本申請主張2014年6月13日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請10-2014-0072205、10-2014-0072201和10-2014-0072249號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過參考將其完整內(nèi)容并入本文中。本申請涉及鋰電極和包含所述鋰電極的鋰二次電池。
背景技術(shù)：
：近來，對能量存儲技術(shù)的興趣越來越高。隨著能量存儲技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到便攜式電話、便攜式攝像機(jī)、筆記本計算機(jī)和電動車輛的能源，越來越多地具體進(jìn)行研究并開發(fā)電化學(xué)裝置的努力。在該方面，電化學(xué)裝置領(lǐng)域已經(jīng)引起了極大關(guān)注，且其中，集中關(guān)注可充電/可放電二次電池的開發(fā)。近來，為了在這種電池的開發(fā)中提高容量密度和比能量，已經(jīng)對新電極和電池的設(shè)計進(jìn)行了研究和開發(fā)。在目前應(yīng)用的二次電池中，在20世紀(jì)90年代早期開發(fā)的鋰二次電池，由于其比使用水性電解液的常規(guī)電池如Ni-MH電池、Ni-Cd電池以及硫酸-鉛電池具有更高的工作電壓和大得多的能量密度的優(yōu)點(diǎn)而處于公眾關(guān)注的中心。通常，鋰二次電池通過將包括正極、負(fù)極和設(shè)置在正極和負(fù)極之間的隔膜的電極組件以堆疊或卷繞結(jié)構(gòu)的形式嵌入電池殼中并注入電解質(zhì)來構(gòu)造。在這種情況下，當(dāng)使用鋰電極作為負(fù)極時，通常使用通過將鋰箔粘附在平面集電器上而形成的鋰電極。圖1是顯示在相關(guān)技術(shù)中通過將鋰箔粘附在平面集電器上制備的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路徑的視圖。如果參照圖1來描述上述一般鋰電極10，則當(dāng)電池被驅(qū)動時，通過集電器11轉(zhuǎn)移到鋰箔12的電子以單向流動的方式轉(zhuǎn)移。為此，鋰表面上的電子密度變得不均勻，并因此可能形成鋰的樹枝狀晶體。這些鋰樹枝狀晶體可能最終導(dǎo)致隔膜損壞并且可能在鋰二次電池中產(chǎn)生短路，且結(jié)果，可能出現(xiàn)鋰電池的安全性劣化的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：技術(shù)問題為了提供一種鋰電極和包含所述鋰電極的鋰二次電池而完成了本申請。技術(shù)方案為了解決所述問題，本申請?zhí)峁┮环N鋰電極，所述鋰電極包含：多孔碳主體(carbonbody)；和插入到所述多孔碳主體的孔中的鋰金屬。此外，本申請?zhí)峁┮环N鋰二次電池，所述鋰二次電池包含正極、負(fù)極和電解質(zhì)，其中所述負(fù)極是所述鋰電極。有益效果根據(jù)本申請的示例性實施方案，可以增加鋰金屬與多孔碳主體之間的接觸表面積以提高鋰二次電池的性能。根據(jù)本申請的示例性實施方案，所述鋰二次電池的性能可以通過輕質(zhì)且具有高每單位重量能量密度的多孔碳主體來改善。根據(jù)本申請的示例性實施方案，通過具有多孔碳主體以防止當(dāng)鋰二次電池被驅(qū)動時因鋰電極中的電子分布的均勻化而產(chǎn)生的鋰樹枝狀晶體生長，來改善鋰二次電池的安全性。根據(jù)本申請的示例性實施方案，即使當(dāng)在電極的表面上設(shè)置防止因多孔碳主體形成鋰樹枝狀晶體的鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層時，仍可以防止其中在電池充電和放電期間保護(hù)層發(fā)生剝離的現(xiàn)象。附圖說明圖1顯示了相關(guān)技術(shù)中的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路徑。圖2顯示了根據(jù)本申請的示例性實施方案的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路徑。圖3是示意性顯示相關(guān)技術(shù)中包含保護(hù)層的鋰電極在放電之前和之后的狀態(tài)的圖。圖4是示意性顯示根據(jù)本申請示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極在放電之前和之后的狀態(tài)的圖。圖5是示意性顯示根據(jù)本申請示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極在放電之前和之后的狀態(tài)的圖。具體實施方式下文中，將詳細(xì)描述本申請。本申請?zhí)峁┮环N鋰電極，所述鋰電極包含：多孔碳主體；和插入到所述多孔碳主體的孔中的鋰金屬。例如，圖2顯示了根據(jù)本申請的示例性實施方案制備的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移途徑。根據(jù)圖2，鋰電極100包含：多孔碳主體110；以及插入碳主體110的孔中的鋰金屬120。相關(guān)技術(shù)中的鋰電極通過將鋰箔粘附在平面集電器上來制備。