CN103975475B - 线缆型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线缆型二次电池，其包含聚合物电解质，所述聚合物电解质具有第一电解质层和第二电解质层，所述第一电解质层以50:50至80:20的重量比包含第一聚合物与第一有机电解液的混合物，所述第二电解质层形成于所述第一电解质层的至少一个表面上并且以20:80至50:50的重量比包含第二聚合物与第二有机电解液的混合物。因为本发明的多层聚合物电解质膜在机械性能与离子导电性方面都显示良好的特性，所以根据本发明的包含所述多层聚合物电解质膜的线缆型二次电池具有优异的电池性能和柔性以及经得起外部冲击的良好强度。

Description

线缆型二次电池
技术领域
本发明涉及可以自由改变形状的线缆型二次电池，更特别地涉及包含具有良好机械性能和优异离子导电性的电解质层的线缆型二次电池。
本申请要求于2011年12月14日在韩国提交的韩国专利申请10-2011-0134702和于2012年12月14日在韩国提交的韩国专利申请10-2012-0146127的优先权，通过参考将其公开内容并入本文中。
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。此外，在用于这种二次电池的电解质的情况下，需要具有优异离子导电性而无渗漏问题的合适材料。
在使用电化学反应的常规电化学装置中，已经广泛使用液体电解质，特别是通过将盐溶解于非水有机溶剂中而获得的有机溶液形式的离子导电性电解质作为电解质。然而，使用液体电解质可能引起电极材料劣化，有机溶剂的挥发增加，安全性相关问题如由环境温度和电池自身温度的增加导致的燃烧、渗漏以及以各种形式制备电化学装置时的困难。为了克服由这种液体电解质的使用导致的安全性问题，已经提出聚合物电解质如凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质。通常，电化学装置的安全性按如下次序增加：液体电解质<凝胶聚合物电解质<固体聚合物电解质，而其性能按相同次序下降。已知使用固体聚合物电解质的电池因其性能差而不能商业化。同时，与液体电解质相比，凝胶电解质具有低的离子导电性、差的机械性能，并且也可能渗漏。
另外，随着移动装置近来的发展，需要可以自由改变形状的线缆型二次电池。在线缆型二次电池的情况下，由于电池重复使用，电解质层倾向于被损坏，从而可能发生电极之间的短路。为了解决这个问题，需要具有良好机械性能的电解质。然而，因为电解质的机械性能和其离子导电性具有不一致的关系，所以存在如下问题：如果电解质的机械性能增加，则其离子导电性可能下降。
发明内容
技术问题
设计了本发明以解决现有技术的问题，因此本发明的目的在于提供一种包含具有良好机械性能和优异离子导电性的电解质层的线缆型二次电池。
技术方案
为了实现所述目的，本发明提供一种线缆型二次电池，其包含：内电极，其具有开放结构的内集电器和涂布在所述内集电器的表面上的内电极活性材料层；围绕所述内电极的电解质层，所述电解质层是聚合物电解质膜；外电极，其具有围绕所述电解质层的外表面的外电极活性材料层和围绕所述外电极活性材料层的外集电器；以及保护涂层，其被设置为围绕所述外电极，其中所述聚合物电解质膜具有第一电解质层和第二电解质层，所述第一电解质层以50:50至80:20的重量比包含第一聚合物与第一有机电解液的混合物，所述第二电解质层形成于所述第一电解质层的至少一个表面上并且以20:80至50:50的重量比包含第二聚合物与第二有机电解液的混合物。
所述第一聚合物可以是非交联的极性聚合物，并且可用于本发明中的非交联的极性聚合物的优选实例包括，但不特别限于：聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，或称聚氮杂环丙烷)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
此外，所述第二聚合物可以是非交联的极性聚合物、非交联的氧化物基聚合物或交联聚合物结构。
可以用于本发明的非交联的极性聚合物的优选实例包括，但不特别限于：聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
所述非交联的氧化物基聚合物的实例包括聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲醛以及聚二甲基硅氧烷，但不特别局限于此。
所述交联聚合物结构可以是由具有两个以上官能团的单体组成的聚合物，或由具有两个以上官能团的单体和具有一个官能团的极性单体组成的聚合物。
可以用于本发明的具有两个以上官能团的单体的优选实例包括，但不特别限于：乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、聚酯二甲基丙烯酸酯、二乙烯基醚、三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以及乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
可以用于本发明的具有一个官能团的极性单体的实例包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、氯乙烯以及氟乙烯，但不特别局限于此。
