包含固体电解质的全固态电池用电极和全固态电池制造技术

本发明专利技术涉及一种包含固体电解质的全固态电池用电极和全固态电池，所述电极包含：电极集电器；和形成在所述电极集电器的至少一个表面上的电极活性材料层，其中所述电极活性材料层包含：多个电极活性材料粒子；涂布在所述多个电极活性材料粒子的至少部分表面上以连接所述多个电极活性材料粒子的固体电解质；以及分布在所述多个电极活性材料粒子之间的线性结构。根据本发明专利技术，因电极活性材料和固体电解质的反应而产生的气体沿分布在电极活性材料粒子之间的线性结构从电极排出，从而容易地除去电极内的气体。因此，可以通过抑制电极界面处的电阻升高来防止电池使用寿命缩短的问题。

Electrodes for all-solid-state batteries containing solid electrolytes and all-solid-state batteries

The invention relates to an all-solid-state battery electrode and an all-solid-state battery comprising an electrode collector and an electrode active material layer formed on at least one surface of the electrode collector, wherein the electrode active material layer comprises a plurality of electrode active material particles and is coated at least part of the electrode active material particles. A solid electrolyte on the surface to connect the plurality of electrode active material particles and a linear structure distributed between the plurality of electrode active material particles. According to the present invention, the gas generated by the reaction between the electrode active material and the solid electrolyte is discharged from the electrode along the linear structure distributed between the particles of the electrode active material, thus the gas in the electrode can be easily removed. Therefore, the problem of shortening battery life can be prevented by restraining the increase of resistance at the electrode interface.

