CN208548401U - 二次电池用电极 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种二次电池用电极，所述电极包含电极集电器和设置在电极集电器的一个表面上的锂金属层，其中锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下。

Description

二次电池用电极
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月17日提交的韩国专利申请第 10-2016-0076014号和2017年6月16日提交的第10-2017-0076569号的优先权和权益，并通过引用的方式将其全部内容并入本文中。
技术领域
本实用新型涉及二次电池用电极，并且更具体地涉及包含具有高平滑性的锂金属的二次电池用电极。
背景技术
随着移动设备技术的发展和对其需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和工作电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池是市售并且广泛使用的。
锂二次电池通常包括包含正极活性材料的正极、包含负极活性材料的负极、隔膜和电解质，并且是通过嵌入/脱出锂离子进行充放电的二次电池。锂二次电池具有高能量密度和高电动势，并且可以显示高容量，因此被应用于各种领域。
在锂二次电池中，构成正极的正极活性材料可以为金属氧化物，例如LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4或LiCrO2，并且构成负极的负极活性材料可以为金属锂，诸如石墨、活性炭的碳类材料等，或诸如氧化硅 (SiOx)等的材料。
在上述负极活性材料中，金属锂具有高能量密度、高电压、良好的充电倍率和低自放电率，因此可以有效地用作活性材料。锂二次电池的电极中使用的金属锂应该具有平滑的表面，这使得能够在所有表面上以均匀的电流密度进行充放电。但是，现有的金属锂加工工艺不能使金属锂完全平滑化，并且当金属锂具有不良的平滑性时，在金属锂的表面上以不均匀的电流密度进行充放电，由此，随着充放电循环的进行，锂原子在金属锂的表面上生长，导致隔膜损坏，并且因此发生锂枝晶的形成，这会使电池发生故障。
因此，为了将金属锂用于锂二次电池的电极，需要进一步提高金属锂的平滑性，以使得在金属锂的表面上以均匀的电流进行充放电，并且当金属锂的平滑性提高时，锂枝晶的形成减少，相应地可以提高锂二次电池的循环性能并且也可以提高其安全性。
实用新型的内容
技术问题
本实用新型提供包含具有高平滑性的锂金属的二次电池用电极，所述二次电池由此可以显示优异的循环性能和高安全性。
技术方案
根据本实用新型的一个实施方式，提供二次电池用电极，所述电极包含电极集电器和设置在电极集电器的一个表面上的锂金属层，其中锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下。
有益效果
在本实用新型的二次电池用电极中，设置在电极集电器的一个表面上的锂金属层具有非常高的平滑性，因此，当包含所述锂金属层作为二次电池的电极时，锂枝晶的形成减少，由此可以提高二次电池的循环性能并且可以提高其安全性。
附图说明
图1为说明包含锂金属的二次电池用常规电极的横截面的图。
图2为说明本实用新型的一个实施方式的包含锂金属的二次电池用电极的横截面的图。
图3为显示实施例2和比较例2中制造的锂二次电池的循环特性的评价结果的图。
具体实施方式
下文将对本实用新型进行更详细的说明以帮助理解本实用新型。
本说明书和权利要求书中使用的术语和词汇不应该被解释为限于常规的或字面上的含义，而应基于发明人可以适当地定义术语的概念从而以最佳方式解释发明人的实用新型这一原则，解释为与本实用新型的主旨相一致的意思和概念。
本实用新型的二次电池用电极包含电极集电器和设置在电极集电器的一个表面上的锂金属层，其中锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下。