在本发明中，优选的是，所述有机电解液含有锂盐，并且可用于本发明中的锂盐的实例包括，但不特别限于：LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂族碳酸锂以及四苯基硼酸锂。
此外，可用于本发明中的有机电解液的实例包括：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、环丁砜、乙酸甲酯以及丙酸甲酯，但并不特别局限于此。
所述内电极可以以彼此平行排列的两个以上电极形成。
在本发明中，所述内电极可以是负极且所述外电极可以是正极，或者所述内电极可以是正极且所述外电极可以是负极。
所述开放结构的内集电器可以为卷绕线或网眼的形式。
所述开放结构的内集电器可以进一步包含用于供给锂离子的芯，所述芯在其中包含有电解质。
所述外集电器可以为管、卷绕线或网眼的形式。
有益效果
本发明的多层聚合物电解质膜(electrode film)包含具有良好机械性能和柔性的第一电解质层和因其中包含过量有机电解液而具有优异离子导电性的第二电解质层，从而在机械性能与离子导电性方面都显示良好的特性。因此，包含这种多层聚合物电解质膜的线缆型二次电池具有优异的电池性能和柔性以及经得起外部冲击的良好强度。
附图说明
附图示出本发明的优选实施方式并且与前述公开内容一起用于提供本发明的技术主旨的进一步理解。然而，本发明不应被解释为受附图限制。
图1显示根据本发明的一个优选实施方式的聚合物电解质膜的横截面。
图2显示根据本发明的另一个优选实施方式的聚合物电解质膜的横截面。
图3显示根据本发明的一个优选实施方式的线缆型二次电池的横截面。
图4显示根据本发明的另一个优选实施方式的线缆型二次电池的横截面。
图5是显示制备例1的聚合物电解质膜的抗拉强度的测量结果的图。
图6是显示制备例1的聚合物电解质膜的离子电导率的测量结果的图。
图7是显示制备例2的聚合物电解质膜的抗拉强度的测量结果的图。
图8是显示制备例2的聚合物电解质膜的离子电导率的测量结果的图。
图9是显示实施例1的聚合物电解质膜的离子电导率的测量结果的图。
具体实施方式
下文中，将参考附图对本发明进行详细说明。在说明之前，应理解，不能将说明书和附属权利要求书中使用的术语解释为受限于普通的和词典的含义，而是应在使得本发明人可对术语进行适当定义以进行最好说明的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相对应的含义和概念对所述术语进行解释。
图1和2示意性显示了根据本发明的优选实施方式的聚合物电解质膜。然而，在附图和实施方式中示出的构造只是仅用于说明性目的的优选实例，并不旨在限制本发明的范围，所以应理解，在不背离本发明的主旨和范围的情况下，可以对其完成其他等价物和修改。
本发明的线缆型二次电池包含：内电极，其具有开放结构的内集电器和涂布在所述内集电器的表面上的内电极活性材料层；围绕所述内电极的电解质层，所述电解质层是聚合物电解质膜；外电极，其具有围绕所述电解质层的外表面的外电极活性材料层和围绕所述外电极活性材料层的外集电器；以及保护涂层，其被设置为围绕所述外电极，其中所述聚合物电解质膜具有第一电解质层和第二电解质层，所述第一电解质层以50:50至80:20的重量比包含第一聚合物与第一有机电解液的混合物，所述第二电解质层形成于所述第一电解质层的至少一个表面上并且以20:80至50:50的重量比包含第二聚合物与第二有机电解液的混合物。
参考图1和2，本发明的聚合物电解质膜10、10'具有第一电解质层11和第二电解质层12，所述第一电解质层11以50:50至80:20的重量比包含第一聚合物与第一有机电解液的混合物，所述第二电解质层12形成于所述第一电解质层11的至少一个表面上并且以20:80至50:50的重量比包含第二聚合物与第二有机电解液的混合物。
这种聚合物电解质膜10、10'在机械性能与离子电导性方面都具有良好的特性。第一电解质层11具有良好的柔性和机械性能，但在离子电导性方面不足。这种不足的离子电导性可以通过含有用于改进整个聚合物电解质膜10、10'的离子电导性的过量有机电解液的第二电解质层12来增强。也就是说，过量包含在第二电解质层12中的有机电解液扩散到电极中以有助于在电池内形成全部的离子导电通道。
在本发明中，所述第一聚合物可以是非交联的极性聚合物，并且所述第二聚合物可以是非交联的极性聚合物、非交联的氧化物基聚合物或交联聚合物结构。
可以用于本发明的非交联的极性聚合物的优选实例包括，但不特别限于：聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
可以用于本发明的非交联的氧化物基聚合物的实例包括聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲醛以及聚二甲基硅氧烷，但不特别局限于此。
所述交联聚合物结构可以是由具有两个以上官能团的单体组成的聚合物，或由具有两个以上官能团的单体和具有一个官能团的极性单体组成的聚合物。
可以用于本发明的具有两个以上官能团的单体的优选实例包括，但不特别限于：乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、聚酯二甲基丙烯酸酯、二乙烯基醚、三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以及乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯。
可以用于本发明的具有一个官能团的极性单体的实例包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、氯乙烯以及氟乙烯，但不特别局限于此。
在本发明中，优选的是，所述有机电解液含有锂盐，并且可用于本发明中的锂盐的实例包括，但不特别限于：LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂族碳酸锂以及四苯基硼酸锂。
此外，可用于本发明中的有机电解液的实例包括：碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、环丁砜、乙酸甲酯以及丙酸甲酯，但不特别局限于此。
优选地，所述开放结构的内集电器为卷绕线或网眼的形式，但本发明不特别局限于此。
此外，所述外集电器优选为管、卷绕线或网眼的形式，但本发明不特别局限于此。
虽然内集电器的种类不受特别限制，但其优选由以下制成：不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或铜；在其表面上用碳、镍、钛或银处理过的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物；或导电聚合物。
集电器用于收集由活性材料的电化学反应所产生的电子或供给电化学反应所需要的电子。通常，集电器由诸如铜或铝的金属制成。特别地，当集电器由在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物或导电聚合物制成时，集电器的柔性比由诸如铜或铝的金属制成的集电器的柔性相对更高。此外，可以使用聚合物集电器代替金属集电器以减轻电池的重量。
导电材料可包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫、铟锡氧化物(ITO)、银、钯、镍等。导电聚合物可以选自聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚氮化硫以及它们的混合物。然而，用于集电器的不导电聚合物的种类不受特别限制。
在本发明中，虽然外集电器的形式不受特别限制，但优选为管、卷绕线或网眼的形式。外集电器可由以下制成：不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳或铜；在其表面上用碳、镍、钛或银处理过的不锈钢；铝-镉合金；在其表面上用导电材料处理过的不导电聚合物；导电聚合物；包含Ni、Al、Au、Ag、Al、Pd/Ag、Cr、Ta、Cu、Ba或ITO的金属粉末的金属糊；或者包含石墨、碳黑或碳纳米管的碳粉末的碳糊。
内电极可为负极并且外电极可为正极。或者，内电极可为正极并且外电极可为负极。
在本发明中，电极活性材料层使得离子可移动通过集电器，且通过离子的相互作用如离子进入和离开电解质层的嵌入/脱嵌来造成离子的移动。
可以将这种电极活性材料层分为负极活性材料层和正极活性材料层。
具体地，正极活性材料层可以由正极活性材料如含锂的过渡金属氧化物，例如选自以下的任一种：LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、Li(NiaCobMnc)O2(0<a<1，0<b<1，0<c<1，a+b+c＝1)、LiNi1-yCoyO2、LiCo1-yMnyO2、LiNi1-yMnyO2(O≤y<1)、Li(NiaCobMnc)O4(0<a<2，0<b<2，0<c<2，a+b+c＝2)、LiMn2-zNizO4、LiMn2-zCozO4(0<z<2)、LiCoPO4、LiFePO4以及它们的混合物制成。此外，除了这种氧化物，还可以使用硫化物、硒化物以及卤化物。
另外，负极活性材料层可以由选自以下的活性材料制成：可以常规嵌入和脱嵌锂离子的碳类材料、锂-钛复合氧化物(LTO)，和包括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)；所述金属与碳的复合物；以及它们的混合物。所述碳基材料可以是低结晶碳或高结晶碳。低结晶碳的代表性实例包括软碳和硬碳，并且高结晶碳的代表性实例包括天然石墨、漂浮石墨(Kish graphite)、热解碳、中间相沥青基碳纤维、中间相碳微珠、中间相沥青以及高温烧结碳如石油或煤焦油沥青衍生的焦炭。负极可以包含粘合剂。作为粘合剂，可以使用包括偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-共-HFP)、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯的各种粘合剂聚合物。
下文中，将参考图3和4简要说明根据本发明的具有聚合物电解质膜的线缆型二次电池的具体结构。
