[发明专利]锂电极和包含所述锂电极的锂二次电池以及柔性二次电池

说明书

本发明提供了一种锂金属电极和一种包含所述锂金属电极的锂二次电池；和一种柔性二次电池，所述锂金属电极包含：具有具凹凸结构的上表面的集电器；被定位在所述集电器的除具有凹凸结构的上表面以外的部分的外侧的锂金属层；被定位在所述锂金属层的外侧的电子绝缘保护层；和锂离子隔离层，其被定位在所述集电器的具有凹凸结构的上表面上，或所述集电器的具有凹凸结构的上表面上、所述锂金属层的上侧和所述电子绝缘保护层的上侧，其中所述电子绝缘保护层包含无孔层和被定位在所述无孔层的外侧的聚合物多孔层。

技术领域

本公开内容涉及一种锂电极，更特别地涉及一种三维锂电极，其具有改善的安全性和优异的寿命特性和倍率特性；和包含所述锂电极的锂二次电池和柔性二次电池。

本申请要求在韩国于2017年9月7日提交的韩国专利申请号10-2017-0114598和于2017年9月7日提交的韩国专利申请号10-2017-0114599的优先权，这些韩国专利申请的公开内容以引用的方式并入本文。

背景技术

随着对移动设备的技术发展和需求的增加，已经越来越需要能够缩小尺寸并且具备高容量的可再充电的二次电池。此外，在这样的二次电池中，具有高能量密度和电压的锂二次电池已经被商业化并且广泛使用。

锂二次电池具有其中包含正极、负极和置于正极与负极之间的隔膜的电极组件被堆叠或卷绕的结构，并且通过将电极组件引入到电池壳中并且向其中注入非水性电解液而形成。锂二次电池在锂离子嵌入正极和负极中/从正极和负极脱嵌时通过氧化/还原产生电能。

一般来说，当使用锂金属作为用于电极的活性材料时，有利的是，能够实现高容量。然而，在电池重复充电/放电循环的同时，锂金属通过它的离子化而溶解或析出并且以枝晶锂的形式生长。这会导致电池的短路和死锂(dead lithium)。由此，存在电池具有不佳的稳定性和短寿命的问题。

因此，已经进行了各种尝试来抑制枝晶锂的生长。然而，上述问题迄今为止还没有完全解决。

发明内容

技术问题

本公开内容用于解决所述相关技术的问题，因此，本公开内容旨在提供一种三维锂电极，其抑制枝晶锂的不均匀生长以改善电池的安全性，并且提供具有优异的寿命特性和倍率特性的电池。

本公开内容还用于提供包含所述锂电极的锂二次电池和柔性电池。

技术方案

在本公开内容的一个方面，提供了根据以下实施方式中的任一者的锂金属电极。

根据第一实施方式，提供了一种锂金属电极，其包含：

具有具备上端面(top surface)的表面不规则结构的集电器；

被设置在所述集电器中除所述表面不规则结构的上端面之外的部分的外侧的锂金属层；

被设置在所述锂金属层的外侧的电子绝缘保护层；和

锂离子隔离层，其被设置在所述集电器的表面不规则结构的上端面上，或被设置在所述集电器的表面不规则结构的上端面上、所述锂金属层的上侧和所述电子绝缘保护层的上侧，

其中所述电子绝缘保护层包含传输锂离子并且没有孔的无孔层和被设置在其外侧的聚合物多孔层。

根据第二实施方式，提供了如第一实施方式中所限定的锂金属电极，其中所述表面不规则结构具备从所述集电器向上形成的凸部和在所述凸部的侧面形成的凹槽。

根据第三实施方式，提供了如第二实施方式中所限定的锂金属电极，其中所述凸部的垂直截面具有选自四角形、梯形和十字形中的至少一种形状，并且所述凹槽的垂直截面具有选自半圆形、扇形样、三角形、四角形和哑铃样形状中的至少一种形状。