在這種情況下，由于當(dāng)驅(qū)動電池時通過平面集電器轉(zhuǎn)移到鋰箔的電子以單向流動的方式轉(zhuǎn)移，所以在鋰箔表面上的電子密度可能不均勻，并因此，可以形成鋰的樹枝狀晶體。這些鋰樹枝狀晶體可能導(dǎo)致隔膜的損壞并且可能在電池中產(chǎn)生短路，這是有問題的。例如，圖1顯示了在相關(guān)技術(shù)中的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路徑。根據(jù)圖1，鋰箔12粘附在集電器11上以形成鋰電極10。因此，電子以單向流動的方式從集電器11轉(zhuǎn)移到鋰箔12。然而，根據(jù)本申請示例性實施方案的鋰電極100具有其中將鋰金屬120插入多孔碳主體100的孔中的結(jié)構(gòu)，且充當(dāng)電極活性材料的鋰金屬與多孔碳主體之間的接觸面積增加以使得在鋰金屬表面上的電子分布均勻。由此，可以提高鋰二次電池的性能，并且可以通過防止鋰樹枝狀晶體生長來提高鋰二次電池的安全性。根據(jù)本申請的示例性實施方案，作為將鋰金屬插入多孔碳主體的孔中的方法，可以使用如下方法：將鋰箔放置在多孔碳主體上，然后通過輥壓等施加壓力以將鋰箔插入孔中的方法；或者熔化鋰金屬，然后將熔融金屬注入孔之間的方法。此外，可以通過使用形成多孔碳主體的碳粉末和鋰金屬粉末的混合物制備漿料，然后將漿料涂布在基材上來制備鋰電極。在這種情況下，在涂布中，可以使用逗號涂布(commacoating)、棒式涂布、狹縫模頭涂布等。然而，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的需要，可以改變或添加將鋰金屬插入多孔碳主體的孔中的方法，且不限制于此。根據(jù)本申請的示例性實施方案，基于多孔碳主體和鋰金屬的總重量，鋰金屬的含量可以為1～80重量％，具體為40～60重量％。當(dāng)鋰金屬的含量在所述范圍內(nèi)時，可以抑制鋰樹枝狀晶體生長，從而即使進(jìn)行100個以上循環(huán)的連續(xù)充電和放電仍可防止短路產(chǎn)生。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔碳主體可以包含選自如下物質(zhì)中至少一種：活性炭、石墨、石墨烯、碳納米管(CNT)、碳纖維、炭黑和碳?xì)馊苣z中，但是可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的需要沒有限制地使用，只要多孔碳主體是多孔碳類材料即可。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔碳主體可以呈網(wǎng)、泡沫、紙等的形式，但是形式不限制于此。由于碳類材料的重量比典型的金屬輕，在根據(jù)本申請的示例性實施方案的鋰金屬中，鋰二次電池的性能可以通過多孔碳主體提高，所述多孔碳主體具有高的每單位重量的能量密度。碳主體具有越高的孔隙率且孔的尺寸越小，則抑制鋰樹枝狀晶體生長的效果越好。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔碳主體可以具有50～99％，具體地60～90％的孔隙率。當(dāng)多孔碳主體的孔隙率在所述范圍內(nèi)時，要插入的鋰的表面積可以最大化，同時多孔碳主體具有高耐久性和加工性。根據(jù)本申請的示例性實施方案，可以通過(多孔碳主體的實際重量)/(測量的體積×多孔碳主體的理論密度)來計算孔隙率。在本文中，多孔碳主體的“孔隙率”是指孔占據(jù)的體積對多孔碳主體的總體積之比，并且也可以表示為“孔率”。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔碳主體的孔可以具有5～500μm、具體地10～100μm的平均粒徑。當(dāng)多孔碳主體的孔的平均粒徑在所述范圍內(nèi)時，待插入的鋰的表面積可以最大化，同時多孔碳主體具有高的耐久性和加工性。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔碳主體可以具有200μm以下的厚度。具體地，多孔碳主體的厚度可以為150μm以下。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔碳主體可以具有10μm以上的厚度。具體地，多孔碳主體可以具有50μm以上的厚度。當(dāng)多孔碳主體的厚度在所述范圍內(nèi)時，由于每單位體積電池的能量密度增加，因此具有提高電池性能的效果，并且適合于應(yīng)用于電池。當(dāng)使用輕質(zhì)多孔碳主體時，由于集電器的重量比通常使用的另一種金屬集電器的重量減少約70％，因此具有增加電池中每單位重量的能量密度的效果。此外，由于在該工藝中形成250μm以下的厚度時多孔碳主體比另一種金屬集電器更有利，因此具有提高工藝效率的效果。本申請的示例性實施方案可以還包含在鋰電極的至少一個表面上形成的鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層。通過將鋰箔粘附在平面集電器上來制備包含相關(guān)技術(shù)中的保護(hù)層的鋰電極，并且在鋰箔上形成保護(hù)層以防止鋰樹枝狀晶體。然而，存在的問題在于，保護(hù)層隨在充電和放電期間電極的體積變化而剝離。例如，圖3是示意性顯示在相關(guān)技術(shù)中通過將鋰箔粘附到集電器上而制備的鋰電極在放電之前和之后的狀態(tài)的圖。