三維電極結(jié)構(gòu)和具有電極結(jié)構(gòu)的電池制造技術(shù)

三維(3D)電極結(jié)構(gòu)包括：電極集電板；多個(gè)活性材料板，設(shè)置在電極集電板上并且從電極集電板突出；以及分隔壁，布置在電極集電板上并且在平面圖中基本上垂直于多個(gè)活性材料板從而提供多個(gè)活性材料板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，其中3D電極結(jié)構(gòu)可以是彼此間隔開并且電解質(zhì)層位于其間的兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)之一。

Three dimensional electrode structure and battery with electrode structure

Three dimensional (3D) electrode structure comprises an electrode current collector; a plurality of plate active material, electrode arranged in the collecting plate and the electrode collecting plate prominent; and a partition wall arranged in the electrode, and the collector plate in the plan basically perpendicular to the plurality of plate active material so as to provide a plurality of active materials in structural stability 3D, the electrode structure may be spaced apart from each other and the electrolyte layer therebetween two electrode structure.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
三維電極結(jié)構(gòu)和具有電極結(jié)構(gòu)的電池
本專利技術(shù)的示范實(shí)施方式涉及三維電極結(jié)構(gòu)和包括該電極結(jié)構(gòu)的電池。
技術(shù)介紹
根據(jù)電子技術(shù)的發(fā)展，諸如移動(dòng)式電話、游戲機(jī)、便攜式多媒體播放器(PMP)或者動(dòng)態(tài)圖像專家組音頻層-3(MP3)播放器的移動(dòng)式電子裝置和諸如智能電話、智能平板、電子書終端、平板計(jì)算機(jī)、可穿戴移動(dòng)式醫(yī)療裝置的各種移動(dòng)式電子裝置的市場(chǎng)迅速增長。因此，對(duì)于適合于驅(qū)動(dòng)這樣的移動(dòng)式電子裝置的電池的需要也增加。不同于不可再充電的一次電池，二次電池是可再充電和可再放電的。具體地，鋰二次電池具有比鎳鎘電池或者鎳氫電池更高的電壓，并且具有每單位重量的高能量密度。近來，正在進(jìn)行通過使用三維電極來提供高容量二次電池的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
提供一種三維(3D)電極結(jié)構(gòu)和包括3D電極結(jié)構(gòu)的電池。附加的示范實(shí)施方式將在隨后的描述中部分地闡述，并且將由該描述而部分地清楚，或者可以通過本示范實(shí)施方式的實(shí)踐而習(xí)知。根據(jù)示范實(shí)施方式的一示范實(shí)施方式，3D電極結(jié)構(gòu)包括：電極集電板；多個(gè)活性材料板，設(shè)置在電極集電板上以從電極集電板突出；以及分隔壁，布置在電極集電板上并且在平面圖中基本上垂直于多個(gè)活性材料板。電極結(jié)構(gòu)可以被理解為其中多個(gè)活性材料板設(shè)置在電極集電板上以從電極集電板突出的3D結(jié)構(gòu)。在示范實(shí)施方式中，多個(gè)分隔壁可以被提供并且在多個(gè)活性材料板的長度方向上以等間隔布置。至少一些分隔壁也可以沿著多個(gè)活性材料板的長度方向以改變的間隔布置。在示范實(shí)施方式中，分隔壁可以基本上平行于彼此布置。分隔壁可以具有平坦的平面形狀。在替代的示范實(shí)施方式中，分隔壁可以具有彎曲的平面形狀。在示范實(shí)施方式中，多個(gè)活性材料板可以具有平面形狀。在示范實(shí)施方式中，多個(gè)活性材料板可以基本上垂直于電極集電板的平面表面，分隔壁可以基本上垂直于電極集電板和多個(gè)活性材料板。即，分隔壁基本上垂直于電極集電板和多個(gè)活性材料板可以指的是分隔壁在截面圖(例如，側(cè)視圖)中基本上垂直于電極集電板的平面表面并且在平面圖(例如，俯視圖)中也基本上垂直于活性材料板的平面表面。換言之，分隔壁基本上垂直于多個(gè)活性材料板的長度方向。然而，至少一些分隔壁也可以關(guān)于多個(gè)活性材料板傾斜地布置。在示范實(shí)施方式中，分隔壁關(guān)于電極集電板的平面表面具有與多個(gè)活性材料板相同的高度。