参考图3，本发明的线缆型二次电池100包含：内电极120，其具有开放结构的内集电器121和形成在所述内集电器121的表面上的内电极活性材料层122；成为离子通道的电解质层110；外电极130，其具有围绕所述电解质层的外表面的外电极活性材料层132和围绕所述外电极活性材料层的外集电器131；以及保护涂层，其被设置为围绕所述外电极。
此外，参考图4，本发明提供具有两个以上内电极220的线缆型二次电池200。
这种多个内电极220可以与具有管、卷绕线或网眼形式的集电器的外电极130、230一起使用以增加接触面积，从而提供高电池倍率。此外，可以调节内电极的数目，从而使得可容易地控制内电极与外电极之间的容量平衡。
在这种线缆型二次电池中，外电极130可以通过涂布在外集电器131、231上形成外电极活性材料层132、232而获得。优选地，通过使用挤压机在集电器上挤压涂布包含活性材料的电极浆料来进行涂布。内电极120、220的外部涂有聚合物电解质膜层110、210。因此，在形成内电极和电解质层110、210之后，可以在其上形成外电极130、230和保护涂层140、240。此时，如上所提及，内电极可以是负极且外电极可以是正极，或者，内电极可以是正极且外电极可以是负极。
在本发明中，保护涂层140、240是绝缘体并且形成于最外表面上以保护电极免受空气中的水分和外部冲击影响。作为保护涂层，可以使用常规聚合物树脂例如PVC、HDPE和环氧树脂。
下文中，将详细描述本发明的各种优选实施例以更好地理解本发明。然而，本发明的实施例可以不同方式修改，并且它们不应被解释为限制本发明的范围。本发明的实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明而提供的。
实施例
制备例1：第一电解质层
将几种有机电解液(1M LiPF6，碳酸亚乙酯(EC)/碳酸亚丙酯(PC)＝1/1)(EL)各自与PVdF-HFP混合以使其各自的量相对于PVdF-HFP变为30、40、50、60、70以及80重量％。将丙酮用作用于溶解聚合物的溶剂。随后，将所得混合物各自流延在玻璃上，随后干燥，从而制备电解质膜。
测量所制得的电解质膜的离子电导率和抗拉强度，将它们的结果显示于图5和6中。
制备例2：第二电解质层
根据表1中所列的组成制备混合物。以相对于聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)为3重量％的量向每个混合物中添加作为紫外线引发剂的安息香，并且将所得物各自流延在玻璃上并且暴露于紫外线辐射1分钟以进行聚合，从而制备电解质膜。
测量所制得的电解质膜的离子电导率和抗拉强度，将它们的结果显示于图7和8中。
表1
实施例1：多层聚合物电解质膜
以相对于PVdF-HFP为30重量％的量将有机电解液(1M LiPF6，EC/PC＝1/1)(EL)与PVdF-HFP混合。将丙酮用作用于溶解聚合物的溶剂。随后，将所得混合物流延在玻璃上，随后干燥，从而制备第一电解质层。为了形成第二电解质层，以相对于PEGDMA为3重量％的量向有机电解液(1M LiPF6，EC/PC＝1/1)(EL):PEO:PEGDMA＝78:15.4:6.6(重量％)的混合物中添加作为紫外线引发剂的安息香，将所得物流延在上述制备的第一电解质层上并且暴露于紫外线辐射1分钟以进行聚合。从而，制备了多层聚合物电解质膜。
测量所制得的聚合物电解质膜的离子电导率，将其结果显示于图9中。
如由制备例1和2的结果可知，第一电解质层具有低离子电导率但具有良好的机械强度，而第二电解质层具有极低的机械强度但具有优异的离子电导率。
同时，实施例1中所制备的多层聚合物电解质膜由于采用彼此补偿缺点的第一电解质层与第二电解质层的层状结构，所以在离子电导率与机械强度方面都显示良好的特性。
<附图标记>
10、10′：多层聚合物电解质膜
11：第一电解质层
12：第二电解质层
100、200：线缆型二次电池
110、210：电解质层
120、220：内电极
121、221：内集电器
122、222：内电极活性材料层
130、230：外电极
131、231：外集电器
132、232：外电极活性材料层
140、240：保护涂层

Claims (16)

1.一种线缆型二次电池，包含：
内电极，其具有开放结构的内集电器和涂布在所述内集电器的表面上的内电极活性材料层，其中所述开放结构的内集电器进一步包含用于供给锂离子的芯，所述芯在其中包含有电解质；
围绕所述内电极的电解质层，所述电解质层是聚合物电解质膜；
外电极，其具有围绕所述电解质层的外表面的外电极活性材料层和围绕所述外电极活性材料层的外集电器；以及
保护涂层，其被设置为围绕所述外电极，
其中所述聚合物电解质膜具有第一电解质层和第二电解质层，所述第一电解质层以50:50至80:20的重量比包含第一聚合物与第一有机电解液的混合物，所述第二电解质层形成于所述第一电解质层的至少一个表面上并且以20:80至50:50的重量比包含第二聚合物与第二有机电解液的混合物。
2.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述第一聚合物是非交联的极性聚合物。
3.根据权利要求2所述的线缆型二次电池，其中所述非交联的极性聚合物选自聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述第二聚合物选自非交联的极性聚合物、非交联的氧化物基聚合物、交联聚合物结构以及它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的线缆型二次电池，其中所述非交联的极性聚合物选自聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物以及它们的混合物。
