锂二次电池用电极，电极的制造方法及包括该电极的锂二次电池技术

本发明专利技术涉及一种用于锂二次电池的电极，电极的制造方法，以及包括该电极的锂二次电池。上述用于锂二次电池的电极包括：锂金属基质层；以及形成为网状并浸渍在锂金属基质层中的支撑体。

The electrode for lithium two battery, the manufacturing method of the electrode and the lithium two battery including the electrode

The invention relates to an electrode for a lithium two battery, a method for the manufacture of an electrode, and a lithium two battery including the electrode. The electrodes used for the lithium two battery include the lithium metal matrix layer, and the support formed in the reticulation and impregnated in the lithium metal matrix layer.

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池用电极，电极的制造方法及包括该电极的锂二次电池
本专利技术涉及一种用于锂二次电池的电极，该电极的制造方法，以及包括该电极的锂二次电池。
技术介绍
近来，由于空气污染问题已经恶化，为了寻找环境保护方面的解决方案，已经积极进行替代能源的开发的研究。作为替代能源的开发，已开发了电池系统，例如，已经改善了锂二次电池的性能。锂二次电池的负极主要用石墨进行制造，但是每单位重量(克)约372mAh/g的低离子容量一直是改善锂二次电池特性的限制。因此，近来，已经持续进行对用具有约4,000mAh/g的离子容量的硅以及具有约3,860mAh/g的离子容量的锂金属制造负极的研究。用锂金属制造负极可实现高容量锂二次电池，但是在锂二次电池的反复充电和放电的过程中，锂的非均匀的解吸/吸附可能导致在负极表面上形成具有针状结构(枝晶)的锂。当具有针状结构的锂持续生长时，其可能会穿透电池内的隔板到达正极，从而引起内部短路，电池爆炸等。为了解决现有技术中的上述问题，已经进行了通过增加由锂金属形成的负极的表面积来抑制具有针状结构的锂的形成的各种尝试，但尚未达到令人满意的水平。
技术实现思路
本专利技术致力于解决在现有技术中出现的上述问题，同时使现有技术实现的优点保持完整。在本专利技术的一个方面中，提供了一种用于锂二次电池的电极，其能够提高锂二次电池的性能。在本专利技术的另一方面中，提供了一种制造上述用于锂二次电池的电极的方法。在本专利技术的另一方面中，提供了一种包括上述用于锂二次电池的电极的锂二次电池。根据本专利技术的示例性实施例，一种用于锂二次电池的电极包括：包括锂金属的层，和支撑体。支撑体可具有范围约为90％至98％的孔隙率。优选地，层可包括锂金属作为主要组分，其中锂金属可以构成大于约50wt％，大于约60wt％，大于约70wt％，大于约80wt％或大于约90wt％的层的总重量。支撑体可至少与包括锂金属的层缔合(associate)，或结合。例如，锂金属层可以被涂覆，堆叠，连接或结合在支撑体上。优选地，支撑体可以浸渍(impregnate)到包括锂金属的层中。本文使用的术语“浸渍的”指的是当在缔合或结合时，至少部分地或全部嵌入到基质材料中。例如，本专利技术中优选的浸渍支撑体可以部分或全部嵌入到包括锂金属的层中，或者可至少通过支撑体的内表面和外表面与包括锂金属的层缔合。优选地，支撑体以形成为网状。本文所使用的术语“网状”或“网”指的是由多股线形成的结构，并且每股线可彼此平行和/或与彼此交叉或编织，不具体限制这些线之间的角度和方向。或者，“网状”或“网”结构可由规则或不规则地缠结或排列并形成为平面薄片的单股线形成。网也可以包括在其各股线之间或在单股的排列之间形成的空的空间(vacantspaces)，不具体限制空的空间的形状或尺寸，并且空的空间可包括孔隙，通道，曲径(labyrinth)等。网的每股线可以具有圆形或非圆形的横截面，然而，横截面的尺寸远小于线的长度。线可由各种材料，例如，诸如天然纤维或合成聚合物的纤维，金属带或线等制成，但其实例不受具体限制。优选的网状可以是具有两组以上的平行线，网状图案，规则或不规则编织图案，随机的缠结(randomentanglements)，等的交叉排线(crosshatching)。支撑体的密度适当地可在约0.15g/cm2至约0.45g/cm2的范围。支撑体的孔隙数可适当地在约5ppi至约120ppi的范围。支撑体的厚度可适当地在约0.1mm至约30mm的范围。优选地，支撑体可包括选自铜，镍和不锈钢的一种或多种。