鋰電極以及包含該鋰電極的鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及鋰電極和包含其的鋰二次電池，更具體而言涉及可以防止在鋰二次電 池工作期間鋰枝晶生長的鋰電極，和包含其的鋰二次電池。
[0002] 本申請要求2013年9月11日在韓國提交的韓國專利申請第10-2013-0109366號 和2014年9月1日在韓國提交的韓國專利申請第10-2014-0115490號的優(yōu)先權(quán)，其通過引 用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 近來，對于能量儲存技術(shù)的關(guān)注日益增加。在手機、攝像機、筆記本電腦、PC和電 動車的領(lǐng)域中已廣泛使用電化學(xué)裝置作為能源，而導(dǎo)致對其的深入研究和開發(fā)。在這方面， 電化學(xué)裝置是極受關(guān)注的主題之一。特別地，可再充電二次電池的開發(fā)是關(guān)注的焦點。近 來，這種電池的研究和開發(fā)集中在新電極和電池的設(shè)計以改善容量密度和比能量。
[0004] 目前有許多二次電池可供使用。其中，20世紀(jì)90年代早期開發(fā)的鋰二次電池由于 其比傳統(tǒng)的基于水性電解質(zhì)的電池（例如Ni-MH、Ni_Cc^PH2S04-Pb電池）工作電壓更高且 能量密度高得多的優(yōu)點，已引起特別的關(guān)注。
[0005] 通常，二次電池通過將由陽極、陰極和置于其間的隔板組成的電極組合件以層合 結(jié)構(gòu)或纏繞結(jié)構(gòu)的形式嵌入電池殼中且將非水性電解質(zhì)溶液引入其中而構(gòu)成。
[0006] 作為陽極，經(jīng)常使用鋰電極，該鋰電極通常通過將鋰箱附接在平面集流體上而形 成。
[0007] 圖1示出通過將鋰箱附接在平面集流體上而制備的傳統(tǒng)鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路 徑。
[0008] 參照圖1，在具有傳統(tǒng)鋰電極10的電池工作之時，電子通過集流體11轉(zhuǎn)移進入鋰 箱12以產(chǎn)生單向流。由此看來，在鋰表面上的電子密度變得不均勻，從而可能形成鋰枝晶。
[0009] 這些鋰枝晶可能對隔板造成損壞且在鋰二次電池中造成短路，從而劣化電池的安 全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術(shù)問題
[0011] 本公開被設(shè)計以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，因此本公開的目的為提供鋰電極，其能夠 增加鋰金屬和集流體之間的接觸面且使得電子能夠在鋰電極中均勻分布以防止在鋰二次 電池的工作期間鋰枝晶的生長。
[0012] 技術(shù)解決方案
[0013] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開的一方面，提供包含多孔金屬集流體以及嵌入存 在于該金屬集流體中的孔中的鋰金屬的鋰電極。
[0014] 基于鋰電極的總重量，該鋰金屬可以以1至50重量％的量嵌入。
[0015] 金屬集流體可以由選自銅、鎳、鐵、鉻、鋅、不銹鋼及其混合物中的任一種制成。
[0016] 金屬集流體可以具有50至99%的孔隙率。
[0017] 孔可以具有5至500ym的尺寸。
[0018] 金屬集流體可以呈金屬網(wǎng)或金屬泡沫的形式。
[0019] 根據(jù)本公開的另一方面，提供了鋰二次電池，其包括含有陰極、陽極及置于其間的 隔板的電極組合件；用于接納該電極組合件的電池殼；以及引入電池殼內(nèi)以含浸于電極組 合件中的非水性電解質(zhì)溶液，其中所述陽極為本公開的上述鋰電極。
[0020] 陰極可包含選自以下的陰極活性材料：LiCo02、LiNi02、LiMn204、LiCoP04、LiFeP04、 LiNiMnCo02、LiNiixyzCoxMlyM2z02 (其中Ml和M2 各自獨立地選自Al、Ni、Co、Fe、Mn、V、Cr、 Ti、W、Ta、Mg和Mo,并且x、y和z各自獨立地為形成氧化物的元素的原子分數(shù)，其中0彡x <0.5,0 彡y<0.5,0 彡z<0.5,且x+y+z彡 1)，及其混合物。
[0021] 隔板可以為由選自以下的任一種制成的多孔基材：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊 烯、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、聚萘二甲酸乙二醇酯及其混合物。
[0022] 此外，非水性電解質(zhì)溶液可包含有機溶劑和電解質(zhì)鹽。
[0023] 有機溶劑可為選自以下的任一種：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 亞乙酯、氟代碳酸亞乙酯（FEC)、碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸二丙酯、碳酸乙 基甲酯（EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、二甲醚、乙醚、丙醚、甲基乙基醚、甲基丙基醚、乙基 丙基醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、y-丁內(nèi)酯、y-戊 內(nèi)酯、y-己內(nèi)酯、0-戊內(nèi)酯、e-己內(nèi)酯及其混合物。
[0024] 此外，電解質(zhì)鹽可包含選自以下的陰離子：F、C1、Br、I、N03、N(CN)2、BF4、C104、 PF6、（CF3)2PF4、（CF3)3PF3、（CF3)4PF2、（CF3)5PF、（CF3)6P、CF3S03、CF3CF2S03、（CF3S02)2N、 (FS02) 2N、CF3CF2 (CF3) 2C0、（CF3S02) 2CH、（SF5) 3C、（CF3S02) 3C、CF3 (CF2) 7S03、CF3C02、 CH3C02、SCN和（CF3CF2S02)2N〇
[0025] 電池殼可為筒形、棱柱形、袋形或硬幣形。
[0026] 有益效果
[0027] 根據(jù)本公開的鋰電極可增加鋰金屬和集流體之間的接觸面以改善鋰二次電池的 性能。
[0028] 此外，鋰電極可在其中呈現(xiàn)均勻的電子分布，以防止在鋰二次電池的工作期間鋰 枝晶的生長，從而改善鋰二次電池的安全性。
【附圖說明】
【附圖說明】 [0029] 本公開的優(yōu)選實施方案，且與前述公開內(nèi)容一起用于提供對本公開的技 術(shù)精神的進一步理解。然而，本公開不應(yīng)理解為受限于附圖。
[0030] 圖1示出通過將鋰箱附接在平面集流體上而制備的傳統(tǒng)鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路 徑。
[0031] 圖2示出根據(jù)本公開的一個實施方案制備的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路徑。
[0032] 圖3為示出根據(jù)本公開的一個實施方案制備的鋰電極表面的SEM照片。
[0033] [附圖標(biāo)記說明]
[0034] 10、100:鋰電極
[0035] 11 :集流體
[0036] 12 :鋰箱
[0037] 110:多孔金屬集流體
[0038] 120 :鋰金屬
[0039] 最佳實施方式
[0040] 在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的優(yōu)選實施方案。在說明之前，應(yīng)該理解在 說明書和所附權(quán)利要求中所使用的術(shù)語不應(yīng)理解為限于一般含義和字典含義，而是應(yīng)基于 允許發(fā)明人為了最佳解釋而適當(dāng)定義術(shù)語的原則，根據(jù)對應(yīng)于本公開的技術(shù)方面的含義和 概念來解釋。
[0041] 因此，附圖和實施方案中所示的結(jié)構(gòu)僅是只用于說明目的的優(yōu)選實例，而不旨在 限制本公開的范圍，所以應(yīng)理解可在不脫離本公開的精神和范圍下對其做出其他等效方案 和修改方案。
[0042] 圖2示出在根據(jù)本公開的一個實施方案制備的鋰電極中的電子轉(zhuǎn)移路徑，圖3為 示出根據(jù)本公開的一個實施方案制備的鋰電極表面的SEM照片。
[0043] 參照圖2和3,根據(jù)本公開一個方面的鋰電極100包含多孔金屬集流體110 ;和嵌 入存在于該金屬集流體110中的孔中的鋰金屬120。
[0044] 為了將鋰金屬嵌入存在于多孔金屬集流體中的孔中，將鋰箱放在多孔金屬集流體 110上，接著輥壓以將鋰箱嵌入孔中，或?qū)囅淙廴诤腿缓笠肟字小４送?，將鋰金屬粉末?形成金屬集流體的金屬粉末彼此混合以獲得衆(zhòng)料并經(jīng)由逗號涂布（co_acoating)法、棒 涂法或夾縫式涂布法將漿料涂覆