金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供金属负极电极。上述金属负极电极可包括第一面及与上述第一面相向的第二面，在上述金属负极电极的上述第一面内可形成多个槽。个槽。个槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法


[0001]本申请涉及负极电极、包含其的二次电池及其制备方法，更详细地，涉及金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着小型设备及家电产品用二次电池甚至电动汽车及储能系统(Energy Storage System，ESS)等中大型高能应用领域的快速增长，二次电池产业的市场价值从2018年的仅约220亿美元，预计2025年可增长至约1180亿美元。因此，为了将二次电池用作中大型储能介质，需要具有与当前水平相比显着提高的价格竞争力、能量密度以及稳定性。
[0003]根据这些技术需求，正在开发多种二次电池用电极。
[0004]例如，韩国公开专利公报第10
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2019
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0139586号公开了一种锂
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空气电池用电极，其包含碳纳米管以及沉积于上述碳纳米管表面的RuO2，上述RuO2沉积于上述碳纳米管表面的缺陷部位，上述RuO2的粒子大小为1.0nm～4.0nm，上述RuO2在上述碳纳米管的表面缺陷部位抑制碳分解，促进形成于上述碳纳米管表面的Li2O2的分解。

技术实现思路

[0005]技术问题
[0006]本申请所要解决的一技术问题在于，提供金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法。
[0007]本申请所要解决的再一技术问题在于，提供制备费用低廉且制备工序简单的金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法。
[0008]本申请所要解决的另一技术问题在于，提供通过图案化工序控制表面积及厚度的比例来提高柔软性的金属负极电极、包含其的金属空气电池及其制备方法。
[0009]本申请所要解决的技术还有一个技术问题在于，提供充放电容量得到提高的金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法。
[0010]本申请所要解决的又一技术问题在于，提供具有长寿命及高稳定性的金属负极电极、包含其的二次电池及其制备方法。
[0011]本申请所要解决的技术问题并不局限于上述技术问题。
[0012]技术方案
[0013]为了解决上述技术问题，本申请提供金属负极电极。
[0014]根据一实施例，对于上述金属负极电极，作为X射线衍射(XRD)分析结果，对应于(002)晶面的峰值可小于对应于(100)晶面的峰值，对应于(101)晶面的峰值大于对应于其他晶面的峰值。
[0015]根据一实施例，上述金属负极电极可包括第一面及与上述第一面相向的第二面，在上述第一面形成相互隔开的多个槽。
[0016]根据一实施例，在平面观点上，多个上述槽可以为圆形，通过在上述第一面形成相
互隔开的多个上述槽的方法控制相对于上述金属负极电极的厚度的上述金属负极电极的表面积的比例来提高上述金属负极电极的柔软性。
[0017]根据一实施例，作为X射线衍射分析结果，进一步观察对应于(102)晶面的峰值、对应于(103)晶面的峰值以及对应于(110)晶面的峰值，其可小于对应于(101)晶面的峰值。
[0018]根据一实施例，上述金属负极电极可以为锌电极。
[0019]为了解决上述技术问题，本申请提供金属空气电池。
[0020]根据一实施例，上述金属空气电池可包括：上述实施例的金属负极电极；正极催化剂，形成在上述金属负极电极上；以及电解质，形成在上述金属负极电极与上述正极催化剂之间。
[0021]根据一实施例，上述金属空气电池可包括：金属负极电极，在表面具有多个槽；正极电极，形成在上述金属负极电极上；以及固体电解质，形成在上述金属负极电极与上述正极电极之间，在上述固体电解质形成有由纤维素及壳聚糖结合而成的多个基础复合纤维形成的网络，上述正极电极包含过渡金属、磷和硫属元素的化合物。
[0022]根据一实施例，在上述金属负极电极及上述正极电极中，对应于(101)晶面的峰值可大于对应于其他晶面的峰值。
[0023]根据一实施例，上述金属负极电极及上述固体电解质可相向。
