DE202012013285U1

DE202012013285U1 - Sekundärbatterie des Kabeltyps

Info

Publication number: DE202012013285U1
Application number: DE202012013285.7U
Authority: DE
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: US8993146B2; JP2016029657A; JP6203219B2; EP2768058A4; WO2013055190A1; JP2014532280A; EP2768058A1; CN103875113A; JP5810225B2; KR101506688B1; CN103875113B; EP2768058B1; US20140186672A1; US20150188182A1; US9356308B2; KR20130040166A

Abstract

Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einem horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form und sich longitudinal erstreckend, welche umfasst: einen Kern zur Lieferung von Lithiumionen, der einen Elektrolyten umfasst; eine innere Elektrode, die einen offen strukturierten inneren Stromsammler, der die äußere Oberfläche des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und eine aktive Materialschicht der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers gebildet ist, umfasst; eine Trennschicht, die die äußere Oberfläche der inneren Elektrode umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht umgibt und eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und einen äußeren Stromsammler umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sekundärbatterie des Kabeltyps, die sich frei in der Form verändern kann, und insbesondere eine Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einem Kern zur Lieferung von Lithiumionen.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität einer koreanischen Patentanmeldung mit der Nr. 10-2011-0104872 , die in der Republik Korea am 13. Oktober 2011 eingereicht worden ist, und einer koreanischen Patentanmeldung mit der Nr. 10-2012-0114446 , die in der Republik Korea am 15. Oktober 2012 eingereicht worden ist, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
STAND DER TECHNIK
Sekundärbatterien sind Vorrichtungen, die in der Lage sind, Energie in chemischer Form zu speichern und in elektrische Energie umzuwandeln, um Elektrizität zu erzeugen, wenn sie benötigt wird. Die Sekundärbatterien werden ebenfalls als wiederaufladbare Batterien bezeichnet, da sie wiederholt aufgeladen werden können. Herkömmliche Sekundärbatterien schließen Bleiakkumulatoren, NiCd-Batterien, NiMH-Akkumulatoren, Li-Ionenbatterien, Li-Ionenpolymerbatterien und dergleichen ein. Wenn sie mit wegwerfbaren Primärbatterien verglichen werden, sind die Sekundärbatterien nicht nur ökonomisch effizienter, sondern sie sind ebenfalls auch umweltfreundlicher.
Sekundärbatterien werden gegenwärtig in Anwendungen verwendet, die eine geringe elektrische Leistung erfordern, beispielsweise Ausrüstung, um Fahrzeuge zu starten, Mobilvorrichtungen, Werkzeuge, ununterbrechbare Energieversorgungen und dergleichen. Kürzlich, da die Entwicklung von drahtlosen Kommunikationstechnologien zur Popularisierung von mobilen Vorrichtung geführt hat und sogar zu der Mobilisierung vieler Arten von herkömmlichen Vorrichtungen, hat der Bedarf nach Sekundärbatterien dramatisch zugenommen. Sekundärbatterien werden ebenfalls in umweltfreundlichen Fahrzeugen der nächsten Generation verwendet, wie Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen, um Kosten und Gewicht zu reduzieren und die Lebensdauer der Fahrzeuge zu erhöhen.
Im Allgemeinen weisen Sekundärbatterien eine zylindrische, prismatische oder Beutelform auf. Dies ist mit einem Herstellungsverfahren der Sekundärbatterien verbunden, bei dem eine Elektrodenanordnung, die aus einer Anode, eine Kathode und einem Separator zusammengesetzt ist, in einem zylindrischen oder prismatischen Metallgehäuse oder einem beutelförmigen Gehäuse eines Aluminiumlaminatbogens montiert wird, und bei dem das Gehäuse mit Elektrolyt gefüllt wird. Da ein vorgegebener Montageraum für die Elektrodenanordnung in diesem Verfahren notwendig ist, ist die zylindrische, prismatische oder Beutelform der Sekundärbatterien eine Einschränkung bei der Entwicklung von verschiedenen Formen von mobilen Vorrichtungen. Demzufolge besteht eine Notwendigkeit für Sekundärbatterien einer neuen Struktur, die leicht in der Form angepasst werden kann.
Um diese Notwendigkeit zu erfüllen, sind Vorschläge gemacht worden, lineare Batterien mit einem sehr hohen Verhältnis von Länge zum Querschnittsdurchmesser zu entwickeln. Die koreanische Patentanmeldungsveröffentlichung 2005-99903 offenbart eine flexible Batterie, die aus einer inneren Elektrode, einer äußeren Elektrode und einer dazwischen angeordneten Elektrolytschicht besteht. Jedoch weist eine solche Batterie eine geringe Flexibilität auf. Die linearen Batterien verwenden einen Polymerelektrolyten, um eine Elektrolytschicht zu bilden, jedoch verursacht dies Schwierigkeiten in der Einströmung des Elektrolyts in ein aktives Material der Elektrode, wodurch der Widerstand der Batterien erhöht wird und die Kapazitäts- und Zykluscharakteristiken derselben verschlechtert werden.
OFFENBARUNG
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die Probleme des Stands der Technik zu lösen, und daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sekundärbatterie mit einer neuen linearen Struktur bereitzustellen, die leicht ihre Form ändern kann, ausgezeichnete Stabilität und Leistungen als eine Sekundärbatterie bewahrt und die Einströmung eines Elektrolyten in ein Elektrodenaktivmaterial erleichtert.
Technische Lösung
Um die Aufgaben zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Sekundärbatterie des Kabeltyps bereit mit einem horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form und sich longitudinal erstreckend, welche umfasst: einen Kern zur Lieferung von Lithiumionen, der einen Elektrolyten umfasst; eine innere Elektrode, die einen offen strukturierten inneren Stromsammler, der die äußere Oberfläche des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und eine aktive Materialschicht der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers gebildet ist, umfasst; eine Trennschicht, die die äußere Oberfläche der inneren Elektrode umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht umgibt und eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und einen äußeren Stromsammler umfasst.
Der offen strukturierte innere Stromsammler ist bevorzugt in der Form eines gewundenen Drahts oder eines Netzes, ist jedoch nicht darauf besonders beschränkt.
Bei der äußeren Elektrode kann die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet sein, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und der äußere Stromsammler kann so gebildet sein, um die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode zu umgeben; der äußere Stromsammler kann so gebildet sein, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode kann so gebildet sein, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben; der äußere Stromsammler kann so gebildet sein, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode kann so gebildet sein, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben und in Kontakt zu kommen mit der Trennschicht; oder die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode kann so gebildet sein, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und der äußere Stromsammler kann so gebildet sein, um innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode abgedeckt darin eingeschlossen zu sein und um die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon zu umgeben.
In der vorliegenden Erfindung ist der äußere Stromsammler nicht besonders eingeschränkt auf seine Formen, jedoch ist er bevorzugt in der Form einer Röhre, eines gewundenen Drahts, eines gewundenen Bogens oder eines Netzes.
Der innere Stromsammler ist nicht besonders auf seine Arten eingeschränkt, ist jedoch hergestellt aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gesintertem Kohlenstoff oder Kupfer; rostfreiem Stahl, der mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einer Aluminium-Cadmium-Legierung; einem nicht-leitfähigem Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist; oder einem leitfähigen Polymer.
Beispiele des leitfähigen Materials, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, schließen Polyacetylen, Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyschwefelnitrid, Indium-Zinn-Oxid (ITO), Silber, Palladium, Nickel und Mischungen derselben ein.
Der äußere Stromsammler kann hergestellt sein aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gesintertem Kohlenstoff oder Kupfer; rostfreiem Stahl, der mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einer Aluminium-Cadmium-Legierung; einem nicht-leitfähigen Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einem leitfähigen Polymer; einer Metallpaste umfassend Metallpulver von Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba oder ITO; oder einer Kohlenstoffpaste umfassend Kohlenstoffpulver von Graphit, Ruß oder Kohlenstoffnanoröhrchen.
In der vorliegenden Erfindung umfasst der Kern zur Lieferung von Lithiumionen einen Elektrolyten, und Beispiele des Elektrolyten können einschließen, sind jedoch nicht besonders beschränkt auf eine nicht wässrige Elektrolytlösung unter Verwendung von Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC), Vinylencarbonat (VC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Methylformat (MF), γ-Butyrolacton (γ-BL), Sulfolan, Methylacetat (MA) oder Methylpropionat (MP); einen Gelpolymerelektrolyten unter Verwendung von PEO, PVdF, PVdF-HEP, PMMA, PAN oder PVAc; und einen festen Elektrolyten unter Verwendung von PEO, Polypropylenoxid (PPO), Polyetherimin (PEI), Polyethylensulfid (PES) oder Polyvinylacetat (PVAc). Der Elektrolyt umfasst ferner ein Lithiumsalz, und die bevorzugten Beispiele des Lithiumsalzes schließen LiCl, LiBr, Lil, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, Lithiumchlorborat, niederaliphatisches Lithiumcarbonat, Lithiumtetraphenylborat und Mischungen derselben ein.
In der vorliegenden Erfindung kann die innere Elektrode eine Anode und die äußere Elektrode eine Kathode sein, oder die innere Elektrode kann eine Kathode und die äußere Elektrode eine Anode sein.
Wenn die innere Elektrode der vorliegenden Erfindung eine Anode und die äußere Elektrode eine Kathode ist, kann die aktive Materialschicht der inneren Elektrode ein aktives Material umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Graphit, künstlichem Graphit oder kohlenstoffhaltigem Material; komplexem Lithiumtitanoxid (LTO) und Metallen (Me) einschließend Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni und Fe; Legierungen der Metalle; Oxiden (MeOx) der Metalle; Komplexen der Metalle und Kohlenstoff; und Mischungen derselben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode kann ein aktives Material umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, LiCoPO₄, LiFePO₄, LiNiMnCoO₂, LiNi_1-x-y-zCo_xM1_yM2_zO₂ (wobei M1 und M2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg und Mo und x, y und z jeweils unabhängig ein atomarer Bruchteil von Oxid-bildenden Elementen sind, wobei 0 ≤ x < 0,5, 0 ≤ y < 0,5, 0 ≤ z < 0,5 und x + y + z ≤ 1 ist) und Mischungen derselben.
Wenn alternativ die innere Elektrode eine Kathode und die äußere Elektrode eine Anode ist, kann die aktive Materialschicht der inneren Elektrode ein aktives Material umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, LiCoPO₄, LiFePO₄, LiNiMnCoO₂, LiNi_1-x-y-zCo_xM1_yM2_zO₂ (wobei M1 und M2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg und Mo, und wobei x, y und z jeweils unabhängig ein atomarer Bruchteil von Oxid-bildenden Elementen sind, wobei 0 ≤ x < 0,5, 0 ≤ y < 0,5, 0 ≤ z < 0,5 und x + y + z ≤ 1 ist) und Mischungen derselben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode ein aktives Material umfassen kann, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Graphit, künstlichem Graphit oder kohlenstoffhaltigem Material; komplexem Lithiumtitanoxid (LTO) und Metallen (Me) einschließend Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni und Fe; Legierungen der Metalle; Oxiden (MeOx) der Metalle; Komplexen der Metalle und Kohlenstoff; und Mischungen derselben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf besonders beschränkt.
In der vorliegenden Erfindung kann die Trennschicht eine Elektrolytschicht oder ein Separator sein.
Die Elektrolytschicht ist nicht besonders auf ihre Arten eingeschränkt, wird jedoch bevorzugt hergestellt aus einem Elektrolyten ausgewählt aus einem Gelpolymerelektrolyten unter Verwendung von PEO, PVdF, PMMA, PAN oder PVAc; und einem festen Elektrolyten von PEO, Polypropylenoxid (PPO), Polyetherimin (PEI), Polyethylensulfid (PES) oder Polyvinylacetat (PVAc). Ebenfalls kann die Elektrolytschicht ferner ein Lithiumsalz umfassen, und nicht beschränkende Beispiele des Lithiumsalzes schließen LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, Lithiumchlorborat, niederaliphatisches Lithiumcarbonat, Lithiumtetraphenylborat und Mischungen derselben ein.
Wenn die Trennschicht ein Separator ist, benötigt die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung eine Elektrolytlösung, und Beispiele des Separators können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf ein poröses Substrat hergestellt aus einem Polymer auf Polyolefinbasis ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenhomopolymeren, Propylenhomopolymeren, Ethylen-Buten-Copolymeren, Ethylen-Hexen-Copolymeren und Ethylen-Methacrylat-Copolymeren; ein poröses Substrat hergestellt aus einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Polyacetalen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyimiden, Polyetheretherketonen, Polyethersulfonen, Polyphenylenoxiden, Polyphenylensulfiden und Polyethylennaphthalenen; oder ein poröses Substrat hergestellt aus einer Mischung von anorganischen Teilchen und einem Binderpolymer.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Sekundärbatterie des Kabeltyps mit mehreren inneren Elektroden bereit, und ebenfalls eine Sekundärbatterie des Kabeltyps mit mehreren inneren Elektroden mit einer Trennschicht.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kern zur Lieferung von Lithiumionen, der einen Elektrolyten umfasst, in der inneren Elektrode mit einer offenen Struktur angeordnet, von der der Elektrolyt des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen leicht in ein aktives Elektrodenmaterial eindringen kann, wodurch die Lieferung und der Austausch von Lithiumionen erleichtert wird. Demzufolge weist die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung einen solchen Kern zur Lieferung von Lithiumionen auf, um bessere Kapazitäts- und Zykluseigenschaften zu zeigen. Ebenfalls weist die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung eine innere Elektrode mit einer offenen Struktur auf, um eine gute Flexibilität zu zeigen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und, zusammen mit der vorangehenden Offenbarung, dienen dazu, ein weiteres Verständnis des technischen Geistes der vorliegenden Erfindung zu liefern. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht so auszulegen, um durch die Zeichnungen eingeschränkt zu sein.
1 zeigt eine Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einer inneren Elektrode in der Form eines Netzes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einer inneren Elektrode in der Form eines gewundenen Drahts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Sekundärbatterie des Kabeltyps mit mehreren inneren Elektroden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Sekundärbatterie des Kabeltyps mit mehreren inneren Elektroden, die jeweils mit einer Trennschicht bereitgestellt sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Graph, der erste Beladungs-/Entladungs-Profile für Sekundärbatterien des Kabeltyps des Beispiels und Vergleichsbeispiels zeigt.
6 zeigt Entladungslebensdauereigenschaften für Sekundärbatterien des Kabeltyps des Beispiele und Vergleichsbeispiels.
7 zeigt die Ergebnisse von AC-Impedanzmessungen für Sekundärbatterien des Kabeltyps, die in dem Beispiel und Vergleichsbeispiel erhalten wurden.
8 zeigt Fotografien, die den Griffteil eines Zugtesters zum Evaluieren der Flexibilität der Sekundärbatterie des Kabeltyps, die in dem Beispiel erhalten wurde, zeigt.
9 ist ein Graph, der das Flexibilitätsevaluierungsergebnis für die Sekundärbatterie des Kabeltyps, die in dem Beispiel erhalten wurde, zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Vor der Beschreibung sollte verstanden werden, dass die in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendeten Begriffe nicht so ausgelegt werden sollten, um allgemeine und Lexikonbedeutungen einzuschränken, sondern sollten interpretiert werden auf Basis der Bedeutungen und Konzepte, die den technischen Aspekten der vorliegenden Erfindung auf der Basis des Prinzips entsprechen, dass der Erfinder Begriffe in geeigneter Weise für die beste Erklärung definieren kann.
1 zeigt schematisch eine Sekundärbatterie des Kabeltyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Jedoch sind die in den Zeichnungen und den Ausführungsformen veranschaulichten Konfigurationen lediglich bevorzugte Beispiele nur zum Zwecke der Veranschaulichung, und sind nicht beabsichtigt, um den Umfang der Offenbarung einzuschränken, so dass verstanden werden sollte, dass andere Äquivalente und Modifikationen daran durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sekundärbatterie des Kabeltyps 100 mit einem horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form und sich longitudinal erstreckend einen Kern 110 zur Lieferung von Lithiumionen, der einen Elektrolyten umfasst; eine innere Elektrode, die einen offen strukturierten inneren Stromsammler 120, der die äußere Oberfläche des Kern zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und eine aktive Materialschicht 130 der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers 120 gebildet ist, umfasst; eine Trennschicht 140, die die äußere Oberfläche der inneren Elektrode umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht 140 umgibt und eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und einen äußeren Stromsammler umfasst.
In der vorliegenden Erfindung kann die äußere Elektrode in verschiedenen Ausführungsformen abhängig von der Anordnung der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode und des äußeren Stromsammlers, der in Kontakt kommt mit der Trennschicht, gebildet werden.
In 1 umfasst die äußere Elektrode eine aktive Materialschicht 150 der äußeren Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht 140 umgibt, und einen äußeren Stromsammler 160, der die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht 150 der äußeren Elektrode umgibt.
Ebenfalls kann die äußere Elektrode der Sekundärbatterie des Kabeltyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Struktur gebildet werden, wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben; einer Struktur, wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben und in Kontakt zu kommen mit der Trennschicht; oder einer Struktur, wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode abgedeckt darin eingeschlossen zu sein und um die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon zu umgeben.
Der Begriff „eine vorgegebene Form”, der hierin verwendet wird, bezieht sich nicht darauf, auf irgendeine besondere Form beschränkt zu sein, und bedeutet, dass jede Form, die die Natur der vorliegenden Erfindung nicht beschädigt, möglich ist. Die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung weist einen horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form auf, eine lineare Struktur, die sich in der Längsrichtung erstreckt, und Flexibilität, so dass sie sich frei in der Form verändern kann. Ebenfalls bedeutet der hierin verwendete Begriff „offen strukturiert”, dass eine Struktur eine offene Grenzfläche aufweist, durch die eine Substanz frei von dem inneren der Struktur zu der Außenseite derselben transferiert werden kann.
Die herkömmlichen Sekundärbatterien des Kabeltyps weisen eine Elektrolytschicht auf, die zwischen einer inneren Elektrode und einer äußeren Elektrode eingefügt ist. Damit die Elektrolytschicht die innere Elektrode gegenüber der äußeren Elektrode isoliert und einen Kurzschluss verhindert, ist es erforderlich, dass die Elektrolytschicht aus gelartigen Polymerelektrolyten oder festen Polymerelektrolyten mit einem bestimmten Grad an mechanischen Eigenschaften hergestellt ist. Jedoch versagen solche gelartigen Polymerelektrolyte oder feste Polymerelektrolyte dabei, verbesserte Leistungen als eine Quelle für Lithiumionen bereitzustellen, da eine solche Elektrolytschicht, die daraus hergestellt ist, eine erhöhte Dicke aufweisen sollte, um ausreichend Lithiumionen bereitzustellen. Eine solche Dickenzunahme in der Elektrolytschicht erweitert einen Abstand zwischen den Elektroden, um eine Widerstandserhöhung zu verursachen, wodurch Batterieleistungen verschlechtert werden. Im Gegensatz dazu, da die Sekundärbatterie des Kabeltyps 100 der vorliegenden Erfindung den Kern 110 zur Lieferung von Lithiumionen aufweist, der einen Elektrolyten umfasst, und der innere Stromsammler 120 der vorliegenden Erfindung eine offene Struktur aufweist, kann der Elektrolyt des Kerns 110 zur Lieferung von Lithiumionen durch den inneren Stromsammler 120 gelangen, um die aktive Materialschicht 130 der inneren Elektrode und die aktive Materialschicht 150 der äußeren Elektrode zu erreichen. Demzufolge ist es nicht notwendig, die Dicke einer Elektrolytschicht übermäßig zu erhöhen. Ebenfalls braucht eine Elektrolytschicht nicht als eine essentielle Komponente angepasst zu werden, und daher kann lediglich ein Separator optional verwendet werden. Somit weist die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung den Kern 110 zur Lieferung von Lithiumionen auf, der einen Elektrolyten umfasst, um die Penetration eines Elektrolyten in ein Elektrodenaktivmaterial zu erleichtern, und schließlich die Lieferung und den Austausch von Lithiumionen in Elektroden zu erleichtern, wodurch verbesserte Kapazitäts- und Zykluseigenschaften gezeigt werden.
Der Kern 110 zur Lieferung von Lithiumionen umfasst einen Elektrolyten, und Beispiele des Elektrolyten können einschließen, sind jedoch nicht besonders beschränkt auf eine nicht wässrige Elektrolytlösung unter Verwendung von Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC), Vinylencarbonat (VC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Methylformat (MF), γ-Butyrolacton (γ-BL), Sulfolan, Methylacetat (MA) oder Methylpropionat (MP); einen Gelpolymerelektrolyten unter Verwendung von PEO, PVdF, PVdF-HEP, PMMA, PAN, oder PVAc; und einen festen Elektrolyten unter Verwendung von PEO, Polypropylenoxid (PPO), Polyetherimin (PEI), Polyethylensulfid (PES) oder Polyvinylacetat (PVAc). Der Elektrolyt umfasst ferner ein Lithiumsalz, und die bevorzugten Beispiele des Lithiumsalzes schließen LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, Lithiumchlorborat, niederaliphatisches Lithiumcarbonat, Lithiumtetraphenylborat und dergleichen ein. Ebenfalls kann der Kern 110 zur Lieferung von Lithiumionen lediglich aus einem Elektrolyten bestehen, und in dem Fall eines flüssigen Elektrolyten kann ein poröser Träger zusammen verwendet werden.
Der innere Stromsammler 120 der vorliegenden Erfindung weist eine offene Struktur auf, die das Eindringen des Elektrolyten, der in dem Kern 110 zur Lieferung von Lithiumionen umfasst ist, erlaubt, und eine solche offene Struktur kann irgendeine Form sein, wenn sie das Eindringen des Elektrolyten erleichtert. Bezugnehmend auf 1 und 2 sind als nicht beschränkendes Beispiel des offen strukturierten inneren Stromsammlers ein innerer Stromsammler 220 des Typs des gewundenen Drahts und ein innerer Stromsammler 120 der Netzform veranschaulicht.
Der innere Stromsammler 120, 220 wird bevorzugt hergestellt aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gesintertem Kohlenstoff oder Kupfer; rostfreiem Stahl, der mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einer Aluminium-Cadmium-Legierung; einem nicht-leitfähigen Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist; oder einem leitfähigen Polymer.
Der Stromsammler dient dazu, Elektronen zu sammeln, die durch elektrochemische Reaktionen des aktiven Materials erzeugt worden sind, oder um Elektronen zu liefern, die für die elektrochemische Reaktion benötigt werden. Im Allgemeinen ist der Stromsammler hergestellt aus einem Metall, wie Kupfer oder Aluminium. Insbesondere wenn der Stromsammler aus einem nicht leitfähigen Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist, oder einem leitfähigen Polymer hergestellt ist, weist der Stromsammler eine verhältnismäßig höhere Flexibilität auf als der Stromsammler, der aus einem Metall, wie Kupfer oder Aluminium, hergestellt ist. Ebenfalls kann ein Polymerstromsammler anstelle des Metallstromsammlers verwendet werden, um das Gewicht der Batterie zu reduzieren.
Das leitfähige Material kann Polyacetylen, Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyschwefelnitrid, Indium-Zinn-Oxid (ITO), Kupfer, Silber, Palladium, Nickel, etc. einschließen. Das leitfähige Polymer kann Polyacetylen, Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyschwefelnitrid, etc. einschließen. Jedoch ist das nicht leitfähige Polymer, das für den Stromsammler verwendet wird, nicht besonders auf seine Arten eingeschränkt.
In der vorliegenden Erfindung wird die aktive Materialschicht 130 der inneren Elektrode auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers 120 gebildet, um die Außenseite des inneren Stromsammlers 120 zu umgeben. Diese Konfiguration kann einen Fall umfassen, bei dem die offene Struktur des inneren Stromsammlers 120 nicht gegenüber der äußeren Oberfläche der aktiven Materialschicht 130 der inneren Elektrode exponiert ist, sowie einen Fall, bei dem die aktive Materialschicht 130 der inneren Elektrode auf der Oberfläche der offenen Struktur des inneren Stromsammlers 120 gebildet ist, so dass die offene Struktur des inneren Stromsammlers 120 gegenüber der äußeren Oberfläche der aktiven Materialschicht 130 der inneren Elektrode exponiert ist. Beispielsweise kann eine aktive Materialschicht einer Elektrode auf der Oberfläche eines Stromsammlers einer gewundenen Drahtform gebildet sein, oder ein drahtförmiger Stromsammler mit einem darauf gebildeten Elektrodenmaterial kann gewunden sein.
In der vorliegenden Erfindung ist der äußere Stromsammler nicht besonders auf seine Formen eingeschränkt, sondern ist bevorzugt in der Form einer Röhre, eines gewundenen Drahts, eines gewundenen Bogens oder eines Netzes. Der äußere Stromsammler kann hergestellt sein aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gesintertem Kohlenstoff oder Kupfer; rostfreiem Stahl, der mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einer Aluminium-Cadmium-Legierung; einem nicht leitfähigem Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einem leitfähigen Polymer; einer Metallpaste umfassend Metallpulver von Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba oder ITO; oder einer Kohlenstoffpaste umfassend Kohlenstoffpulver von Graphit, Ruß oder Kohlenstoffröhrchen.
Die innere Elektrode kann eine Anode sein und die äußere Elektrode kann eine Kathode sein. Alternativ kann die innere Elektrode eine Kathode sein und die äußere Elektrode eine Anode sein.
In der vorliegenden Erfindung erlaubt die aktive Materialschicht der Elektrode Ionen, sich durch den Stromsammler zu bewegen, und die Bewegung der Ionen wird verursacht durch die Wechselwirkung der Ionen, wie einer Interkalation/Deinterkalation von Ionen in und aus der Elektrolytschicht.
Eine solche aktive Materialschicht der Elektrode kann in eine aktive Materialschicht der Anode und eine aktive Materialschicht der Kathode aufgeteilt werden.
Wenn spezifischerweise die innere Elektrode eine Anode ist und die äußere Elektrode eine Kathode ist, wird die aktive Materialschicht der inneren Elektrode eine aktive Materialschicht der Anode und kann hergestellt sein aus einem aktiven Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Graphit, künstlichem Graphit oder kohlenstoffhaltigem Material; komplexem Lithium-Titan-Oxid (LTO) und Metallen (Me) einschließend Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni und Fe; Legierungen der Metalle; Oxiden (MeOx) der Metalle; Komplexen der Metalle und Kohlenstoff; und Mischungen derselben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode wird eine aktive Materialschicht der Kathode und kann hergestellt sein aus einem aktiven Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, LiCoPO₄, LiFePO₄, LiNiMnCoO₂, LiNi_1-x-y-zCo_xM1_yM2_zO₂ (wobei M1 und M2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg und Mo, und wobei x, y und z jeweils unabhängig ein atomarer Bruchteil von Oxid-bildenden Elementen sind, wobei 0 ≤ x < 0,5, 0 ≤ y < 0,5, 0 ≤ z < 0,5 und x + y + z ≤ 1 ist) und Mischungen derselben.
Wenn alternativ die innere Elektrode eine Kathode ist und die äußere Elektrode eine Anode ist, wird die aktive Materialschicht der inneren Elektrode eine aktive Materialschicht der Kathode und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode eine aktive Materialschicht der Anode.
Wie oben unter Bezugnahme auf 1 erwähnt, umfasst die äußere Elektrode eine aktive Materialschicht 150 der äußeren Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht 140 umgibt, und einen äußeren Stromsammler 160, der die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht 150 der äußeren Elektrode umgibt.
Ebenfalls kann die äußere Elektrode den äußeren Stromsammler so aufweisen, dass er gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben; kann den äußeren Stromsammler so aufweisen, um gebildet zu sein, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben und um in Kontakt zu kommen mit der Trennschicht; oder kann die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so aufweisen, um gebildet zu sein, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode abgedeckt darin eingeschlossen zu sein und um die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon zu umgeben.
Wenn spezifisch der äußere Stromsammler auf der äußeren Oberfläche der Trennschicht gewunden ist, nimmt eine Kontaktfläche der Trennschicht und der aktiven Materialschicht in ausreichendem Maße zu, um ein bestimmtes Maß an Batterieleistungen zu gewährleisten. Da insbesondere die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode der vorliegenden Erfindung durch Beschichtung eines aktiven Materials in der Form einer Slurry auf der äußeren Oberfläche des Stromsammlers gebildet wird, kommt die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode mit der Trennschicht in Kontakt. Ebenfalls ist der äußere Stromsammler innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode durch Abdeckung darin eingeschlossen, während er die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon durch die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode umgibt. Als ein Ergebnis wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem äußeren Stromsammler und der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode verbessert, wodurch zur Verbesserung der Batterieeigenschaften beigetragen wird.
Wenn beispielsweise der äußere Stromsammler in der Form eines gewundenen Drahts mit Flexibilität ist, weist der äußere Stromsammler in Form des gewundenen Drahts Elastizität aufgrund seiner Form auf, um die Gesamtflexibilität der Sekundärbatterie des Kabeltyps zu verbessern. Wenn ebenfalls eine übermäßige äußere Kraft auf die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung beaufschlagt wird, unterliegt der äußere Stromsammler in der Drahtform der vorliegenden Erfindung sehr geringer übermäßiger Deformation, wie einem Verknittern oder Biegen, so dass ein Kurzschluss aufgrund eines Kontakts mit einem inneren Stromsammler verhindert werden kann.
Die aktive Materialschicht der Elektrode umfasst ein aktives Material der Elektrode, ein Bindemittel und ein leitfähiges Material und wird mit einem Stromsammler kombiniert, um eine Elektrode zu konfigurieren. Wenn die Elektrode durch Biegen oder schweres Falten aufgrund einer äußeren Kraft deformiert wird, kann das aktive Material der Elektrode freigegeben werden. Die Freigabe des aktiven Materials der Elektrode verschlechtert die Leistung und Kapazität der Batterien. Jedoch wird gemäß der vorliegenden Erfindung der äußere Stromsammler mit gewundener Drahtform mit Elastizitätsfunktionen, um die beaufschlagte Kraft zu verteilen, wenn eine solche Deformation durch die äußere Kraft auftritt, die aktive Materialschicht weniger deformieren, wodurch die Freigabe des aktiven Materials verhindert wird. Die Trennschicht der vorliegenden Erfindung kann eine Elektrolytschicht oder ein Separator sein.
Die Elektrolytschicht, die als ein Ionenkanal dient, kann hergestellt sein aus einem gelartigen Polymerelektrolyten unter Verwendung von PEO, PVdF, PVdF-HFP, PMMA, PAN oder PVAC, oder einem festen Elektrolyten unter Verwendung von PEO, Polypropylenoxid (PPO), Polyethylenimin (PEI), Polyethylensulfid (PES) oder Polyvinylacetat (PVAc). Die Matrix des festen Elektrolyten wird bevorzugt gebildet unter Verwendung eines Polymers oder eines keramischen Glases als das Rückgrat. Im Falle typischer Polymerelektrolyte bewegen sich die Ionen sehr langsam in Bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit, sogar wenn die ionische Leitfähigkeit gesättigt ist. Somit wird der gelartige Polymerelektrolyt, der die Bewegung von Ionen erleichtert, bevorzugt verwendet, verglichen mit festen Elektrolyten. Der gelartige Polymerelektrolyt weist schlechte mechanische Eigenschaften auf und kann somit einen porösen Träger oder ein vernetztes Polymer umfassen, um schlechte mechanische Eigenschaften zu verbessern. Die Elektrolytschicht der vorliegenden Erfindung kann als ein Separator dienen, und somit kann ein zusätzlicher Separator weggelassen werden.
Die Elektrolytschicht der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Lithiumsalz umfassen. Das Lithiumsalz kann eine ionische Leitfähigkeit und Ansprechungszeit verbessern. Nicht begrenzende Beispiele des Lithiumsalzes schließen LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, Lithiumchlorborat, niederaliphatisches Lithiumcarbonat und Lithiumtetraphenylborat ein.
Beispiele des Separators können einschließen, sind jedoch nicht begrenzt auf ein poröses Substrat hergestellt aus einem Polymer auf Polyolefinbasis ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenhomopolymeren, Propylenhomopolymeren, Ethylen-Buten-Copolymeren, Ethylen-Hexen-Copolymeren und Ethylen-Methacrylat-Copolymeren; ein poröses Substrat hergestellt aus einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Polyacetalen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyimiden, Polyetheretherketonen, Polyethersulfonen, Polyphenylenoxiden, Polyphenylensulfiden und Polyethylennaphthalenen; oder ein poröses Substrat hergestellt aus einer Mischung von anorganischen Teilchen und einem Binderpolymer. Damit die Lithiumionen des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen zur äußeren Elektrode transferiert werden, ist es unter diesen bevorzugt, einen Vliesgewebeseparator korrespondierend zu dem porösen Substrat hergestellt aus einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyacetalen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyimiden, Polyetheretherketonen, Polyethersulfonen, Polyphenylenoxiden, Polyphenylensulfiden und Polyethylennaphthalenen zu verwenden.
Ebenfalls weist die Sekundärbatterie des Kabeltyps der vorliegenden Erfindung eine Schutzbeschichtung auf. Die Schutzbeschichtung ist ein Isolator und gebildet, um den äußeren Stromsammler zu umgeben, wodurch die Elektroden gegenüber Feuchtigkeit in der Luft und äußere Einflüsse geschützt werden. Die Schutzbeschichtung kann hergestellt sein aus herkömmlichen Polymerharzen, beispielsweise PVC, HDPE oder Epoxyharzen.
Im Folgenden wird eine Sekundärbatterie des Kabeltyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die Herstellung derselben kurz unter Bezugnahme auf 2 erklärt.
Eine Sekundärbatterie des Kabeltyps 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Kern 210 zur Lieferung von Lithiumionen, der einen Elektrolyten umfasst; eine innere Elektrode, die einen offen strukturierten inneren Stromsammler 120, der die äußere Oberfläche des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und eine aktive Materialschicht 230 der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers 220 gebildet ist, umfasst; eine Trennschicht 240, die die äußere Oberfläche der inneren Elektrode umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die eine aktive Materialschicht 250 der äußeren Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht 240 umgibt, und einen äußeren Stromsammler 260, der die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht 250 der äußeren Elektrode umgibt, umfasst.
Zunächst wird ein Polymerelektrolyt in der Form eines Drahts unter Verwendung eines Extruders bereitgestellt, um den Kern 210 zur Lieferung von Lithiumionen herzustellen.
Ebenfalls kann der Kern 210 zur Lieferung von Lithiumionen gebildet werden durch Bereitstellen einer hohlen inneren Elektrode und Einführen einer nicht wässrigen Elektrolytlösung in die Mitte der inneren Elektrode, oder kann hergestellt werden durch Bereitstellen einer Batterieanordnung umfassend ein Schutzgehäuse ebenso wie die anderen und Einführen einer nicht wässrigen Elektrolytlösung in die Mitte des inneren Elektrodenträgers, der in der Batterieanordnung umfasst ist. Alternativ kann der Kern 210 zur Lieferung von Lithiumionen hergestellt werden durch Bereitstellen eines drahtförmigen Trägers hergestellt aus einem Schwammmaterial und Einführen einer nicht wässrigen Elektrolytlösung.
Dann wird ein linearer innerer Stromsammler 220 in Drahtform bereitgestellt und in den Kern 210 zur Lieferung von Lithiumionen gewunden. Auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers 220 in gewundener Drahtform wird eine aktive Materialschicht der inneren Elektrode mittels einer Beschichtung gebildet. Die Beschichtung kann durchgeführt werden durch zahlreiche herkömmliche Verfahren, beispielsweise durch ein Galvanisierungsverfahren oder ein anodisches Oxidationsverfahren. Um konstante Abstände zu bewahren, kann ebenfalls eine Elektrodenslurry, die ein aktives Material enthält, diskontinuierlich mittels einer Extrusionsbeschichtung unter Verwendung eines Extruders aufgetragen werden. Zusätzlich kann die Elektrodenslurry, die ein aktives Material enthält, mittels einer Eintauchbeschichtung oder einer Extrusionsbeschichtung unter Verwendung eines Extruders aufgetragen werden.
Anschließend wird die Trennschicht 240, die aus einer Polymerelektrolytschicht besteht, gebildet, um die aktive Materialschicht 240 der inneren Elektrode zu umgeben. Das Verfahren zum Bilden der Trennschicht 240 als eine Elektrolytschicht ist nicht besonders eingeschränkt, jedoch wird ein Extrusionsbeschichtungsverfahren bevorzugt verwendet, um das Herstellungsverfahren aufgrund der Natur der linearen Sekundärbatterie des Kabeltyps zu erleichtern.
Auf der äußeren Oberfläche der Trennschicht 240, gebildet durch Beschichtung eines Elektrolyten, wird die aktive Materialschicht 250 der äußeren Elektrode mittels einer Beschichtung gebildet. Das Beschichtungsverfahren der aktiven Materialschicht 250 der inneren Elektrode kann in identischer Weise auf die aktive Materialschicht 230 der äußeren Elektrode angewendet werden.
Dann wird ein äußerer Stromsammler in der Form eines Drahts bereitgestellt und auf der äußeren Oberfläche der aktiven Materialschicht 250 der äußeren Elektrode gewunden, um den äußeren Stromsammler 260 in gewundener Drahtform zu bilden. In der vorliegenden Erfindung kann als der äußere Stromsammler ein Stromsammler mit gewundenem Bogen, in Röhrenform oder in Netzform verwendet werden. An dieser Stelle kann die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode zuerst auf dem äußeren Stromsammler gebildet werden und dann die Trennschicht darauf aufgetragen werden, um die äußere Elektrode zu bilden. Beispielsweise kann im Fall des Stromsammlers in gewundener Bogenform die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode zuerst auf den Stromsammler in gewundener Bogenform gebildet werden, gefolgt von einem Schneiden in ein Stück mit einer vorgegebenen Größe, um eine äußere Elektrode in Bogenform herzustellen. Dann kann die hergestellte äußere Elektrode in Bogenform auf der äußeren Oberfläche der Trennschicht so gewickelt werden, dass die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode in Kontakt kommt mit der Trennschicht, um die äußere Elektrode auf der Trennschicht zu bilden.
Als ein weiteres Verfahren kann in der Bildung der äußeren Elektrode der äußere Stromsammler zunächst gebildet werden, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, gefolgt von einem Bilden der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben.
Im Fall einer Struktur, bei der der äußere Stromsammler so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben und um in Kontakt zu kommen mit der Trennschicht, wird ein äußerer Stromsammler, beispielsweise in Form eines Drahts oder eines Bogens, zunächst auf der äußeren Oberfläche der Trennschicht gewickelt. Das Wicklungsverfahren ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann im Fall des drahtförmigen Stromsammlers die Wicklung durchgeführt werden durch Verwendung einer Wicklungsmaschine auf der äußeren Oberfläche der Trennschicht. Dann wird die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode mittels einer Beschichtung auf der äußeren Oberfläche des äußeren Stromsammlers in gewundener Draht- oder Bogenform gebildet, so dass die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode den äußeren Stromsammler umgibt und in Kontakt kommt mit der Trennschicht.
Ebenfalls im Fall einer Struktur, bei der die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode abgedeckt darin eingeschlossen zu sein und um die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon zu umgeben, wird zunächst auf der äußeren Oberfläche der Trennschicht ein Teil der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode, die schließlich zu erhalten ist, gebildet, auf der der äußere Stromsammler gebildet wird, um den Teil der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode zu umgeben, und dann wird die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode weiter gebildet auf dem äußeren Stromsammler, um die Abdeckung des äußeren Stromsammlers zu vervollständigen. Dadurch wird der äußere Stromsammler innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode angeordnet, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem Stromsammler und dem aktiven Material zu verbessern, wodurch Batterieeigenschaften verbessert werden.
Schließlich wird die Schutzbeschichtung 270 gebildet, um die äußere Oberfläche der Elektrodenanordnung zu umgeben. Die Schutzbeschichtung 270 ist ein Isolator und wird gebildet auf der äußersten Oberfläche zum Zweck eines Schutzes der Elektroden gegenüber Feuchtigkeit in der Luft und äußere Einflüsse. Als die Schutzbeschichtung 270 können herkömmliche Polymerharze verwendet werden, beispielsweise PVC, HDPE und Epoxyharze.
Im Folgenden wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kurz unter Bezugnahme auf 3 und 4 erklärt.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst eine Sekundärbatterie des Kabeltyps 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr Kerne 310 zur Lieferung von Lithiumionen, die einen Elektrolyten umfassen; zwei oder mehr innere Elektroden, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede innere Elektrode die äußere Oberfläche jedes Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und umfassend einen offen strukturierten inneren Stromsammler 320, um die äußere Oberfläche jedes Kerns 310 zur Lieferung von Lithiumionen zu umgeben, und eine aktive Materialschicht 330 der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers 320 gebildet ist; eine Trennschicht 340, die die äußere Oberfläche der inneren Elektroden umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die eine aktive Materialschicht 350 der äußeren Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht 340 umgibt, und einen äußeren Stromsammler 360 umfasst, der die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht 350 der äußeren Elektrode umgibt. Eine solche Sekundärbatterie des Kabeltyps 300 hat eine innere Elektrode, die aus mehreren Elektroden besteht, wodurch es ermöglicht wird, die Balance zwischen einer Kathode und einer Anode zu steuern und einen Kurzschluss zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf 4 umfasst eine Sekundärbatterie des Kabeltyps 400 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr Kerne 410 zur Lieferung von Lithiumionen, die einen Elektrolyten umfassen; zwei oder mehr innere Elektroden, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede innere Elektrode die äußere Oberfläche jedes Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und umfassend einen offen strukturierten inneren Stromsammler 420, um die äußere Oberfläche jedes Kerns 410 zur Lieferung von Lithiumionen zu umgeben, eine aktive Materialschicht 430 der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers 420 gebildet ist, und eine Trennschicht 440, die die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht 430 der inneren Elektrode umgibt; und eine äußere Elektrode, die eine aktive Materialschicht 450 der äußeren Elektrode, die zusammen die äußeren Oberflächen der inneren Elektroden umgibt, und einen äußeren Stromsammler 460 umfasst, der die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht 450 der äußeren Elektrode umgibt. Eine solche Sekundärbatterie des Kabeltyps 400 hat eine innere Elektrode, die aus mehreren Elektroden besteht, wodurch es ermöglicht wird, die Balance zwischen einer Kathode und einer Anode zu steuern und einen Kurzschluss zu verhindern.
Ebenfalls kann bei diesen Sekundärbatterien des Kabeltyps mit mehreren inneren Elektroden, daneben, dass die Struktur der äußeren Elektrode, wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode zu umgeben, wie oben erwähnt, die äußere Elektrode so gebildet werden in einer Struktur, wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben; einer Struktur, wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben und um in Kontakt zu kommen mit der Trennschicht; oder einer Struktur, wobei die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode so gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und wobei der äußere Stromsammler so gebildet ist, um innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode abgedeckt darin eingeschlossen zu sein, und um die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon zu umgeben.
Im Folgenden werden verschiedene bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung im Detail für ein besseres Verständnis beschrieben. Jedoch können die Beispiele der vorliegenden Erfindung auf zahlreiche Art und Weise modifiziert werden, und sie sollten nicht so interpretiert werden, um den Umfang der Erfindung einzuschränken. Die Beispiele der vorliegenden Erfindung sind lediglich für ein besseres Verständnis der Erfindung für Fachleute auf dem Gebiet.
<Beispiel>
Auf einen Cu-Draht mit einem Durchmesser von 125 μm wurde Ni-Sn mittels einer Galvanisierung beschichtet, um eine mit Ni-Sn-beschichtete Cu-Drahtelektrode zu bilden. Drei Ni-Sn-beschichtete Cu-Drahtelektroden wurden spiralförmig so verdreht, um eine Festigkeit daran bereitzustellen, um ein gedrehtes Ni-Sn-beschichtetes Cu-Drahtbündel herzustellen. Vier so hergestellte Bündel wurden gewickelt, um eine offen strukturierte hohle innere Elektrode in einer Federform zu bilden, in der ein Kern zur Lieferung von Lithiumionen gebildet werden kann. Ein Separator und ein Al-Draht als ein äußerer Stromsammler wurden nacheinander gewickelt, um die innere Elektrode zu umgeben, und dann wurde LiCoO₂/Denka black/PVdF (90/5/5/Gew.-%) auf der Außenseite derselben beschichtet, um eine äußere Elektrode zu bilden. Die äußere Elektrode und die innere Elektrode wurden durch einen Al-Aufhänger bzw. einen Ni-Aufhänger verbunden, um eine Anschlussklemme zu bilden. Die so gebildete Batterieanordnung wurde in eine wärmeschrumpfbare Röhre als eine Schutzbeschichtung eingeführt, die Röhre wurde durch Wärme geschrumpft, und dann wurde eine nicht wässrige Lösung (1M LiPF₆, EC/PC = 1/1 (Vol%) in die Mitte des offen strukturierten Stromsammlers der inneren Elektrode (gedrehte Ni-Sn-beschichtete Cu-Drahtbündel) unter Verwendung eines Injektors eingeführt, um einen Kern zur Lieferung von Lithiumionen zu bilden. Dann wurde eine komplette Versiegelung durchgeführt, um eine Sekundärbatterie des Kabeltyps herzustellen.
<Vergleichsbeispiel>
Zwölf Ni-Sn-beschichtete Cu-Drahtelektroden, die auf die gleiche Art und Weise wie das obige Beispiel gebildet wurden, wurden spiralförmig gedreht, um eine innere Elektrode mit keinem Platz darin zu bilden. Ein Separator, ein Al-Draht als ein äußerer Stromsammler, eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und Ni-Al-Anhänger wurden auf die gleiche Art und Weise wie im obigen Beispiel gebildet. Um eine Lithiumionenquelle in der resultierenden Batterieanordnung bereitzustellen, wurde die Batterieanordnung in ein Bad einer nicht wässrigen Elektrolytlösung für einen Tag eingetaucht, so dass die Komponenten der Elektrolytlösung in die Batterieanordnung eingenässt wurden. Die nicht wässrige Elektrolytlösung war die gleiche wie im obigen Beispiel. Dann wurde die Batterieanordnung in eine wärmeschrumpfbare Röhre eingesetzt, gefolgt von einer Versiegelung, um eine Sekundärbatterie des Kabeltyps herzustellen.
Testbeispiel 1: Evaluierung von Batterieeigenschaften
Die im Beispiel und Vergleichsbeispiel hergestellten Batterien des Kabeltyps wurden einem Beladungs-/Entladungs-Test unter den Bedingungen einer Stromdichte von 1 C und einer Spannung im Bereich von 4,2 V bis 2,5 V unterzogen. Von ersten Beladungs-/Entladungsprofilen, die in 5 gezeigt sind, und Entladungslebensdauereigenschaften, die in 6 gezeigt sind, wurde bestätigt, dass die Batterie des Beispiels den gewünschten Grad (1 mAh/cm) Batteriekapazität und stabile Zykluslebensdauereigenschaften zeigte, wohingegen die Batterie des Vergleichsbeispiels versagte, eine ausreichende Batteriekapazität zu erhalten und instabile Zykluslebensdauereigenschaften zeigte. Somit kann in die Batterie des Kabeltyps des Beispiels, die eine offen strukturierte innere Elektrode mit einem Kern zur Lieferung von Lithiumionen darin umfasst, der Elektrolyt des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen leicht in ein aktives Material einer Elektrode eindringen, um die Lieferung und den Austausch von Lithiumionen in den Elektroden zu fördern, wodurch verbesserte Batteriekapazitäts- und Zykluslebensdauereigenschaften gezeigt werden.
Testbeispiel 2: Messung der Impedanz
Die im Beispiel und Vergleichsbeispiel hergestellten Batterien wurden einmal unter den Bedingungen einer Stromdichte von 1 C und einer Spannung im Bereich von 4,2 V bis 2,5 V beladen und entladen, und dann wurden sie bezüglich ihrer Impedanz im Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 Hz gemessen. Wie in 7 gezeigt ist, weist die Batterie des Beispiels einen beträchtlich geringeren ohmschen Widerstand (100 kHz) und einen Grenzflächenwiderstand (der gemessene Durchmesser einer Halbkugel) als solche der Batterie des Vergleichsbeispiels auf. Dies bedeutet, dass die Batterie des Beispiels einen geringeren Widerstand verglichen mit der Batterie des Vergleichsbeispiels aufweist. Das heißt, die Batterie des Beispiels kann einen Elektrolyten in ein aktives Material einer Elektrode penetrieren durch die offene Struktur der inneren Elektrode mit einem Kern zur Lieferung von Lithiumionen darin, und kann die Lieferung und den Austausch von Lithiumionen in den Elektroden erleichtern, von denen der Widerstand der Batterie abnehmen kann.
Testbeispiel 3: Echtzeit-Biegetest zur Flexibilitätsevaluierung
Um die Flexibilität der im Beispiel hergestellten Batterie zu evaluieren, wurde die Batterie im Griff eines Zugtesters, gezeigt in 8, immobilisiert, dann wiederholt einem Biegen/Entbiegen bei einer Geschwindigkeit von 500 mm/min im Bereich von 1 bis 6 cm unterzogen. An dieser Stelle, um eine tatsächliche Flexibilität der Batterie des Beispiels zu evaluieren, wurde die Batterie bei einer Stromdichte von 0,1 C durch Verbinden beider Anschlussklemmen der Batterie an die (+)- und (–)-Anschlussklemmen eines Beladungs- und Entladungsregulators entladen. Aus den in 9 gezeigten Ergebnissen zeigte die Batterie des Beispiels stabile Batterieeigenschaften mit keiner Änderung im Entladungsprofil derselben unter schweren Biegungsbedingungen. Somit wurde bestätigt, dass die Batterie des Beispiels gute Flexibilität aufgrund einer offen strukturierten inneren Elektrode mit einer gewundenen Federform und einem gewundenen Al-Draht aufwies.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300, 400: Sekundärbatterie des Kabeltyps
110, 210, 310, 410: Kern zur Lieferung von Lithiumionen
120, 220, 320, 420: Innerer Stromsammler
130, 230, 330, 430: Aktive Materialschicht der inneren Elektrode
140, 240, 340, 440: Trennschicht
150, 250, 350, 450: Aktive Materialschicht der äußeren Elektrode
160, 260, 360, 460: Äußerer Stromsammler
170, 270, 370, 470: Schutzbeschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0104872 [0002]
KR 10-2012-0114446 [0002]
KR 2005-99903 [0006]

Claims

Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einem horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form und sich longitudinal erstreckend, welche umfasst: einen Kern zur Lieferung von Lithiumionen, der einen Elektrolyten umfasst; eine innere Elektrode, die einen offen strukturierten inneren Stromsammler, der die äußere Oberfläche des Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und eine aktive Materialschicht der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers gebildet ist, umfasst; eine Trennschicht, die die äußere Oberfläche der inneren Elektrode umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht umgibt und eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und einen äußeren Stromsammler umfasst.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei der offen strukturierte innere Stromsammler in der Form eines gewundenen Drahts oder eines Netzes ist.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei in der äußeren Elektrode die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und der äußere Stromsammler gebildet ist, um die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode zu umgeben; der äußere Stromsammler gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben; der äußere Stromsammler gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode gebildet ist, um die äußere Oberfläche des äußeren Stromsammlers zu umgeben und in Kontakt zu kommen mit der Trennschicht; oder die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode gebildet ist, um die äußere Oberfläche der Trennschicht zu umgeben, und der äußere Stromsammler gebildet ist, um innerhalb der aktiven Materialschicht der äußeren Elektrode abgedeckt darin eingeschlossen zu sein und um die äußere Oberfläche der Trennschicht beabstandet davon zu umgeben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei der äußere Stromsammler in der Form einer Röhre, eines gewundenen Drahts, eines gewundenen Bogens oder eines Netzes ist.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei der innere Stromsammler hergestellt ist aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gesintertem Kohlenstoff oder Kupfer; rostfreiem Stahl, der mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einer Aluminium-Cadmium-Legierung; einem nicht-leitfähigen Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist; oder einem leitfähigen Polymer.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 5, wobei das leitfähige Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacetylen, Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyschwefelnitrid, Indium-Zinn-Oxid (ITO), Silber, Palladium, Nickel und Mischungen derselben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 5, wobei das leitfähige Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacetylen, Polyanilin, Polypyrrol, Polythiophen, Polyschwefelnitrid und Mischungen derselben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei der äußere Stromsammler hergestellt ist aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gesintertem Kohlenstoff oder Kupfer; rostfreiem Stahl, der mit Kohlenstoff, Nickel, Titan oder Silber auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einer Aluminium-Cadmium-Legierung; einem nicht-leitfähigen Polymer, das mit einem leitfähigen Material auf der Oberfläche desselben behandelt ist; einem leitfähigen Polymer; einer Metallpaste umfassend Metallpulver von Ni, Al, Au, Ag, Al, Pd/Ag, Cr, Ta, Cu, Ba oder ITO; oder einer Kohlenstoffpaste umfassend Kohlenstoffpulver von Graphit, Ruß oder Kohlenstoffnanoröhrchen.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt einen Elektrolyten umfasst, der ausgewählt ist aus einer nicht-wässrigen Elektrolytlösung unter Verwendung von Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC), Vinylencarbonat (VC), Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Methylformat (MF), γ-Butyrolacton (γ-BL), Sulfolan, Methylacetat (MA) oder Methylpropionat (MP); einem Gelpolymerelektrolyten unter Verwendung von PEO, PVdF, PVdF-HEP, PMMA, PAN, oder PVAc; und einem festen Elektrolyten unter Verwendung von PEO, Polypropylenoxid (PPO), Polyetherimin (PEI), Polyethylensulfid (PES) oder Polyvinylacetat (PVAc).
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt ferner ein Lithiumsalz umfasst.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 10, wobei das Lithiumsalz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, Lithiumchlorborat, niederaliphatischem Lithiumcarbonat, Lithiumtetraphenylborat und Mischungen derselben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei die innere Elektrode eine Anode und die äußere Elektrode eine Kathode ist, oder wobei die innere Elektrode eine Kathode und die äußere Elektrode eine Anode ist.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei, wenn die innere Elektrode eine Anode und die äußere Elektrode eine Kathode ist, die aktive Materialschicht der inneren Elektrode ein aktives Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Graphit, künstlichem Graphit oder kohlenstoffhaltigem Material; Lithiumtitankomplexoxid (LTO) und Metallen (Me) einschließend Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni und Fe; Legierungen der Metalle; Oxide (MeOx) der Metalle; Komplexe der Metalle und Kohlenstoff; und Mischungen derselben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode ein aktives Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, LiCoPO₄, LiFePO₄, LiNiMnCoO₂, LiNi_1-x-y-zCo_xM1_yM2_zO₂ (wobei M1 und M2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg und Mo, und wobei x, y und z jeweils unabhängig ein atomarer Bruchteil von Oxid-bildenden Elementen sind, in denen 0 ≤ x < 0,5, 0 ≤ y < 0,5, 0 ≤ z < 0,5 und x + y + z ≤ 1 ist) und Mischungen derselben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei, wenn die innere Elektrode eine Kathode ist und die äußere Elektrode eine Anode ist, die aktive Materialschicht der inneren Elektrode ein aktives Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄, LiCoPO₄, LiFePO₄, LiNiMnCoO₂, LiNi_1-x-y-zCo_xM1_yM2_zO₂ (wobei M1 und M2 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg und Mo, und wobei x, y und z jeweils unabhängig ein atomarer Bruchteil von Oxid-bildenden Elementen sind, in denen 0 ≤ x < 0,5, 0 ≤ y < 0,5, 0 ≤ z < 0,5 und x + y + z ≤ 1 ist) und Mischungen derselben, und die aktive Materialschicht der äußeren Elektrode ein aktives Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus natürlichem Graphit, künstlichem Graphit oder kohlenstoffhaltigem Material; komplexem Lithiumtitanoxid (LTO) und Metallen (Me) einschließend Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni und Fe; Legierungen der Metalle; Oxiden (MeOx) der Metalle; Komplexen der Metalle und Kohlenstoff; und Mischungen derselben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 1, wobei die Trennschicht eine Elektrolytschicht oder ein Separator ist.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 15, wobei die Elektrolytschicht einen Elektrolyten umfasst, der ausgewählt ist aus einem Gelpolymerelektrolyten unter Verwendung von PEO, PVdF, PMMA, PAN oder PVAc; und einem festen Elektrolyten unter Verwendung von PEO, Polypropylenoxid (PPO), Polyetherimin (PEI), Polyethylensulfid (PES) oder Polyvinylacetat (PVAc).
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 15, wobei die Elektrolytschicht ferner ein Lithiumsalz umfasst.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 17, wobei das Lithiumsalz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, Lithiumchlorborat, niederaliphatischem Lithiumcarbonat, Lithiumtetraphenylborat und Mischungen derselben.
Sekundärbatterie des Kabeltyps nach Anspruch 15, wobei der Separator ein poröses Substrat ist, das hergestellt ist aus einem Polymer auf Polyolefinbasis ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenhomopolymeren, Propylenhomopolymeren, Ethylen-Buten-Copolymeren, Ethylen-Hexen-Copolymeren und Ethylen-Methacrylat-Copolymeren; ein poröses Substrat hergestellt aus einem Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Polyacetalen, Polyamiden, Polycarbonaten, Polyimiden, Polyetheretherketonen, Polyethersulfonen, Polyphenylenoxiden, Polyphenylensulfiden und Polyethylennaphthalenen; oder ein poröses Substrat hergestellt aus einer Mischung von anorganischen Teilchen und einem Binderpolymer.
Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einem horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form und sich longitudinal erstreckend, welche umfasst: zwei oder mehr Kerne zur Lieferung von Lithiumionen, die einen Elektrolyten umfassen; zwei oder mehr innere Elektroden, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede innere Elektrode einen offen strukturierten inneren Stromsammler, der die äußere Oberfläche jedes Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, und eine aktive Materialschicht der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammler gebildet ist, umfasst; eine Trennschicht, die die äußere Oberfläche der inneren Elektroden umgibt, um einen Kurzschluss zwischen Elektroden zu verhindern; und eine äußere Elektrode, die die äußere Oberfläche der Trennschicht umgibt und eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und einen äußeren Stromsammler umfasst.
Sekundärbatterie des Kabeltyps mit einem horizontalen Querschnitt einer vorgegebenen Form und sich longitudinal erstreckend, welche umfasst: zwei oder mehr Kerne zur Lieferung von Lithiumionen, die einen Elektrolyten umfassen, zwei oder mehr innere Elektroden, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei jede innere Elektrode einen offen strukturierten inneren Stromsammler, der die äußere Oberfläche jedes Kerns zur Lieferung von Lithiumionen umgibt, eine aktive Materialschicht der inneren Elektrode, die auf der Oberfläche des inneren Stromsammlers gebildet ist, und eine Trennschicht, die die äußere Oberfläche der aktiven Materialschicht der inneren Elektrode umgibt, umfasst; und eine äußere Elektrode, die zusammen die äußeren Oberflächen der inneren Elektroden umgibt und eine aktive Materialschicht der äußeren Elektrode und einen äußeren Stromsammler umfasst.