CN110419137B - 电极组件和包括其的锂电池 - Google Patents

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Abstract

提供了堆叠的电极组件，其包括：最低电极，所述最低电极布置在堆叠的电极组件的最低部分上；最高电极，所述最高电极布置在堆叠的电极组件的最高部分上；至少一个单元堆叠体，所述至少一个单元堆叠体布置在最低电极和最高电极之间并且包括正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔板；和布置在最低电极和至少一个单元堆叠体之间以及至少一个单元堆叠体和最高电极之间的隔板。通过采用包括网筛电极集电器的电极作为堆叠的电极组件的最低电极或最高电极，可改善锂电池的容量和能量密度。

Description

电极组件和包括其的锂电池
技术领域
本公开涉及电极组件和包括其的锂电池。
背景技术
与一般不可再充电的原电池不同，二次电池称为可再充电电池并且已经广泛用于紧凑的高科技电子设备领域中，包括数字照相机、移动设备和笔记本电脑。也正在开发中等规模和大规模电池，并且尤其，随着电动汽车(EV)的分销，正在开发高容量安全的二次电池。
二次电池的例子包括镍-镉电池、镍-金属氢化物电池、镍-氢化物电池和锂二次电池。这些电池中，锂二次电池可通过串联连接数个电池而用于高功率EV。因为与镍-镉电池或镍-金属氢化物电池相比，每单位重量的锂二次电池具有高的操作电压和卓越的能量密度特性，所以锂二次电池的使用逐渐增加。
所以，需要代表高容量和具有高能量密度的锂二次电池。
发明内容
技术问题
提供了堆叠的电极组件，其中包括网筛电极集电器的电极布置在电极组件的最高部分和/或最低部分上。
提供了通过采用堆叠的电极组件而具有高容量和高能量密度的锂电池。
技术方案
根据本公开的方面，
堆叠的电极组件包括：
最低电极，所述最低电极布置在堆叠的电极组件的最低部分上；
最高电极，所述最高电极布置在堆叠的电极组件的最高部分上；
至少一个单元堆叠体，所述至少一个单元堆叠体布置在最低电极和最高电极之间并且包括正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔板；和
布置在最低电极和至少一个单元堆叠体之间以及至少一个单元堆叠体和最高电极之间的隔板，
其中最低电极或最高电极包括电极，所述电极包括网筛电极集电器。
根据本公开的另一方面，锂电池包括堆叠的电极组件。
本公开的有益效果
根据实施方式的锂电池通过包括堆叠的电极组件可具有增加容量和改善的能量密度，其中包括网筛电极集电器的电极布置在堆叠的电极组件的最高部分和/或最低部分上。
附图说明
图1至4为根据不同实施方式的电极组件的截面图。
图5为显示与包括非多孔电极集电器的负极相比，包括网筛电极集电器的负极的厚度减小效果的视图。
图6至8为根据不同实施方式的电极组件的结构的截面图。
图9至11为包括适于根据实施方式的电极组件的网筛电极集电器的负极的截面图。
图12为用于解释包括网筛电极集电器的负极的形成的视图。
图13A至13D为网筛电极集电器的各种形状的照片。
图14为具有不同数量的开孔或不同开孔率的网筛电极集电器的照片。
图15为根据比较例的具有金属泡沫形三维开孔的电极集电器的视图。
具体实施方式
根据本公开的方面，
堆叠的电极组件包括：
最低电极，所述最低电极布置在堆叠的电极组件的最低部分上；
最高电极，所述最高电极布置在堆叠的电极组件的最高部分上；
至少一个单元堆叠体，所述至少一个单元堆叠体布置在最低电极和最高电极之间并且包括正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔板；和
布置在最低电极和至少一个单元堆叠体之间以及至少一个单元堆叠体和最高电极之间的隔板，
其中最低电极或最高电极包括电极，所述电极包括网筛电极集电器。最低电极和最高电极都可包括电极，所述电极包括网筛电极集电器。
包括网筛电极集电器的电极可进一步包括位于网筛电极集电器的一个侧面上的电极活性物质。
包括网筛电极集电器的电极可进一步包括位于网筛电极集电器的两个相对侧面上的电极活性物质。
包括网筛电极集电器的电极可具有不对称的形状，其中位于其一个侧面上的电极活性物质的厚度不同于位于其另一个侧面上的电极活性物质的厚度。
包括网筛电极集电器的电极可进一步包括位于网筛电极集电器的开孔内部的电极活性物质。
不包括网筛电极集电器的电极可包括非多孔电极集电器和布置在非多孔电极集电器的至少一个侧面上的电极活性物质。
至少一个单元堆叠体可具有以负极、隔板、正极、隔板和负极的顺序(或正极、隔板、负极、隔板和正极的顺序)堆叠的双电池单元结构。
网筛电极集电器可具有金属网筛形状，其中在两个维度上布置多个开孔。
网筛电极集电器可包括Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Ag、W、Pt、不锈钢用钢(SUS)和其组合中的至少一种。
网筛电极集电器的厚度可为10μm至500μm。
包括网筛电极集电器的电极可包括位于网筛电极集电器的一个侧面上的电极活性物质，并且网筛电极集电器的开孔的数量(ppi)可为每英寸30个或更多或网筛电极集电器的开孔率可为40％或更小。
包括网筛电极集电器的电极可包括位于网筛电极集电器的两个相对侧面上的电极活性物质，并且网筛电极集电器的开孔的数量(ppi)可为每英寸30个或更少或网筛电极集电器的开孔率可为40％或更大。
根据本公开的另一方面，锂电池包括堆叠的电极组件。
具体实施方式
因为本公开允许各种改变和许多实施方式，将在附图中阐释和在书面描述中详细描述示例性实施方式。但是，这不旨在将本公开限于具体的实施方式，并且应理解，包括在本公开的精神和范围内的所有的改变、等效方式和替换包括在本公开中。在本公开的描述中，当认为它们可能不必要地混淆本公开的本质时，省略了相关技术的某些详细解释。应当理解，尽管术语“第一”、“第二等可在本文用于描述各种组分，但是这些组分不应受这些术语的限制。这些术语仅仅用于区分一个组分与另一组分。在本说明书中使用的术语仅仅用于描述示例性实施方式，并且不旨在限制本公开。以单数使用的表述包括复数的表述，除非其在上下文中具有明确不同的含义。在本说明书中，应当理解，术语比如“包括”、“具有”和“包含”旨在指示在说明书中公开的特征、数字、步骤、动作、组分、部分或其组合的存在，并且不旨在排除可存在或可增加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、组分、部分或其组合的可能性。如其中所使用，取决于情况，“/”可解释为“和”，或解释为“或”。
