[发明专利]二次电池用负极和具有其的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及适用于二次电池中的负极和包含所述负极的二次电池。

本申请要求于2011年6月2日在韩国提交的韩国专利申请10-2011-0053351号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。

背景技术

二次电池为能够以化学形式储存能量并在需要时能够产生电力的装置。也将所述二次电池称作充电电池，这是因为其能够反复充电。普通的二次电池包含铅蓄电池、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，二次电池不仅是经济更高效的，且是环境更友好的。

目前将二次电池用于需要低电力的应用，例如用于车辆启动的设备、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器件开始普及，甚至导致多种常规器件的可移动化，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提高车辆的寿命。

通常，二次电池具有圆柱形、棱柱形或袋形。这与二次电池的制造方法相关，其中将由负极、正极和隔膜构成的电极组件安装在圆柱形或棱柱形金属壳或铝层压片的袋形壳中，且在所述壳中填充电解质。因为在这种方法中电极组件需要预定的安装空间，所以二次电池的圆柱形、棱柱形或袋形对于各种形状的移动器件的开发是一种限制。因此，需要具有形状易于适应的新结构的二次电池。为了满足这种需要，已经提出，开发长度与横断面直径之比非常大的柔性线型二次电池，下文中称作线缆型二次电池。

然而，柔性线缆型二次电池由于其结构特征如其扭曲而频繁经历外部物理冲击，这会导致短路。此外，当将Si或Sn用作负极活性材料时，所述活性材料会因为由于重复充电和放电造成的电极的膨胀和收缩而脱落。此外，当为了提高电池容量而使用由金属制成的负极活性材料层且所述负极活性材料层厚时，锂离子难以扩散入负极活性材料层中，由此大大限制了电池容量的发挥。

发明内容

技术问题

本发明设计用于解决现有技术的问题，因此，本发明的目的是提供一种用于二次电池并具有螺旋扭曲形式的负极，所述负极能够展示良好的电化学反应性，并对电池中施加的应力和压力具有优异的抵抗性。

技术方案

为了完成上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种二次电池用负极，包含相互平行并螺旋扭曲的至少两个负极线，各个负极线具有涂布在线型集电器表面上的负极活性材料层。

优选地，负极线的扭曲率为每一个扭曲0.01～10mm。

在本发明中，所述线型集电器可以由如下材料制成：不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、铜；经碳、镍、钛或银进行表面处理的不锈钢；铝-镉合金；经导电材料进行表面处理的不导电聚合物；或导电聚合物，但不能特别地限制于此。

所述导电材料可以为聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫、铟锡氧化物(ITO)、铜、银、钯或镍。

此外，所述导电聚合物可以为聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或聚氮化硫，但不能特别地限制于此。

所述负极活性材料层可包含：金属(Me)如Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni和Fe；包含所述金属的合金；所述金属的氧化物；或所述金属和碳的复合材料，但不能特别地限制于此。

此外，本发明提供一种包含正极、负极和电解质的二次电池，其中所述负极为上述负极。

有益效果

根据本发明，以螺旋扭曲形式包含几股负极线的上述负极具有负极活性层，所述负极活性层比涂布有相同负极活性材料的单股负极更薄以有助于锂离子的扩散，由此提供良好的电池性能。此外，本发明的负极具有更大的表面积以在充电和放电过程中与Li离子反应，由此提高电池的倍率特性。

此外，本发明的负极具有存在于几股负极线之间的空间，所述空间能够释放在充电和放电过程中电池中由例如活性材料层的膨胀而施加的应力或压力，以防止电池变形并确保其稳定性，由此提高电池的寿命特征。

附图说明

附图显示了本发明的优选实施方案，并与上述发明内容一起，用于进一步理解本发明的技术主旨。然而，不能将本发明解释为限于这些附图。

图1是示意性显示本发明优选实施方案的负极的透视图。

图2是图1的横截面视图。

图3是显示本发明一个优选实施方案的线缆型二次电池的横截面视图。

图4是显示本发明另一个优选实施方案的线缆型二次电池的横截面视图。

图5是本发明优选实施方案的负极的照片。