[发明专利]二次电池用电极、包含其的二次电池和线缆型二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池用电极，更具体地，涉及二次电池用电极、包含所述电极的二次电池和线缆型二次电池，所述电极能够防止金属基电极活性材料层的脱落并提高能量密度和循环寿命特性。

本申请要求于2012年12月12日在韩国提交的韩国专利申请10-2012-0144396号和2013年12月12日在韩国提交的韩国专利申请10-2013-0154429号的优先权，通过参考将其内容并入本文中。

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转化成电能以发电的装置。也将二次电池称作可充电电池，因为其能够反复再充电。普通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。当与一次性原电池相比时，二次电池不仅是更加经济有效的，而且是更加环境友好的。

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，已经提出了开发长度对横截面直径之比非常大的线缆型电池。所述线缆型电池在由于造成形状变化的外力而经历应力的同时易于发生形状变化。此外，线缆型电池的电极活性材料层可能因充电和放电过程期间的快速体积膨胀而脱落。根据这些原因，电池的容量会下降且其循环寿命特性会劣化。

为了克服这种问题，电极活性材料层可以还包含在其顶面上的聚合物粘合剂涂层。聚合物粘合剂涂层能够提高电池的循环寿命特性，但由于在涂层中基本不存在孔而抑制电解液引入电极活性材料层中，可能提高电极的电阻。

特别地，相对于石墨基电极活性材料，金属基电极活性材料层在放电曲线中展示高的反应电位。因此，当将金属基电极活性材料用于制备全电池时，在全电池的性能测试中测得低能量密度。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题而设计了本发明，因此本发明涉及提供：二次电池用电极，所述电极能够防止金属基电极活性材料层的脱落而提供良好的循环寿命特性、能够提高能量密度、并能够使得可以将电解液良好地引入电极活性材料层中以防止电极电阻增大；以及包含所述电极的二次电池和线缆型二次电池。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种二次电池用电极，包含：集电器；电极活性材料层，所述电极活性材料层形成在所述集电器的至少一个表面或整个外表面上；石墨基涂层，所述石墨基涂层形成在所述电极活性材料层的顶面上并包含石墨、导电材料和第一聚合物粘合剂；以及多孔涂层，所述多孔涂层形成在所述石墨基涂层的顶面上并包含第二聚合物粘合剂。

用于本发明的电极中的集电器可以为平面形式、中空形式、线形式、卷绕线形式、卷绕片形式或网眼形式。

在所述石墨基涂层中所述石墨、所述导电材料和所述第一聚合物粘合剂以50:10:40～90:1:9的重量比存在。

所述石墨基涂层可以具有尺寸为0.1～5μm的孔，并可以具有10～70％的孔隙率。

所述导电材料可以包含选自如下的任意一种：炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯及其混合物。

此外，所述第一聚合物粘合剂可以选自：聚偏二氟乙烯(PVDF)、六氟丙烯(HFP)、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、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、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚酰亚胺及其混合物。

同时，所述多孔涂层可以具有尺寸为0.01～10μm的孔，并可以具有5～95％的孔隙率。

所述多孔涂层可还包含无机粒子。