在附图中，放大了厚度，以便清晰表达多个层和区域。遍及说明书，相同的参考数值用于类似的元件。应理解，当层、区域或组件被称为“在”另一层、区域或组件“上形成”时，其可直接或间接在另一层、区域或组件上形成。
下文，将参考其中显示本公开的示例性实施方式的附图更充分地描述本公开。当参考附图进行描述时，附图中相同的参考数值表示相同或相应的元件，并且将省略其重复描述。在附图中，放大了厚度，以便清晰表达多个层和区域。为了便于解释，附图中一些层和区域的尺寸可被放大。
一般而言，通过如下完成锂电池：将电极组件插入至具有正方形、圆柱形形状、袋形状等的壳体，并且然后注入电解质。取决于其结构，电极组件可归类为胶卷型(缠绕型)和堆叠型，胶卷型缠绕其之间具有隔板的长的薄片正极和负极，并且堆叠型顺序堆叠具有预定的尺寸的其之间具有隔板的多个正极和负极。
在堆叠的电极组件中，电极位于最外部分上，即，最高部分或最低部分包括非反应区，其中不出现锂离子的嵌入/脱嵌，因此可增加不可逆的容量。因为不可逆的容量的增加使得锂电池的寿命特性劣化，需要使不可逆的容量最小化。
作为回顾可使不可逆的容量最小化的方法的结果，揭示了通过使得堆叠的电极组件的最高电极和/或最低电极与位于堆叠的电极组件内部的电极不同，可实施一种电池，所述电池减少了不可逆的容量并且增加了能量密度。
下文，详细地描述本公开。
根据本公开的方面的堆叠的电极组件包括：
最低电极，所述最低电极布置在电极组件的最低部分上；最高电极，所述最高电极布置在电极组件的最高部分上；至少一个单元堆叠体，所述至少一个单元堆叠体布置在最低电极和最高电极之间，并且包括正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔板；和布置在最低电极和至少一个单元堆叠体之间以及至少一个单元堆叠体和最高电极之间的隔板，
其中最低电极或最高电极包括电极，所述电极包括网筛电极集电器。
这里，电极可为正极或负极，并且围绕隔板顺序堆叠的电极可具有不同的极性。换句话说，电极组件可具有以正极、隔板和负极的顺序(或负极、隔板和正极的顺序)堆叠的结构。
例如，最低电极和最高电极都可为包括网筛电极集电器的电极。
电极组件中包括网筛电极集电器的电极可进一步包括位于网筛电极集电器的开孔内部的电极活性物质。
这里，网筛电极集电器不同于普通集电器，比如箔形薄板。网筛电极集电器表示包括在两个维度上布置在薄片型基材内部的多个开孔的集电器。包括网筛电极集电器的电极可具有其中电极活性物质位于网筛电极集电器的开孔内部的结构。
电极组件中除了包括网筛电极集电器的电极之外的其他电极可包括非多孔电极集电器，例如，非多孔电极集电器，比如金属薄板，以及布置在非多孔电极集电器的至少一个侧面上的电极活性物质。即，在不包括网筛电极集电器的电极中，顺序堆叠电极活性物质和集电器，并且不包括网筛电极集电器的电极具有边界，通过该边界在堆叠顺序中清晰区分电极活性物质和集电器。所以，不包括网筛电极集电器的电极的结构不同于包括网筛电极集电器的电极的结构，其中负极活性物质或正极活性物质位于网筛电极集电器的开孔内部。
在仅仅包括不包括网筛电极集电器的电极的堆叠的电极组件的情况下，由于如上述的最低电极或最高电极，不可逆的容量增加。所以，为了解决该问题，可考虑使用其中活性物质不布置在其最低部分或最高部分上的电极，即，使用其中活性物质仅仅布置在集电器的一个侧面上的电极。但是，其中活性物质仅仅布置在集电器的一个侧面上的电极可具有弯曲现象，其中在辊压工艺期间极板弯曲。
相反，在采用包括网筛电极集电器的电极作为最低电极或最高电极的电池中，可不发生极板弯曲现象，并且可不发生由于最高电极或最低电极造成的容量减少。所以，与采用仅仅包括不包括网筛电极集电器的电极的堆叠的电极组件的电池相比，可增加采用包括网筛电极集电器的电极的电池的容量和能量密度。
单元堆叠体可具有以正极、隔板和负极的顺序(或负极、隔板和正极的顺序)堆叠的全电池单元结构。
在另一实施方式中，单元堆叠体可具有以负极、隔板、正极、隔板和负极的顺序(或正极、隔板、负极、隔板和正极的顺序)堆叠的双电池单元结构。
下文，参考附图更详细地描述实施方式。
图1至4为根据实施方式的堆叠的电极组件100的截面图。参考图1至3，电极组件100包括最低电极、最高电极以及布置在最低电极和最高电极之间的一个单元堆叠体u1。参考图4，电极组件100包括最低电极、最高电极以及布置在最低电极和最高电极之间的两个单元堆叠体u1和u2。
如图1中显示，电极组件100的最低电极可为包括网筛电极集电器51的负极50。电极组件100可具有其中顺序堆叠负极50、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和负极30的结构，负极50包括网筛电极集电器51，并且单元堆叠体u1包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20。
而且，尽管本说明书中未显示，但是电极组件100也可具有其中顺序堆叠正极40、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和正极20的结构，正极40包括网筛电极集电器，并且单元堆叠体u1包括顺序堆叠的负极30、隔板10、正极20、隔板10和负极30。
在该情况下，在电极组件100中，可堆叠电极，使得具有不同极性的电极彼此相对，其中隔板10在它们之间。
包括网筛电极集电器51的负极50可包括网筛电极集电器51和布置在网筛电极集电器51的两个相对侧面上的负极活性物质55。正极20可包括非多孔正极集电器22和布置在非多孔正极集电器22的两个相对侧面上的正极活性物质24。负极30可包括非多孔负极集电器32和布置在非多孔负极集电器32的两个相对侧面上的负极活性物质34。
如图2中显示，电极组件100的最高电极可为包括网筛电极集电器51的负极50。电极组件100可具有其中顺序堆叠负极30、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和负极50的结构，单元堆叠体u1包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20，并且负极50包括网筛电极集电器51。
而且，尽管本说明书中未显示，但是电极组件100也可具有其中顺序堆叠正极20、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和正极40的结构，单元堆叠体u1包括顺序堆叠的负极30、隔板10、正极20、隔板10和负极30，并且正极40包括网筛电极集电器。
如图3中显示，电极组件100的最高电极和最低电极都可为包括网筛电极集电器51的负极50。电极组件100可具有其中顺序堆叠负极50、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和负极50的结构，负极50包括网筛电极集电器51，并且单元堆叠体u1包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20。
而且，尽管本说明书中未显示，但是电极组件100也可具有其中顺序堆叠正极40、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和正极40的结构，单元堆叠体u1包括顺序堆叠的负极30、隔板10、正极20、隔板10和负极30，并且正极40包括网筛电极集电器。但是，形成包括网筛电极集电器51的负极50作为电极组件100的最低电极和最高电极在制造成本和稳定性的方面可能是有利的。
如图4中显示，电极组件100可包括作为最低电极和最高电极的包括网筛电极集电器51的负极50和包括网筛电极集电器41的正极40，以及两个单元堆叠体u1和u2。电极组件100可具有其中顺序堆叠负极50、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10、负极30、单元堆叠体u2、隔板10和正极40的结构，负极50包括网筛电极集电器51，单元堆叠体u1包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20，单元堆叠体u2包括顺序堆叠的负极30、隔板10、正极20、隔板10和负极30，并且正极40包括网筛电极集电器41。
包括网筛电极集电器41的正极40可包括网筛电极集电器41和布置在网筛电极集电器41的两个相对侧面上的正极活性物质45。包括网筛电极集电器51的负极50可包括网筛电极集电器51和布置在网筛电极集电器51的两个相对侧面上的负极活性物质55。
而且，尽管本说明书中未显示，但是电极组件100也可具有其中顺序堆叠正极40、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10、单元堆叠体u2、隔板10和负极50的结构，正极40包括网筛电极集电器，单元堆叠体u1包括顺序堆叠的负极30、隔板10、正极20、隔板10和负极30，单元堆叠体u2包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20，并且负极50包括网筛电极集电器。
从图1至4显示了仅仅包括一个或两个单元堆叠体u1和u2的电极组件，但是包括三个或更多个单元堆叠体的电极组件也是可以的。
如上述，当包括网筛电极集电器41和51的电极40和50提供为电极组件100的最低电极和最高电极时，不仅仅可减小采用该电极组件的电池的不可逆的容量，而且由于厚度减小，可预期电池的容量增加和能量密度改善。
图5为显示与包括非多孔电极集电器32的负极30相比，包括网筛电极集电器51的负极50的厚度减小效果的视图。参考附图，与其中具有恒定厚度t的负极活性物质34布置在非多孔电极集电器32的两个相对侧面上的负极30相比，包括网筛电极集电器51的负极50的厚度t’可减小至负极30的约1/2厚度的水平。例如，当负极30布置在电极组件的最外部分上时，负极30包括布置在非多孔电极集电器32的两个相对侧面上的负极活性物质34，因为其中实际发生锂离子反应的反应区被限于电极集电器32的面向正极(未显示)的一个侧面，即使包括网筛电极集电器51的负极50的厚度减小至一半，也不影响整个电池的性能。
尽管图5显示了与包括非多孔电极集电器32的负极30相比，包括网筛电极集电器51的负极50的厚度减小效果，但是在包括网筛电极集电器41的正极40的情况下，与包括非多孔电极集电器22的正极20相比，也实现了相同的厚度减小效果。
图6和7为根据实施方式的堆叠的电极组件100的截面图。参考附图，电极组件100的最低电极和最高电极都可为包括网筛电极集电器51的电极50’。电极组件100可具有其中顺序堆叠负极50’、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和负极50’的结构，负极50’包括网筛电极集电器51，并且单元堆叠体u1包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20。
与图3中显示的包括网筛电极集电器51的负极50不同，图6和7中显示的包括网筛电极集电器51的负极50’包括布置在网筛电极集电器51的一个侧面上的负极活性物质55。即，图3中显示的包括网筛电极集电器51的负极50包括布置在网筛电极集电器51的两个相对侧面上的负极活性物质55。相反，图6和图7中显示的包括网筛电极集电器51的负极50’包括布置在网筛电极集电器51的一个侧面上的负极活性物质55。
更具体而言，在图6的实施方式中，负极活性物质55布置在网筛电极集电器51的内表面上，或网筛电极集电器51的面向单元堆叠体u1的内表面上。在图7的实施方式中，负极活性物质55布置在网筛电极集电器51的外表面上，或与单元堆叠体u1相对的外表面上。
在图6和图7的实施方式中，因为负极活性物质55通过网筛电极集电器51的开孔朝着网筛电极集电器51的两个相对侧面打开，所以布置在网筛电极集电器51的内表面和外表面的一个上的负极活性物质55可在网筛电极集电器51的两侧方向上作用。即，布置在网筛电极集电器51的外表面上并且不直接面向单元堆叠体u1的正极20的负极活性物质55也可与布置在内表面上的负极活性物质55同样参与电化学反应。
在图6的实施方式中，因为布置在网筛电极集电器51的内表面上的负极活性物质55不通过网筛电极集电器51的开孔作用并且直接面向单元堆叠体u1的正极，图6的实施方式可更有利地增加电池容量。在图7的实施方式中，与负极活性物质55相比，网筛电极集电器51布置在相对内部，网筛电极集电器51可避免与壳体(未显示)的直接短路，并且因此在安全性方面更有利。
尽管本说明书中未显示，但是电极组件100可具有其中顺序堆叠正极40、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和正极40的结构，正极40包括网筛电极集电器，并且单元堆叠体u1包括顺序堆叠的负极30、隔板10、正极20、隔板10和负极30。在该情况下，包括网筛电极集电器的正极40可包括布置在面向单元堆叠体u1的内表面上和与单元堆叠体u1相对的外表面中的一个上的正极活性物质45。
图8为根据实施方式的堆叠的电极组件的截面图。参考附图，电极组件100的最低电极和最高电极都可为包括网筛电极集电器51的负极50”。电极组件100可具有其中顺序堆叠负极50”、隔板10、单元堆叠体u1、隔板10和负极50”的结构，负极50”包括网筛电极集电器51，并且单元堆叠体u1包括顺序堆叠的正极20、隔板10、负极30、隔板10和正极20。
与图3中显示的包括网筛电极集电器51的负极50相同，图8中显示的包括网筛电极集电器51的负极50”包括布置在网筛电极集电器51的两个相对侧面上的负极活性物质55。但是，在图8的实施方式中，分别布置在网筛电极集电器51的内表面和外表面上的负极活性物质55的厚度t1和t2彼此不同。例如，布置在网筛电极集电器51的面向单元堆叠体u1的内表面上的负极活性物质55的厚度t1可大于布置在网筛电极集电器51的与单元堆叠体u1相对的外表面上的负极活性物质55的厚度t2。即，在
图8的实施方式中，包括网筛电极集电器51的负极50”可在包括分别布置在内表面和外表面上并且具有不同厚度t1和t2的负极活性物质55的不对称的结构中形成。
因为负极活性物质55在网筛电极集电器51的两个相对侧面上形成，所以可改善负极活性物质55和网筛电极集电器51之间的粘合力，并且因为相对厚的负极活性物质55布置在直接面向单元堆叠体u1的正极20的网筛电极集电器51的内表面上，所以可改善电池性能。
在图8的实施方式中，在形成包括网筛电极集电器51的负极50”时，当将负极活性物质55涂布在网筛电极集电器51的一个表面，例如，内表面上时，通过施加预定的压力，负极活性物质55可被允许渗透通过网筛电极集电器51的开孔并且渗透至网筛电极集电器51的外表面。可选地，具有不同厚度t1和t2并且通过丝网印刷形成的负极活性物质55可压印粘合在网筛电极集电器51的两个相对侧面上。
尽管图8仅仅显示了包括网筛电极集电器51的负极50”，但是上述技术特征同样适用于包括网筛电极集电器41的正极40。
图9至11为各自包括适用于根据实施方式的堆叠的电极组件的网筛电极集电器52和53的负极150、250和350的截面图。
参考附图，各自包括网筛电极集电器52和53的负极150、250和350可包括彼此隔开的两个或更多个网筛电极集电器52和53。例如，各自包括网筛电极集电器52和53的负极150、250和350可包括在负极150、250和350的厚度方向上彼此隔开并且彼此平行的两个或更多个网筛电极集电器52和53。因为两个不同的网筛电极集电器52和53布置在一个负极150(250、350)的内部，可改善负极150(250、350)的整体导电率，并且可更稳定地固定负极活性物质55。导电率的改善可导致功率和容量的改善。布置在一个负极150(250、350)内部的不同的网筛电极集电器52和53中的至少两个不同的网筛电极集电器52和53可形成为在不同的位置包括开孔或具有不同的开孔率。例如，布置在一个负极150(250、350)内部的不同的网筛电极集电器52和53可在不同的位置具有开孔或具有不同的开孔率，使得一个负极150(250、350)内部的电导率彼此补充或补偿。例如，具有相对低开孔率的网筛电极集电器52可改善与电极活性物质55的粘合力。因为具有相对高开孔率的网筛电极集电器53在多个开孔的内部接收电极活性物质55，可减小对于对应于包括两个或更多个网筛电极集电器52和53的电极活性物质55的荷载量的影响，并且可补充导电率。而且，在具有相对低开孔率的网筛电极集电器52的情况下，网筛是致密的并且因此电极活性物质55未适当地填充网筛。在具有相对高开孔率的网筛电极集电器53的情况下，电极活性物质55未适当地固定并且可容易通过开孔而脱落。所以，各个网筛电极集电器52和53的特性可通过将具有不同开孔率的网筛电极集电器52和53组合而补充。
在图9和10的实施方式中，一个负极150(250)可包括两个不同的网筛电极集电器52和53。在图11的实施方式中，一个负极350可包括三个不同的网筛电极集电器52和53。在图11的实施方式中，提供给一个负极350的三个网筛电极集电器52和53中的两个网筛电极集电器52和53可在不同的位置具有开孔或具有不同的开孔率。例如，如图11中显示，因为具有相对高开孔率的网筛电极集电器53布置在具有相对低开孔率的网筛电极集电器52的两个相对侧面上，所以整个负极350可具有对称的结构并且在负极350的厚度方向上具有对称的导电率。
尽管图9至11仅仅显示了包括两个不同的网筛电极集电器52和53的负极50，但是上述技术特征同样适用于包括两个不同的网筛电极集电器的正极40。
图12为用于解释包括网筛电极集电器的负极的形成的视图。参考附图，网筛电极集电器51可具有其中在两个维度上布置多个开孔的金属网筛形状。负极50可通过将负极活性物质55的两个层在其中负极活性物质55的两个层彼此相对的方向上压印粘合在网筛电极集电器51的两个相对表面上而形成，负极活性物质55的两个层通过丝网印刷形成。这里，网筛电极集电器51可包括在两个不同的方向上延伸的多个金属丝，金属丝为编织的。即，网筛电极集电器51具有大体上平坦的板形结构，但是不是以完全平坦的形状形成并且可具有以织物形式编织的形状。以这种方式形成的网筛电极集电器51在两个相对的表面方向上可具有多个曲线，并且增加了与布置在网筛电极集电器51的两个相对的表面上的电极活性物质55的粘合力。
对于形成包括网筛电极集电器51的负极50的另一方法，可为下述方法：将网筛电极集电器51浸渍在含有用于形成负极活性物质55的淤浆的浴皿(未显示)中，并且在网筛电极集电器51的两个相对的表面上共同形成负极活性物质55。
而且，可应用涂布方法，涂布方法包括将负极活性物质55涂布在网筛电极集电器51的一个侧面上，以便形成其中负极活性物质55形成在网筛电极集电器51的一个侧面上的负极50。
尽管图12仅仅显示了包括网筛电极集电器51的负极50的形成，但是上述技术特征同样适用于包括网筛电极集电器41的正极40。
图13A至13D为网筛电极集电器的各种形状的照片。
根据实施方式的网筛电极集电器可具有以如图13A中的金属网筛结构编织的形状，或具有以如图13B中的织物形式编织的形状。而且，根据实施方式的网筛电极集电器可具有其中多个开孔在如图13C中的单个薄板薄片中打穿的形状。而且，根据实施方式的网筛电极集电器可具有如图13D中的不规则形状的开孔。例如，具有不规则形状的开孔的网筛电极集电器可以以非机织物形状制备。
根据实施方式的网筛电极集电器可包括如图13A至13C中显示的各种形状的规则开孔，或包括如图13D中显示的不规则形状的开孔。
网筛电极集电器41和51可具有其中多个开孔在两个维度上布置在整体上具有薄片形状的基材中的形状。例如，网筛电极集电器41和51可具有金属网筛形状。
例如，网筛电极集电器41和51可包括Al、Ti、V、CR、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Ag、W、Pt、SUS和其组合中的至少一种。
在其中包括网筛电极集电器51的电极为负极50的情况下，网筛电极集电器51可包括Cu金属网筛。在其中包括网筛电极集电器41的电极为正极40的情况下，网筛电极集电器41可包括Al金属网筛。例如，在其中包括网筛电极集电器51的电极为负极50的情况下，网筛电极集电器51可为Cu金属网筛。在其中包括网筛电极集电器41的电极为正极40的情况下，网筛电极集电器41可为Al金属网筛。
例如，网筛电极集电器41和51的厚度可为约10μm至约500μm。具体而言，例如，网筛电极集电器41和51的厚度可为约50μm至约500μm。具体而言，例如，网筛电极集电器41和51的厚度可为约50μm至约200μm。当在电池的最低部分和/或最高部分中采用具有上述厚度范围的包括网筛电极集电器41和51的电极40和50时，可减小电池的不可逆的容量。
网筛电极集电器41和51可包括适当的范围内的开孔，以便减小不可逆的容量和实施期望的电池的容量。
图14为具有不同数量的开孔或不同的开孔率的网筛电极集电器的照片。图14A至图14F中显示的每个网筛电极集电器中的开孔的尺寸、开孔的数量和开孔率提供在表1中。
表1
Figure BDA0002195915900000111
Figure BDA0002195915900000121
表1中，开孔的尺寸(英寸)表示开孔的直径，并且开孔的数量表示每英寸的开孔的数量(ppi，每英寸的开孔)。在图14中，显示了从左侧(a)至右侧(f)每英寸的开孔的数量(ppi)逐渐增加并且开孔率减少。
网筛电极集电器中每英寸的开孔的数量(ppi)的增加意思是密集地布置具有小尺寸的开孔。这意味着开孔率也相应降低。
对于其中电极活性物质布置在相关网筛电极集电器41和51的一个侧面上的电极40和50以及其中电极活性物质布置在相关网筛电极集电器41和51的两个相对侧面上的电极40和50，网筛电极集电器41和51的开孔的数量或开孔率可设计为不同的范围。
在网筛电极集电器41和51的两个相对侧面上包括电极活性物质的电极可维持与电极活性物质的粘合力，即使电极包括具有相对高开孔率(相对少量的开孔)的网筛电极集电器41和51。而且，在其中电极活性物质被适当固定的限制内，当网筛电极集电器41和51具有高的开孔率(相对少量的开孔)时，可增加可渗入开孔的电极活性物质的荷载量，并且在网筛电极集电器41和51的两个相对的表面上形成的电极活性物质可通过充分形成的网筛电极集电器41和51的开孔紧密地彼此连接，并且因此可促进电化学反应。更具体而言，如图3和4的实施方式中，当包括网筛电极集电器41和51的电极40和50包括布置在网筛电极集电器41和51的两个相对侧面上的电极活性物质45和55时，网筛电极集电器41和51的开孔的数量(ppi)可为每英寸30个或更少，或网筛电极集电器41和51的开孔率可为40％或更大。
在电极40和50在网筛电极集电器41和51的一个侧面上包括电极活性物质的情况下，当电极40和50包括具有相对小开孔率(相对大量的开孔)的网筛电极集电器41和51时，电极40和50有利地保持与电极活性物质卓越的粘合力。更具体而言，如图6和7的实施方式中，当包括网筛电极集电器51的电极(例如负极50’)包括布置在网筛电极集电器41和51的一个侧面上的电极活性物质(例如负极活性物质55)时，网筛电极集电器51的开孔的数量(ppi)可为每英寸30个或更多，或网筛电极集电器51的开孔率可为40％或更小。
换句话说，因为其中开孔的数量(ppi)为每英寸30个或更多或开孔率为40％或更小的网筛电极集电器41和51(具有小开孔率的网筛电极集电器)可维持卓越的与电极活性物质的粘合力，所以可提供电极40和50二者，电极40和50包括布置在网筛电极集电器41和51的两个相对侧面上或一个侧面上的电极活性物质。相反，在其中开孔的数量(ppi)为每英寸30个或更少或开孔率为40％或更大的网筛电极集电器41和51(网筛电极集电器具有高开孔率)的情况下，可有利地提供其中电极活性物质布置在网筛电极集电器41和51的两个相对的表面上的电极40和50，保持卓越的与电极活性物质的粘合力。当提供其中电极活性物质布置在网筛电极集电器41和51的一个侧面上的电极时，网筛电极集电器41和51具有相对高的开孔率，可减小与电极活性物质的粘合力。
如图9至11中显示，因为包括两个或更多个不同网筛电极集电器52和53的电极(例如负极150、250和350)可通过使用两个不同的网筛电极集电器52和53适当固定电极活性物质，即使网筛电极集电器52和53包括相对少量的开孔或具有相对高的开孔率(具有高的开孔率的网筛电极集电器)，可构成其中电极活性物质布置在一个侧面上的电极。
图15为根据比较例的包括电极集电器2和电极活性物质4的电极5的视图，电极集电器2包括具有金属泡沫形状的三维开孔，并且电极活性物质4渗透至电极集电器2的开孔中。在具有该形状的电极5中，因为电极5的整个厚度受到具有金属泡沫形状的电极集电器2的限制，所以，与根据实施方式的包括网筛电极集电器41和51的电极40和50相比，电极5具有相对厚的厚度。而且，电极活性物质4的荷载量受到对应于具有金属泡沫形状的电极集电器2的精细开孔的体积的限制。因为体积由于具有相对厚的金属泡沫形状的电极集电器2而增加，但是电极活性物质4的荷载量受到精细开孔的体积的限制，所以每相同体积的能量密度受限并且能量密度相对下降。
下文，描述制造锂电池的方法。
可如下制造包括网筛电极集电器41的正极40。
首先，制备网筛电极集电器41。接下来，可通过如下制造正极活性物质复合材料：将作为电极活性物质的正极活性物质、粘结剂和选择性的导电材料在溶剂中混合。包括网筛电极集电器41的正极40可通过如下制造：通过丝网印刷将上述制造的正极活性物质复合材料形成为分层的结构，并且通过压印将正极活性物质复合材料粘合在网筛电极集电器的两个相对的表面上，或将网筛电极集电器浸渍在含有正极活性物质复合材料的浴皿中，或涂布正极活性物质复合材料并且然后将网筛电极集电器干燥。
对于用于正极活性物质复合材料的正极活性物质，可使用通常在本领域中使用的所有的材料。例如，可使用在一个化学式中表达的化合物，化学式包括：LiaA1-bBbD2(其中，0.90≤a≤1，和0≤b≤0.5)；LiaE1-bBbO2-cDc(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiE2-bBbO4-cDc(其中，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobBcDα(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcDα(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNibEcGdO2(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0.001≤d≤0.1)；LiaNibCocMndGeO2(其中，0.90≤a≤1，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)；LiaNiGbO2(其中，0.90≤a≤1，0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(其中，0.90≤a≤1，0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(其中，0.90≤a≤1，0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(其中，0.90≤a≤1，0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiIO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2)；LiFePO4。