在二次电池用电极中，锂金属层被设置在电极集电器的一个表面上，并且锂金属层可以通过首先在电极集电器的一个表面上层压锂金属膜或首先在电极集电器的一个表面上气相沉积锂金属而形成。此外，在另一个实施方式中，锂金属层可以通过首先在电极集电器上涂布熔融的液态锂而形成。
首先在电极集电器的一个表面上形成的锂金属层经受额外的加热和冷却工序以进行平滑化，从而具有非常高的平滑性，并且因此锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下，并且特别是在1pm至1000pm的范围内，更特别地在100pm至500pm的范围内。
锂金属层的厚度可以为0.5μm至100μm，特别地为10μm至50μm。
当锂金属层的厚度为0.5μm以上时，可以获得适当的电极容量。当锂金属层的厚度大于100μm时，当通过额外的加热和冷却工序使首先形成的锂金属层平滑化时，可加工性劣化，由此难以满足上述厚度差范围。
在这样的二次电池用电极中，因为设置在电极集电器的一个表面上的锂金属层具有非常高的平滑性，因此，当包含所述锂金属层作为二次电池的电极时，锂枝晶的形成减少，由此可以提高包含所述电极的二次电池的循环性能和安全性。
二次电池用电极可以使用以下方法制造，所述方法包括：(1)在电极集电器的一个表面上形成锂金属层；(2)在180℃至300℃的温度下加热锂金属层；和(3)当锂金属层的锂金属通过上述工序(2)的加热完全熔融时，缓慢冷却得到的结构。
(1)在电极集电器的一个表面上形成锂金属层
在上述工序(1)的锂金属层的形成中，首先在电极集电器的一个表面上形成锂金属层。
锂金属层的形成可以通过在电极集电器的一个表面上层压锂金属膜或使锂金属经受化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)、特别是 PVD而进行。
因此，在本实用新型的一个实施方式的制造二次电池用电极的方法中，上述工序(1)的锂金属层的形成可以包括在电极集电器的一个表面上层压锂金属膜，或在电极集电器的一个表面上气相沉积锂金属。
锂金属层的形成可以在不允许与环境湿气和氧气接触的条件下进行以减少氧化锂的形成或降低通过锂金属与环境湿气或空气之间的反应而爆炸的风险。为此，锂金属层的形成可以在非活性气体气氛下进行，并且非活性气体气氛可以是氩气或氮气气氛。
同时，锂金属层的形成还可以通过在非活性气体气氛下熔融锂金属以形成液态锂并且在电极集电器上涂布液态锂而进行。
形成液态锂的工艺可以是普通的金属熔融工艺。具体地，在电极集电器上涂布液态锂可以通过以下步骤进行：在180℃至300℃下加热锂金属以将固相锂金属转化为液态锂，接着用液态锂涂布电极集电器的表面至期望的厚度，并且干燥得到的电极集电器。
涂布工序可以使用刮刀进行。
在上述工序(1)中，在电极集电器的一个表面上形成的锂金属层可以具有0.5μm至100μm，特别是10μm至50μm的厚度。
当锂金属层的厚度为0.5μm以上时，可以获得适当的电极容量。当锂金属层的厚度大于100μm时，当上述工序(1)中形成的锂金属层进一步经受上述工序(2)和(3)时，可加工性劣化，由此难以满足上述厚度差范围。
(2)在180℃至300℃的温度下加热锂金属层
在工序(2)中，在180℃至300℃的温度下加热通过上述工序(1)在电极集电器的一个表面上形成的锂金属层以使锂金属层熔融成液态。
锂金属层的加热可以是普通金属熔融工艺，并且类似于上述工序 (1)，可以在不允许与环境湿气和氧气接触的条件下进行以减少氧化锂的形成或降低通过锂金属层与环境湿气或空气之间的反应而爆炸的风险。为此，锂金属层的加热可以在非活性气体气氛下进行。非活性气体气氛可以为氩气或氮气气氛。
(3)当锂金属层的锂金属通过上述工序(2)的加热完全熔融时，缓慢冷却得到的结构
在工序(3)中，当锂金属层的锂金属通过上述工序(2)的加热完全熔融时，缓慢冷却锂金属层以使其固化。
通过经由上述工序(2)液化锂金属层，接着通过工序(3)固化液化的锂金属层，可以使用液态锂的表面张力而使锂金属层平滑化。
上述工序(3)的冷却可以以0.1℃/分钟至5℃/分钟，特别是0.5℃/ 分钟至2℃/分钟的速率进行。