在示范實(shí)施方式中，分隔壁和多個(gè)活性材料板可以包括相同組分的活性材料。在替代的示范實(shí)施方式中，分隔壁和多個(gè)活性材料板可以包括不同組分的活性材料。在替代的示范實(shí)施方式中，分隔壁可以包括非活性材料。在示范實(shí)施方式中，3D電極結(jié)構(gòu)可以還包括設(shè)置在分隔壁內(nèi)部并且電接觸電極集電板的分隔壁內(nèi)部集電層。分隔壁內(nèi)部集電層可以包括電導(dǎo)體。電導(dǎo)體可以例如是金屬、導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電陶瓷或者碳結(jié)構(gòu)。在示范實(shí)施方式中，分隔壁內(nèi)部集電層可以具有從電極集電板的平面表面突出并且延伸的平面形狀。分隔壁內(nèi)部集電層可以基本上垂直于電極集電板的平面表面。分隔壁內(nèi)部集電層可以在分隔壁內(nèi)部基本上平行于分隔壁。分隔壁內(nèi)部集電層可以插入到分隔壁中，分隔壁內(nèi)部集電層的兩個(gè)表面可以接觸分隔壁。分隔壁內(nèi)部集電層的第一端部可以接觸電極集電板，分隔壁內(nèi)部集電層的與第一端部相反的第二端部可以接觸電解質(zhì)層或者可以設(shè)置在分隔壁內(nèi)部。在示范實(shí)施方式中，多個(gè)活性材料板可以以等間隔布置在電極集電板上。在示范實(shí)施方式中，3D電極結(jié)構(gòu)可以還包括設(shè)置在多個(gè)活性材料板的至少內(nèi)部且電接觸電極集電板的內(nèi)部集電層。內(nèi)部集電層可以包括電導(dǎo)體。內(nèi)部集電層可以基本上平行于多個(gè)活性材料板的平面表面。內(nèi)部集電層可以具有從電極集電板基本上垂直地突出并且延伸的平面形狀。內(nèi)部集電層的第一端部可以接觸電極集電板，內(nèi)部集電層的與第一端部相反的第二端部可以接觸電解質(zhì)層。在替代的示范實(shí)施方式中，內(nèi)部集電層的第一端部可以接觸電極集電板，內(nèi)部集電層的與第一端部相反的第二端部可以在多個(gè)活性材料板中。在示范實(shí)施方式中，電極集電板可以包括電導(dǎo)體。在示范實(shí)施方式中，3D電極結(jié)構(gòu)可以還包括提供在電極集電板的其上設(shè)置有多個(gè)活性材料板的表面上的活性材料基層。根據(jù)另一示范實(shí)施方式的示范實(shí)施方式，電池包括：第一電極結(jié)構(gòu)；第二電極結(jié)構(gòu)，與第一電極結(jié)構(gòu)間隔開；以及電解質(zhì)層，提供在第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)之間，其中第一電極結(jié)構(gòu)可以是3D電極結(jié)構(gòu)，該3D電極結(jié)構(gòu)包括：電極集電板；設(shè)置在電極集電板上以從電極集電板突出的多個(gè)第一活性材料板；以及設(shè)置在電極集電板上并且在平面圖中基本上垂直于多個(gè)第一活性材料板的分隔壁。第二電極結(jié)構(gòu)也可以具有面對(duì)第一電極結(jié)構(gòu)的3D結(jié)構(gòu)。電池可以是可再充電的二次電池。根據(jù)另一示范實(shí)施方式的示范實(shí)施方式，電池包括：第一電極結(jié)構(gòu)，包括第一電極集電板、設(shè)置在第一電極集電板上以從第一電極集電板突出的多個(gè)第一活性材料板、以及設(shè)置在第一電極集電板上并且在平面圖中基本上垂直于多個(gè)第一活性材料板的分隔壁；第二電極結(jié)構(gòu)，包括與多個(gè)第一活性材料板交替地布置的多個(gè)第二活性材料板，其中多個(gè)第一活性材料板與多個(gè)第二活性材料板分別彼此間隔開；以及電解質(zhì)層，提供在第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)之間。在示范實(shí)施方式中，第二電極結(jié)構(gòu)可以還包括在其上設(shè)置多個(gè)第二活性材料板的第二電極集電板。第一電極集電板和第二電極集電板可以彼此面對(duì)并且基本上平行于彼此。第一電極集電板和第二電極集電板可以每個(gè)是平坦的平面板或者具有曲率的彎曲平面板。第二電極集電板和多個(gè)第二活性材料板可以提供為單個(gè)主體。在替代的示范實(shí)施方式中，多個(gè)第二活性材料板可以附接在第二電極集電板上。在示范實(shí)施方式中，第一電極結(jié)構(gòu)可以是陰極電極，第二電極結(jié)構(gòu)可以是陽極電極。在示范實(shí)施方式中，多個(gè)第一活性材料板例如可以包括包含具有陰極電極組分的燒結(jié)的陶瓷的陰極活性材料。具體地，多個(gè)第一活性材料板可以包括鋰基陰極活性材料。多個(gè)第二活性材料板可以包括鋰金屬、硅、碳或者氧化物陽極。在示范實(shí)施方式中，電解質(zhì)層可以包括固體電解質(zhì)。在示范實(shí)施方式中，電解質(zhì)層可以在多個(gè)第一活性材料板與多個(gè)第二活性材料板之間、在分隔壁與多個(gè)第二活性材料板之間、在多個(gè)第一活性材料板的末端與第二電極集電板之間、在分隔壁的末端與第二電極集電板之間、以及在多個(gè)第二活性材料板的末端與第一電極集電板之間提供為蜿蜒的形式。