在上述化学式中，A为Ni、Co、Mn或其组合；B为Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素或其组合；D为O、F、S、P或其组合；E为Co、Mn或其组合；F为F、S、P或其组合；G为Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V或其组合；Q为Ti、Mo、Mn或其组合；I为Cr、V、Fe、Sc、Y或其组合；并且J为V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu或其组合。
例如，LiCoO2、LiMnxO2x(x＝1，2)、LiNi1-xMnxO2x(0<x<1)、LiNi1-x-yCoxMnyO2(0≤x≤0.5，0≤y≤0.5)、FePO4。
用于正极活性物质复合材料的粘结剂为有助于正极活性物质和导电材料的联结以及正极活性物质和集电器的联结的组分。基于100重量份的正极活性物质，添加的粘结剂多至1至50重量份。例如，基于100重量份的正极活性物质，可添加的粘结剂的范围为1至30重量份、1至20重量份或1至15重量份。粘结剂可为下述中的一种：聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚偏二氯乙烯、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚苯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚乙烯砜、聚酰胺、聚缩醛、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)、磺化的EPDM、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶和其组合。
对于导电材料，可使用通常用于锂电池的任何材料。导电材料的例子包括包含下述的导电材料：碳类的材料，包括炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维；包括包含Cu、Ni、Al和Ag的金属粉末或金属纤维的金属类材料；以及包括聚亚苯衍生物或其混合物的导电聚合物。可适当地调整和使用导电材料的含量。例如，正极活性物质和导电材料的重量比可在99:1至90:10的范围内。
对于溶剂，可使用N-甲基-吡咯烷酮(NMP)、丙酮、水等。对于溶剂的含量，基于100重量份的正极活性物质，可使用1至40重量份。当溶剂的含量在上述范围内时，形成活性物质的操作是容易的。
在包括网筛电极集电器51的负极50的情况下，可通过与制造包括网筛电极集电器41的正极40的方法相同的方法制造负极50，只是负极活性物质用作电极活性物质。而且，与正极的那些相同的粘结剂、相同的导电材料和相同的溶剂可用于负极活性物质复合材料。
对于负极活性物质，可使用通常在本领域中使用的所有的材料。例如，负极活性物质可包括下述中的至少一种：锂金属、可与锂形成合金的金属、过渡金属氧化物、非过渡金属氧化物和碳材料。
例如，可与锂形成合金的金属可包括Si、Sn、Al、Ge、Pb、Bi、Sb、Si-Y合金(其中Y是碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、过渡金属、稀土元素或其组合元素，不包括Si)、Sn-Y合金(其中Y是碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、过渡金属、稀土元素或其组合元素，不包括Sn)等。元素Y可包括Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ti、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po或其组合。
例如，过渡金属氧化物可包括氧化锂钛、氧化钒和氧化锂钒。
例如，非过渡金属氧化物可包括SnO2、SiOx(0<x<2)。
碳材料可包括晶体碳、非晶碳或其混合物。晶体碳的例子可包括石墨，比如具有不规则形状、板形状、薄片形状、球形形状或纤维形状的天然石墨，或人造石墨。非晶碳的例子可包括软碳或硬碳、中间相沥青碳化物和煅烧软木。
接下来，可通过如下方法制造正极20：以预定的形状形成上述制造的正极活性物质复合材料，或将正极活性物质复合材料涂布在非多孔正极集电器22上，从而在集电器的至少一个侧面上形成正极活性物质24。而且，可通过如下方法制造负极30：以预定的形状形成上述制造的负极活性物质复合材料，或将负极活性物质涂布在非多孔负极集电器32上，从而在集电器的至少一个侧面上形成负极活性物质34。
不具体限制非多孔正极和负极集电器22和32，只要它们具有高的导电性，同时不独立地对相关电池造成化学变化即可。例如，非多孔正极和负极集电器22和32可包括下述中的至少一种：Al、Cu、Ni、Ti和不锈钢。基材可包括：通过在Al、Cu、Ni、不锈钢的表面上经使用涂层组分比如Ni、Cu、Al、Ti、Au、Ag、Pt和Pd通过电镀或离子沉积进行表面加工形成的材料，或通过方法比如浸渍或压印经使用这些涂层组分的纳米颗粒涂布主材料的表面而形成的材料。而且，集电器可包括覆盖包括非导电材料的基体的上述导电材料。集电器可在其表面上包括精细不均匀的结构。不均匀的结构可增加与待涂布在基材上的活性物质的粘合力。集电器可通常具有约10μm至约30μm的厚度。
接下来，根据上述实施方式，可通过顺序堆叠最低电极、隔板、一个或多个单元堆叠体、隔板和最高电极而制造堆叠的电极组件。
在该情况下，用于每个正极的正极活性物质可彼此相同或不同。而且，用于每个负极的负极活性物质可彼此相同或不同。
对于隔板，可使用通常用于锂电池的所有的隔板。尤其，对于电解质的离子传递具有低抗性并且具有卓越的包含电解质能力的隔板是合适的。例如，隔板可包括包含玻璃纤维、聚酯、特氟龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和其组合的材料。隔板可为非机织物或机织物形式。隔板的开孔可具有约0.01μm至约10μm的直径。隔板的厚度可为约5μm至约300μm。在上述范围内，每单位体积的电池的容量减少可被最小化，并且可确保抵抗内部短路的安全性。例如，隔板的厚度可为约8μm至约30μm。
其后，可通过如下制造锂电池：将堆叠的电极组件插入具有形状比如正方形和圆柱形形状的壳体，并且然后注入电解质。
在该情况下，电解质可包括非水基电解质和锂盐。对于非水基电解质，可使用非水电解质、有机固体电解质等。
例如，非水电解质可包括去质子化的有机溶剂，包括N-甲基-吡咯烷酮、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(GBL)、1,2-二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜(DMSO)、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、碳酸亚丙酯衍生物、醚、丙酸甲酯、丙酸和丙酸乙酯。
例如，有机固体电解质的例子可包括：聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酯聚合物、聚赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯或包括离子离解基团的聚合物。
对于锂盐，可使用通常用于锂电池的所有的材料。对于可良好溶于非水基电解质中的材料，可使用例如下述中的至少一种：LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、C4F9SO3Li、(CF3SO2)2NLi、锂氯硼酸盐、低级脂族碳酸锂、4-苯基硼酸锂或酰亚胺。
而且，在电解质中负极的表面上形成SEI层。为了维持SEI层，电解质可包括碳酸亚乙烯酯(VC)和儿茶酚碳酸酯(CC)。选择性地，为了防止过充电，电解质可包括氧化还原穿梭式添加剂(redox-shuttle type additive)，包括正丁基二茂铁和被卤素取代的苯。选择性地，电解质可包括用于形成膜的添加剂，包括环己基苯和联苯。选择性地，为了改善传导特征，电解质可包括阳离子受体，比如冠醚类化合物，和阴离子受体，比如硼类化合物。选择性地，电解质可另外包括作为不可燃的材料的磷酸类化合物，比如磷酸三甲酯、三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯(TFP)和六甲氧基环三磷腈(HMTP)。
当需要时，为了通过帮助在电极的表面上形成稳定的SEI层或膜，进一步改善锂电池的安全性，电解质可进一步包括添加剂，例如，包括三(三甲代甲硅烷基)磷酸酯(TMSPa)，二氟草酸硼酸锂(LiFOB)，丙烷磺酸内酯(PS)，琥珀腈(SN)，LiBF4，具有可形成硅氧烷耦联的官能团比如丙烯酰基、氨基、环氧基、甲氧基、乙烯基的硅烷化合物，以及硅氮烷化合物，比如六甲基二硅氮烷。具体而言，电解质可进一步包括，例如，丙烷磺酸内酯(PS)、琥珀腈(SN)和LiBF4。
例如，可通过如下制造电解质：将锂盐比如LiPF6、LiClO4、LiBF4和LiN(SO2CF3)2添加至EC或PC的环形碳酸酯(其为高电介溶剂)与DEC、DMC或EMC的直链碳酸酯(其为低粘度溶剂)的混合溶剂。
因为锂电池具有卓越的寿命特性和卓越的高效率特性，所以锂电池可用于电动汽车(EV)。例如，锂电池可用于混合动力汽车，比如插电混合动力汽车(PHEV)。锂电池也可用于电动自行车、电动工具，以及用于需要高功率、高电压和高温驱动的其他所有目的。
锂电池可包括锂二次电池。
通过下面的实施方式和比较例更详细地描述示例性实施方式。因为提供实施方式以作为例子描述技术精神，但是本公开的范围不限于此。
实施方式1
(包括网筛电极集电器的负极的制造)
将Cu金属网筛制备为网筛电极集电器。而且，通过将负极活性物质石墨98重量％(由Shanghai Shanshan Co.制造)和粘结剂SBR 2重量％(由Zeon Co.制造)在N-甲基吡咯烷酮的溶剂中混合而制造负极活性物质复合材料。通过将制造的负极活性物质复合材料涂布在Cu金属网筛的两个相对的表面上并且使其干燥而制造负极。
(正极的制造)
通过将正极活性物质LiCoO2 97.5重量％(由Umicore Co.制造)、导电材料炭黑1重量％(产品名称ECP，由Lion Co.制造)和粘结剂PVdF 1.5重量％(产品名称Solef，由Sovay Co.制造)在N-甲基吡咯烷酮的溶剂中混合而制造正极活性物质复合材料。通过将上述制造的活性物质复合材料涂布在具有15μm厚度的铝箔集电器的两个相对的表面上、干燥并且将其压印而制造具有约120μm的厚度的正极。
(负极的制造)
通过将负极活性物质石墨98重量％(由Shanghai Shanshan Co.制造)和粘结剂SBR2重量％(由Zeon Co.制造)在N-甲基吡咯烷酮的溶剂中混合而制造负极活性物质复合材料。通过将上述制造的活性物质复合材料涂布在具有约10μm的厚度的Cu箔集电器的两个相对的表面上、干燥并且将其压印而制造具有约145μm的厚度的负极。
(电极组件的制造)
制备包括聚乙烯(PE)膜(由Toray Co.制造)的隔板，并且如图3中显示，通过顺序堆叠包括上述制造的网筛电极集电器、隔板、制造的正极、隔板、制造的负极、隔板、制造的正极、隔板和包括制造的网筛电极集电器的负极而制造电极组件。
(锂二次电池的制造)
通过如下制造袋型锂二次电池：将电极组件插入袋型壳体中，并且然后将包括1.3M LiPF6的锂盐的电解质注入至其中碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1:1的体积比混合的溶剂。
实施方式2
(制造包括两个不同的网筛电极集电器的负极)
将Cu金属网筛制备为网筛电极集电器。在该情况下，对于网筛电极集电器，制备两个不同的网筛电极集电器，在不同的位置具有开孔或具有不同的开孔率的两个不同的网筛电极集电器。如图9中显示，制备具有相对低开孔率的网筛电极集电器52(其中每英寸的开孔的数量(ppi)为100)和具有相对高开孔率的网筛电极集电器53(其中每英寸的开孔的数量(ppi)为40)。