当上述工序(3)的冷却以小于0.1℃/分钟的速率进行时，由于冷却速率过慢而导致可加工性劣化。当以大于5℃/分钟的速率进行上述工序(3)的冷却时，由于过快冷却，锂金属层表面可能出现裂纹。具体地，当以大于5℃/分钟的速率进行上述工序(3)的冷却时，锂金属层的表面由于快速冷却而收缩，而锂金属层的内部被缓慢冷却，由此之后转变成珍珠岩状并膨胀，导致出现裂纹。此外，锂金属层的外表面转变为马氏体状并膨胀，导致出现裂纹。
因此，当通过上述工序(2)的加热使锂金属层的锂金属完全熔融时，需要将熔融的锂金属以0.1℃/分钟至5℃/分钟的速率缓慢冷却。
通过经由上述工序(2)和(3)的平滑化而在电极集电器的一个表面上形成的锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下，并且特别是在1pm至1000pm的范围内，更特别地在100pm至500pm 的范围内。
在使用上述工序制造的二次电池用电极中，设置在电极集电器的一个表面上的锂金属层具有高平滑性，即其最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下，因此在使用所述二次电池用电极的电池中使电极的发生氧化还原的表面保持均匀，从而可以提高电池性能，例如循环性能、安全性等。
同时，当在上述工序(1)中通过在电极集电器上涂布液态锂而在电极集电器的一个表面上形成锂金属层时，通过上述工序(2)和(3)进行的平滑化工序是必需的。
特别地，上述工序(1)的通过在电极集电器上涂布液态锂而在电极集电器的一个表面上形成锂金属层包括在电极集电器上涂布液态锂。为此，涂布工序可以使用涂布器、特别是刮刀来进行，并且这样的刮刀具有数微米(μm)单位以上的误差，由此难以获得可通过本实用新型的制造锂二次电池的方法获得的锂金属层的最薄部分与最厚部分之间为1000pm以下的厚度差。
图1为说明包含锂金属的二次电池用常规电极的横截面的图。
参考图1，包含锂金属的二次电池用常规电极被配置成使得锂金属层20被设置在电极集电器10上，并且如本实用新型制造方法的上述工序(1)中一样，通过在电极集电器10的一个表面上层压锂金属膜，在电极集电器10上气相沉积锂金属或在电极集电器10上涂布液态锂而形成锂金属层20。
当在电极集电器10的一个表面上层压锂金属膜时，锂金属膜具有延展性，由此在压缩工序期间可能在其表面处发生扭曲，并且当通过气相沉积形成锂金属层时，也很难获得完全平滑的表面。另外，在进行液态锂的涂布时，使用诸如刮刀等的涂布器，并且即使在这种情况下，刮刀仍具有数微米单位以上的误差，由此难以获得完全平滑的表面。因此，如图1所示，使用上述制造方法制造的包含锂金属的二次电池用常规电极具有表面不平滑的锂金属层20。
相比之下，使用如下方法制造本实用新型的一个实施方式的包含锂金属的二次电池用电极，该方法包括：加热设置在电极集电器100 的一个表面上的锂金属层200以使其锂金属完全熔融，接着缓慢冷却得到的结构以使用锂金属的表面张力进行平滑化，由此如图2所示，该锂金属层200具有平滑的表面。
上述工序(3)后，还可以进行在电极集电器的与其上形成锂金属层的表面相反的表面上形成第二锂金属层(工序(4))。
通过进一步进行上述工序(4)，本实用新型的一个实施方式的二次电池用电极可以在电极集电器的相反表面上包含锂金属层。
可以使用与上述工序(1)的锂金属层的形成中使用的相同方法进行上述工序(4)的第二锂金属层的形成。
通过上述工序(4)形成的第二锂金属层可以使用与上述工序(2)和(3) 中使用的相同方法进行平滑化。
因此，本实用新型的一个实施方式的制造二次电池用电极的方法还可以包括(5)在180℃至200℃的温度下加热第二锂金属层。
上述工序(5)的第二锂金属层的加热可以在与上述工序(2)的上述加热条件相同的条件下进行，特别是通过普通金属熔融工艺进行，并且可以在不允许与环境湿气和氧气接触的条件下进行以减少氧化锂的形成或降低通过第二锂金属层与环境湿气或空气之间的反应而爆炸的风险。
此时，需要谨慎地进行上述工序(5)的第二锂金属层的加热，以免影响锂金属层的形状，因为在电极集电器的与其上形成第二锂金属层的表面相反的表面上形成了通过上述工序(1)至(3)平滑化的锂金属层。
