用于全固体电池的阳极及其制备方法技术

本发明专利技术提供了用于全固体电池的阳极及其制备方法。具体地，本发明专利技术公开了一种用于全固体电池的阳极，其包括：阳极集电器；导电材料，所述导电材料的一端与所述阳极集电器的一部分接触；导电涂层，所述导电涂层包围导电材料；阳极活性材料，所述阳极活性材料与导电材料的另一端接触；以及固体电解质，其中所述导电涂层防止所述导电材料和所述固体电解质彼此电连接。

Anodes for all-solid-state batteries and their preparation methods

The invention provides an anode for all solid state battery and a preparation method thereof. Specifically, the invention discloses an anode for all-solid battery, which includes: an anode collector; conductive material, one end of the conductive material contacts with a part of the anode collector; conductive coating, which surrounds the conductive material; anode active material, which contacts the other end of the conductive material; and solid electrolyte. The conductive coating prevents the conductive material and the solid electrolyte from being electrically connected to each other.

【技术实现步骤摘要】
用于全固体电池的阳极及其制备方法相关申请的交叉引用该申请要求2017年10月13日提交的韩国专利申请No.10-2017-0133338的权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及用于全固体电池的阳极及其制备方法。该用于全固体电池的阳极可以通过防止在该用于全固体电池的阳极中包含的导电材料与固体电解质之间的直接电接触而能够抑制锂在阳极中的产生。
技术介绍
已将电压范围比锂低的材料用于锂二次电池的阳极。因此，电极内部的电势变化可能经常不平衡，例如当使用具有低电势的石墨类材料作为导电材料时，针对锂的电势频繁地移至近乎于0V。此时，锂可以沉淀在石墨的表面上，结果是，电池的性能可能变差。全固体电池具有高含量的导电材料，这是由于其中阳极活性材料、固体电解质和导电材料混合在一起而形成复杂的电极结构。与仅由活性材料和导电材料构成的液体类电池相比，由于电极的不均匀混合使得经常出现电压的不均匀性。此外，由于导电材料直接接触含有大量锂离子的固体电解质，所以锂可在电势接近于0V的导电材料的表面上沉淀。沉淀的锂可引起与固体电解质的界面反应，从而使固体电解质退化或通过枝晶生长使电池性能变差。在现有技术中，已经公开了在电极活性材料的表面上形成导电材料和涂层的构造，但是该工艺会很复杂。公开于该背景部分的以上信息仅用于增强对本专利技术的背景的理解，因此其可以包含不构成已为该国家中本领域技术人员所知的现有技术的信息。
技术实现思路
在优选的方面，本专利技术可以提供一种用于全固体电池的阳极，所述阳极可以通过防止导电材料与固体电解质之间的直接电接触而能够抑制锂在阳极中的产生。如本文所述的术语“全固体电池”是指包括仅固体成分或者基本上固态的成分(例如固态电极(例如阳极和阴极)和固体电解质)的电池或电池组。因此，在优选的方面中，全固体电池将不包括流体和/或可流动的电解质成分作为材料。此外，本专利技术可以提供一种制备用于全固体电池的阳极的方法。在一方面，提供一种用于全固体电池的阳极。所述阳极可以包括：阳极集电器，其中一端与阳极集电器的一部分接触的导电材料，包围导电材料的导电涂层，与导电材料的另一端接触的阳极活性材料，以及固体电解质。优选地，导电涂层可以至少基本上防止导电材料和固体电解质彼此电连接。导电涂层可以包含一种或多种非导电氧化物。在特定的方面中，导电涂层可以适当地包含P2O5、B2O3和SiO2中的至少一种。优选地，导电材料可以为具有针状形状的碳复合物，并且在横截面上包括长轴和短轴。导电材料可以在长轴的一端处与阳极集电器适当地接触，并且在长轴的另一端处与阳极活性材料接触。这里使用的术语“针状”是指具有长度(或长轴)大于与长度方向交叉的横截面积(或短轴)的针形或近似针形的形状。例如，针形的长度或长轴比横截面积或短轴长约10倍、20倍、30倍、40倍、50倍或100倍。在另一方面，提供一种制备用于全固体电池的阳极的方法。所述方法可以包括：设置导电材料；通过在约300至700℃的温度下进行热处理而在导电材料上形成导电涂层；设置阳极集电器，使其一部分与导电材料的一端接触；设置阳极活性材料，使其与导电材料的另一端接触；以及设置固体电解质，使其可以通过导电涂层与导电材料电分离。导电涂层可以适当地包含一种或多种非导电氧化物。导电涂层可以适当地包含至少一种含P2O5、B2O3和/或SiO2的涂层材料。优选地，导电涂层可以包含以导电材料计的量为约1重量％至3重量％的涂层材料。根据本专利技术的实施方案用于全固体电池的阳极，通过防止导电材料与固体电解质之间的直接电接触，可以抑制锂在阳极中的产生。因此，可以提高全固体电池的充/放电容量并延长全固体电池的使用期限。还提供一种可以包括如在本文所述的阳极的全固体电池。还进一步提供一种包括如在本文所述的全固体电池或阳极的车辆。根据制备根据本专利技术实施方案用于全固体电池的阳极的示例性方法，可以提供用于全固体电池的阳极，其通过防止导电材料与固体电解质之间的直接电接触而能够抑制锂在阳极中的产生。如此，可以使全固体电池的充/放电容量增加，并且可以使全固体电池的使用期限增加。在下文讨论本专利技术的其它方面和优选实施方案。附图说明现在将参考附图中所示的某些示例性实施方案来详细描述本专利技术的上述及其它特征，这些示例性实施方案在下文仅以举例说明的方式给出，因此不限制本专利技术，并且其中：图1是根据本专利技术示例性实施方案的示例性全固体电池的示意性横截面图；图2示意性地示出在根据本专利技术示例性实施方案的示例性全固体电池中包括的示例性阳极的横截面图；图3A是根据本专利技术示例性实施方案在用于示例性全固体电池的示例性阳极中包括的示例性导电材料的示意性横截面图；图3B示意性地示出将示例性导电涂层提供至示例性导电材料的横截面图，其中所述示例性导电材料包括在根据本专利技术的示例性实施方案用于示例性全固体电池的示例性阳极中；图4示意性地示出根据本专利技术示例性实施方案制备用于示例性全固体电池的示例性阳极的示例性方法流程图；图5A示出根据示例性涂层材料的重量％的容量测量值的图；图5B示出根据示例性热处理温度的容量测量值的图；图5C示出实施例1至3以及比较例1中的容量测量值的图；图5D是通过分别向实施例1和比较例1提供电压来测量电流变化而获得的图；图5E示出实施例1和比较例1各自中的充/放电次数与容量之间的关系的图；以及图5F示出实施例1和比较例1各自中的根据充/放电条件在充/放电次数与容量之间的关系的图。在附图中显示的附图标记包括对在下文进一步讨论的以下元件的参考：SB：全固体电池10：阴极20：固体电解质层30：阳极100：阳极集电器200：导电材料300：导电涂层400：阳极活性材料。应当了解，附图并不必是按比例绘制的，其示出了某种程度上简化表示的说明本专利技术基本原理的各个特征。在此所公开的本专利技术的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、定位和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本专利技术的相同或等同的部分。具体实施方式在本文中使用的术语仅是为了描述特定的实施方案的目的，而并非旨在进行限制。如在本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”、“具有”等说明所述的特征、区域、数值、步骤、操作、元件和/或成分的存在，但是不排除一个或多个其它特征、区域、数值、步骤、操作、元件、成分和/或其组合的存在或添加。应当理解，如在本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇和船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如本文中所指代的那样，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如具有汽油动力和电力动力的车辆。此外，除非特别说明或从上下文中可明显看出，否则如在本文中所使用的，术语“约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的两个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于全固体电池的阳极，其包括：阳极集电器；导电材料，其一端与所述阳极集电器的一部分接触；导电涂层，其包围导电材料；阳极活性材料，其与导电材料的另一端接触；以及固体电解质，其中所述导电涂层防止所述导电材料和所述固体电解质彼此电连接。

【技术特征摘要】
2017.10.13 KR 10-2017-01333381.一种用于全固体电池的阳极，其包括：阳极集电器；导电材料，其一端与所述阳极集电器的一部分接触；导电涂层，其包围导电材料；阳极活性材料，其与导电材料的另一端接触；以及固体电解质，其中所述导电涂层防止所述导电材料和所述固体电解质彼此电连接。2.根据权利要求1所述的用于全固体电池的阳极，其中，所述导电涂层包含一种或多种非导电氧化物。3.根据权利要求1所述的用于全固体电池的阳极，其中，所述导电涂层包含P2O5、B2O3和SiO2中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于全固体电池的阳极，其中，所述导电材料为具有针状形状的碳复合物，并且在横截面上包括长轴和短轴，所述导电材料在长轴的一端处与所述阳极集电器接触，并且在长轴的另一端处与所述阳极活性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：权五珉，尹龙燮，卢圣友，崔善镐，赵文珠，申东彧，朴璨辉，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR