线缆型二次电池用负极和包含所述负极的线缆型二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂二次电池用负极。所述负极包含导线形式的集电器和以包围所述集电器的表面的方式涂布的多孔负极活性材料层。所述活性材料层的三维多孔结构提高了所述负极的表面积。因此，提高了锂离子通过负极的迁移率，从而实现了优异的电池性能。另外，所述多孔结构使得负极可减轻在例如电池充放电期间发生的溶胀而产生的内部应力和压力，能够在防止电池变形的同时确保电池的高稳定性。这些优势使得所述负极适用于线缆型二次电池中。本发明专利技术还公开了包含所述负极的锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于线缆型二次电池中的负极和包含所述负极的线缆型二次电池。
技术介绍
本申请要求在2010年6月28日在韩国提交的韩国专利申请10-2010-0061175号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。二次电池是指将外部电能转换成化学能、储存所述电能并在需要时由所述化学能发电的装置。二次电池也称作“可再充电的电池”，其是指它们能够重复充放电。经常将铅酸电池、镍镉(NiCd)电池、镍金属氢化物(NiMH)电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池用作二次电池。与储存在其中的能量耗尽之后被抛弃的一次电池相比，二次电池具有经济和环境优势。 目前，在需要低功率的应用如用于帮助汽车引擎启动的装置、便携式装置、仪器和不间断电源系统中使用二次电池。无线通讯技术方面的最近发展导致便携式装置的普及并产生将多种现有装置连接到无线网络上的趋势。结果，对二次电池的需求急剧增加。为了降低成本和重量并提高车辆的服务寿命，也将二次电池用于环境友好的下一代车辆如混合动力车辆和电动车辆中。通常，大部分二次电池根据其制造工艺而具有圆柱形、棱柱形或袋型形状。即，典型地通过将由负极、正极和隔膜构成的电极组件插入圆柱形或棱柱形金属壳或由铝层压板制成的袋型壳体中，并将电解质注入到所述电极组件中而制造二次电池。因此，圆柱形、棱柱形或袋型二次电池需要特定的空间以进行组装，这对于开发各种便携式装置是一种障碍。由此，需要一种形状易于改变的新型二次电池。作为对这种需要的响应，已经提出了高柔性线性电池，例如长度对横断面直径之比高的线缆型二次电池。然而，考虑到其结构特征，要求高柔性的这种线缆型二次电池，因为将其暴露在频繁的外部物理冲击下而易于变形。例如，线缆型二次电池会因频繁的外部物理冲击而弯曲。这种变形提高了在使用期间断路的危险。另一个问题是当在重复充放电期间线缆型二次电池的电极发生膨胀和收缩时，诸如Si或Sn的负极活性材料发生分离。在此情况下，线缆型二次电池由频繁的物理冲击造成的性能劣化比一般二次电池所发生的性能劣化更严重。
技术实现思路
技术问题为了解决先前技术的问题而设计了本专利技术，因此本专利技术的目的是提供一种展示高电化学反应性并能够减轻电池的内部应力和压力的锂二次电池用多孔负极。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种线缆型二次电池用负极，所述负极包含作为集电器的核和以包围所述核的外表面的方式涂布的作为负极活性材料的多孔壳，所述集电器具有呈预定形状的水平横断面并在纵向上延伸。所述负极活性材料可包含选自Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni、Fe及它们的氧化物中的至少一种元素或化合物。所述集电器可以是不锈钢，铝，钛，银，钯，镍，铜，或者用钛、银、钯、镍或铜进行表面处理的不锈钢。或者，处于导线形式的集电器可以包含聚合物核和在所述聚合物核的表面上形成的金属涂层。用于所述聚合物核的材料的实例包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(氮化硫)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯和聚四氟乙烯(PTFE)。所述金属涂层可由选自银、钯、镍和铜中的至少一种金属形成。所述多孔壳可具有10 150 μ m的孔径、60 95%的孔隙率和8 X IO4 5 X 105cm2/g的表面积。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种制造线缆型二次电池用负极的方法，所述方法包括(SI)制备负极活性材料的水溶液；和(S2)在所述负极活性材料的水溶液中浸溃具有呈预定形状的水平横断面并在纵向上延伸的作为集电器的核，并对所述核施加电流以在所述核的外表面上形成多孔壳。本专利技术的多孔负极适用于锂二次电池、尤其是线缆型二次电池。有利效果本专利技术的负极因其多孔结构而具有缓冲功能。因此，本专利技术的负极对外部物理冲击具有高抵抗性。例如，本专利技术的负极能够承受由二次电池的弯曲造成的冲击以防止二次电池的断路。另外，本专利技术的负极能够减轻在对使用负极活性材料如Si或Sn的电池在例如进行充放电期间发生的溶胀而产生的内部应力和压力，从而在防止电池变形的同时实现电池的高稳定性。本专利技术的负极由于存在由负极活性材料构成的多孔壳而具有高表面积。因此，本专利技术的负极与电解质、尤其是固体电解质的接触面积增大，从而有助于提高锂离子的迁移率。这种提高的迁移率确保了电解质的高离子传导率，从而导致优异的电池性能。这些优势使得本专利技术的负极可适用于线缆型二次电池中。附图说明附图显示了本专利技术的优选实施方案，并与上述公开内容一起用于提供本专利技术的技术主旨的进一步理解。然而，不能将本专利技术解释为受限于所述附图。图I是包含导电核的多孔负极的横断面视图。图2是包含聚合物核和在所述聚合物核的表面上形成的金属涂层的多孔负极的横断面视图。图3是包含根据示例性实施方案的多孔负极的线缆型二次电池的横断面视图。图4是包含根据示例性实施方案的多孔负极的线缆型二次电池的横断面视图。图5是包含根据示例性实施方案的多孔负极的线缆型二次电池的横断面视图。图6是包含根据示例性实施方案的多孔负极的线缆型二次电池的横断面视图。图7是包含根据示例性实施方案的多孔负极的线缆型二次电池的横断面视图。图8显示了在实施例I中制造的多孔负极的SEM图像。图9图示显示了包含在比较例I中制造的负极的半电池的性能。图10图示显示了包含在实施例I中制造的负极的半电池的性能。附图标记10:多孔负极11 :集电器12 :负极活性材料20 :多孔负极21 :聚合物核22 :金属涂层23 :负极活性材料30:线缆型二次电池31:内部集电器·32:负极活性材料 33:电解质层33a:第一电解质层 33b :第二电解质层34:正极活性材料层 35:外部集电器36:保护覆盖层具体实施例方式在下文中，将参考附图对本专利技术的优选实施方案进行详细说明。在说明之前，应理解，不能将说明书和附属权利要求书中使用的术语限制为普通和词典的含义，而是应在本专利技术人对术语进行适当定义以进行最好说明的原则的基础上，基于与本专利技术的技术方面相对应的含义和概念对所述术语进行解释。图I和2示意性显示了根据本专利技术实施方案的多孔负极10和20。然而，本文中所提出的说明只是仅出于例示性目的而提供的优选实例，不旨在限制本专利技术的范围，从而应理解，在提交本申请时可以完成其他等价物和变体。各个负极包含作为集电器的核11和以包围所述核11的外表面的方式涂布的作为负极活性材料的多孔壳12。所述集电器具有呈预定形状的水平横断面并在纵向上延伸。术语“预定形状”是指形状无特别限制且任意形状都是可能的，只要不损害本专利技术的必要特征即可。集电器11在水平横断面上可具有圆形或多边形结构。所述圆形结构旨在包括在几何上完美对称的圆和在几何上不对称的椭圆。集电器的多边形结构没有具体限制，且其非限制性实例包括三角形、四边形、五边形和六边形形状。通过合适的涂布方法如电镀或阳极氧化将负极活性材料12涂布在集电器11的表面上。所述负极活性材料层具有多孔结构。这种负极活性材料的实例包括Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni、Fe及它们的氧化物。这些负极活性材料可单独使用或作为其两种以上的混合物使用。在使用电镀以在集电器的表面上形成活性材料层的情况中，产生氢气。在此情况中，能够以使得活性材料层包含具有期望孔径的三维多孔结构的方式控制所产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：权友涵，金帝映，金奇泰，申宪澈，曹炯万，郑惠兰，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：