为此，上述工序(5)的第二锂金属层的加热可以在上限低于上述工序(2)中所述温度范围的上限的温度下进行，该温度在180℃至200℃的范围内，特别是在180℃至190℃的范围内，更特别是在180℃至183 ℃的范围内。
当加热温度为180℃以上时，可以适当地进行锂金属的熔融。另一方面，当加热温度高于200℃时，难以控制通过上述工序(1)至(3)平滑化的、在电极集电器的与其上形成第二锂金属层的表面相反的表面上形成的锂金属层以使得其不与该锂金属一起熔融。
为了使通过上述工序(1)至(3)平滑化的锂金属层不熔融，可以在首先在电极集电器的一个表面上形成的锂金属层、即在电极集电器的与其上形成第二锂金属层的表面相反的表面上形成的锂金属层保持在低于180℃的温度下的同时进行第二锂金属层的加热(上述工序(5))。
为此，可以如下进行上述工序(5)的加热，使得通过上述工序(1)至 (4)包含在电极集电器的一个表面上形成的锂金属层和在电极集电器的另一个表面上形成的第二锂金属层的二次电池用电极以使得第二锂金属层面向上并且锂金属层面向下的方式进行布置，接着仅第二锂金属层被部分地加热。此时，面向下的锂金属层可以通过与冷却剂、散热片、散热板等接触而保持在低于180℃的温度下。由此，尽管靠近电极集电器的锂金属层的内部被部分熔融，但锂金属层的平滑表面可以保持不变。
此外，本实用新型的一个实施方式的制造二次电池用电极的方法还可以在上述工序(5)后包括(6)当第二锂金属层的锂金属通过上述工序 (5)的加热完全熔融时缓慢冷却得到的结构。
上述工序(6)的冷却可以以0.1℃/分钟至5℃/分钟、特别是0.5℃/ 分钟至2℃/分钟的速率进行。
当上述工序(6)的冷却以小于0.1℃/分钟的速率进行时，由于冷却速率过慢而导致可加工性劣化。当以大于5℃/分钟的速率进行上述工序(6)的冷却时，由于过快冷却而导致锂金属层表面可能出现裂纹。
本实用新型的一个实施方式的二次电池用电极可以是锂二次电池用电极或锂硫电池用电极，特别是锂二次电池用电极。电极可以是二次电池用负极。
在本实用新型的一个实施方式中，负极中所用的负极集电器的厚度可以为3μm至500μm。负极集电器不受特别限制，只要其不会在所制造的电池中引起化学变化并且具有导电性即可。例如，负极集电器可以由以下材料制成：铜，不锈钢，铝，镍，钛，煅烧碳，用碳、镍、钛、银等表面处理过的铜或不锈钢，铝-镉合金等。此外，负极集电器可以在其表面具有微细凹凸以提高负极活性材料与负极集电器之间的粘附性，并且可以以包括膜、片、箔、网状物、多孔结构、泡沫体、无纺布等的各种形式中的任一种使用。
在本实用新型的一个实施方式中，二次电池用负极可以是锂二次电池用负极，因此本实用新型提供包含锂二次电池用负极的锂二次电池。
锂二次电池可以包含正极、负极和设置在正极与负极之间的隔膜。
正极可以使用本领域中通常已知的方法制造。例如，正极可以通过如下方法制造：将正极活性材料与溶剂并且根据需要与粘结剂、导电材料和分散剂混合，并且搅拌得到的混合物而制备浆料，用浆料涂布由金属材料制成的集电器，压制并且干燥得到的集电器。
集电器由具有高导电性的金属形成，并且该金属不受特别限制，只要其为可以容易地粘附正极活性材料浆料、不会在所制造的电池的电压范围内在电池内引起化学变化、并且具有高导电性的金属即可。例如，集电器可以由以下材料形成：不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳，或用碳、镍、钛、银等表面处理过的铝或不锈钢。此外，集电器可以在其表面具有微细凹凸以提高集电器与正极活性材料之间的粘附性。集电器可以以包括膜、片、箔、网状物、多孔结构、泡沫体、无纺布等的各种形式中的任一种使用，并且厚度可以为3μm至500μm。
正极活性材料的实例包括(但不限于)锂钴氧化物(LiCoO2)；锂镍氧化物(LiNiO2)；Li[NiaCobMncM1 d]O2，其中M1为选自由Al、Ga和In 构成的组中的任一种或这些元素中的两种以上的元素，0.3≤a<1.0， 0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0≤d≤0.1并且a+b+c+d＝1；层状化合物，例如 Li(LieM2 f-e-f'M3 f')O2-gAg，其中0≤e≤0.2，0.6≤f≤1，0≤f'≤0.2并且0≤g≤0.2，M2包含Mn和选自由Ni、Co、Fe、Cr、V、Cu、Zn和Ti构成的组中的一种以上的元素，M3为选自由Al、Mg和B构成的组中的一种以上的元素，并且A为选自由P、F、S和N构成的组中的一种以上的元素，或被一种以上的过渡金属置换的化合物；锂锰氧化物，例如 Li1+hMn2-hO4，其中0≤h≤0.33，LiMnO3，LiMn2O3和LiMnO2；锂铜氧化物(Li2CuO2)；钒氧化物，例如LiV3O8、V2O5和Cu2V2O7；具有式 LiNi1-iM4 iO2的Ni位点型锂镍氧化物，其中M4为Co、Mn、Al、Cu、 Fe、Mg、B或Ga并且0.01≤i≤0.3；具有式LiMn2-jM5 jO2(其中M5为 Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta并且0.01≤j≤0.1)或式Li2Mn3M6O8(其中 M6为Fe、Co、Ni、Cu或Zn)的锂锰复合氧化物；其中一些Li原子被碱土金属离子置换的LiMn2O4；二硫化物；LiFe3O4；和Fe2(MoO4)3。
用于制造正极的溶剂可以为有机溶剂，例如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、二甲基乙酰胺等；水等，并且这些溶剂可以单独使用或这些溶剂中的两种以上可以组合使用。考虑到要涂布的浆料的厚度和制造产率，溶剂可以以足以溶解和分散正极活性材料、粘结剂和导电材料的量进行使用。
粘结剂可以为各种类型的粘结剂聚合物，例如聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-共-HFP)、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、乙烯-丙烯-二烯单体三元共聚物(EPDM)、磺化的EPDM、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶、通过用Li、Na、Ca等取代上述材料的氢原子而得到的聚合物、各种共聚物等。
导电材料不受特别限制，只要其不会在所制造的电池中引起化学变化并且具有导电性即可。导电材料的实例包括(但不限于)石墨，例如天然石墨和人造石墨；炭黑，例如乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑和热裂法炭黑；导电纤维，例如碳纤维或金属纤维；导电管，例如碳纳米管；氟化碳粉末和诸如铝粉和镍粉的金属粉末；导电晶须，例如氧化锌和钛酸钾；导电金属氧化物，例如氧化钛；和聚亚苯基衍生物。相对于正极浆料的总重量，导电材料可以以1重量％至20重量％的量使用。
分散剂可以为水基分散剂或有机分散剂(诸如N-甲基-2-吡咯烷酮) 等。
此外，隔膜可以为常规地用作隔膜的任何普通多孔聚合物膜，例如，由聚烯烃类聚合物如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等形成的多孔聚合物膜，或由这些材料形成的堆叠结构。此外，隔膜可以为普通多孔无纺布，例如由高熔点玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等制成的无纺布，但是本实用新型不限于此。
可以作为本实用新型中使用的电解质而包含的锂盐可以为(但不限于)通常用于锂二次电池用电解质的任何锂盐。例如，锂盐的阴离子可以为选自由以下构成的组中的任何一种：F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、 N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、PF6 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、 (CF3)6P-、CF3SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、 CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、 CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-和(CF3CF2SO2)2N-。
在本实用新型中所用的电解质溶液中，包含在电解质溶液中的有机溶剂可以为(但不限于)通常用于二次电池用电解质溶液的任何有机溶剂。作为有机溶剂的代表性实例，可以使用选自由以下构成的组中的任何一种：碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、碳酸亚乙烯酯、环丁砜、γ-丁内酯、亚硫酸亚丙酯和四氢呋喃，和这些材料中的两种以上的混合物等。具体地，在碳酸酯类有机溶剂中，可以使用属于环状碳酸酯的碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯，因为其作为高粘度有机溶剂具有高介电常数，由此能令人满意地解离电解质中的锂盐。当这样的环状碳酸酯与低粘度低介电常数的链状碳酸酯(如碳酸二甲酯和碳酸二乙酯)以适当的比率组合使用时，可以制备具有高电导率的电解质溶液，因此更优选使用这样的环状碳酸酯。
任选地，本实用新型储存的电解质溶液还可以包含普通电解质溶液中包括的添加剂，例如过充电抑制剂等。
本实用新型的锂二次电池的形状不受特别限制，但可以为使用罐的圆柱状、矩形、袋形、硬币形等。
本实用新型的锂二次电池可以用于用作小型装置的电源的电池单元，并且还可以用作包含多个电池单元的中型和大型电池模块的单元电池。
中型和大型装置的实例包括(但不限于)电动车辆、混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电力储存系统。
实施例
在下文中，将参考实施例和试验例进一步详细地说明本实用新型，但是这些实施例不是为了限制本实用新型。本实用新型的实施例可以以许多不同的形式进行改变，并且本实用新型的范围不应被解释为限于下述实施例。提供本实用新型的实施例仅仅是为了向本领域普通技术人员更完全地解释本实用新型。
实施例1
使用物理气相沉积(PVD)设备(由A-Tech System制造，辊式蒸发器-1000)使锂金属沉积在厚度为20μm的铜(Cu)箔的一个表面上，形成厚度为10μm的锂金属层。此时，使用的靶材料为锂金属锭，并且通过加热使锂金属转变为蒸气形式，接着沉积在Cu箔上。
在200℃下在填充有Ar的烘箱中加热其上形成有锂金属层的Cu 箔以使锂金属层熔融。此时，保持Cu箔的水平状态以保持锂金属层的平滑性。接着，在保持Ar气氛的状态下，以1℃/分钟的速率将得到的锂金属层冷却至室温(25℃)，从而完成锂二次电池用负极的制造。通过上述工序熔融的锂金属层以具有平滑表面的固体形式保留在Cu箔上。
通过用电子显微镜测量锂金属层的平滑表面，证实了锂金属层表面的最高部分与最低部分的差为约800pm。
实施例2
在180℃下在控制湿气和氧气的非活性气体气氛(Ar)中使锂熔融，从而得到液态锂。使用刮刀将获得的液态锂涂布在Cu箔(厚度：20μm) 的一个表面上，从而形成厚度为10μm的锂金属层。
在200℃下在填充有Ar的烘箱中加热其上形成有锂金属层的Cu 箔以使锂金属层熔融。此时，保持Cu箔的水平状态以保持锂金属层的平滑性。随后，在保持Ar气氛的状态下，以1℃/分钟的速率将得到的锂金属层冷却至室温(25℃)，从而完成锂二次电池用负极的制造。通过上述工序熔融的锂金属层以具有平滑表面的固体形式保留在Cu箔上。
通过用电子显微镜测量锂金属层的平滑表面，证实了锂金属层表面的最高部分与最低部分的差为约800pm。
实施例3
<正极的制造>
通过将95重量％的正极活性材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、3重量％的导电剂炭黑以及作为粘结剂的1.7重量％的PVdF和0.3重量％的H-NBR 添加到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中以制备正极浆料混合物。
