电极、以及包含其的锂离子电池。该电极包含活性材料层、导电层、以及，不导电层。该导电层配置于该活性材料层的上表面。该导电层包括第一多孔膜与导电的亲锂材料，且该导电的亲锂材料披覆于该第一多孔膜的表面。该不导电层包括第二多孔膜与不导电的亲锂材料，且该不导电的亲锂材料披覆于该第二多孔膜的表面。根据本发明专利技术实施方式，该导电层配置于该活性材料层与该不导电层之间，且所述亲锂材料与锂的结合能(ΔG)小于或等于‑2.6eV。
【技术实现步骤摘要】
电极及包含其的锂离子电池
本专利技术关于一种电极及包含其的锂离子电池，更特别地关于一种用于锂离子电池的电极及包含其的锂离子电池。
技术介绍
锂离子二次电池已成为商业化电池的主流，并朝向更轻薄短小、能量密度更高、寿命更长及更安全的方向努力。现行液态锂离子电池的重量能量密度偏低，循环寿命有限，导致单位蓄电成本居高不下。但是单方面提升电池的能量密度，容易加速诱发电化学电池一连串安全问题，其中包含漏液、膨罐、发热、冒烟、燃烧、或爆炸等问题，严重限制使用性。枝晶生长为电池充电期间发生的现象，藉此，活性物质(通常为诸如锌或锂的金属)自氧化态还原且沉积于基材上。依据充电条件，金属可呈树枝形式沉积，进而穿透隔离膜。因此，锂离子二次电池在充电时若于负极上产生树枝状结晶物，有造成短路引起爆炸之虞。综上所述，业界目前仍需发展新的电池结构组配设计以解决习知技术所遭遇到的问题，并延长电池寿命以及提升电池性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种电极。该电极包含：活性材料层，包含铜金属、含铜合金、锂金属、含锂合金、或上述的组合；导电层配置于该活性材料层的上表面，包括第一多孔膜与导电的亲锂材料，且该导电的亲锂材料披覆于该第一多孔膜的表面；以及，不导电层，包括第二多孔膜与不导电的亲锂材料，且该不导电的亲锂材料披覆于该第二多孔膜的表面。根据本专利技术实施方式，该导电层配置于该活性材料层与该不导电层之间，且所述亲锂材料与锂的结合能(ΔG)小于或等于-2.6eV。根据本专利技术实施方式，本专利技术还提供一种锂离子电池，包含：负极，其中该负极为本专利技术上述电极；固态电解质膜；以及正极，其中该固态电解质膜配置于该正极与该负极之间。附图说明图1为本专利技术实施方式所述电极的示意图。图2为图1所述电极其导电层14的区域2的放大示意图。图3为图1所述电极其不导电层16的区域3的放大示意图。图4为本专利技术某些实施方式所述电极其导电层14的区域2的放大示意图。图5为本专利技术某些实施方式所述电极其不导电层16的区域3的放大示意图。图6为本专利技术某些实施方式所述电极其导电层14的区域2的放大示意图。图7为本专利技术实施方式所述电极的示意图。图8为本专利技术实施方式所述锂离子电池的示意图。图9为本专利技术某些实施方式所述锂离子电池的示意图。图10为本专利技术其它实施方式所述锂离子电池的示意图。图11为比较例1、比较例2、以及比较例4所述电池其极化电压与充放电循环关系图。图12为比较例1、比较例5、以及实施例1所述电池其极化电压与充放电循环关系图。图13为比较例1、比较例8、以及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环关系图。图14为比较例1、比较例3、以及比较例5所述电池其极化电压(V)与充放电循环关系图。图15为比较例2及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环次数关系图。图16为比较例4及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环次数关系图。图17为实施例1及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环次数关系图。图18为比较例3及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环次数关系图。图19为比较例5及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环次数关系图。图20为比较例8及实施例2所述电池其极化电压(V)与充放电循环次数关系图。符号说明2区域3区域10电极11上表面12活性材料层13下表面14导电层16不导电层18集电层22第一多孔膜24导电的亲锂材料26孔洞32第二多孔膜34不导电的亲锂材料36孔洞40固态电解质膜50正极60第三多孔膜70隔离膜100电池具体实施方式以下针对本专利技术的电池作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施方式或例子，用以实施本专利技术的不同样态。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单描述本专利技术。当然，这些仅用以举例而非本专利技术的限定。此外，在不同实施方式中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本专利技术，不代表所讨论的不同实施方式及/或结构之间具有任何关联性。本专利技术中，用词“约”是指所指定的量可增加或减少本领域技术人员可认知为一般且合理的大小的量。必需了解的是，特别描述或图示的元件可以此技术人员所熟知的各种形式存在。此外，当某层在其它层或基板“上”时，有可能是指“直接”在其它层或基板上，或指某层在其它层或基板上，或指其它层或基板之间夹设某层。且在图式中，实施方式的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图式中各元件的部分将以分别描述说明之，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为所属