根据本专利技术的另一示例性实施例，一种制造用于锂二次电池的电极的方法可包括：将锂金属箔放置在支撑体上；在惰性气体存在下，对锂金属箔进行热处理；并在热处理后冷却，以形成浸渍有支撑体的锂金属基质层。支撑体的孔隙率可适当地在约90％至约98％的范围。支撑体的密度可适当地在约0.15g/cm2至约0.45g/cm2的范围。支撑体的孔隙数可适当地在约5ppi至约120ppi的范围。支撑体的厚度可适当地在约0.1mm至约30mm的范围。优选地，支撑体可包括选自铜，镍和不锈钢的一种或多种。惰性气体可以是选自氦，氩和氮的一种或多种。该方法还可包括：在对锂金属箔进行热处理的过程中压制锂金属箔。本专利技术还提供了一种包括正极、负极和电解质的锂二次电池，且具体地，负极可以包括如本文所述的电极。本专利技术还提供了一种车辆，其可以包括本文所述的电极。根据本专利技术的另一示例性实施例，一种锂二次电池包括：正极、负极和电解质，其中所述负极包括上述电极。附图说明从下文结合附图的详细描述中，本专利技术的上述及其他目的、特征和优点将变得更加明显。图1示出根据本专利技术的示例性实施例的制造用于示例性锂二次电池的示例性电极的示例性方法。附图标记：10：锂金属箔20：网状支撑体具体实施方式本文所使用的术语仅是为了说明特定的示例性实施例的目的，而非意在限制本专利技术。如本文所使用的，除非上下文另有清楚的说明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用时，用语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任意或全部组合。除非特别陈述或从上下文显而易见，如本文所使用的，术语“约”被理解为处在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可理解为在所陈述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文另外明确，本文提供的所有数值均由词语“约”修饰。应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所述，混合动力车辆是同时具有两种或多种动力源的车辆，例如，同时汽油驱动和电驱动的车辆。在下文中，将描述本专利技术的示例性实施例。本专利技术涉及一种使用锂金属制造的用于锂二次电池的电极。不同于现有技术中的常规电极的常规支撑体，本专利技术的电极可包括网状支撑体的结构，其可被最优地设计为使锂金属的反应表面积最大，常规电极的常规支撑体仅使用具有孔隙的支撑体制造电极。下面，将对本专利技术进行详细描述。1.用于锂二次电池的电极根据本专利技术的示例性实施例的用于锂二次电池的电极(在下文中，称为“电极”)包括：锂金属基质层和支撑体。具体地，支撑体可以形成为网状，因此，在本专利技术中，将该支撑体称作网状支撑体。包括在电极中的锂金属基质层可以是包括锂金属的活性材料层。包括在本专利技术的电极中的网状支撑体可以部分地或者完全地浸渍在锂金属基质层中。网状支撑体可以具有约为90％至98％的孔隙率，使锂金属均衡地或均匀地分布在其表面或其内部，从而使锂金属的反应表面积最大。孔隙率是指网状支撑体在被浸渍到锂金属基质层中之前，网状支撑体的孔隙率。并且，网状支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂二次电池的电极，包括：包括锂金属的层；以及支撑体，其中所述支撑体的孔隙率为90％到98％。

【技术特征摘要】
2016.07.27 KR 10-2016-00955071.一种用于锂二次电池的电极，包括：包括锂金属的层；以及支撑体，其中所述支撑体的孔隙率为90％到98％。2.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体与所述包括锂金属的层缔合。3.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体浸渍到所述包括锂金属的层中。4.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体形成为网状。5.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体的密度为0.15g/cm2至0.45g/cm2。6.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体的孔隙数为5ppi至120ppi。7.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体的厚度为0.1mm至30mm。8.根据权利要求1所述的电极，其中所述支撑体包括选自铜、镍和不锈钢的一种或多种。9.一种制造用于锂二次电池的电极的方法，所述方法包括以下步骤：将锂金属箔放置在支撑体上；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔信国，朴相睦，林成勋，李尚宪，金东熺，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR