[发明专利]线缆型二次电池用负极及包含其的线缆型二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及线缆型二次电池用负极，更具体地涉及可防止负极活性材料层从线型集电器剥离的线缆型二次电池用负极，以及包含所述负极的线缆型二次电池。

本申请要求2012年8月30日在韩国提交的韩国专利申请10-2012-0095670号的优先权，所述专利申请的公开内容通过参考并入本文中。

背景技术

二次电池是能够以化学形式存储能量并且在需要时将其转化成电能以发电的装置。也将二次电池称为可再充电的电池，因为其可重复地再充电。常见的二次电池包括铅蓄电池、NiCd电池、NiMH蓄电池、Li离子电池、Li离子聚合物电池等。当与可弃置的一次电池相比时，二次电池不仅在经济上更有效，而且还更加环境友好。

目前将二次电池用于需要低电力的应用，例如用于使车辆启动的设备、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装置的普及，并甚至导致多种常规装置的移动化，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增加车辆的使用寿命。

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，在所述方法中将由负极、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者铝层压片的袋形壳中，且利用电解质填充所述壳。因为在该方法中用于电极组件的预定安装空间是必要的，所以二次电池的圆柱形、棱柱形或袋形在开发各种形状的移动装置时是一种限制。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，已经提出开发长度对横截面直径的比率极高的线缆型电池。

特别地，当线缆型电池包含由至少两个彼此螺旋状扭绞的线型电极组成的螺旋状电极时，螺旋状电极具有增大的在充放电过程期间与Li离子反应的表面积，从而改善了电池的倍率特性。

然而，如果将线型电极弯曲或扭绞，那么负极活性材料层可能从线型集电器剥离而使电池性能劣化。

发明内容

技术问题

设计了本发明以解决上述问题，并因此本发明涉及提供一种线缆型二次电池用负极以及包含所述负极的线缆型二次电池，所述负极包含由至少两个彼此螺旋状扭绞的线型电极组成的螺旋状电极，所述线型电极各自具有：负极活性材料层，所述负极活性材料层具体地包含粒子状负极活性材料、导电粒子和聚合物粘合剂；以及在所述负极活性材料层的外表面上形成的聚合物树脂层，从而防止所述负极活性材料层从线型集电器剥离。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种线缆型二次电池用负极，其包含由至少两个彼此螺旋状扭绞的线型电极组成的螺旋状电极，所述线型电极各自包含线型集电器、通过涂布在所述线型集电器的外表面上而形成的负极活性材料层、以及通过涂布在所述负极活性材料层的外表面上而形成的聚合物树脂层。

在本发明中，线型集电器可以由以下制成：不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳、铜；用碳、镍、钛或银表面处理过的不锈钢；铝-镉合金；用导电材料表面处理过的不导电聚合物；或导电聚合物。

负极活性材料层可以包含负极活性材料、导电粒子和聚合物粘合剂。

可以用于本发明中的负极活性材料是选自以下的任一种：天然石墨、人造石墨或碳质材料；锂钛复合氧化物(LTO)，以及包括Si、Sn、Li、Zn、Mg、Cd、Ce、Ni和Fe的金属(Me)；所述金属的合金；所述金属的氧化物(MeOx)；所述金属和碳的复合物；以及它们的混合物。

导电粒子可为选自以下的任一种：炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维及其混合物。

聚合物粘合剂可为选自以下的任一种：聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙撑亚胺、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚酰亚胺、聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰(pullulan)、苯乙烯-丁二烯橡胶、羧甲基纤维素以及它们的混合物。

另外，负极活性材料层的厚度可为10μm至300μm。

同时，聚合物树脂层的厚度可为10nm至100μm。

聚合物树脂层可以由线性聚合物或交联聚合物组成。