用于可再充电锂电池的电极和含该电极的可再充电锂电池的制作方法

用于可再充电锂电池的电极和含该电极的可再充电锂电池的制作方法
【专利摘要】用于可再充电锂电池的电极和可再充电锂电池。所述电极包括：集电器；电极活性物质层；和电解质溶液浸渍层，其中，所述电解质溶液浸渍层包括金属氧化物和导电材料。
【专利说明】用于可再充电锂电池的电极和含该电极的可再充电锂电池

【技术领域】
[0001] 实施方式涉及用于可再充电锂电池的电极和含该电极的可再充电锂电池。

【背景技术】
[0002] 由于便携电子设备的尺寸和重量的减小，因此用于便携电子设备的可再充电锂电 池可同时具有高性能和大容量。
[0003] 可通过将电解质注入电池单元（包括含能够嵌入/脱嵌锂离子的正极活性物质的 正电极和含能够嵌入/脱嵌锂离子的负极活性物质的负电极）而制造这样的可再充电锂电 池。


【发明内容】

[0004] 实施方式涉及用于可再充电锂电池的电极和包括所述电极的可再充电锂电池。
[0005] 可通过提供用于可再充电锂电池的电极而实现所述实施方式，所述电极包括集电 器；电极活性物质层；和电解质溶液浸渍层，其中，所述电解质溶液浸渍层包括金属氧化物 和导电材料。
[0006] 所述电解质溶液浸渍层与所述集电器的距离可比与所述电极的外表面的距离更 小。
[0007] 所述电极活性物质层可包括第一电极活性物质层和第二电极活性物质层，所述电 解质溶液浸渍层在所述第一电极活性物质层和所述第二电极活性物质层之间。
[0008] 所述第一电极活性物质层可在所述集电器和所述电解质溶液浸渍层之间。
[0009] 所述第一电极活性物质层可具有小于所述第二电极活性物质层厚度的厚度。
[0010] 所述导电材料可在所述金属氧化物的表面上。
[0011] 所述导电材料可包围所述金属氧化物的表面的至少一部分。
[0012] 所述金属氧化物可包括A1203、Ti02、Ce02、Zn02、Zr02、V205、Hf02、Mn02、MgO、WO2 或 它们的组合。
[0013] 所述导电材料可包括碳基材料、金属或它们的组合。
[0014] 所述导电材料可包括所述碳基材料，所述碳基材料包括碳纳米管、碳纳米纤维、炭 黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯或它们的组合。
[0015] 所述导电材料可包括所述金属、所述金属包括铜、铝、镍、银、金或它们的组合。
[0016] 基于100重量份的所述金属氧化物，所述导电材料在所述电解质溶液浸渍层中的 含量可为约5重量份至约30重量份。
[0017] 所述电解质溶液浸渍层的厚度可为所述电极的总厚度的约0. 2%至约20%。
[0018] 所述电极活性物质层和所述电解质溶液浸渍层的总厚度可为约50μm至约 300μm〇
[0019] 所述电解质溶液浸渍层可与所述电极活性物质层不同。
[0020] 所述金属氧化物可与所述导电材料不同。
[0021] 所述金属氧化物可提供锂离子移动的路径，并且所述导电材料可提供电子移动的 路径。
[0022] 还可通过提供包括电极组件的可再充电锂电池而实现所述实施方式，所述电极组 件包括第一电极、第二电极和在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板，其中，所述第一 电极或所述第二电极的至少一个包括集电器、电极活性物质层和电解质溶液浸渍层，并且 所述电解质溶液浸渍层包括金属氧化物和导电材料。
[0023] 所述电解质溶液浸渍层与所述集电器的距离可比与所述第一电极或所述第二电 极的外表面的距离更小。
[0024] 所述电极活性物质层可包括第一电极活性物质层和第二电极活性物质层，所述电 解质溶液浸渍层在所述第一电极活性物质层和所述第二电极活性物质层之间。

【专利附图】

【附图说明】
[0025] 通过参照附图详细地描述示例性实施方式，特征对本领域技术人员将显而易见， 其中：
[0026] 图1说明了根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的电极的结构的示意图。
[0027] 图2说明了根据一个实施方式的可再充电锂电池的示意图。
[0028] 图3说明了显示根据实施例1至3和对比例1和2的可再充电锂电池单元的循环 寿命特性。
[0029] 图4说明了显示根据实施例1至3和对比例1和2的可再充电锂电池单元的高倍 率充电和放电特性。
[0030] 〈附图标记说明〉
[0031] 10:电极
[0032] 11 :集电器
[0033] 12:第一电极活性物质层
[0034] 13:第二电极活性物质层
[0035] 14 :电解质溶液浸渍层
[0036] 15:电极活性物质
[0037] 16 :金属氧化物
[0038] 17:导电材料
[0039] 100:可再充电锂电池
[0040] 112:负极
[0041] 113:隔板
[0042] 114:正极
[0043] 120:电池壳体
[0044] 140:密封部件

【具体实施方式】
[0045] 以下将参考附图更完整地描述示例性实施方式；但它们可以以不同形式实施且不 应理解为仅限于在此陈述的实施方式。更确切地说，这些实施方式的提供使本公开更为彻 底和完全，并将示例性的实施方式充分地转达给本领域技术人员。
[0046] 在附图中，为了图示清楚，层和区域的尺寸可能被放大。还应理解的是，当层或元 件被说成是另一元件"之上"时，它可以是直接位于另一元件上，或者也可存在插入元件。另 夕卜，应理解的是，当元件被说成是两个元件"之间"时，它可以是这两个元件之间的唯一的元 件，或者也可存在一个或多个插入元件。全文中相同的附图标记表示相同的元件。
[0047] 电极可包括集电器和电极活性物质层（涂布在所述集电器上）。由于电极活性物 质（例如石墨等）或导电材料的疏水性，具有亲水性的电解质溶液可能难以浸渍所述电极。 同样，即使电极溶液可通过真空注射而浸渍，所述电极溶液可由于电解质溶液与电极活性 物质或导电材料的亲和力差异而随时间再次流出。因此，可在电极内部形成浓度梯度。这 个现象在更厚的高容量电极中可变得更明显。
[0048] 根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的电极可包括集电器和在所述集电器 上的电极板层。所述电极板层可包括至少一层电极活性物质层和电解质溶液浸渍层。例如， 电解质溶液浸渍层（具有优异的电解质溶液注入容量）可包括在电解板层内部。因此，电 解质溶液可顺利地供应到电极中并可发生电解质溶液的浸渍。因此，电解质溶液浸渍层可 促进锂离子在厚的高容量电极（例如，"厚的膜电极"）的移动。因此，可改善可再充电锂电 池的循环寿命和输出特性。
[0049] 例如，相对于电极板层的外表面，电极板层内部的电解质溶液浸渍层的位置可更 接近集电器。当电解质溶液浸渍层更接近电极板层中的集电器时，可使由于电解质溶液浸 渍的困难导致的浓度梯度最小化。例如，当所述电解质溶液浸渍层的位置接近于电极板层 中的集电器时，可顺利地供应和浸渍电解质溶液，并且可促进电极内锂离子的移动。
[0050] 在实施方式中，电极活性物质层可包括第一电极活性物质层和第二电极活性物质 层。电解质溶液浸渍层可插入所述第一电极活性物质层和所述第二电极活性物质层之间。 所述第一电极活性物质层可在集电器和电解质溶液浸渍层之间。
[0051] 在实施方式中，第一电极活性物质层和第二电极活性物质层可具有相同的厚度或 具有不同的厚度。例如，第一电极活性物质层可具有小于第二电极活性物质层厚度的厚度。
[0052] 电极活性物质层可包括电极活性物质。电解质溶液浸渍层可包括金属氧化物和导 电材料。所述电解质溶液浸渍层可与所述电极活性物质层不同。
[0053] 导电材料可包括在金属氧化物的表面上。在实施方式中，导电材料可包围金属氧 化物的表面的至少一部分。
[0054] 金属氧化物可促进锂离子的移动，并可加速这样的移动。此外，电极活性物质层可 通过导电材料电连接。例如，电解质溶液浸渍层可具有高导电性和优异的电解质溶液浸渍， 并可有助于使电极内锂离子的浓度梯度的最小化，并可有助于改善可再充电锂电池的循环 寿命和输出特性。金属氧化物可提供锂离子移动的路径，并且导电材料提供电子移动的路 径。
[0055] 参照图1具体地说明了用于可再充电锂电池的电极。提供图1以作为促进理解的 一个实例，但是根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的电极的结构不限于此。
[0056] 图1描述了根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的电极的结构的示意图。
[0057] 参照图1，根据一个实施方式的用于可再充电锂电池10的电极可包括集电器11和 在集电器11上的电极板层。所述电极板层可包括第一电极活性物质层12、第二电极活性 物质层13,和第一电极活性物质层12和第二电极活性物质层13之间的电解质溶液浸渍层 14。第一电极活性物质层12和第二电极活性物质层13可分别包括电极活性物质15。电解 质溶液浸渍层14可包括金属氧化物16和包围金属氧化物16的表面的至少一部分的导电 材料17。
[0058] 此外，图1说明了锂离子和电子的移动。锂离子可从电极板层的外表面通过金属 氧化物16移动至接近或邻近集电器11。电子可穿过导电材料17。因此，可见第一电极活 性物质层与第二电极活性物质层电连接。
[0059] 金属氧化物可包括，例如A1203、Ti02、Ce02、Zn02、Zr02、V205、Hf02、Mn02、MgO、WO2 或 它们的组合。在实施方式中，金属氧化物可与导电材料不同。
[0060] 导电材料可包括，例如碳基材料（诸如碳纳米管、碳纳米纤维、炭黑、乙炔黑、科琴 黑、石墨烯或它们的组合）；金属（诸如(^11、41、附、48、411或它们的组合） ；或它们的组合。
[0061] 基于100重量份的金属氧化物，导电材料的含量可为约5至约30重量份，例如约 5至约10重量份。当导电材料的含量在该范围内时，电解质溶液浸渍层可有助于确保优异 的电解质溶液浸渍和高导电性。因此，可促进电极内锂离子的移动，并且可实现具有优异的 循环寿命和输出特性的可再充电锂电池。
[0062] 第一和第二电极活性物质层可具有相同或不同的厚度。例如，如图1中所示，当第 一电极活性物质层直接位于集电器上时，第一电极活性物质层可具有比第二电极活性物质 层更小的厚度。例如，电解质溶液浸渍层与集电器的距离可比与所述电极的外表面的距离 更小。
[0063] 在实施方式中，电极板层的厚度可为约50μm至约300μm，例如约100μm至约 200μm。当电极板层具有在该范围内的厚度时，可实现具有高容量的可再充电锂电池。 [0064] 电解质溶液浸渍层的厚度可为所述电极（包括集电器和电极板层）的厚度的约 0. 2%至约20%，例如约0. 2%至约10%。当电解质溶液浸渍层具有在该范围内，可促进锂 尚子的移动。
[0065] 电极活性物质层可包括电极活性物质，并可额外包括粘合剂和导电材料中的至少 一种。
[0066] 所述电极活性物质可包括用于可再充电锂电池的合适的正极活性物质或负极活 性物质。
[0067] 例如，正极活性物质可包括能够嵌入和脱嵌锂的化合物（嵌锂化合物）。在实施方 式中，正极活性物质可包括下面化学式中的一个表示的化合物。
[0068]LiA-bBbD2(其中，在上述化学式中，0· 90 <a< 1. 8 且 0 <b< 0· 5);LiaE1-AO2-A(其中，在上述化学式中，0.90彡a彡L8,0彡b彡0.5,0彡c彡0.05); LiE^BbCVA(其中，在上述化学式中，0彡b彡0· 5,0彡c彡0· 05) ^iaNinCobBcDa (其 中，在上述化学式中，〇· 90彡a彡L8,0彡b彡0· 5,0彡c彡0· 05,0〈a彡2); LiJiucCObBA-aMa(其中，在上述化学式中，0· 90彡a彡L8,0彡b彡0· 5,0彡c彡0· 05， 0〈a〈2) (其中，在上述化学式中，0.90彡a彡1.8,0彡b彡0.5， 0彡c彡0· 05, 0〈α〈2)AiaNincMnbBcD a (其中，在上述化学式中，0· 90彡a彡1. 8， 0彡b彡0.5,0彡c彡0·05,0〈α彡2)AiJiuMribBcCVaMa(其中，在上述化学式中， 0· 90 彡a彡 1. 8,0 彡b彡 0· 5,0 彡c彡 0· 05,0〈α〈2)AiaNiH-cMnbBA-a]^(其中，在 上述化学式中，〇· 90 彡a彡 1. 8,0 彡b彡 0· 5,0 彡C彡 0· 05,0〈α〈2) ;LiaNibEcGd0 2 (其 中，在上述化学式中，〇· 90彡a彡L8,0彡b彡0· 9,0彡c彡0· 5,0· 001彡d彡0· 1); LiaNibCocMndGeO2(其中，在上述化学式中，0· 90彡a彡L8,0彡b彡0· 9,0彡c彡0· 5， 0彡d彡0· 5,0· 001彡e彡0·I) ;LiaNiGb02(其中，在上述化学式中，0· 90彡a彡1. 8， 0· 001彡b彡0·I) ;LiaCoGb02 (其中，在上述化学式中，0· 90彡a彡1. 8,0· 001彡b彡0· 1); LiaMnGbO2 (其中，在上述化学式中，0.90彡a彡1·8,0·001彡b彡0·I) ;LiaMn2Gb04(其中， 在上述化学式中，〇· 90 彡a彡L8,0· 001 彡b彡 0·I) ;Q02 ;QS2 ;LiQS2 ;V205 ;LiV205 ;LiL02; LiNiVO4;Li(3_f)J2(P04) 3(0 彡f彡 2);Li(3_f)Fe2 (PO4) 3(0 彡f彡 2);和LiFePO4。
[0069] 上面化学式中，A可为Ni、Co、Mn或它们的组合；B可为Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、 Sr、V、稀土元素或它们的组合；D可为0、F、S、P或它们的组合；E可为Co、Mn或它们的组合； M可为F、S、P或它们的组合；G可为Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V或它们的组合；Q可为 Ti、Mo、Mn或它们的组合；L可为Cr、V、Fe、Sc、Y或它们的组合；并且J可为V、Cr、Μη、Co、 Ni、Cu或它们的组合。
[0070] 负极活性物质可以包括可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料、锂金属、锂金属合金、能 够掺杂和去掺杂锂的材料、或过渡金属氧化物。
[0071] 可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料可为碳材料，所述碳材料适用于可再充电锂电池 的碳基负极活性物质。它的实例可以包括结晶碳、非晶碳或其混合物。结晶碳的实例可包 括石墨，诸如无定形、板状、片状、球状或者纤维状的天然石墨或者人造石墨。非晶碳的实例 可包括软碳（低温烧结的碳）、硬碳、中间相浙青碳化产物、烧制焦炭等。
[0072]锂金属合金可包括锂和选自Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、 Ba、Ra、Ge、Al或Sn的金属的合金。
[0073] 能够掺杂和去掺杂锂的材料可包括，例如Si、SiOx (0〈x〈2)、Si-C复合物、Si-R合 金（其中，R为选自碱金属、碱土金属、第13至16族元素、过渡金属、稀土元素的元素和它们 的组合的兀素，但不为Si)、Sn、Sn02、Sn-C复合物、Sn-R(其中R为选自碱金属、碱土金属、 第13至16族元素、过渡金属、稀土元素的元素和它们的组合的元素，但不为Sn)等，并且这 些材料中的至少一种可以与5丨02混合。元素R可选自Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、 Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、 Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po或它们的组合。
[0074] 过渡金属氧化物可包括，例如钒氧化物、锂钒氧化物等。
[0075] 粘合剂可有助于改善电极活性物质和丙烯腈类树脂彼此之间，以及电极活性物质 与集电器之间的粘合性能。粘合剂的实例可包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、 聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四 氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸酯化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙 等。
[0076] 导电剂可有助于改善电极的导电性。不引起化学变化的合适的导电剂可用作导电 齐?。导电剂的实例可包括碳基材料（诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤 维等）；金属基材料（铜、镍、铝、银等的金属粉末或金属纤维等）；导电聚合物（诸如聚苯撑 衍生物等）；或其混合物。
[0077] 电极活性物质层可形成在集电器上。集电器可包括，例如铝箔、铜箔、镍箔、不锈钢 箔、钛箔、镍泡沫、铜泡沫、用导电金属涂覆的聚合物基板或它们的组合。
[0078] 可通过在集电器上涂布电极板层组合物，并且将其干燥和压制而制造电极。
[0079] 例如，可如下制造具有图1的结构的电极。
[0080] 可通过涂布和干燥第一电极活性物质层组合物而在集电器上形成第一电极活性 物质层，电解质溶液浸渍层可形成在第一电极活性物质层上，并且随后，可通过涂布和干燥 第二电极活性物质层组合物而在电解质溶液浸渍层上形成第二电极活性物质层。可压制集 电器上的该电极板层，形成用于可再充锂电池的电极。
[0081] 此外，可通过如下步骤制造用于可再充锂电池的电极：在集电器上涂布第一电极 活性物质层组合物，在其上涂布电解质溶液浸渍层组合物，并在其上涂布第二电极活性物 质层组合物，然后将其干燥并压制，以形成电极板层，例如在集电器上顺序包括第一电极活 性物质层、电解质溶液浸渍层和第二电极活性物质层的电极板层。
[0082]在实施方式中，在狭缝涂布法中，可同时涂布第一电极活性物质层组合物、电解质 溶液浸渍层组合物和第二电极活性物质层组合物，然后在集电器上干燥并压制，以形成顺 序包括第一电极活性物质层、电解质溶液浸渍层和第二电极活性物质层的电极板层，以提 供包括电极板层的用于可再充锂电池的电极。
[0083] 所述电极可在可再充锂电池中用作的正极和负极中的至少一个。
[0084] 下文，参照图2说明包括所述电极的可再充锂电池。
[0085] 图2描述了根据一个实施方式的可再充锂电池的示意图。
[0086] 参照图2,根据一个实施方式的可再充锂电池100可包括电极组件、容纳所述电极 组件的电池壳体120和密封电池壳体120的密封部件140,所述电极组件包括正极114,面 对正极114的负极112,插入正极114和负极112之间的隔板113,浸入正极114、负极112 和隔板113的电解质溶液（未显不）。
[0087]正极和负极中的至少一个可为根据实施方式的上述电极。
[0088] 电解质溶液可以包括非水有机溶剂和锂盐。
[0089] 非水有机溶剂可用作用于传输参与电池电化学反应的离子的介质。非水有机溶剂 可选自碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或非质子溶剂。
[0090]碳酸酯类溶剂可以包括，例如，碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸二丙酯 (DPC)、碳酸甲丙酯（MPC)、碳酸乙丙酯（EPC)、碳酸甲乙酯（MEC)、碳酸乙二酯（EC)、碳酸丙 二酯（PC)、或碳酸丁二酯（BC)等。
[0091] 例如，当链状碳酸酯化合物和环状碳酸酯化合物混合时，可提供具有高介电常数 和低粘度的非水有机溶剂。在实施方式中，环状碳酸酯和链状碳酸酯可以例如约1:1至约 1:9的体积比混合在一起。
[0092] 在实施方式中，酯类溶剂可包括，例如，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸甲 酯、丙酸乙酯、Y-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、或己内酯等。醚类溶剂可包括， 例如，二丁醚、四乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、或四氢呋 喃等。酮类溶剂可包括例如环己酮等。在实施方式中，醇类溶剂可包括，例如，乙醇、或异丙 醇等。
[0093]非水有机溶剂可单独或者混合使用，并且当混合使用非水有机溶剂时，可根据所 需的电池性能选择并控制混合比例。
[0094] 电解质溶液可以进一步包括过充电抑制添加剂，例如碳酸乙二酯、或焦碳酸酯等。
[0095] 锂盐可溶于非水有机溶剂，可在电池中提供锂离子，可基本地操作可再充锂电池， 并可有助于改善锂离子在其中的正极和负极之间的传输。
[0096]锂盐的实例可以包括LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(S03C2F5)2、LiC4F9S03、 LiC104、LiA102、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1S02) (CyF2y+1S02)(其中x和y为自然数）、LiCl、Lil、 LiB(C2O4)2 (双（草酸）硼酸锂、LiBOB)或它们的组合。
[0097] 锂盐可以约0.IM至约2.OM的浓度使用。当锂盐的含量在上述浓度范围之内时， 由于最佳的电解质导电性和粘性，电解质可以具有优异的性能和锂离子移动能力。
[0098] 隔板113可包括合适的材料，并可将负极112与正极114隔离，并可为锂离子提供 传输通道。例如，隔板113可以具有低离子传输阻力和优异的电解质浸渍。在实施方式中， 用于隔板113的材料可包括，例如玻璃纤维、聚酯、TEFLONli (四氟乙烯）、聚乙烯、聚丙 烯、聚四氟乙烯（PTFE)或它们的组合，并且可具有无纺织物或者机织物的形式。例如，聚烯 烃类聚合物隔板（诸如聚乙烯、或聚丙烯等）可用于锂离子电池。为了确保耐热性或机械 强度，可以使用包括陶瓷成分和/或聚合物材料的涂布隔板。在实施方式中，隔板可具有单 层或者多层结构。
[0099] 提供下面的实施例和对比例，以强调一个或多个实施方式的特征，但是将理解，实 施例和对比例不被解释为限制实施方式的范围。此外，将理解，实施方式不限于实施例和对 比例中说明的特定的细节。
[0100] 实施例1
[0101] 通过混合98wt%的天然石墨、lwt%的羧甲基纤维素（CMC)和lwt%的苯乙烯-丁 二烯橡胶（SBR)，并在水中分散所述混合物，而分别制备第一和第二负极活性物质层组合 物。
[0102] 通过混合100重量份的Al2O3和10重量份的炭黑制备电解质溶液浸渍层组合物。
[0103] 以狭缝涂布法在15μm厚的铜箔上顺序涂布第一负极活性物质层组合物、电解质 溶液浸渍层组合物和第二负极活性物质层组合物，且干燥并压制，从而在铜箔上顺序形成 第一负极活性物质层、电解质溶液浸渍层和第二负极活性物质层，以制造负极。这里，所述 第一负极活性物质层为50μm厚，所述电解质溶液浸渍层为5μm厚，并且所述第二负极活 性物质层为IOOym厚。
[0104] 将负极和作为对电极的锂金属装入电池壳体内，并将电解质溶液注入电池壳体 中，制造可再充锂电池单元。
[0105] 这里，通过以5:70:25的体积比混合碳酸乙二酯（EC)、碳酸二乙酯（DEC)和氟代碳 酸乙二酯（FEC)，并在所述混合溶剂中制备I. 15M的LiPF6溶液，而制备电解质溶液。
[0106] 实施例2
[0107] 除了使第一负极活性物质层形成为70μπι厚、使电解质溶液浸渍层形成为3μπι 厚，并使第二负极活性物质层形成为80μm厚，以制造负极以外，根据与实施例1相同的方 法制造可再充锂电池单元。
[0108]实施例3
[0109] 除了使用通过混合100重量份的CeO2和10重量份的炭黑而制备的电解质溶液浸 渍层代替实施例1中的电解质溶液浸渍层以外，根据与实施例1相同的方法制造可再充锂 电池单元。
[0110] 对比例1
[0111] 除了通过混合98wt%的天然石墨、lwt%的羧甲基纤维素和lwt%的苯乙烯-丁二 烯橡胶、并在水中分散所述混合物来制备负极活性物质层组合物，在15μm厚的铜箔上涂 布负极活性物质层组合物，然后干燥并压制以制造负极以外，根据与实施例1相同的方法 制造可再充锂电池单元。
[0112] 对比例2
[0113] 除了通过混合97wt%的天然石墨、Iwt%的羧甲基纤维素、Iwt%的苯乙烯-丁二 烯橡胶和lwt%的Al2O3、并在水中分散所述混合物以制备负极活性物质层组合物，在15μπι 厚的铜箔上涂布负极活性物质层组合物，然后干燥并压制以制造负极以外，根据与实施例1 相同的方法制造可再充锂电池单元。
[0114] 评价1:循环寿命特性
[0115] 在2. 8V至4. 2V的范围内，对根据实施例1至3和对比例1和2的可再充锂电池 单元在0. 7C充电，并在0. 5C放电，然后测量它们的循环寿命特性，并在图3中提供了结果。
[0116] 图3说明了显示根据实施例1至3和对比例1和2的可再充电锂电池单元的循环 寿命特性。
[0117] 参照图3,与对比例1 (不包括电解质溶液浸渍层）和对比例2 (在电极板层中包 括金属氧化物和电极活性物质的混合物）相比，实施例1至3(无论选择何种电极活性物质 层，电极板层中都包括含金属氧化物和导电材料的电解质溶液浸渍层）呈现优异的循环寿 命特性。不受理论束缚，认为电解质溶液浸渍层的存在有助于在电极内顺利地提供电解质 溶液，并有助于改善电解质溶液的浸渍，并且结果，即使在相对较厚的电极中，也促进了锂 离子在电极内的移动。
[0118] 评价2:输出特性
[0119] 在2. 8V至4. 2V的范围内对根据实施例1至3和对比例1和2的可再充电锂电池 单元在0. 2C充电，并分别在0. 2C、0. 5C、0. 7C、1C、2C和3C放电，测量它们的高倍率放电特 性，并且图4中提供了结果。
[0120] 图4描述了显示根据实施例1至3和对比例1和2的可再充电锂电池单元的高倍 率充电和放电特性的图。
[0121]参照图4,与对比例1 (不包括电解质溶液浸渍层）和对比例2 (在电极板层中包括 金属氧化物和电极活性物质的混合物）相比，实施例1至3(论选择何种电极活性物质层， 电极板层中都包括含金属氧化物和导电材料的电解质溶液浸渍层）呈现优异的输出特性。 未结合任何理论，认为电解质溶液浸渍层的存在有助于在电极中顺利地提供电解质溶液， 有助于改善电解质溶液的浸入，并且结果，即使在相对较厚的电极中，也促进了锂离子在电 极内的移动。
[0122] 为了实现具有大容量的可再充电锂电池，通过总结和评论的方式，可在集电器涂 布厚的电极活性物质层而形成电极。然而，如果电极太厚，锂离子可能不能在电极内顺利地 移动，并且可使可再充电锂电池的性能劣化。
[0123] 所述实施方式可提供具有优异的循环寿命和输出特性的用于可再充电锂电池的 电极。例如，即使对厚电极，也可顺利地供应电解质溶液并使其浸渍所述电极。
[0124] 可为厚电极顺利地提供电解质溶液，并使其浸渍其中，并可实现具有优异的循环 寿命和输出特性的可再充电锂电池。
[0125] 文中已经公开了示例性实施方式，虽然使用了具体的术语，但它们仅以一般和说 明的意义进行解释，而不为了限制的目的。在一些例子中，自本申请的申请时起，对本领域 普通技术人员显而易见的是，除非另外特别指出，结合【具体实施方式】的特征、特性和/或要 素可单独应用，或者与结合其它实施方式说明的特征、特性和/或要素结合应用。因此，本 领域技术人员将理解在不背离下面权利要求书提出的本发明的精神和范围的情况下，可作 出形式和细节的各种改变。
【权利要求】
1. 一种用于可再充电锂电池的电极，所述电极包括： 集电器； 电极活性物质层；和 电解质溶液浸渍层，其中，所述电解质溶液浸渍层包括金属氧化物和导电材料。
2. 如权利要求1所述的电极，其中，所述电解质溶液浸渍层与所述集电器的距离比与 所述电极的外表面的距离更小。
3. 如权利要求1所述的电极，其中，所述电极活性物质层包括第一电极活性物质层和 第二电极活性物质层，所述电解质溶液浸渍层在所述第一电极活性物质层和所述第二电极 活性物质层之间。
4. 如权利要求3所述的电极，其中，所述第一电极活性物质层在所述集电器和所述电 解质溶液浸渍层之间。
5. 如权利要求3所述的电极，其中，所述第一电极活性物质层具有小于所述第二电极 活性物质层厚度的厚度。
6. 如权利要求1所述的电极，其中，所述导电材料在所述金属氧化物的表面上。
7. 如权利要求6所述的电极，其中，所述导电材料包围所述金属氧化物的表面的至少 一部分。
8. 如权利要求1所述的电极，其中，所述金属氧化物包括Al203、Ti02、Ce0 2、Zn02、Zr02、 V205、Hf02、Mn02、MgO、W0 2 或它们的组合。
9. 如权利要求1所述的电极，其中，所述导电材料包括碳基材料、金属或它们的组合。
10. 如权利要求9所述的电极，其中，所述导电材料包括所述碳基材料，所述碳基材料 包括碳纳米管、碳纳米纤维、炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯或它们的组合。
11. 如权利要求9所述的电极，其中，所述导电材料包括所述金属，所述金属包括铜、 错、镍、银、金或它们的组合。
12. 如权利要求1所述的电极，其中，基于100重量份的所述金属氧化物，所述导电材料 在所述电解质溶液浸渍层中的含量为5重量份至30重量份。
13. 如权利要求1所述的电极，其中，所述电解质溶液浸渍层的厚度为所述电极的总厚 度的0? 2%至20%。
14. 如权利要求1所述的电极，其中，所述电极活性物质层和所述电解质溶液浸渍层的 总厚度为50 y m至300 y m。
15. 如权利要求1所述的电极，其中，所述电解质溶液浸渍层与所述电极活性物质层不 同。
16. 如权利要求1所述的电极，其中，所述金属氧化物与所述导电材料不同。
17. 如权利要求1所述的电极，其中： 所述金属氧化物提供锂离子移动的路径，并且 所述导电材料提供电子移动的路径。
18. -种可再充电锂电池，包括电极组件，所述电极组件包括： 第一电极， 第二电极，和 在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板，其中： 所述第一电极或所述第二电极中的至少一个为如权利要求1至17中任一项所述的电 极。
【文档编号】H01M10/0525GK104425798SQ201410269750
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】李珍宪, 孙主姬, 元正渊, 高恩英, 李钟基, 朴商仁 申请人:三星Sdi株式会社