根據(jù)圖3，在相關(guān)技術(shù)中包含保護(hù)層的鋰電極10中，將鋰箔12粘附在集電器11上，并且在鋰箔12的上表面上形成鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層13，以防止形成鋰樹枝狀晶體。然而，存在的問題在于，電極的體積隨在電池充電和放電期間鋰的減少或增加而改變，且因此，鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層13發(fā)生剝離。圖4是示意性顯示根據(jù)本申請示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極在放電之前和之后的狀態(tài)的圖。為了解決所述問題，本申請使用多孔碳主體作為集電器。根據(jù)圖4，根據(jù)本申請的示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極101包含：電極復(fù)合體，所述電極復(fù)合體包含多孔碳主體110和插入到所述多孔碳主體110的孔中的鋰金屬120；以及在電極復(fù)合體的至少一個表面上形成的鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層130。根據(jù)本申請示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極101具有其中將鋰金屬120插入多孔碳主體100的孔中的結(jié)構(gòu)，并且充當(dāng)電極活性材料的鋰金屬與多孔碳主體之間的接觸面積增大以使得在鋰金屬表面上的電子分布均勻，并且可以通過保護(hù)層來抑制鋰樹枝狀晶體的生長。另外，根據(jù)本申請示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極101的電極體積隨在電池充電和放電期間鋰的減少或增加而具有小的變化，因為多孔碳主體110與鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層130直接接觸，并因此，不會出現(xiàn)當(dāng)形成保護(hù)層時成為問題的保護(hù)層剝離現(xiàn)象，并且鋰二次電池的安全性和性能可以進(jìn)一步改善。此外，圖5是示意性顯示根據(jù)本發(fā)明示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極在放電之前和之后的狀態(tài)的視圖。根據(jù)圖5可以確認(rèn)，即使由于放電期間鋰的減少而使得鋰僅位于多孔碳主體的下部，保護(hù)層仍粘附到多孔碳主體。因此，根據(jù)本申請示例性實施方案的鋰電極可以防止保護(hù)層隨放電而剝離。此外，鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層可代替隔膜的作用。根據(jù)本申請的示例性實施方案，鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層可以使用具有10-7S/cm以上的鋰離子傳導(dǎo)率的材料。根據(jù)本申請的示例性實施方案，鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層可以包含選自無機(jī)化合物和有機(jī)化合物中的至少一種。根據(jù)本申請的示例性實施方案，所述無機(jī)化合物可以是選自如下物質(zhì)中的任意一種或兩種以上的混合物：LiPON、氫化物類化合物、硫代LISICON類化合物、NASICON類化合物、LISICON類化合物和鈣鈦礦類化合物。根據(jù)本申請的示例性實施方案，氫化物類化合物可以是LiBH4-LI、Li3N、Li2NH、Li2BNH6、Li1.8N0.4Cl0.6、LiBH4、Li3P-LiCl、Li4SiO4、Li3PS4或Li3SiS4，但不限制于此。根據(jù)本申請的示例性實施方案，硫代LISICON類化合物可以是Li10GeP2S12、Li3.25Ge0.25P0.75S4或Li2S-GeS-Ga2S3，但不限制于此。根據(jù)本申請的示例性實施方案，NASICON類化合物可以是Li1.3Al0.3Ge1.7(PO4)3、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3或LiTi0.5Zr1.5(PO4)3，但不限制于此。根據(jù)本申請的示例性實施方案，LISICON類化合物可以是Li14Zn(GeO4)4，但不限制于此。根據(jù)本申請的示例性實施方案，鈣鈦礦類化合物可以是LixLa1-xTiO3(0<x<1)或Li7La3Zr2O12，且具體地，可以是Li0.35La0.55TiO3、Li0.5La0.5TiO3或Li7La3Zr2O12，但不限制于此。根據(jù)本申請的示例性實施方案，有機(jī)化合物可以選自：聚環(huán)氧乙烷(PEO)；聚丙烯腈(PAN)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚偏二氟乙烯(PVDF)；和包含-SO3Li、-COOLi或-OLi的聚合物。根據(jù)本申請的示例性實施方案，包含-SO3Li、-COOLi或-OLi的聚合物是可以轉(zhuǎn)移鋰離子的聚合物，并且可以包含包含如下化學(xué)式A的重復(fù)單元和如下化學(xué)式B的重復(fù)單元的共聚物。