二次电池用电极以及包含其的二次电池和线缆型二次电池的制作方法
【专利说明】二次电池用电极以及包含其的二次电池和线缆型二次电池
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2013年5月7日在韩国提交的韩国专利申请10-2013-0051563号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。
技术领域
[0003]本实用新型涉及一种二次电池用电极，更具体地涉及能够防止电极活性材料层脱落并具有改善的柔性的二次电池用电极、制备所述电极的方法、以及包含所述电极的二次电池和线缆型二次电池。
【背景技术】
[0004]二次电池为能够以化学形式储存能量并在需要时能够转化成电能以发电的装置。也将二次电池称作可充电电池，因为其能够反复再充电。普通的二次电池包括铅蓄电池、NiCd电池、NiMH蓄电池、Li离子电池、Li离子聚合物电池等。当与一次性原电池相比时，二次电池不仅是更加经济有效的，而且是更加环境友好的。
[0005]目前将二次电池用于需要低电力的应用，例如用于使车辆启动的设备、移动装置、工具、不间断电源等。近来，随着无线通信技术的发展导致移动装置的普及，并甚至导致多种常规装置的移动化，对二次电池的需求急剧增加。还将二次电池用于环境友好的下一代车辆如混合动力车辆和电动车辆中以降低成本和重量并增加车辆的使用寿命。
[0006]通常，二次电池具有圆筒形、棱柱形或袋形。这与二次电池的制造方法相关，在所述方法中将由负极、正极和隔膜构成的电极组件安装在圆筒形或棱柱形金属壳或者铝层压片的袋形壳中，且利用电解质填充所述壳。因为在该方法中用于电极组件的预定安装空间是必要的，所以二次电池的圆筒形、棱柱形或袋形在开发各种形状的移动装置时是一种限制。因此，需要具有形状易于适应的新结构的二次电池。
[0007]为了满足这种需要，已经提出了开发长度对横截面直径之比非常大的线缆型电池。所述线缆型电池在由于造成形状变化的外力而经历应力的同时易于发生形状变化。此夕卜，线缆型电池的电极活性材料层可能因充电和放电过程期间的快速体积膨胀而脱落。根据这些原因，电池的容量会下降且其循环寿命特性会劣化。
[0008]通过提高在电极活性材料层中使用的粘合剂的量以在弯曲或扭曲期间提供柔性，可在一定程度上解决这种问题。然而，提高电极活性材料层中的粘合剂量造成电极电阻升高而劣化电池性能。此外，当施加强烈的外力时，例如，在将电极完全折叠的情况中，即使粘合剂的量变大，仍不能防止电极活性材料层的脱落。因此，该方法不足以解决这种问题。
【实用新型内容】
[0009]为了解决相关技术的问题而设计了本实用新型，因此本实用新型涉及提供一种二次电池用电极、制备所述电极的方法、以及包含所述电极的二次电池和线缆型二次电池，所述二次电池用电极能够减轻由外力造成的电极活性材料层中的裂纹产生，并且即使存在严重的裂纹仍能够防止电极活性材料层从集电器脱落。
[0010]本实用新型涉及如下内容。
[0011]项1.一种片形式的二次电池用电极，其特征在于包含:
[0012]集电器；
[0013]形成在所述集电器的一个表面上的电极活性材料层；和
[0014]形成在所述电极活性材料层上的第一多孔支持层。
[0015]项2.根据项I所述的二次电池用电极，其特征在于所述集电器为网状物形式。
[0016]项3.根据项I所述的二次电池用电极，其特征在于所述集电器在其至少一个表面上具有多个凹部。
[0017]项4.根据项3所述的二次电池用电极，其特征在于所述多个凹部为连续图案化的凹部或间断图案化的凹部。
[0018]项5.根据项4所述的二次电池用电极，其特征在于所述连续图案化的凹部以在纵向上相互隔开的方式形成。
[0019]项6.根据项4所述的二次电池用电极，其特征在于所述间断图案化的凹部通过多个孔形成。
[0020]项7.根据项6所述的二次电池用电极，其特征在于所述多个孔为圆形或多边形。
[0021]项8.根据项I所述的二次电池用电极，其特征在于所述第一支持层为网状物形式的多孔膜或无纺布。
[0022]项9.根据项I所述的二次电池用电极，其特征在于其还包含形成在所述集电器的另一个表面上的第二支持层。
[0023]项10.根据项9所述的二次电池用电极，其特征在于所述第二支持层为聚合物膜。
[0024]项11.一种二次电池，其特征在于所述二次电池包含:正极、负极、设置在所述正极与所述负极之间的隔膜、以及非水电解液，
[0025]其中所述正极与所述负极中的至少一个为项I?10中任一项的二次电池用电极。
[0026]项12.根据项11所述的二次电池，其特征在于其为堆叠、卷绕、堆叠/折叠或线缆的形式。
[0027]项13.—种线缆型二次电池，其特征在于包含:
[0028]内电极；
[0029]隔离层，其围绕所述内电极的外表面以防止电极之间的短路；以及
[0030]外电极，其以围绕所述隔离层的外表面的方式螺旋卷绕，
[0031]其中所述内电极与所述外电极中的至少一个由项I?10中任一项的二次电池用电极形成。
[0032]项14.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于所述外电极为单轴延伸条的形式。
[0033]项15.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于所述外电极以在其宽度上不重叠的方式螺旋卷绕。
[0034]项16.根据项15所述的线缆型二次电池，其特征在于所述外电极以不重叠的方式以其宽度的两倍内的间隔螺旋卷绕。
[0035]项17.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于所述外电极以在其宽度上重叠的方式螺旋卷绕。
[0036]项18.根据项17所述的线缆型二次电池，其特征在于所述外电极以重叠部分的宽度为所述外电极本身的宽度的0.9倍的方式螺旋卷绕。
[0037]项19.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于所述内电极为中心部分为空的中空结构。
[0038]项20.根据项19所述的线缆型二次电池，其特征在于一个以上的如项I?10中任一项所述的电极作为内电极，是螺旋卷绕的。
[0039]项21.根据项19所述的线缆型二次电池，其特征在于所述内电极在其中具有内集电器的芯、包含电解质的用于供应锂离子的芯或填充的芯。
[0040]项22.根据项21所述的线缆型二次电池，其特征在于所述内集电器的芯由如下制成:碳纳米管、不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或铜；在其表面上用碳、镍、钛或银处理过的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物；或导电聚合物。
[0041]项23.根据项21所述的线缆型二次电池，其特征在于所述用于供应锂离子的芯包含凝胶聚合物电解质和载体。
[0042]项24.根据项21所述的线缆型二次电池，其特征在于所述用于供应锂离子的芯包含液体电解质和多孔载体。
[0043]项25.根据项21所述的线缆型二次电池，其特征在于所述电解质还包含锂盐。
[0044]项26.根据项21所述的线缆型二次电池，其特征在于所述填充的芯由如下制成:线、纤维、粉末、网状物和泡沫形式的聚合物树脂、橡胶和无机物。
[0045]项27.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于所述内电极为负极或正极，且所述外电极为与所述内电极相对应的正极或负极。
[0046]项28.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于所述隔离层为电解质层或隔膜。
[0047]项29.根据项28所述的线缆型二次电池，其特征在于所述电解质层还包含锂盐。
[0048]项30.根据项13所述的线缆型二次电池，其特征在于其还包含围绕所述外电机的外表面的保护涂层。
[0049]项31.根据项30所述的线缆型二次电池，其特征在于所述保护涂层由聚合物树脂制成。
[0050]项32.根据项31所述的线缆型二次电池，其特征在于所述保护涂层还包含湿气阻挡层。
[0051]项33.根据项32所述的线缆型二次电池，其特征在于所述湿气阻挡层由铝或液晶聚合物制成。
[0052]项34.—种线缆型二次电池，其特征在于包含:
[0053]用于供应锂离子的芯，其包含电解质；
[0054]内电极，其围绕所述用于供应锂离子的芯的外表面并包含集电器和电极活性材料层；
[0055]隔离层，其围绕所述内电极的外表面以防止电极之间的短路；以及
[0056]外电极，其以围绕所述隔离层的外表面的方式螺旋卷绕，并包含集电器和电极活性材料层，
[0057]其中所述内电极和所述外电极中的至少一个由项I?10中任一项的二次电池用电极形成。
[0058]项35.—种线缆型二次电池，其特征在于包含:
[0059]相互平行布置的两个以上的内电极；
[0060]隔离层，其围绕所述内电极的外表面以防止电极之间的短路；以及
[0061]外电极，其以围绕所述隔离层的外表面的方式螺旋卷绕，
[0062]其中所述内电极和所述外电极中的至少一个由项I?10中任一项的二次电池用电极形成。
[0063]项36.—种线缆型二次电池，其特征在于包含:
[0064]两个以上的用于供应锂离子的芯，其包含电解质；
[0065]相互平行布置的两个以上的内电极，各个内电极围绕各个用于供应锂离子的芯的外表面并包含集电器和电极活性材料层；
[0066]隔离层，其围绕所述内电极的外表面以防止电极之间的短路；以及
[0067]外电极，其以围绕所述隔离层的外表面的方式螺旋卷绕并包含集电器和电极活性材料层，
[0068]其中所述内电极和所述外电极中的至少一个由项I?10中任一项的二次电池用电极形成。
[0069]项37.根据项36所述的线缆型二次电池，其特征在于一个以上的如项I?10中任一项所述的电极作为内电极，是螺旋卷绕的。
[0070]根据本实用新型的一个方面，提供一种片形式的二次电池用电极，包含:集电器；形成在所述集电器的一个表面上的电极活性材料层；和形成在所述电极活性材料层上的第一多孔支持层。
[0071]所述集电器可以由如下制成:不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或铜；在其表面上用碳、镍、钛或银处理过的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物；导电聚合物；包含N1、Al、Au、Ag、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金属粉末的金属糊料；或者包含石墨、炭黑或碳纳米管的碳粉末的碳糊料。
[0072]此外，所述集电器可以为网状物的形式。
[0073]另外，所述集电