6.根据权利要求4所述的线缆型二次电池，其中所述非交联的氧化物基聚合物选自聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚甲醛、聚二甲基硅氧烷以及它们的混合物。
7.根据权利要求4所述的线缆型二次电池，其中所述交联聚合物结构是由具有两个以上官能团的单体组成的聚合物，或由具有两个以上官能团的单体和具有一个官能团的极性单体组成的聚合物。
8.根据权利要求7所述的线缆型二次电池，其中所述具有两个以上官能团的单体选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、聚酯二甲基丙烯酸酯、二乙烯基醚、三羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯以及它们的混合物。
9.根据权利要求7所述的线缆型二次电池，其中所述具有一个官能团的极性单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、氯乙烯、氟乙烯以及它们的混合物。
10.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述第一有机电解液与所述第二有机电解液各自独立地含有锂盐。
11.根据权利要求10所述的线缆型二次电池，其中所述锂盐选自LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、氯硼烷锂、低级脂族碳酸锂、四苯基硼酸锂以及它们的混合物。
12.根据权利要求10所述的线缆型二次电池，其中所述第一有机电解液和所述第二有机电解液各自独立地选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、环丁砜、乙酸甲酯、丙酸甲酯以及它们的混合物。
13.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述内电极以彼此平行排列的两个以上电极形成。
14.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述内电极是负极且所述外电极是正极，或所述内电极是正极且所述外电极是负极。
15.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述开放结构的内集电器为卷绕线或网眼的形式。
16.根据权利要求1所述的线缆型二次电池，其中所述外集电器为管、卷绕线或网眼的形式。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107210493B (zh) * 2015-02-09 2019-08-27 株式会社Lg 化学 线缆型二次电池
KR102134458B1 (ko) * 2016-12-28 2020-07-15 주식회사 엘지화학 전고체 전지 및 이를 위한 고분자 전해질
WO2019045534A1 (ko) * 2017-09-01 2019-03-07 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지용 애노드의 제조방법, 이로부터 제조된 애노드, 및 상기 애노드를 포함하는 케이블형 이차전지
JP7184685B2 (ja) * 2019-03-20 2022-12-06 トヨタ自動車株式会社 二次電池
DE102019127616A1 (de) * 2019-10-14 2021-04-15 Forschungszentrum Jülich GmbH Semi-interpenetrierende Polymernetzwerke als Separatoren für den Einsatz in Alkali-Metall-Batterien
CN111785527B (zh) * 2020-07-17 2022-04-22 广德天运新技术股份有限公司 一种电极内无空白体积的赝电容型纤维状超级电容器及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1610170A (zh) * 2003-04-25 2005-04-27 韩国电子通信研究院 用于锂二次电池的包含单离子导体的复合聚合物电解质及其制备方法
CN102035043A (zh) * 2009-09-25 2011-04-27 上海比亚迪有限公司 聚合物多孔膜、其制备方法、聚合物电解质及聚合物电池和电池的制备方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3099838B2 (ja) * 1991-08-21 2000-10-16 株式会社ユアサコーポレーション 二次電池
JP3407501B2 (ja) * 1995-09-29 2003-05-19 松下電器産業株式会社 ポリマ電解質およびそれを用いたリチウム・ポリマ電池