而且，通过如下制造负极活性物质复合材料：将负极活性物质石墨98重量％(由Shanghai Shanshan Co.制造)和粘结剂SBR 2重量％(由Zeon Co.制造)在N-甲基吡咯烷酮的溶剂中混合。通过将制造的负极活性物质复合材料涂布在Cu金属网筛上并且将其干燥而制造负极。在该情况下，参考图9，负极活性物质复合材料初步涂布在具有相对低开孔率的网筛电极集电器52上，其中每英寸的开孔的数量(ppi)为100，并且然后在其上布置具有相对高开孔率的网筛电极集电器53，其中每英寸的开孔的数量(ppi)为40，并且接下来，第二次涂布负极活性物质复合材料。通过与实施方式1的方法相同的方法制造正极和负极。
(电极组件的制造)
制备包括聚乙烯(PE)膜(由Toray Co.制造)的隔板，并且如图3中显示，通过顺序堆叠包括制造的网筛电极集电器的负极、隔板、制造的正极、隔板、制造的负极、隔板、制造的正极、隔板和包括制造的网筛电极集电器的负极而制造电极组件。
(锂二次电池的制造)
通过将电极组件插入袋型壳体中并且然后将包括1.3M LiPF6的锂盐的电解质注入至其中碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1:1的体积比混合的溶剂而制造袋型锂二次电池。
比较例
通过与实施方式1的方法相同的方法制造锂电池，只是通过使用Cu箔集电器制造负极来代替包括网筛电极集电器的负极。
评估例：测量锂电池的容量和能量密度。
为了确定不可逆的容量是否下降，将在实施方式1和2以及比较例中制造的锂二次电池在恒流模式(CC模式)期间，用0.2C倍率的电流在25℃下充电至4.3V的充电截止电压，并且在恒压模式(CV模式)期间，充电直到电流变为0.05C倍率，保持4.3V的电压。随后，在0.2C的恒流模式下，将锂二次电池放电至3.0V的放电截止电压。其后，测量在实施方式1和2以及比较例中制造的锂二次电池的容量和能量密度并且表示在下面表2中。
这里，能量密度可如下表示。
Figure BDA0002195915900000191
表2
Figure BDA0002195915900000192
如表2中显示，发现与其中没有包括网筛电极集电器的电极的比较例相比，其中最低电极和最高电极包括网筛电极集电器的实施方式1和2具有卓越的容量和能量密度。
工业应用
本公开适于可充电和可放电的作为能源的电池，以及使用电池作为驱动电源的各种设备。

Claims (16)

1.一种堆叠的电极组件，包括：
第一电极，所述第一电极布置在所述堆叠的电极组件的第一侧；
第二电极，所述第二电极布置在所述堆叠的电极组件的第二侧；
至少一个单元堆叠体，所述至少一个单元堆叠体布置在所述第一电极和所述第二电极之间并且包括正极、负极以及隔板，所述隔板布置在所述正极和所述负极之间；和
布置在所述第一电极和所述至少一个单元堆叠体之间以及所述至少一个单元堆叠体和所述第二电极之间的隔板，
其中所述第一电极包括在所述第一电极的厚度方向上彼此隔开的第一网筛电极集电器和第二网筛电极集电器，并且
其中所述第一网筛电极集电器具有与所述第二网筛电极集电器的开孔率不同的开孔率。
2.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第二电极包括在所述第二电极的厚度方向上彼此隔开的第三网筛电极集电器和第四网筛电极集电器。
3.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一电极进一步包括位于所述第一网筛电极集电器的一个侧面上的电极活性物质。
4.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一电极进一步包括位于所述第二网筛电极集电器的两个相对侧面上的电极活性物质。
5.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一电极具有不对称的形状，其中位于所述第一电极的一侧的电极活性物质的厚度不同于位于所述第一电极的另一侧的电极活性物质的厚度。
6.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一电极进一步包括位于所述第一网筛电极集电器和所述第二网筛电极集电器中的每一个的开孔内部的电极活性物质。
7.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一网筛电极集电器包括与所述第二网筛电极集电器的开孔在不同位置的开孔。
8.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一电极进一步包括在所述第一电极的所述厚度方向上与所述第一网筛电极集电器和所述第二网筛电极集电器隔开的第三网筛电极集电器，
所述第一网筛电极集电器位于所述第二网筛电极集电器和所述第三网筛电极集电器之间，并且
所述第二网筛电极集电器和所述第三网筛电极集电器与所述第一网筛电极集电器具有在不同位置的开孔或具有不同的开孔率。
9.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述正极和所述负极各自包括非多孔电极集电器和布置在所述非多孔电极集电器的至少一个侧面上的电极活性物质。
10.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述至少一个单元堆叠体具有以负极、隔板、正极、隔板和负极的顺序或者以正极、隔板、负极、隔板和正极的顺序堆叠的双电池单元结构。
11.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一网筛电极集电器和所述第二网筛电极集电器各自具有其中在两个维度上布置多个开孔的金属网筛形状。
12.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一网筛电极集电器和所述第二网筛电极集电器各自包括下述中的至少一种：Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Ag、W、Pt、不锈钢用钢和其组合。
13.根据权利要求1所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一网筛电极集电器和所述第二网筛电极集电器中的每一个的厚度为10 µm至500 µm。
14.根据权利要求3所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第一网筛电极集电器的开孔的数量为每英寸30个或更多，或所述第一网筛电极集电器的开孔率为40%或更小。
15.根据权利要求4所述的堆叠的电极组件，其中：
所述第二网筛电极集电器的开孔的数量为每英寸30个或更少，或所述第二网筛电极集电器的开孔率为40%或更大。
16.一种锂电池，包括：
根据权利要求1至15中的一项所述的堆叠的电极组件。
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