用于车用电池中，因此，相关业者均致力于研究以提高锂电池的能量密度、功率密度、安全性与寿命等要求，并致力于降低成本，进而提高车用电池的效能及寿命。
技术实现思路
本
技术实现思路
有关于一种锂电池的电极结构。锂电池的电极结构包括由至少一能量活物层及至少一功率活物层构成的多层结构，其中能量活物层的第一含锂化合物搭配功率活物层的第二含锂化合物的高锂离子传输效能的特性，使得锂电池的电极结构可以进行高功率放电，同时尚可延长锂电池的电极结构的循环寿命。根据本
技术实现思路
的一实施例，提出一种锂电池的电极结构。锂电池的电极结构包括一集电体、至少一能量活物层以及至少一功率活物层，能量活物层和功率活物层形成于集电体上。能量活物层包括一第一含锂化合物和多个第一导电粒子，功率活物层包括一第二含锂化合物和多个第二导电粒子。第一含锂化合物和第二含锂化合物为含锂复合过渡金属氧化物，第一含锂化合物的组成包括镍、钴及锰的至少其中之一，第二含锂化合物的组成包括镍、钴及锰的至少其中之一。第二含锂化合物的锂离子扩散系数(lithiumiondiffusioncoefficient)大于第一含锂化合物的锂离子扩散系数。第一含锂化合物的单位克电容量(specificcapacity)大于第二含锂化合物的单位克电容量。为了对本
技术实现思路
的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1绘示本
技术实现思路
的第一实施例的锂电池的电极结构的示意图；图2绘示本
技术实现思路
的第二实施例的锂电池的电极结构的示意图；图3绘示本
技术实现思路
的第三实施例的锂电池的电极结构的示意图；图4绘示本
技术实现思路
的第四实施例的锂电池的电极结构的示意图；图5绘示本
技术实现思路
的第五实施例的锂电池的电极结构的示意图。其中，附图标记：100、200、300、400、500：锂电池的电极结构110：集电体110a：集电体的第一表面110b：集电体的第二表面120、120’、220、220’：能量活物层130、130’、230、230’：功率活物层T1、T2：厚度具体实施方式本
技术实现思路
的实施例中，锂电池的电极结构包括由至少一能量活物层及至少一功率活物层构成的多层结构，其中能量活物层的第一含锂化合物搭配功率活物层的第二含锂化合物的高锂离子传输效能的特性，使得锂电池的电极结构可以进行高功率放电，同时尚可延长锂电池的电极结构的循环寿命。以下参照所附图式详细叙述本
技术实现思路
的实施例。图式中相同的标号用以标示相同或类似的部分。需注意的是，图式已简化以利清楚说明实施例的内容，实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用，并非对本
技术实现思路
欲保护的范围做限缩。具有通常知识者当可依据实际实施态样的需要对这些结构加以修饰或变化。图1绘示本
技术实现思路
的第一实施例的锂电池的电极结构的示意图。请参照图1，锂电池的电极结构100包括集电体110、至少一能量活物层120及至少一功率活物层130，能量活物层120及功率活物层130形成于集电体110上。能量活物层120包括一第一含锂化合物和多个第一导电粒子，第一含锂化合物例如是含锂复合过渡金属氧化物，此含锂复合过渡金属氧化物(第一含锂化合物)的组成包括镍、钴及锰的至少其中之一。功率活物层130包括一第二含锂化合物和多个第二导电粒子，第二含锂化合物例如是含锂复合过渡金属氧化物，此含锂复合过渡金属氧化物(第二含锂化合物)的组成包括镍、钴及锰的至少其中之一。第二含锂化合物的锂离子扩散系数(lithiumiondiffusioncoefficient)大于第一含锂化合物的锂离子扩散系数。第一含锂化合物的单位克电容量(specificcapacity)大于第二含锂化合物的单位克电容量。经由至少一能量活物层120及至少一功率活物层130构成的多层结构，其中第一含锂化合物搭配第二含锂化合物的高锂离子传输效能的特性，使得锂电池的电极结构100可以进行高功率放电，同时尚可延长锂电池的电极结构100的循环寿命。根据本专利技术的实施例，锂电池的电极结构100例如是正极。然实际应用时，锂电池的电极结构100可以是正极或负极，本专利技术并不对此多做限制。实施例中，能量活物层120及功率活物层130其中之一形成于另一者之上。一实施例中，如图1所示，功率活物层130形成于能量活物层120上，能量活物层120形成于集电体110和功率活物层130之间。实施例中，能量活物层120和功率活物层130的厚度可以相同或是不同。