[发明专利]用于镁二次电池的电极及包括该电极的镁二次电池

说明书

技术领域

本申请要求分别基于2010年9月17日和2011年9月16日在韩国提交的第10-2010-0091828号和第10-2011-0093448号韩国专利申请的优先权，其申请全文以引用的方式纳入本说明书。

本发明涉及镁二次电池的电极及包括该电极的镁二次电池。更具体地，本发明涉及一种镁二次电池的电极，其具有薄膜结构并可简单地以低成本制备，以及一种包括该电极的镁二次电池。

背景技术

近年来，对能量存储技术的关注不断增加。随着能量存储技术的应用领域已延伸至移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑以及甚至电动汽车，对作为这类电子设备的电源电池高能量密度的要求在增加。

在上世纪90年代初开发出的锂二次电池作为能满足这种要求的电池目前广泛使用。锂二次电池具有常规结构，其中能够吸藏并释放锂离子的由碳质材料等组成的负极和由含锂的氧化物组成的正极以及适当含量锂盐溶解于混合有机溶剂中的非水电解质溶液装入在电池外壳中。

然而，电解质溶液的副反应和锂的高反应性造成了锂二次电池的安全性问题。锂是非常昂贵的元素，因为其是稀有资源。特别地，随着对大中型电池的需求不断增加，锂电池的这类安全性和成本问题正在成为更要考虑的关键因素，其成为锂二次电池作为大中型电池的阻碍。

为了解决这些问题，目前提出了用使用镁作为电极活性物质的镁二次电池取代锂二次电池的方案。在常规的镁二次电池中，作为电极——具体为负极——的镁片中的镁离子嵌入、脱嵌于正极活性物质并使电子迁移，这使得能够进行电池的充放电。镁具有类似于锂的理论容量密度并且是环境友好的。镁比锂更廉价，且在安全性方面优于锂。鉴于这些优点，镁二次电池作为潜在的锂二次电池的替代品而受到了极大的关注。

很难说作为负极的镁片与除了锂之外的所有金属相比更便宜。此外，为了提高电池的能量密度，需要更小的负极厚度。也就是说，薄镁片的形成是制作具有高能量密度的电池的先决条件。因为镁的可塑性比其他金属(例如铝)更差，所以需要非常先进的技术制备薄镁片，并由此导致加工成本的提高。这个问题仍然是实现镁二次电池商业化的一个障碍。

发明内容

发明要解决的课题

本发明旨在解决现有技术的问题，因此本发明的一个目的是提供用于镁二次电池的电极，其比较廉价并具有能够提高电池能量密度的薄膜结构，还提供包括该电极的镁二次电池。

解决课题的方法

根据本发明的一个方面，提供了镁二次电池用电极，其包括集流体和在该集流体表面上形成的镁镀层。

在本发明中，所述电极可为负极。

在本发明中，所述镁镀层的厚度可为1μm至20μm，但不限于该厚度。

在本发明中，所述镁镀层可通过电化学镀膜法而形成。

在本发明中，所述集流体可由铜、铝、不锈钢(SUS)、镍或碳质材料制得。

根据本发明的另一个方面，提供了镁二次电池用电极的制备方法，该方法包括(S1)将工作电极(working electrode)、对电极(counter electrode)和参比电极(reference electrode)浸渍在溶解有镁盐的溶液中的步骤，(S2)向所述电极施加电压的步骤，和(S3)制备在所述工作电极的集流体上形成了镁镀层的电极的步骤。

在本发明中，所述镁盐可分别将RMgX(其中R为C₁-C₁₀直链或支链烷基、C₁-C₁₀直链或支链芳基或C₁-C₁₀直链或支链胺基，优选为甲基、乙基、丁基、苯基或苯胺基，X为卤素，优选为氯或溴)、MgX₂(其中X为卤素，优选为氯或溴)、R₂Mg(其中R为烷基、二烷基硼基、二芳基硼基、烷基羰基(例如甲基羰基(-CO₂CH₃))或烷基磺酰基(例如三氟甲基磺酰基(-SO₂CF₃))、MgClO₄等单独或其两种以上混合使用。

本发明的镁二次电池用电极可有效地用于具有高能量密度的镁二次电池的制作。

发明效果

本发明的电极比镁箔和镁带更易于制备，该镁箔和镁带已用作常规镁二次电池的电极，并且使用容易得到的铜箔或铝箔作为集流体，由此有利于降低镁二次电池的制作成本。