电极结构和包括其的锂二次电池制造技术

根据本发明专利技术的实施方案的用于二次电池的电极结构包括集流体、形成在集流体的至少一个表面上的第一活性物质层、位于第一活性物质层上的第二活性物质层，以及介于第一活性物质层和第二活性物质层之间的导电中间层。该导电中间层具有比第一活性物质层和第二活性物质层各自的电阻都低的电阻。本发明专利技术提供了一种包括该电极结构的锂二次电池。该电极结构的锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
电极结构和包括其的锂二次电池
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2021年5月11日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10
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2021
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0060644号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及一种电极结构和包括该电极结构的锂二次电池。

技术介绍

[0003]随着信息技术和显示技术的发展，可以重复充电和放电的二次电池已被广泛用作例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等的移动电子设备的电源。近来，正在开发二次电池或包括二次电池的电池组并应用其作为电动汽车的环保电源。
[0004]二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于运行电压和每单位重量的能量密度高、充电率高，尺寸紧凑等而备受关注。
[0005]例如，当将锂二次电池应用于如电动车辆的高功率设备时，需要更高的容量和产生更高的能量。在这种情况下，还可能需要增加电极中包含的活性物质的密度和容量。
[0006]当二次电池的稳定性增加时，电极的电阻可能增加，这从二次电池的功率方面而言可能是不利的。
[0007]因此，可能需要用于改善可能处于如上所述的权衡关系中的高功率(或低电阻)和稳定性这两种性能的开发。
[0008]例如，如韩国公布专利申请第10
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2016
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0019246号中所公开的，正在开发提高二次电池稳定性的方法，但可能无法提供足够的高功率和低电阻性能。
专利
技术实现思路

[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有提高的电性能和机械稳定性的电极结构。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种包括具有提高的电性能和机械稳定性的电极结构的锂二次电池。
[0011]根据本专利技术的实施方案，用于二次电池的电极结构包括集流体、形成在集流体的至少一个表面上的第一活性物质层、位于第一活性物质层上的第二活性物质层，以及介于第一活性物质层和第二活性物质层之间的导电中间层(conductive intermediate layer)。该导电中间层具有比第一活性物质层和第二活性物质层各自的电阻都低的电阻。
[0012]在一些实施方案中，导电中间层可以与集流体接触。
[0013]在一些实施方案中，导电中间层可以围绕第一活性物质层的顶面(top surface)和侧面(lateral surface)。
[0014]在一些实施方案中，导电中间层可以形成在第一活性物质层的顶面和一个侧面上。
[0015]在一些实施方案中，导电中间层可以围绕第二活性物质层的底面和侧面。
[0016]在一些实施方案中，第一活性物质层可以包括多个第一活性物质图案层(first active material pattern layer)。
[0017]在一些实施方案中，导电中间层可以填充第一活性物质图案层之间的空隙(space)以与集流体接触。
[0018]在一些实施方案中，电极结构可以进一步包括堆叠在第二活性物质层上的第三活性物质层。导电中间层可以包括介于第一活性物质层和第二活性物质层之间的第一部分，和介于第二活性物质层和第三活性物质层之间的第二部分。
[0019]在一些实施方案中，导电中间层可以进一步包括沿第一活性物质层的侧壁和第二活性物质层的侧壁延伸以连接第一部分和第二部分的第三部分。
[0020]在一些实施方案中，导电中间层可以包含金属基材料或碳基材料。
[0021]在一些实施方案中，导电中间层可以包括碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
[0022]在一些实施方案中，导电中间层可以包括开口(opening)，第一活性物质层的表面通过该开口暴露。
[0023]在一些实施方案中，导电中间层可以具有条纹图案结构(stripe pattern structure)、网格结构(mesh structure)或网络结构(network structure)。
[0024]根据本专利技术的实施方案，锂二次电池包括包含锂金属氧化物的正极；和与该正极相对设置的负极。正极和负极中的至少一个包含根据上述实施方案的电极结构。
[0025]根据示例性实施方案的电极结构可以包括集流体、形成在集流体上的第一活性物质层和第二活性物质层、以及介于第一活性物质层和第二活性物质层之间的导电中间层。导电中间层可以具有比第一活性物质层和第二活性物质层的电阻都低的电阻。
[0026]导电中间层可以提高活性物质层厚度方向上的电导率(electrical conductivity)，从而可以降低电极结构的电阻，并且可以通过缩短锂离子的扩散路径来提高电极的功率性能(power property)。此外，可以增加用于目标功率的电极的负载量(loading weight)以提高电极生产率(electrode productivity)。
附图说明
[0027]图1至图5为示出根据示例性实施方案的电极结构的示意性截面图。
[0028]图6和图7为示出根据示例性实施方案的导电中间层的示意性俯视图(plan view)。
[0029]图8和图9分别为示出根据示例性实施方案的二次电池的俯视平面图(top planar view)和截面图。
具体实施方案
[0030]根据本专利技术的示例性实施方案，提供了一种包括多个活性物质层和导电中间层的电极结构。
[0031]此外，还提供了一种包括该电极结构的二次电池。
[0032]在下文中，将参照附图详细描述本专利技术。然而，本领域技术人员将理解，提供参照附图描述的这些实施方案是为了进一步理解本专利技术的精神，而不是限制如在详细描述和所
附权利要求中公开的所要保护的主题。
[0033]图1至图5为示出根据示例性实施方案的电极结构的示意性截面图。
[0034]参照图1，电极结构10可以包括集流体50、形成在集流体50的至少一个表面上的第一活性物质层60、形成在第一活性物质层60上的第二活性物质层80、以及介于第一活性物质层60和第二活性物质层80之间的导电中间层70。
[0035]集流体50可以包括在二次电池的电压范围内不具有反应性并且可以容易地被涂覆或粘附(adhered)到电极活性物质(electrode active material)的金属物质。集流体50可以包括例如不锈钢、镍、铝、钛、铜或它们的合金。集流体50的表面可以用碳进行表面处理。
[0036]在一个实施方案中，集流体50可以包括铝或铝合金并且可以用作正极集流体。在一个实施方案中，集流体50可以包括铜或铜合金并且可以用作负极集流体。
[0037]第一活性物质层60可以形成在例如集流体50的上表面和下表面上。第二活性物质层80可以形成在第一活性物质层60上。第一活性物质层60和第二活性物质层80可以包括活性物质颗粒和粘合剂。
[0038]在一个实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于二次电池的电极结构，其包括：集流体；形成在所述集流体的至少一个表面上的第一活性物质层；位于所述第一活性物质层上的第二活性物质层；以及介于所述第一活性物质层和所述第二活性物质层之间的导电中间层，所述导电中间层具有比所述第一活性物质层和所述第二活性物质层各自的电阻都低的电阻。2.根据权利要求1所述的用于二次电池的电极结构，其中所述导电中间层与所述集流体接触。3.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极结构，其中，所述导电中间层围绕所述第一活性物质层的顶面和侧面。4.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极结构，其中，所述导电中间层形成在所述第一活性物质层的顶面和一个侧面上。5.根据权利要求2所述的用于二次电池的电极结构，其中，所述导电中间层围绕所述第二活性物质层的底面和侧面。6.根据权利要求1所述的用于二次电池的电极结构，其中，所述第一活性物质层包括多个第一活性物质图案层。7.根据权利要求6所述的用于二次电池的电极结构，其中，所述导电中间层填充所述第一活性物质图案层之间的空隙以与所述集流体接触。8.根据权利要求1所述的用于二次电池的电极结构，其进一步包括堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑景熙，权瑛任，徐睿璘，柳嘉渶，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：