[化學(xué)式A][化學(xué)式B]在化學(xué)式A和B中，m和n表示重復(fù)單元的數(shù)目，1≤m≤500，且1≤n≤500，X1、X2和X3彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地由如下化學(xué)式1～3中的任一者表示，[化學(xué)式1][化學(xué)式2][化學(xué)式3]在化學(xué)式1～3中，L1為直接鍵(directbond)，或-CZ2Z3-、-CO-、-O-、-S-、-SO2-、-SiZ2Z3-和取代或未取代的二價芴基中的任一者，Z2和Z3彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為氫、烷基、三氟甲基(-CF3)和苯基中的任一者，S1～S5彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為：氫；氘；鹵素基團(tuán)；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環(huán)烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲硅烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基，a、b、c、p和q彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為0以上且4以下的整數(shù)，p+q≤6，a'為1以上且5以下的整數(shù)，在化學(xué)式B中，Y1由如下化學(xué)式4～6中的任一者表示，[化學(xué)式4][化學(xué)式5][化學(xué)式6]在化學(xué)式4～6中，L2為直接鍵，或選自-CO-、-SO2-和取代或未取代的二價芴基中的任一者，d、e、f、g和h彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為0以上且4以下的整數(shù)，f+g≤6且b'為1以上且5以下的整數(shù)，且T1～T5彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地至少一個為-SO3Li、-COOLi或-OLi，并且其它的彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為：氫；氘；鹵素基團(tuán)；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環(huán)烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲硅烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基。在本文中，表示可以與相鄰的取代基鍵合的位置。下面將描述取代基的實例，但不限制于此。在本文中，鹵素基團(tuán)的實例包括氟、氯、溴或碘。在本文中，烷基可以是直鏈或支鏈的，且其碳原子數(shù)沒有特別限制，但優(yōu)選的數(shù)目為1～60，特別是1～40，且更特別地1～20。其具體實例包括甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基等，但不限制于此。在本文中，烯基可以是直鏈或支鏈的，且其碳原子數(shù)沒有特別限制，但優(yōu)選的數(shù)目為2～60，特別是2～40，且更特別地2～20。在本文中，烷氧基可以是直鏈或支鏈的，且其碳原子數(shù)沒有特別限制，但優(yōu)選的數(shù)目為1～60，特別是1～40，且更特別地1～20。在本文中，對環(huán)烷基沒有特別限制，但優(yōu)選其碳原子數(shù)為3～60，特別是3～40，且更特別地5～20，且特別地，優(yōu)選環(huán)戊基和環(huán)己基。在本文中，雜環(huán)烷基包含S、O和N中的一種或多種并且沒有特別限制，但優(yōu)選其碳原子數(shù)為2～60，特別是2～40，且更特別地3～20，且特別地，優(yōu)選環(huán)戊基和環(huán)己基。在本文中，對胺基的碳原子數(shù)沒有特別限制，但優(yōu)選的數(shù)目為1～60，特別是1～40，且更特別地1～20。胺基的具體實例包括：甲胺基、二甲胺基、乙胺基、二乙胺基、苯胺基、萘胺基、聯(lián)苯胺基、蒽基胺基、9-甲基蒽基胺基、二苯基胺基、苯基萘基胺基、二甲苯基胺基、苯基甲苯基胺基、三苯基胺基等，但不限制于此。在本文中，芳基可以為單環(huán)或多環(huán)，且其碳原子數(shù)沒有特別限制，但優(yōu)選的數(shù)目為6～60，特別地6～40，且更特別地6～20。芳基的具體實例包括：單環(huán)芳基如苯基、聯(lián)苯基、三苯基、三聯(lián)苯基和茋基；以及多環(huán)芳基如萘基、聯(lián)萘基、蒽基、菲基、芘基、苝基、并四苯基、基、芴基、苊并蒽(acenaphthacenyl)基、三亞苯基和熒蒽基等，但不限制于此。在本文中，雜芳基包括作為雜原子的S、O和N中的一種或多種，且其碳原子數(shù)沒有特別限制，優(yōu)選的數(shù)目為2～60，特別是2～40，且更特別地3～20。