【技术实现步骤摘要】
包含固体电解质的全固态电池用电极和全固态电池
本申请要求于2017年9月13日在韩国提交的韩国专利申请10-2017-0117375号的优先权，通过参考将其
技术实现思路
并入本文中。本专利技术涉及一种包含固体电解质的全固态电池用电极，更具体地，涉及一种易于将在充电和放电期间产生的气体排出的全固态电池用电极。本专利技术还涉及包含所述电极的全固态电池。
技术介绍
使用液体电解质的锂离子电池具有其中负极和正极被隔膜隔开的结构，当隔膜因变形或外部冲击而损坏时，可能发生短路，导致诸如过热或爆炸的危险。因此，开发固体电解质是确保锂离子二次电池领域的安全性的非常重要的挑战。使用固体电解质的锂二次电池具有如下优势：提高了电池的安全性，通过防止电解液的泄漏而提高了电池的可靠性，并且易于制造薄电池。另外，锂金属能够用于负极以提高能量密度，因此预期不仅应用于小型二次电池，而且还应用于电动车辆的高容量二次电池，因此作为下一代电池受到关注。图1是在锂二次电池充电/放电之后的电极的示意性横截面图，所述锂二次电池包含应用固体电解质的电极。参考图1，在包含固体电解质22的锂二次电池的充电/放电期间，因电极活性材料粒子21和固体电解质22的反应而产生气体，并且气体未从电极排出并被捕集在电极中，这与液体电解质系统不同。因此，电极界面电阻增加，造成电池使用寿命缩短的问题。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术旨在提供一种全固态电池用电极，因电极活性材料和固体电解质的反应而产生的气体可以容易地从所述电极中出来。技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供了一种全固态电池用电极。本专利技术的第一方面涉及所述全固态电池用电极，其包含：电极集电器；和形成在所述电极集电器的至少一个表面上的电极活性材料层，其中所述电极活性材料层包含：多个电极活性材料粒子；涂布在所述多个电极活性材料粒子的至少部分表面上以连接所述多个电极活性材料粒子的固体电解质；以及分布在所述多个电极活性材料粒子之间的线性结构。根据本专利技术的第二方面，在第一方面中，电极活性材料层还可以包含导电材料，所述导电材料分布在多个电极活性材料粒子的表面上、固体电解质的内部或固体电解质的表面上。根据本专利技术的第三方面，在前述方面中的任一方面中，可以在多个电极活性材料粒子与线性结构之间形成微孔通道。根据本专利技术的第四方面，在前述方面中的任一方面中，固体电解质可以包括选自如下电解质中的任意一种或它们的混合物：聚合物固体电解质、聚合物凝胶电解质、硫化物类固体电解质和氧化物类固体电解质。根据本专利技术的第五方面，在前述方面中的任一方面中，线性结构可以包含碳材料或陶瓷材料。根据本专利技术的第六方面，在前述方面中的任一方面中，线性结构可以包含碳材料，并且碳材料可以包括选自如下物质中的任意一种或它们的混合物：气相生长的碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)和碳纳米纤维(CNF)。根据本专利技术的第七方面，在前述方面中的任一方面中，线性结构可以包含陶瓷材料，并且陶瓷材料可以包含选自如下物质中的至少一种：金属氧化物和金属氮化物。根据本专利技术的第八方面，在前述方面中的任一方面中，线性结构可以包含陶瓷材料，并且线性结构可以在其表面上涂布有导电材料。根据本专利技术的第九方面，在前述方面中的任一方面中，线性结构可以是1μm～100μm长。同时，本专利技术涉及一种全固态电池，并且所述电池包含正极、负极和设置在所述正极与所述负极之间的固体电解质层，其中所述正极和所述负极中的至少一者是根据前述方面中任一方面的电极。有益效果根据本专利技术的一个实施方案，因电极活性材料和固体电解质的反应而产生的气体沿分布在电极活性材料粒子之间的线性结构从电极排出，从而容易地除去电极内的气体。因此，可以通过抑制电极界面处的电阻升高来防止电池使用寿命缩短的问题。附图说明附图显示了本专利技术的优选实施方案，并且与上面的详细描述一起用于提供对本专利技术的技术方面的进一步理解，因此本专利技术不应解释为限于附图。同时，可以将如本文中所使用的附图中的元件的形状、尺寸、刻度或比例夸大以强调更清楚的描述。图1是在电池充电/放电之后电极的示意性横断面图，所述电池包括根据现有技术的应用固体电解质的电极。图2是在电池充电/放电之后电极的示意性横断面图，所述电池包括根据本专利技术一个实施方案的电极。[主要元件的详细描述]10：电极集电器20：电极活性材料层21：电极活性材料粒子22：固体电解质23：导电材料24：线性结构具体实施方式下文中，将参考附图对本专利技术进行详细描述。应理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应解释为限于一般和词典的含义，而是在允许专利技术人对术语进行适当定义以进行最佳解释的原则的基础上根据与本专利技术的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文中所述的实施方案和附图中所示的图示仅仅是本专利技术的最优选实施方案，但是并不旨在完全描述本专利技术的技术方面，因此应理解，可以在提交本申请时使用其他等价物和变体。当在本说明书中使用时，术语“包含”表明所述元件的存在，但不排除存在或添加一种或多种其他元件，除非上下文另有明确说明。术语“约”和“基本上”在本文中在所述情况下在给定的固有的制造和材料公差的情况下或在接近的情况下使用，并在指出精确或绝对数字以帮助理解本专利技术的情况下用于防止不道德的侵权者不公平地利用本专利技术的方面内容。在本说明书中使用时，“A和/或B”是指“或者A，或者B，或者这两者”。在本专利技术的如下说明书中，使用特定术语是为了方便而非限制。如“右”、“左”、“顶”和“底”的术语是指参考的附图中的方向。如“向内”和“向外”的术语是指朝向或远离指定装置、系统及其构件的几何中心的方向。术语“前”、“后”、“上”、“下”以及相关的词语和短语是指参考的附图中的位置和方向，而不是限制性的。这些术语包括上面列出的词语、其衍生词及其同义词。根据本专利技术的全固态电池用电极的特征在于包含：电极集电器；和形成在所述电极集电器的至少一个表面上的电极活性材料层，其中所述电极活性材料层包含：多个电极活性材料粒子；涂布在所述多个电极活性材料粒子的至少部分表面上以连接所述多个电极活性材料粒子的固体电解质；以及分布在所述多个电极活性材料粒子之间的线性结构。图2是在包括根据本专利技术一个实施方案的电极的电池充电/放电之后电极的示意性横断面图。参考图2，因电极活性材料粒子21和固体电解质22的反应而产生的气体沿分布在电极活性材料粒子21之间的线性结构24排出电极，更具体地，通过在由线性结构形成的在所述线性结构周围的孔，提供了气体不会以隔绝形式保留在电极内并且电极内的气体能够容易地被除去的效果。因此，通过抑制由产生的气体引起的电极的体积膨胀和电极界面处的电阻升高，可以防止电池使用寿命缩短的问题。在根据本专利技术一个实施方案的电极中，可以在多个电极活性材料粒子与线性结构之间形成由组分的结合产生的空间或间隙体积而造成的微孔，并且这些微孔可以连接以形成与电极外部连通的微通道。这些通道作为气体流动路径来提供，电极内的气体能够通过所述气体流动路径更有效地排出电极。在本专利技术的一个实施方案中，线性结构可以包含碳材料和/或陶瓷材料，但不限于此。线性结构可以包含具有足够的刚性以在电极中保持线性形状同时不会在电极中引起任何副反应的任意类型的材料。在提供导电性方面，碳材料优选用于线性结构。同时，陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态电池用电极，其包含：电极集电器；和形成在所述电极集电器的至少一个表面上的电极活性材料层，其中所述电极活性材料层包含：多个电极活性材料粒子；涂布在所述多个电极活性材料粒子的至少部分表面上以连接所述多个电极活性材料粒子的固体电解质；以及分布在所述多个电极活性材料粒子之间的线性结构。

【技术特征摘要】
2017.09.13 KR 10-2017-01173751.一种全固态电池用电极，其包含：电极集电器；和形成在所述电极集电器的至少一个表面上的电极活性材料层，其中所述电极活性材料层包含：多个电极活性材料粒子；涂布在所述多个电极活性材料粒子的至少部分表面上以连接所述多个电极活性材料粒子的固体电解质；以及分布在所述多个电极活性材料粒子之间的线性结构。2.根据权利要求1所述的全固态电池用电极，其中所述电极活性材料层还包含导电材料，所述导电材料分布在所述多个电极活性材料粒子的表面上、所述固体电解质的内部或所述固体电解质的表面上。3.根据权利要求1所述的全固态电池用电极，其中在所述多个电极活性材料粒子与所述线性结构之间形成有微孔通道。4.根据权利要求1所述的全固态电池用电极，其中所述固体电解质包括选自如下电解质中的任意一种或它们的混合物：聚合物固体电解质、聚合物凝胶电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：李廷弼，金志映，金孝植，睦恩庚，禹昇希，郑慧利，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR