二次电池用集电体及利用其的电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池技术，更详细地，涉及可通用化于二次电池的集电体及利用其的电极。
【背景技术】
[0002]最近，随着基于半导体制造技术及通信技术的发达的便携式电子装置的产业成长，并且因环境保存和资源的枯竭导致的能源开发需求尖锐化，正活跃地研究与电池相关的技术。尤其，通过再充电可反复使用的二次电池相关研究受到瞩目。
[0003]上述二次电池从如手机、笔记本型电脑、移动型显示器之类的小型装置用电池至电动汽车用电池及适用于混合动力电动汽车的中大型电池，其适用领域正逐渐扩大。这些电池基本上重量及体积小，且能量密度也高，并且具有优秀的充放电速度、充放电效率及循环特性，还要求具有高的稳定性和经济性。
【发明内容】
[0004]技术问题
[0005]本发明所要解决的技术问题在于，提供集电体，上述集电体减少集电体和电活性物质层之间的内部电阻，来可提高电池的充放电效率及充放电速度，并提高电池的循环特性和寿命。
[0006]并且，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供利用具有上述优点的集电体的电极。
[0007]解决问题的手段
[0008]用于达成上述技术问题的本发明一实施例的集电体包括:导电性基板；以及具有气孔的导电性纤维层，分散于上述导电性基板上。上述导电性纤维层包含多个金属丝以及与上述多个金属丝混合的多个线性粘结剂，借助上述与上述多个金属丝混合的多个线性粘结剂，上述导电性纤维层与上述导电性基板相结合。
[0009]在一部分实施例中，上述多个金属丝的平均长度在10mm至150mm范围内，优选地，为了容易与上述线性粘结剂混合，并形成无纺布，可在35mm至120mm范围内。上述多个金属丝的平均厚度可在0.Ιμπι至50μηι范围内，优选地，可在2μηι至20μηι范围内。上述多个金属丝可包含不锈钢、招、镍、铜、钛、铀、金、银、舒、钽、银、給、错、银、铟、钴、妈、锡、铍、钼或它们的合金或层叠体。
[0010]上述多个线性粘结剂可包含聚乙烯(ΡΕ)、聚丙烯(ΡΡ)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(ΡΡΤ)、尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、它们的共聚物、衍生物或混合物。有利于另一纤维化的高分子原材料可用作线性粘结剂。
[0011]上述导电性纤维层可具有无纺布结构。并且，上述导电性基板可包括金属箔、金属网或它们的层叠结构。在再一实施例中，上述导电性基板还可包括绝缘性/可挠性树脂及上述绝缘性/可挠性树脂上的金属薄膜的层叠结构。上述导电性纤维层可热熔敷于上述导电性基板。
[0012]用于解决上述另一技术问题的本发明一实施例的电极包含上述的集电体以及浸渍于上述导电性纤维层或涂敷于上述多个金属丝的电活性物质层。上述电极可以用于锂二次电池。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，由于是包括导电性纤维层的集电体，因而可取得三维网络结构的集电体。形成上述导电性纤维层的多个金属丝以相互个别化弯折或凝聚的方式物理结合，从而内部气孔容易发生变化。由此，容易向集电体内浸渍电活性物质，并且多个金属丝向电活性物质层内部渗透，来可减少电极内内部电阻。并且，熔敷于多个金属丝来捆扎多个金属丝之间的线性粘结剂吸收根据基于反复的电池的充放电的上述电活性物质的体积变化的应力，并维持导电性纤维层的结构，从而可防止电活性物质从金属丝脱落，导致减少不可逆容量和寿命。
[0015]并且，根据本发明的实施例，可利用现有的已确立的纤维制备工序来制备上述导电性纤维层，因而制备工序容易，并具有可挠性，从而可得到能够以多种形态封装电池的电池。
【附图说明】
[0016]图la为示出本发明一实施例的集电体的立体图，图lb为图la的区域Μ的局部放大图。
[0017]图2a及图2b为示出本发明多种实施例的集电体的多个立体图。
[0018]图3示出本发明一实施例的集电体及电极的制备系统。
【具体实施方式】
[0019]以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。
[0020]本发明的多个实施例用于使本发明所属技术领域的普通技术人员更加完整地理解本发明，以下实施例能够以多种不同的形态变形，本发明的范围并不局限于以下实施例，反而，这些实施例使本发明的公开内容更加完整，使本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解本发明的思想。
[0021]并且，在以下图中，为了说明的便利性及明确性，各层的厚度或大小有所夸张，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素。如在本说明书中所使用，术语“和/或”包括相应的所列举的项目中的一个及一个以上的所有组合。
[0022]在本说明书中所使用的术语用于说明特定实施例，并不限制本发明。如在本说明书中所使用，只要上下文不明确指出其他情况，那么单数形态就可以包括复数形态。并且，在本说明书中使用的情况下，“包括(c ompr i s e) ”和/或“包括的(c ompr i s i n g) ”特定所提及的多个形状、数字、步骤、动作、部件、要素和/或它们的组的存在，并不排除一个以上的其他形状、数字、动作、部件、要素和/或多个组的存在或添加。
[0023]在本说明书中，“第一”、“第二”等术语用于说明多种部件、配件、区域、多个层和/或多个部分，但这种部件、配件、区域、多个层和/或多个部分不应局限于这些术语，这是显而易见的。这些术语仅用于区别一个部件、配件、区域、层或部分和另一区域、层或部分。因此，以下详细说明的第一部件、配件、区域、层或部分在不脱离本发明的教导的情况下，也可表示第二部件、配件、区域、层或部分。
[0024]并且，在本说明书中所涉及的金属丝作为将金属纤维化而制备的金属丝，例如，是指平均直径在0.Ιμ??至50μπι范围内，优选地，平均直径在2μπι至20μπι范围内，长度在10mm至150mm范围内，优选地，长度在35mm至120mm范围内的金属丝。在上述范围内，上述多个金属丝具有金属所具有的耐热性、可塑性及导电性，并一同具有纤维特有的可挠性(flexibility)和织造及用于加工无纺布的机械优点。
[0025]上述多个金属丝在适当的容器内以熔液的状态维持金属或合金，并利用如压缩气体或活塞之类的加压装置来通过容器的喷射孔使上述熔液向大气中喷出，从而进行急冷凝固来制备而成。或者，可通过公知的集束拉伸法制备多个金属丝。可控制上述喷射孔的数量、大小和/或所喷射的熔融金属的飞散，来控制多个金属丝的厚度、均匀度、无纺布之类的组织及其纵横比。
[0026]本发明的多个金属丝不仅可包含基于上述制备方法的多个金属丝，而且还可包含基于另一公知的制备方法的多个金属丝，并且本发明并不局限于这些。本发明的金属丝具有金属所具有的耐热性、可塑性及导电性，并一同具有纤维特有的可实现织造及无纺布加工工序的优点。本发明涉及将这种金属丝的优点适用于电池的集电体的多个特征及多个优点。
[0027]图la为示出本发明一实施例的集电体100的立体图，图lb为图la的区域Μ的局部放大图。
[0028]参照图la，集电体100包括导电性基板10和导电性纤维层20。导电性基板10可以为金属箔。在再一实施例中，导电性基板10可以为金属网或金属箔和金属网层叠而成的结构。这种导电性基板10的金属可包含不锈钢、铝、镍、铜、钛、铂、金、银、钌、钽、铌、铪、锆、钒、铟、钴、妈、锡、铍、钼或它们的合金或层叠体。例如，在负极用集电体的情况下，导电性基板10可以为铜箔。在正极用集电体的情况下，导电性基板10可以为铝箔。
[0029]与图la—同参照图lb，导电性纤维层20作为骨架结构，是由多个一维线性金属丝20MW和多个线性粘结剂20BW形成的导电性网络层。多个金属丝20MW相互物理接触，多个金属丝20MW的一部分与导电性基板10物理接触，从而不仅在上述导电性网络层的整个体积，在上述导电性网络层和导电性基板10之间也可形成有导电路径。多个金属丝20MW和多个金属丝20MW和导电性基板10之间的结合可通过分散于导电性纤维层20的多个线性粘结剂20BW的一部分或全部被玻璃化或部分熔融而熔敷于它们之间来达成。在后续部分中，参照图3对其进行更详细的说明。
[0030]多个金属丝20MW和多个线性粘结剂20BW可具有无规则地相互凝聚的无纺布结构。在制备方面，将多个金属丝20丽和多个线性粘结剂20BW无规则地混合之后，可利用其纤维性质来通过交错或其他纤维混纺工序形成三维多孔性纤维结构体。在这种方面，提供导电路径的一维线性结构的多个金属丝相互个别化，在这点上，多个金属丝20MW以使多个纤维相互不分离的方式进行化学焊接，或与成为一体的网及金属发泡体区分。在这种方面，导电性纤维层20与上述的金属网及金属发泡体不同，具有进一步得到提高的