[0024]根据一实施例，在上述金属负极电极的表面上可形成与上述固体电解质接触的界面层，上述界面层可包含：具有上述金属负极电极中所包含的金属元素及氟的化合物；以及具有上述金属负极电极中所包含的金属元素及硫的化合物。
[0025]根据一实施例，随着执行充放电，在上述界面层中，相对于具有上述金属负极电极中所包含的金属元素及硫的化合物的具有上述金属负极电极中所包含的金属元素及氟的化合物的比例可增加。
[0026]根据一实施例，上述金属空气电池能够以软包电池形式提供。
[0027]为了解决上述技术问题，本申请提供金属负极电极的制备方法。
[0028]根据一实施例，上述金属负极电极的制备方法可包括：准备平板形态的基础金属基板的步骤；在上述基础金属基板上配置多个珠子的步骤；在配置多个上述珠子的上述基础金属基板上形成掩膜层的步骤；去除多个上述珠子来露出未被上述掩膜层覆盖的上述基础金属基板的蚀刻对象区域的步骤；以及将上述掩膜层用作掩膜并蚀刻上述基础金属基板的露出的上述蚀刻对象区域来形成金属负极电极的步骤。
[0029]根据一实施例，上述金属负极电极的制备方法还可包括如下的步骤，在形成上述掩膜层之前，减少多个上述珠子的尺寸。
[0030]根据一实施例，上述金属负极的制备方法还可包括如下步骤，在配置多个上述珠子之前，将上述基础金属基板的表面亲水化。
[0031]根据一实施例，上述蚀刻对象区域可包括上述基础金属基板与多个上述珠子的接合面。
[0032]专利技术的效果
[0033]本申请实施例的金属负极电极可通过在平板形态的基础金属基板上依次形成多个珠子及掩膜层之后，去除多个上述珠子并将上述掩膜层用作掩膜来蚀刻上述基础金属基板的方法进行制备。
[0034]由此，具有多个槽的上述金属负极电极可被制备成通过简单的方法获得高的收益率。
[0035]并且，可通过在上述金属负极电极的表面上形成相互隔开的多个槽的方法控制相对于上述金属负极电极的厚度的上述金属负极电极的表面积的比例来提高上述金属负极电极的柔软性及机械特性。
[0036]并且，可调节上述金属负极电极的厚度和/或多个上述槽的深度及直径来提高包含上述金属负极电极的金属空气电池的能量密度。
[0037]并且，可通过形成在上述金属负极电极的多个上述槽来在与固体电解质的界面中最小化副反应，由此，可以在包含上述金属负极电极的金属空气电池的充放电过程中最小化枝晶生长。
[0038]并且，可通过控制上述金属负极电极的多个上述槽的深度及直径的简单方法来使上述金属负极电极的特定晶面(例如，(101)晶面)发达，由此可以提高上述金属负极电极的电化学特性。
附图说明
[0039]图1为用于说明本申请实施例的金属负极电极的制备方法的流程图。
[0040]图2至图4为用于说明本申请实施例的金属负极的制备方法的工序流程图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属负极电极，其特征在于，作为X射线衍射分析结果，对应于(002)晶面的峰值小于对应于(100)晶面的峰值，对应于(101)晶面的峰值大于对应于其他晶面的峰值。2.根据权利要求1所述的金属负极电极，其特征在于，上述金属负极电极包括第一面及与上述第一面相向的第二面，在上述第一面形成相互隔开的多个槽。3.根据权利要求2所述的金属负极电极，其特征在于，在平面观点上，多个上述槽为圆形，通过在上述第一面形成相互隔开的多个上述槽的方法控制相对于上述金属负极电极的厚度的上述金属负极电极的表面积的比例来提高上述金属负极电极的柔软性。4.根据权利要求1所述的金属负极电极，其特征在于，作为X射线衍射分析结果，进一步观察对应于(102)晶面的峰值、对应于(103)晶面的峰值以及对应于(110)晶面的峰值，其小于对应于(101)晶面的峰值。5.根据权利要求1所述的金属负极电极，其特征在于，上述金属负极电极为锌电极。6.一种金属空气电池，其特征在于，包括：权利要求1所述的金属负极电极；正极催化剂，形成在上述金属负极电极上；以及电解质，形成在上述金属负极电极与上述正极催化剂之间。7.一种金属空气电池，其特征在于，包括：金属负极电极，在表面具有多个槽；正极电极，形成在上述金属负极电极上；以及固体电解质，形成在上述金属负极电极与上述正极电极之间，在上述固体电解质形成有由纤维素及壳聚糖结合而成的多个基础复合纤维形成的网络，上述正极电极包含过渡金属、磷和硫属元素的化合物。8.根据权利要求7所述的金属空气电池，其特征在于，在上述金属负极电极及上述正极电极中，对应于(101)晶面的峰值大于对应于其他...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政昊，桑巴吉，
申请(专利权)人：汉阳大学校ERICA产学协力团，
类型：发明
国别省市：