中具有通常知识者所知的形式，此外，特定的实施方式仅为揭示本专利技术使用的特定方式，其并非用以限定本专利技术。再者，说明书与权利要求书中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰权利要求书的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。本专利技术提供一种电极，例如为锂离子电池的负极。该电极包含活性材料层、导电层、以及不导电层。该导电层及不导电层可具有多孔结构。藉由该多孔的导电层及不导电层所构成的结构以及位于导电层及不导电层内的特定亲锂材料，可改变充电时锂金属的沉积方式，抑制枝晶产生并改善电极在充放电循环过程中膨胀的问题，进而提升锂离子电池的寿命。根据本专利技术实施方式，本专利技术还提供一种锂离子电池。该锂离子电池除包含上述电极作为负极外，进一步包含特定组成的固态电解质膜。藉由本专利技术所述特定结构的电极与该固态电解质膜的搭配，可克服锂金属电池的关键瓶颈(抑制枝晶产生及避免电极体积膨胀)，如此一来，可同时达成增加电池能量及延长电池寿命的目的。根据本专利技术实施方式，本专利技术所述电极包含活性材料层，该活性材料可包含铜金属、含铜合金、锂金属、含锂合金、或上述的组合；导电层配置于该活性材料层的上表面，包括第一多孔膜与导电的亲锂材料，且该导电的亲锂材料披覆于该第一多孔膜的表面；以及，不导电层，包括第二多孔膜与不导电的亲锂材料，且该不导电的亲锂材料披覆于该第二多孔膜的表面。根据本专利技术实施方式，该导电层配置于该活性材料层与该不导电层之间，且所述亲锂材料与锂的结合能(ΔG)小于或等于-2.6eV。图1是本专利技术实施方式所述电极10的示意图。如图1所示，该电极10包含活性材料层12、导电层14、以及不导电层16。由图1可知，该导电层14配置于该活性材料层12的上表面11，而该不导电层16配置于该导电层14之上。换言之，该导电层14配置于该活性材料层12与该不导电层16之间。根据本专利技术实施方式，该活性材料层12可包含铜金属、含本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.电极，包含：/n活性材料层，包含铜金属、含铜合金、锂金属、含锂合金、或上述的组合；/n导电层配置于该活性材料层的上表面，包括第一多孔膜与导电的亲锂材料，且该导电的亲锂材料披覆于该第一多孔膜的表面；以及/n不导电层，包括第二多孔膜与不导电的亲锂材料，且该不导电的亲锂材料披覆于该第二多孔膜的表面；/n其中，该导电层配置于该活性材料层与该不导电层之间，且所述亲锂材料与锂的结合能(ΔG)小于或等于-2.6eV。/n
【技术特征摘要】
20191218 US 62/949,9341.电极，包含：
活性材料层，包含铜金属、含铜合金、锂金属、含锂合金、或上述的组合；
导电层配置于该活性材料层的上表面，包括第一多孔膜与导电的亲锂材料，且该导电的亲锂材料披覆于该第一多孔膜的表面；以及
不导电层，包括第二多孔膜与不导电的亲锂材料，且该不导电的亲锂材料披覆于该第二多孔膜的表面；
其中，该导电层配置于该活性材料层与该不导电层之间，且所述亲锂材料与锂的结合能(ΔG)小于或等于-2.6eV。
2.如权利要求1所述的电极，其中该导电的亲锂材料的电阻率小于或等于9.9×10-7Ω·m。
3.如权利要求1所述的电极，其中该导电的亲锂材料为镍、金、铂、钨、还原石墨烯、或上述的组合。
4.如权利要求1所述的电极，其中该不导电的亲锂材料的电阻率大于或等于1.0×10-6Ω·m。
5.如权利要求1所述的电极，其中该导电的亲锂材料为Si、SiO2、ZrO2、ZnO、Li3N、SnO2、BN、V2O5、或上述的组合。
6.如权利要求1所述的电极，其中该导电层的厚度为1μm至500μm、以及该不导电层的厚度为1μm至500μm。
7.如权利要求1所述的电极，其中该第一多孔膜及该第二多孔膜各自独立包含聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚乙烯醇(PVA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、碳纤维、或上述的组合。
8.如权利要求1所述的电极，其中该第一多孔膜具有第一孔隙率、以及该第二多孔膜具有第二孔隙率，其中该第一孔隙率及该第二孔隙率各自独立为70％至99％。
9.如权利要求1所述的电极，其中该第一多孔膜具有第一平均孔径及该第二多孔膜具有第二平均孔径，其中该第一平均孔径及该第二平均孔径各自独立为5μm至100μm。
10.如权利要求1所述的电极，其中该导电层与该不导电层的厚度比为1:10至10:1。
11.如权利要求1所述的电极，进一步包含集电层，其中该集电层配置于该活性材料层的下表面，使得该活性材料层位于该集电层及该导电层之间。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟新，张志清，黄钰方，陈丽如，方家振，
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
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