负极极板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种负极极板，特别是指一种具有载层的负极极板。
【背景技术】
[0002]近年来各种多任务的可携式智能型电子产品不断地问世，每个时代的产品为了求新求变，在产品的性能表现上不断地提升，为提供足够能量予这些电子产品，能量密度高、使用寿命长的电池便为电池最重要的要求，二次锂电池遂成为应用最广泛的电池系统，不过二次锂电池在安全上最大的问题是在进行充、放电时，电池系统内部的离子导电度、电子导电度不均勾而产生严重的极化现象，导致锂突触(lithium dendrite)在短时间内在负极极板大量地生成，且随着充、放电的次数增加，愈来愈成长的锂突触一旦刺穿隔离膜，会导通正、负极，将会使电池发生内部短路，因而使得电池急速地产生大量热量而发生爆炸，且，此一问题在需要大电流充放电的操作环境下的电池，会更加显现其严重性。
[0003]为了解决上述的问题，目前最常见的作法为改质电解质，举例来说，其中一种方法为采用纯有机液态电解质以提高离子传导度，通过良好的离子传导度以克服极板内部导电度不均匀的问题，另外则是在液态电解质中加入适当的添加物，使极板可预先在表面上形成一层具有良好锂离子传导特性的氧化物层，使极板与电解液之间的接触接口更为稳定，以期可有效地抑制锂突触的成长；然而，由于在上述两个方法中采用液态电解质，虽可能可以稍微抑制锂突触的形成，但电池本身却又有漏液的安全问题。
[0004]有鉴于上述，本发明遂针对上述现有技术的缺失，提出一种具有载层的负极极板，以有效克服上述的该等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种负极极板，其利用结构中的孔洞以增加负极极板中可提供予锂离子沉积的表面积，以在负极极板上形成结构较稳定的钝性层、降低锂突触的产生量，也同时提高可逆反应的效率。
[0006]本发明的目的在于提供一种负极极板，其利用在载层的表面上覆盖金属薄膜的特性，以使负极极板具有均匀的电子导电度，故可有效降低锂突触的产生量。
[0007]本发明的目的在于提供一种负极极板，其使锂突触的生成位置靠近于锂金属层，甚或直接接触于锂金属层，以避免锂突触发生刺穿结构的问题，同时通过锂突触以增加多孔性导电层与锂金属层的电性连接接口，进而可达到降低电池内阻的效果。
[0008]为达上述的目的，本发明提供一种负极极板，其包括一多孔性导电层以及一锂金属层，多孔性导电层包括一集电层及一载层，其中，载层具有多个第一孔洞，至少部分第一孔洞贯穿载层，且锂金属层可与多孔性导电层中的集电层或载层相邻设置；该集电层邻设于该载层且具有多个第二孔洞，且至少部分该第二孔洞贯穿该集电层；该锂金属层邻设于该多孔性导电层。
[0009]根据本发明的一实施例，其中，锂金属层邻设于多孔性导电层的集电层。
[0010]根据本发明的一实施例，其中，锂金属层邻设于多孔性导电层层的载层。
[0011]根据本发明的一实施例，其中，负极极板还包括至少一绝缘区域，其位于多孔性导电层不与锂金属层相邻的一侧的表面，绝缘区域不具导电性。
[0012]根据本发明的一实施例，其中，绝缘区域为电性绝缘层，或为经过表面处理的电性绝缘表面。
[0013]根据本发明的一实施例，其中，负极极板还包括一离子导通层，其位于多孔性导电层与锂金属层之间，且离子导通层与锂金属层为化学钝性，离子导通层不与锂金属层发生合金化反应。
[0014]根据本发明的一实施例，其中，离子导通层还具有电子导通性。
[0015]根据本发明的一实施例，其中，离子导通层的结构型态为多孔层状结构、网状结构、柱状结构或上述结构的组合。
[0016]根据本发明的一实施例，其中，离子导通层还包括陶瓷绝缘材料、高分子材料、液态电解质、胶态电解质、固态电解质、液态离子、导电材料或上述材料的组合。
[0017]根据本发明的一实施例，其中，集电层的材料选自于铜、镍、铁、金、锌、银、钛或不与锂金属形成合金的金属。
[0018]根据本发明的一实施例，其中，载层与集电层为单一结构。
[0019]根据本发明的一实施例，其中，载层为多孔性金属层。
[0020]根据本发明的一实施例，其中，多孔性金属层的材料选自于铜、镍、铁、金、锌、银、钛或不与锂金属形成合金的金属。
[0021 ] 根据本发明的一实施例，其中，载层为导电薄膜。
[0022]根据本发明的一实施例，其中，导电薄膜至少包括一种导电材料。
[0023]根据本发明的一实施例，其中，导电材料包括石墨、石墨烯、碳微粒、碳管、金属微粒或任何导电体。
[0024]根据本发明的一实施例，其中，负极极板还包括一金属薄膜，其覆盖于载层的外表面。
[0025]根据本发明的一实施例，其中，金属薄膜包括铜、镍、金、铁、锌、银、钛或不与锂金属形成合金的金属。
[0026]本发明提供的负极极板利用结构中的孔洞以增加负极极板中可提供予锂离子沉积的表面积，以在负极极板上形成结构较稳定的钝性层、降低锂突触的产生量，也同时提高可逆反应的效率。
[0027]以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
【附图说明】
[0028]图1A为本发明公开的负极极板的一种实施例的结构示意图。
[0029]图1B为本发明公开的负极极板，为具有一种绝缘区域的实施例的结构示意图。
[0030]图1C为本发明公开的负极极板，为具有另一种绝缘区域的实施例的结构示意图。
[0031]图1D为本发明公开的负极极板，为具有一种离子导通层的实施例的结构示意图。
[0032]图1E为本发明公开的负极极板的一种实施例的结构示意图。
[0033]图2A为本发明公开的负极极板的另一种实施例的结构示意图。
[0034]图2B为本发明公开的负极极板，为具有一种绝缘区域的实施例的结构示意图。
[0035]图2C为本发明公开的负极极板，为具有另一种绝缘区域的实施例的结构示意图。
[0036]图2D为本发明公开的负极极板，为具有一种离子导通层的实施例的结构不意图。
[0037]图2E为本发明公开的负极极板的另一种实施例的结构示意图。
[0038]图3A为本发明公开的负极极板的再一种实施例的结构示意图。
[0039]图3B为本发明公开的负极极板的再一种实施例的结构示意图。
[0040]图3C为本发明公开的负极极板，为具有一种绝缘区域的实施例的结构示意图。
[0041]图3D为本发明公开的负极极板，为具有另一种绝缘区域的实施例的结构示意图。
[0042]图3E为本发明公开的负极极板，为具有一种离子导通层的实施例的结构示意图。
[0043]附图标记说明
10负极极板
12多孔性导电层
121载层
122集电层 14 锂金属层 16 金属薄膜 20 绝缘区域 30 离子导通层 CM 导电材料
H1第一孔洞
H2第二孔洞
nCM非导电材料。
【具体实施方式】
[0044]本发明提供一种负极极板，其包括一多孔性导电层以及一锂金属层，多孔性导电层包括一集电层及一载层，其中，载层具有多个第一孔洞，至少部分第一孔洞贯穿载层，集电层具有多个第二孔洞，至少部分第二孔洞贯穿集电层，且锂金属层可与多孔性导电层中的集电层相邻设置，或是可与多孔性导电层中的载层相邻设置。
[0045]本发明的负极极板通过结构中的孔洞以提供锂离子更大的沉积表面积，故可在负极极板上形成结构较稳定的钝性层，且由于具有大的沉积表面积，因此在多次电化学反应后仍可提供未反应的沉积表面以继续形成结构稳定的钝性层，借以有效地降低锂突触的产生量，并提高负极极板的可逆反应效率。另外，本发明的负极极板还通过多孔性导电层以使锂突触形成在多孔性导电层与锂金属层接触的接口上，由于锂突触生成的位置接近于锂金属层，故可有效避免因锂突触生成而导致的内部短路问题，同时也因为锂突触形成后会增加多孔性导电层与锂金属层的电性连接的接口，