雜芳基的具體實例包括吡啶基、吡咯基、嘧啶基、噠嗪基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、唑基、異唑基、噻唑基、異噻唑基、三唑基、呋咱基、二唑基、噻二唑基、二噻唑基、四唑基、吡喃基、噻喃基、二嗪基、嗪基、噻嗪基、二氧雜環(huán)己烯基(dioxynyl)、三嗪基、四嗪基、喹啉基、異喹啉基、喹唑啉基、異喹唑啉基、吖啶基、菲啶基、咪唑并吡啶基、二氮雜萘基、三氮雜茚基、吲哚基、苯并噻唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基、苯并咔唑基、吩嗪基等或其稠環(huán)，但不限制于此。在本文中，芴基可以被另外的取代基取代，并且取代基可以彼此結(jié)合以形成環(huán)。其實例包括等。在本文中，術(shù)語“取代或未取代的”是指：未取代的或被一個或多個取代基取代的，所述取代基選自：氘；鹵素基團(tuán)；腈基；硝基；羥基；氰基；直鏈或支鏈的C1～C60烷基；直鏈或支鏈的C2～C60烯基；直鏈或支鏈的C2～C60炔基；C3～C60單環(huán)或多環(huán)環(huán)烷基；C2～C60單環(huán)或多環(huán)雜環(huán)烷基；C6～C60單環(huán)或多環(huán)芳基；和C2～C60單環(huán)或多環(huán)雜芳基，或者是指未取代的或被具有其中選自上面例示的取代基中的兩個以上取代基連接的結(jié)構(gòu)的取代基取代的。如上所述，當(dāng)取代基具有其中兩個以上取代基連接的結(jié)構(gòu)時，所述兩個以上取代基可以彼此相同或不同。根據(jù)本申請的示例性實施方案，m和n可以為2≤m≤500且2≤n≤500。根據(jù)本申請的示例性實施方案，共聚物可以是嵌段共聚物。在本申請的示例性實施方案中，m和n之比可以為1:9～7:3。即，當(dāng)m+n為1時，n可以具有0.3～0.9的比率。在本申請的示例性實施方案中，m和n之比可以為2:8～6:4。即，當(dāng)m+n為1時，n可以具有0.4～0.8的比率。根據(jù)本申請的示例性實施方案，化學(xué)式1可以用如下化學(xué)式1-1表示。[化學(xué)式1-1]在化學(xué)式1-1中，S1、S2、a、b和L1與化學(xué)式1中定義的那些相同。根據(jù)本申請的示例性實施方案，化學(xué)式4可以用如下化學(xué)式4-1表示。[化學(xué)式4-1]在化學(xué)式4-1中，T1、T2、d、e和L2與化學(xué)式4中定義的那些相同。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式A和B中，X1、X2和X3彼此相同或不同，并且可以各自獨(dú)立地為選自如下結(jié)構(gòu)式中的任意一種。此處，R和R'彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為-NO2或-CF3。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式A和B中，X1、X2和X3中的至少一者可以用如下化學(xué)式11表示。[化學(xué)式11]在化學(xué)式11中，S6～S8彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為：氫；氘；鹵素基團(tuán)；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環(huán)烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲硅烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基，s和t彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為0以上且4以下的整數(shù)，并且r為0以上且8以下的整數(shù)。當(dāng)共聚物包含包括大體積芴基的化學(xué)式11時，共聚物可以在通過剛性芳族骨架具有耐熱性和強(qiáng)物理性質(zhì)的同時提高耐久性，并且可以展示鋰離子由于在聚合物鏈纏結(jié)期間流體動力學(xué)體積增大而易于轉(zhuǎn)移的效果。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式A和B中，X1和X2中的至少一者可以由化學(xué)式11表示。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式A和B中，X1、X2和X3中的至少一者可以是根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式B中，Y1可以是選自如下結(jié)構(gòu)式中的任一種。此處，Q是-SO3Li、-COOLi或-OLi，且Q'是氫、-SO3Li、-COOLi或–OLi。根據(jù)本申請的示例性實施方案，共聚物可以還包括如下化學(xué)式C的重復(fù)單元。[化學(xué)式C]根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式C中，Z是三價有機(jī)基團(tuán)。根據(jù)本申請的示例性實施方案，化學(xué)式C的重復(fù)單元用于作為支化劑連接或交聯(lián)聚合物鏈。