举例来说，能量活物层120和功率活物层130的厚度的比例可以是大约5：5~7：3。一实施例中，如图1所示，能量活物层120的厚度T1例如是大于功率活物层130的厚度T2。由于能量活物层120相较于功率活物层130具有较高电容量，如此则不至于因为功率活物层130太厚而降低电极结构100整体的电容量，而能够达到电极结构100的高功率及高电容量特性的最佳化。实施例中，第一含锂化合物的单位克电容量(specificcapacity)例如为大于或等于140毫安培小时/克(mAh/g)。实施例中，第一含锂化合物例如包括锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4)、含锂三元系氧化物及磷酸锂化合物的其中之一或任两种以上的组合。实施例中，含锂三元系氧化物例如是锂镍锰钴氧化物(LiNixMnyCozO2；0<x，y，x<1)或锂镍钴铝氧化物(LiNixCoyAlzO2；0<x，y，x<1)，但不限于此。实施例中，磷酸锂化合物的化学式为LiMPO4，其中M为铁(Fe)、镍(Ni)或锰(Mn)。一实施例中，磷酸锂化合物例如是锂铁磷氧化物(LiFePO4)。实际应用时，第一含锂化合物的种类亦视应用状况作适当选择，并不以上述列举的化合物为限。实施例中，第二含锂化合物的锂离子扩散系数(lithiumiondiffusioncoefficient)大于或等于10-7cm2/s，例如是锂锰氧化物(LiMn2O4，尖晶石结构)或是其他类型的含锂化合物等，第二含锂化合物可为任意具有大于或等于10-7cm2/s的锂离子扩散系数的含锂化合物的其中之一或任两种以上的组合。一实施例中，第二含锂化合物例如是具有三维网络结构的化合物，具有三维网络结构的化合物例如是具有立方晶系晶格结构的化合物(例如是锂锰氧化物(尖晶石))，其离子传导的能力高于一般的层状结构活物材料(例如是锂锰钴镍氧化物)。另一实施例中，第二含锂化合物也可以例如是包括掺杂质的层状结构活物材料，掺杂质可提高层状结构活物材料的离子传导能力。实施例中，锂锰氧化物(LiMn2O4)的锂离子扩散系数大约是10-7cm/s，锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍锰钴氧化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池的电极结构，其特征在于，包括：一集电体；至少一能量活物层形成于该集电体上，包括一第一含锂化合物和多个第一导电粒子；以及至少一功率活物层形成于该能量活物层上，包括一第二含锂化合物和多个第二导电粒子；其中，该第一含锂化合物为锂镍锰钴氧化物，该第二含锂化合物为锰酸锂；其中第二含锂化合物的锂离子扩散系数大于该第一含锂化合物的锂离子扩散系数，该第一含锂化合物的单位克电容量大于该第二含锂化合物的单位克电容量。

【技术特征摘要】
2012.12.10 TW 1011464391.一种锂电池的电极结构，其特征在于，包括：一集电体；至少一能量活物层形成于该集电体上，包括一第一含锂化合物和多个第一导电粒子；以及至少一功率活物层形成于该能量活物层上，包括一第二含锂化合物和多个第二导电粒子；其中，该第一含锂化合物为锂镍锰钴氧化物，该第二含锂化合物为锰酸锂；其中第二含锂化合物的锂离子扩散系数大于该第一含锂化合物的锂离子扩散系数，该第一含锂化合物的单位克电容量大于该第二含锂化合物的单位克电容量。2.根据权利要求1所述的锂电池的电极结构，其特征在于，该第一含锂化合物的单位克电容量为大于或等于140毫安培小时/克。3.根据权利要求1所述的锂电池的电极结构，其特征在于，该锂镍锰钴氧化物的化学式为LiNixMnyCozO2，其中0<x<1，0<y<1，0<z<1。4.根据权利要求1所述的锂电池的电极结构，其特征在于，所述第一导电粒子和所述第二导电粒子分别包括气相成长碳管、导电性碳黑、石墨、纳米级导电碳材及乙炔黑的其中之一或任两种以上的组合。5.根据权利要求1所述的锂电池的电极结构，其特征在于，所述第二导电粒子相对于该功率活物层具有3～80的重量百分比。6.根据权利要求1所述的锂电池的电极结构，其特征在于，所述第二导电粒子的比表...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文彬，刘达人，陈振崇，陈立群，曾诗存，温恕恒，杨长荣，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71