換言之，電解質(zhì)層可以沿著多個(gè)第一活性材料板和分隔壁的表面提供為蜿蜒的形式。在示范實(shí)施方式中，第一電極結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)層和第二電極結(jié)構(gòu)可以形成第一電池單元層，具有與第一電池單元層相同結(jié)構(gòu)的多個(gè)電池單元層可以被層疊。根據(jù)另一示范實(shí)施方式的示范實(shí)施方式，制造電池的方法包括提供第一片狀層疊結(jié)構(gòu)，在該第一片狀層疊結(jié)構(gòu)中，至少一個(gè)第一活性材料片和至少一個(gè)犧牲層在第一方向上交替地層疊；形成第一電極層疊結(jié)構(gòu)，在該第一電極層疊結(jié)構(gòu)中，第一片狀層疊結(jié)構(gòu)和分隔壁層在基本上垂直于第一方向的第二方向上交替地層疊；沿著基本上垂直于第一方向和第二方向兩者的法線在第一電極層疊結(jié)構(gòu)的表面上形成第一電極集電板；通過去除犧牲層而形成第一電極結(jié)構(gòu)；以及在第一電極結(jié)構(gòu)上順序地形成固體電解質(zhì)和第二電極結(jié)構(gòu)。在示范實(shí)施方式中，通過加熱和干燥包括第一活性材料的漿料，第一活性材料片可以提供為片狀。在示范實(shí)施方式中，第一片狀層疊結(jié)構(gòu)可以通過交替地和重復(fù)地層疊第一活性材料片、第一內(nèi)部集電層、第一活性材料片和犧牲層片而提供本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三維電極結(jié)構(gòu)，包括：電極集電板；多個(gè)活性材料板，設(shè)置在所述電極集電板上并且從所述電極集電板突出；以及分隔壁，設(shè)置在所述電極集電板上并且在平面圖中基本上垂直于所述多個(gè)活性材料板。

【技術(shù)特征摘要】
2015.10.12 KR 10-2015-01421621.一種三維電極結(jié)構(gòu)，包括：電極集電板；多個(gè)活性材料板，設(shè)置在所述電極集電板上并且從所述電極集電板突出；以及分隔壁，設(shè)置在所述電極集電板上并且在平面圖中基本上垂直于所述多個(gè)活性材料板。2.如權(quán)利要求1所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)分隔壁在所述多個(gè)活性材料板的長度方向上以等間隔布置。3.如權(quán)利要求2所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)分隔壁具有平面形狀并且基本上平行于彼此布置。4.如權(quán)利要求2所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)活性材料板在截面圖中基本上垂直于所述電極集電板，并且所述多個(gè)分隔壁在所述截面圖中基本上垂直于所述電極集電板并且在所述平面圖中基本上垂直于所述多個(gè)活性材料板。5.如權(quán)利要求2所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)分隔壁關(guān)于所述電極集電板的平面表面具有與所述多個(gè)活性材料板相同的高度。6.如權(quán)利要求1所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述分隔壁和所述多個(gè)活性材料板包括相同組分或者不同組分的活性材料。7.如權(quán)利要求1所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述分隔壁包括非活性材料。8.如權(quán)利要求1所述的三維電極結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置在所述分隔壁內(nèi)部并且電接觸所述電極集電板的分隔壁內(nèi)部集電層，所述分隔壁內(nèi)部集電層包括電導(dǎo)體。9.如權(quán)利要求8所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述分隔壁內(nèi)部集電層具有從所述電極集電板的平面表面突出并且延伸的平面形狀。10.如權(quán)利要求8所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述分隔壁內(nèi)部集電層在所述分隔壁內(nèi)部，基本上平行于所述分隔壁。11.如權(quán)利要求8所述的三維電極結(jié)構(gòu)，其中所述分隔壁內(nèi)部集電層被插入到所述分隔壁中，并...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙慶勛，樸輝烈，梁好晶，鄭熙樹，南承勛，許晉碩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三星電子株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國別省市：韓國,KR