根據(jù)化學(xué)式C的重復(fù)單元的數(shù)目，可以在鏈上形成支鏈，或者鏈可以彼此交聯(lián)以形成網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式C中，Z是三價有機(jī)基團(tuán)，并且可以分別在三個方向上與另外的重復(fù)單元鍵合以使聚合物鏈伸長。根據(jù)本申請的示例性實施方案，可以調(diào)節(jié)離子轉(zhuǎn)移官能團(tuán)的數(shù)目、分子量等并且可以通過使用作為化學(xué)式C的重復(fù)單元的支化劑來增強(qiáng)機(jī)械性能。根據(jù)本申請的示例性實施方案，當(dāng)化學(xué)式C的重復(fù)單元中的重復(fù)單元的數(shù)目表示為k時，k可以為1～300的整數(shù)。根據(jù)本申請的示例性實施方案，化學(xué)式C的重復(fù)單元可以是構(gòu)成主鏈的聚合物重復(fù)單元。例如，Z可以與選自X1、X2、X3和Y1中的至少一者連接以形成一個重復(fù)單元。如上所述形成的一個重復(fù)單元可以構(gòu)成主鏈。在這種情況下，重復(fù)單元的數(shù)目與上述k的數(shù)目相同。在本文中，當(dāng)選自Z、X1、X2、X3和Y1中的任意兩者以上彼此鍵合時，所得的鍵各自具有氧(-O-)的連接基團(tuán)。氧連接基團(tuán)是在化合物通過縮聚脫離鏈之后保留在鏈中的連接基團(tuán)。例如，當(dāng)二鹵素類單體和二醇類單體聚合時，氧連接基團(tuán)可以是其中HF脫離并且在鏈中僅殘留氧(-O-)的情況。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式C中，Z由如下化學(xué)式C-1或C-2表示。[化學(xué)式C-1][化學(xué)式C-2]在化學(xué)式C-1和C-2中，Z1可以由如下化學(xué)式7～9中的任一者表示。[化學(xué)式7][化學(xué)式8][化學(xué)式9]在化學(xué)式7～9中，L3～L6彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為直接鍵，或-O-、-CO-或-SO2-。E1～E7彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為：氫；氘；鹵素基團(tuán)；氰基；腈基；硝基；羥基；取代或未取代的烷基；取代或未取代的環(huán)烷基；取代或未取代的烷氧基；取代或未取代的烯基；取代或未取代的甲硅烷基；取代或未取代的硼基；取代或未取代的胺基；取代或未取代的芳基；或取代或未取代的雜芳基，c'、d'、e'和h'彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為0以上且4以下的整數(shù)，f'、g'和i'彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地為0以上且3以下的整數(shù)，并且X4和X5彼此相同或不同，并且各自獨(dú)立地與化學(xué)式B的X3或Y1的定義相同。根據(jù)本申請的示例性實施方案，在化學(xué)式C中，Z可以是選自如下結(jié)構(gòu)式中的任一者。根據(jù)本申請的示例性實施方案，化學(xué)式A的重復(fù)單元可以由如下結(jié)構(gòu)式表示。在結(jié)構(gòu)式中，m與上述相同。根據(jù)本申請的示例性實施方案，化學(xué)式B的重復(fù)單元可以由如下結(jié)構(gòu)式表示。在結(jié)構(gòu)式中，n與上述相同。根據(jù)本文本的示例性實施方案，共聚物可以具有100000以上且1000000以下的重均分子量。當(dāng)共聚物的重均分子量在所述范圍內(nèi)時，可以保持共聚物的適當(dāng)?shù)娜芙庑?，同時具有作為保護(hù)層的機(jī)械性能。根據(jù)本文本的示例性實施方案，鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層可以具有0.01～50μm、特別是0.1～10μm的厚度。鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層的厚度越小，電池的輸出特性越有利，但是只有當(dāng)鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層形成為具有預(yù)定厚度以上時，才可以阻止樹枝狀晶體的生長。當(dāng)鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層的厚度在所述范圍內(nèi)時，可以阻止鋰樹枝狀晶體生長，同時防止電池的輸出特性過度劣化。根據(jù)本文本的示例性實施方案，可以無限制地使用本領(lǐng)域中通常使用的方法作為形成鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層的方法。例如，可以使用形成層的一般方法，例如流延法、浸涂法、噴涂法、旋涂法、物理氣相沉積(PVD)的濺射法和化學(xué)氣相沉積(CVD)的原子層沉積(ALD)法。根據(jù)本申請的示例性實施方案，鋰電極可以具有250μm以下的厚度。