[发明专利]电极、其制造方法、通过所述方法制造的电极和包含所述电极的二次电池

说明书

本发明提供了电极集电器、在所述电极集电器的表面上形成的金属纳米线、和围绕所述金属纳米线外部的导电层，其中在所述金属纳米线和所述导电层之间形成有间隙，使得所述金属纳米线和所述导电层彼此没有直接接触并且彼此隔开。

技术领域

本公开内容涉及电极、其制造方法、通过所述方法制造的电极和包含所述电极的二次电池，更特别地，涉及通过电极活性材料的结构改善而具有优异的寿命特性和输出特性的电极、其制造方法、通过所述方法制造的电极和包含所述电极的二次电池。

本申请要求2015年1月9日提交的韩国专利申请号10-2015-0003623的优先权，所述专利申请的公开内容通过引用并入本文中。

背景技术

近来，对储能技术的兴趣在日益增加。电化学装置已经广泛用作便携式电话、摄像机、笔记本电脑、PC和电动汽车领域中的能源，引起了对它们的集中研究和开发。

在这方面，电化学装置是极感兴趣的对象之一。特别是，开发可再充电的二次电池已经是关注的焦点。近来，这种电池的研究和开发集中在新电极和电池的设计上以改善容量密度和比能。

现有的二次电池有很多。在这些之中，在1990年代初期开发的锂二次电池由于它们与常规的含水电解质类电池例如Ni-MH、Ni-Cd和H₂SO₄-Pb电池相比工作电压高且能量密度高得多的优点而特别引人注意。

通常，锂二次电池是利用各自由能够嵌入和脱嵌锂离子的材料制成的正极和负极、并在所述正极和负极之间填充有机或聚合物电解液而制备的，并且所述电池通过锂离子在正极和负极中嵌入和脱嵌时的氧化和还原来产生电能。

在现有的锂二次电池中，负极大多数由碳类材料作为电极活性材料制成。特别地，可商购的石墨具有约350至360mAh/g的实际容量，这接近它的约372mAh/g的理论容量。虽然碳类材料例如石墨具有这种程度的容量，但它作为负极活性材料不满足高容量锂二次电池的要求。

为了满足这样的要求，已经尝试利用充电/放电容量比碳材料高并且允许与锂电化学合金化的金属作为负极活性材料，例如，Si、Sn、及其氧化物和合金。然而，这种金属类电极活性材料在充电/放电期间有很大的体积变化，这可能引起所述活性材料的碎裂和微粉化。使用这种金属类负极活性材料的二次电池可能在反复的充电/放电循环期间突然容量劣化并且循环寿命减少。因此，需要解决因使用这样的金属类电极活性材料造成的容量和循环寿命劣化。

发明内容

技术问题

本公开内容被设计为解决相关领域的所述问题，因此本公开内容涉及提供：通过利用包含金属纳米线-间隙-导电层的电极活性材料而具有改善的寿命特性和输出特性的电极、其制造方法、通过所述方法制造的电极和包含所述电极的二次电池。

本公开内容的这些和其他目的和优点可以从以下详细说明中了解并将从本公开内容的实施方式中变得更充分地显而易见。还有，应容易理解，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中显示的手段及其组合来实现。

技术方案

在本公开内容的一个方面中，提供了一种电极，其包含电极集电器、在所述电极集电器的表面上形成的金属纳米线、和围绕所述金属纳米线外部的导电层，其中在所述金属纳米线和所述导电层之间形成有间隙，使得所述金属纳米线和所述导电层彼此隔开而在它们之间没有直接接触。

所述金属纳米线可以是锗纳米线。

所述金属纳米线可以在所述电极集电器的表面上以向上方向或向下方向形成。

所述金属纳米线的长轴方向与所述电极集电器的表面可以形成40至140°的角度。

所述导电层可以是石墨烯层。