将正极浆料混合物涂布在作为正极集电器的厚度约为20μm的铝 (Al)箔上并且干燥，接着进行辊压，从而完成正极的制造。
<非水电解质溶液的制备>
通过将LiPF6添加到通过以30:70的体积比混合碳酸亚乙酯与碳酸二乙酯而制备的溶剂中而制备1M的LiPF6非水电解质溶液作为电解质。
实施例4
除了使用实施例2制造的负极代替使用实施例1制造的负极之外，以与实施例3相同的方式制造锂二次电池。
<锂二次电池的制造>
使用普通方法通过如下步骤制造圆柱形聚合物型电池：在实施例 1的负极与根据上述工序制造的正极之间设置聚乙烯和聚丙烯的混合隔膜，接着将根据上述方法制备的非水电解质溶液注入到圆柱形聚合物型电池中，从而完成锂二次电池的制造。
比较例1
使用PVD设备(由A-Tech System制造，辊式蒸发器-1000)使锂金属沉积在厚度为20μm的铜(Cu)箔的一个表面上，形成厚度为10μm的锂金属层，从而完成锂二次电池用负极的制造。此时，使用的靶材料为锂金属锭，并且通过加热使锂金属转变为蒸气形式，接着沉积在Cu 箔上。
通过用电子显微镜测量锂金属层的平滑表面，证实了锂金属层表面的最高部分与最低部分的差为约7μm。
比较例2
在180℃下在控制湿气和氧气的非活性气体气氛(Ar)中使锂熔融，从而制备液态锂。使用刮刀将获得的液态锂涂布在Cu箔(厚度：20μm) 的一个表面上，从而形成厚度为10μm的锂金属层。
通过用电子显微镜测量锂金属层的平滑表面，证实了锂金属层表面的最高部分与最低部分的差为约5μm。
比较例3
除了在使锂金属层熔融后，在保持Ar气氛的状态下，以10℃/分钟的速率使得到的锂金属层冷却至室温(25℃)之外，以与实施例1相同的方式制造锂二次电池用负极。
通过用电子显微镜测量锂金属层的平滑表面，证实了锂金属层表面的最高部分与最低部分的差为约5nm。
比较例4至6
除了分别使用比较例1至3制造的负极代替实施例1的负极之外，以与实施例3相同的方式制造锂二次电池。
试验例1：初始效率和循环特性的评价
将实施例3和比较例4至6制造的各电池在25℃下以0.5C的恒定电流(CC)充电直到电压达到4.4V，接着在4.4V的恒定电压(CV)下充电直到充电电流达到0.005C(截止电流)，从而完成第一次充电循环。随后，将各电池保持20分钟，然后以0.5C的CC放电直到电压达到3.0V。将这些工序在第1次循环到第50次循环中重复进行。
实施例3和比较例4的电池的评价结果如图3所示。
此外，由第40次循环后的容量相对于初始容量表示第40次循环的容量保持率，并且结果如下表1所示。
<表1>
参考图3，本实用新型的实施例3的锂二次电池在第50次循环时显示非常轻微的库仑效率降低，而比较例4的锂二次电池在第5次循环至第10次循环之间的区段中显示库仑效率显著降低，接着在第30 次循环后显示库仑效率急剧降低，并且不能实现第40次循环。
同时，参考表1，本实用新型的实施例3和4的锂二次电池在第 40次循环时显示优异的容量保持率，即98％和97％，而比较例4至6 的锂二次电池在第40次循环时显示低容量保持率。其中，比较例4和 5的情况显示非常低的容量保持率，即20％和37％，并且各电池的锂的表面具有差的平滑性，这是由于形成锂枝晶而造成的。
根据上述结果，证实本实用新型制造方法制造的锂二次电池用负极的表面被有效地平滑化，因此锂枝晶的形成减少，相应地，包含其的锂二次电池显示优异的循环特性。
<标号说明>
10、100：电极集电器
20、200：锂金属层

Claims (4)

1.一种二次电池用电极，所述电极包含电极集电器和设置在所述电极集电器的一个表面上的锂金属层，
其中所述锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下。
2.根据权利要求1所述的电极，所述电极还包含设置在所述电极集电器的另一个表面上的第二锂金属层，
其中所述第二锂金属层的最薄部分与最厚部分之间的厚度差为1000pm以下。
3.根据权利要求1所述的电极，其中，
所述锂金属层的厚度为0.5μm至100μm。
4.根据权利要求1所述的电极，其中，
所述电极为锂二次电池用电极。
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