具體地，鋰電極可以具有200μm以下的厚度。根據(jù)本申請的示例性實施方案，鋰電極可以具有10μm以上的厚度。具體地，鋰電極可以具有50μm以上的厚度。當(dāng)鋰電極的厚度在所述范圍內(nèi)時，由于每單位體積電池的能量密度增加，因此具有提高電池性能的效果，并且適合于應(yīng)用于電池。在本文中，當(dāng)鋰電極不包括保護(hù)層時，多孔碳主體的“厚度”可以是指鋰電極的厚度。即，由于電極具有其中鋰嵌入多孔碳主體中的結(jié)構(gòu)，所以包含多孔碳主體的孔和鋰的多孔碳主體的厚度可以是鋰電極的厚度。根據(jù)本申請的示例性實施方案，當(dāng)鋰電極不包含保護(hù)層時，鋰電極可以具有200μm以下的厚度。具體地，鋰電極可以具有150μm以下的厚度。此外，本申請?zhí)峁┮环N包含正極、負(fù)極和電解質(zhì)的鋰二次電池，其中負(fù)極是上述鋰電極。根據(jù)本申請的示例性實施方案，正極可以由正極集電器和施加在其一個表面或兩個表面上的正極活性材料層構(gòu)成。此處，正極集電器的非限制性實例包括由鋁、鎳或其組合制備的箔等。根據(jù)本申請的示例性實施方案，正極活性材料層中包括的正極活性材料可以是選自如下物質(zhì)中的任意一種或兩種以上的混合物：LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCoPO4、LiFePO4、LiNiMnCoO2和LiNi1-x-y-zCoxM1yM2zO2(M1和M2各自獨(dú)立地為選自如下元素中的任意一種：Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、Ti、W、Ta、Mg和Mo，且x、y和z各自獨(dú)立地為氧化物組成元素的原子分?jǐn)?shù)，并且0≤x<0.5，0≤y<0.5，0≤z<0.5，并且x+y+z≤1)。根據(jù)本申請的示例性實施方案，鋰二次電池可以還包含在正極與負(fù)極之間的隔膜。所述隔膜可以由多孔基材形成，并且可以使用多孔基材而沒有限制，只要多孔基材是通常用于電化學(xué)裝置中的多孔基材即可，例如，可以使用聚烯烴類多孔膜或無紡布，但是隔膜不特別限制于此。聚烯烴類多孔膜可以是單獨(dú)使用如下物質(zhì)或使用由其混合物制備的聚合物形成的膜：聚乙烯如高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯；聚烯烴類聚合物如聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯。無紡布的實例包括單獨(dú)使用如下各種物質(zhì)或使用由其混合物制備的聚合物形成的無紡布：聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚縮醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚和聚萘二甲酸乙二酯等。無紡布的結(jié)構(gòu)可以是由長纖維構(gòu)成的紡粘無紡布、或熔噴無紡布。根據(jù)本申請的示例性實施方案，多孔基材的厚度沒有特別限制，但可以為1μm～100μm或5μm～50μm。根據(jù)本申請的示例性實施方案，存在于多孔基材中的孔的尺寸和孔隙率也沒有特別限制，但是可以分別為0.001μm～50μm和10％～95％。根據(jù)本申請的示例性實施方案，電解質(zhì)可以包含有機(jī)溶劑和電解質(zhì)鹽。電解質(zhì)鹽可以是鋰鹽。作為鋰鹽，可以沒有限制地使用通常用于鋰二次電池的電解質(zhì)中的那些物質(zhì)。例如，鋰鹽的陰離子可以是選自如下陰離子中的任意一種：F-、Cl-、Br-、I-、NO3-、N(CN)2-、BF4-、ClO4-、PF6-、(CF3)2PF4-、(CF3)3PF3-、(CF3)4PF2-、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3-、CF3CF2SO3-、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3-、CF3CO2-、CH3CO2-、SCN-和(CF3CF2SO2)2N-。作為有機(jī)溶劑，可以沒有限制地使用通常用于鋰二次電池用電解質(zhì)中的那些物質(zhì)，例如，可以單獨(dú)或以其兩種以上組合的方式分別使用醚、酯、酰胺、線性碳酸酯、環(huán)狀碳酸酯等。具體地，有機(jī)溶劑可以包括環(huán)狀碳酸酯、線性碳酸酯或作為其混合物的碳酸酯化合物。作為有機(jī)溶劑中的醚，可以使用選自如下物質(zhì)中的任意一種或兩種以上的混合物：二甲醚、二乙醚、二丙醚、甲基乙基醚、甲基丙基醚和乙基丙基醚，但醚不限制于此。作為有機(jī)溶劑中的酯，可以使用選自如下物質(zhì)中的任意一種或兩種以上的混合物：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、σ-戊內(nèi)酯和ε-己內(nèi)酯等，但酯不限制于此。環(huán)狀碳酸酯化合物的具體實例包括選自如下物質(zhì)中的任意一種或兩種以上的混合物：碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸1,2-亞丁酯、碳酸2,3-亞丁酯、碳酸1,2-亞戊酯、碳酸2,3-亞戊酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯基亞乙酯及其鹵化物。