JP3579200B2 (ja) * 1996-11-07 2004-10-20 東洋紡績株式会社 耐熱性高分子電解質ゲルおよびその製造方法
WO1998037589A1 (en) * 1997-02-21 1998-08-27 Motorola Inc. Polymeric electrolyte and electrochemical cell using same
JPH1135765A (ja) * 1997-07-24 1999-02-09 Sharp Corp 高分子固体電解質とその製造方法
JP2000164256A (ja) * 1998-11-24 2000-06-16 Kao Corp 非水系二次電池
JP2001110244A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Sony Corp バッテリケーブル
JP2001110445A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Sony Corp コード型バッテリ
WO2002061874A1 (en) * 2001-01-31 2002-08-08 Korea Institute Of Science And Technology A multi-layered, uv-cured polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
JP2003109666A (ja) * 2001-07-27 2003-04-11 Nissan Motor Co Ltd 全固体ポリマー電池用構造体、全固体ポリマー電池及びその製造方法
US7767329B2 (en) * 2003-11-17 2010-08-03 Adaptive Materials, Inc. Solid oxide fuel cell with improved current collection
JP4828112B2 (ja) * 2004-10-22 2011-11-30 Ｎｅｃトーキン株式会社 プロトン伝導性高分子材料並びにこれを用いた固体電解質膜、電気化学セル及び燃料電池
JP2008251189A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Sanyo Electric Co Ltd 円筒型電池の製造方法
KR20090009598A (ko) * 2007-07-20 2009-01-23 경상대학교산학협력단 무선 충전용 선형 전지
US9017882B2 (en) * 2008-11-07 2015-04-28 Seeo, Inc. Electrodes with solid polymer electrolytes and reduced porosity
KR101192083B1 (ko) * 2009-11-18 2012-10-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US8580438B2 (en) * 2009-12-15 2013-11-12 Lawrence Livermore National Security, Llc Monolithic three-dimensional electrochemical energy storage system on aerogel or nanotube scaffold
KR101081616B1 (ko) * 2010-02-01 2011-11-09 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
KR101279409B1 (ko) 2010-02-01 2013-06-27 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
KR101115922B1 (ko) * 2010-02-02 2012-02-13 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지의 제조방법
KR20110127972A (ko) 2010-05-20 2011-11-28 주식회사 엘지화학 금속 코팅된 고분자 집전체를 갖는 케이블형 이차전지
KR101311494B1 (ko) * 2010-06-14 2013-09-25 주식회사 엘지화학 전기화학소자용 전해질, 그 제조방법 및 이를 구비한 전기화학소자

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1610170A (zh) * 2003-04-25 2005-04-27 韩国电子通信研究院 用于锂二次电池的包含单离子导体的复合聚合物电解质及其制备方法
CN102035043A (zh) * 2009-09-25 2011-04-27 上海比亚迪有限公司 聚合物多孔膜、其制备方法、聚合物电解质及聚合物电池和电池的制备方法

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