[发明专利]锂蓄电池

说明书

                          相关文献

本申请基于2000年6月13日在韩国工业产权局提出的2000-32515号申请，其内容在此引入作为参考文献。

                          发明背景

(a)发明领域

本发明涉及锂蓄电池，更准确地说，涉及具有均匀涂覆活性物质的电极的锂蓄电池。

(b)相关技术的描述

锂-硫蓄电池使用硫基化合物作为阳极活性物质，而锂金属、其合金或碳基化合物作为阴极活性物质。在阴极中，锂金属充电时沉积，放电时再氧化成为锂离子。碳基化合物是能使碱金属如锂或金属离子如锂离子掺入或脱出的化合物。锂-硫蓄电池使用一种溶解多硫化物的物质作为电解质。放电时，在阳极中硫基化合物中的硫-硫键被电解还原反应所裂解，从而减少了S的氧化值，充电时，由于电解氧化作用而反向形成固有的硫-硫键，提高了S的氧化值。充电时电能作为化学能储存在蓄电池内，而当放电时化学能反过来又形成电能。

锂是有效的并且因为它具有高能量密度和良好的再充电能力，所以它在有机电解质蓄电池中作为活性物质是有吸引力的。

由于锂金属能起到活性物质以及集电器的作用，所以锂阴极既可由锂金属本身制成，也以把锂金属涂覆在金属集电器基质如Cu和Ni上。因为这些金属比锂金属本身具有好得多的机械强度，所以这样的集电器经常被使用。涂覆步骤，既可以通过在集电器基质上蒸汽沉积蒸发的锂至所要求的厚度，也可以通过把锂金属箔压在另一金属箔如Cu或Ni或穿孔的集电器基质如压延金属片上而实施。

然而，蒸气沉积法昂贵且难以控制工艺过程。加压技术经常导致弱的粘附且难以控制工艺过程。另外，由于锂金属箔软，所以在加压过程中易于形成不均匀的膜。尤其是，由于锂金属与水反应性很强，特别容易与周围的水分反应而形成不希望有的氧化物或氢氧化物的表面膜。这样的表面膜影响集电器和活性物质之间紧密的粘附。另外，在锂电极表面上的这种膜还影响整个电极表面的均匀电极反应，由此破坏了蓄电池的性能与循环寿命特性。

                         发明概述

本发明的目的在于提供一种含稳定阴极的锂蓄电池，所述阴极中的锂金属是均匀地被涂覆在集电器基质上。

本发明的另一个目的在于提供一种锂蓄电池，它具有焊接到集电器基质而其中无氧化物膜的锂电极，通过简单的方法把锂金属可靠地连接到集电器上。

为了达到上述目的，本发明提供一种含锂阴电极、阳电极和置于阴电极与阳电极之间的隔板、以及渗入阴电极与阳电极以及隔板组合件的电解质的锂蓄电池。阴电极的制备，是通过在气体气氛下把锂金属熔融以制成液体锂并将该液体锂涂覆在集电器上。阳电极包括导电性金属和粘合剂以及能与锂阴电极相适应的任意阳极活性物质。阳极活性物质优选包括至少一种选自元素硫、固体Li₂S_n(n≥1)以及溶于阴极电解质中的Li₂S_n(n≥1)的硫基物质。电解质包括锂盐和一种有机溶剂或有机溶剂的混合物。

                    详细描述与发明

本发明的锂蓄电池使用锂金属作为阴极活性物质。锂金属具有高能量密度和良好的再充电能力。

阴电极的制备将在下面予以详细地说明。在惰性气氛下将锂金属熔融以制备液体锂。惰性气氛优选氩气且无水分和氧。假若熔融过程是在有水分和氧的气氛下进行时，则会引起锂金属和集电器基质的表面与水分和氧反应，防碍了锂在集电器基质上的紧密粘着。锂熔融过程可通过采用普通的金属熔融方法进行。代表性的是锂金属在惰性气体下在190-250℃加热以熔融锂金属，由此获得液体锂。

将液体锂按照预定厚度涂覆在金属集电器上。涂覆方法可以是任何通用的涂覆方法。优选是，用刮刀片或使用辊的压延法进行涂覆工艺，把液体金属均匀地涂覆在预热过的集电器基质的表面上。金属集电器可以是镍或铜的，或者是金属喷涂的镍或铜。金属包括锂-湿润的金属如Al、Si、Sn和其它的锂-湿润金属或合金。按照涂覆步骤，液体锂是坚固并均匀地粘着在集电器上。结果，制造出适于改进蓄电池性能的高效的锂电极。