其鹵化物的實例包括氟代碳酸亞乙酯(FEC)等，且不限制于此。特別地，碳酸酯類有機(jī)溶劑中作為環(huán)狀碳酸酯的碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯是高粘度有機(jī)溶劑，并且由于高介電常數(shù)，可能甚至更多地解離電解質(zhì)中的鋰鹽，并且當(dāng)?shù)偷恼扯群偷徒殡姵?shù)的線性碳酸酯如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯以適當(dāng)?shù)谋壤c環(huán)狀碳酸酯混合并使用混合物時，可以制備具有高得多的電導(dǎo)率的電解質(zhì)。作為線性碳酸酯化合物的具體實例，可以代表性地使用選自如下物質(zhì)中的任意一種或兩種以上的混合物：碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯，但是實例不限制于此。優(yōu)選的具體實施方式下文中，將通過實施例更詳細(xì)地描述本申請。然而，提供以下實施例用于舉例說明本申請，并且本申請的范圍不由此限制。<實施例1>通過使用如下材料制備電池：正極，所述正極包含95重量％作為正極活性材料的LiCoO2、2.5重量％作為導(dǎo)電材料的Super-P和2.5重量％作為粘合劑的聚偏二氟乙烯(PVDF)；負(fù)極，所述負(fù)極是鋰電極，其中將鋰金屬(相對于碳紙和鋰金屬的總含量為40重量％)插入碳紙(厚度100μm，孔隙率90％，由東麗公司(TorayCo.,Ltd.)制造)，所述碳紙是多孔碳主體；和1MLiPF6、EC/EMC＝3:7(體積比)的電解液。<實施例2>除了通過使用鋰化的聚亞芳基醚共聚物在鋰電極上以具有5μm厚度的方式形成鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層之外，以與實施例1相同的方式制備了電池，所述鋰化的聚亞芳基醚共聚物具有包括實施例1中的結(jié)構(gòu)式的磺酸基。<實施例3>除了將鋰金屬的含量設(shè)為與實施例2中的碳紙和鋰金屬的總含量相比為90重量％之外，以與實施例2相同的方式制備了電池。<實施例4>除了在實施例2中使用孔隙率為50％的碳紙之外，以與實施例2相同的方式制備了電池。<實施例5>除了在實施例2中使用厚度為200μm的碳紙之外，以與實施例2相同的方式制備了電池。<實施例6>除了通過使用實施例1中的聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)在鋰電極上以厚度為5μm的方式形成鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層之外，以與實施例1相同的方式制備了電池。<實施例7>除了在實施例2中使具有磺酸基的鋰化聚亞芳基醚共聚物的厚度為20μm之外，以與實施例2相同的方式制備了電池。<實施例8>除了在實施例2中使具有磺酸基的鋰化聚亞芳基醚共聚物的厚度為1μm之外，以與實施例2相同的方式制備了電池。<比較例1>除了在實施例1中使用鋰金屬箔作為負(fù)極之外，以與實施例1相同的方式制備了電池。<比較例2>除了在比較例1中使用具有磺酸基的鋰化聚亞芳基醚共聚物在鋰金屬箔上以厚度為5μm的方式形成鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層之外，以與比較例1相同的方式制備了電池。<實驗例>通過對實施例1～8和比較例1和2中制備的電池進(jìn)行0.5C/0.5C充電/放電來測量電池短路時間點(diǎn)，并將結(jié)果示于下表1中。[表1]電池短路的循環(huán)數(shù)實施例1220實施例2312實施例3205實施例4155實施例5157實施例6230實施例7110實施例8249比較例1134比較例2151如表1中所示，能夠確認(rèn)，其中使用根據(jù)本申請的示例性實施方案的鋰電極的實施例1具有比其中使用鋰金屬箔作為負(fù)極的比較例1和其中使用其中在鋰金屬箔上形成鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層的鋰電極作為負(fù)極的比較例2具有更延遲的電池短路時間點(diǎn)。特別地，在其中使用還包含鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層的鋰電極的實施例2的情況下，由于電池短路時間點(diǎn)進(jìn)一步延遲，因此可以表現(xiàn)出高性能。這是因為，根據(jù)本申請示例性實施方案的包含保護(hù)層的鋰電極即使當(dāng)電池被驅(qū)動時仍可防止保護(hù)層發(fā)生剝離的現(xiàn)象，從而阻斷電池的短路。此外，能夠確認(rèn)，當(dāng)多孔碳主體的孔隙率太低或其厚度大時，沒有確立鋰活性材料之間的平衡，并因此難以提高效率，并且當(dāng)保護(hù)層的厚度大時，效率由于電池電阻而降低。因此，根據(jù)本申請示例性實施方案的包含鋰電極的鋰電池可以防止鋰樹枝狀晶體并防止電池短路，從而表現(xiàn)出高效率。參考數(shù)字和符號說明10、100、101：鋰電極11：集電器12：鋰箔13、130：鋰離子傳導(dǎo)保護(hù)層110：多孔碳主體120：鋰金屬當(dāng)前第1頁1 2 3