锂二次电池用负极及包含该负极的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及呈多层结构的锂二次电池用负极，其包括：电极集电体；一次负极活性物质层，包含形成于所述电极集电体上的第一负极活性物质；二次负极活性物质层，形成于所述一次负极活性物质层上，并包含相对所述第一负极活性物质而言具有较低的压实密度及较大的平均粒子大小的第二负极活性物质。本发明专利技术一实施例的负极，通过在电极集电体上包括含负极活性物质的压实密度及平均粒子大小不同的两种负极活性物质的多层活性物质层，从而在压延工序之后也能提高电极表面的孔隙率，并能提高离子向电极内部的移动性，因此，能够提高锂二次电池的充电特性及寿命特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及呈多层结构的锂二次电池用负极，其包括：电极集电体；一次负极活性物质层，包含形成于所述电极集电体上的第一负极活性物质；二次负极活性物质层，形成于所述一次负极活性物质层上，并包含相对所述第一负极活性物质而言具有较低的压实密度及较大的平均粒子大小的第二负极活性物质。本专利技术一实施例的负极，通过在电极集电体上包括含负极活性物质的压实密度及平均粒子大小不同的两种负极活性物质的多层活性物质层，从而在压延工序之后也能提高电极表面的孔隙率，并能提高离子向电极内部的移动性，因此，能够提高锂二次电池的充电特性及寿命特性。【专利说明】锂二次电池用负极及包含该负极的锂二次电池
本专利技术涉及锂二次电池用负极及包含该负极的锂二次电池，更具体地，涉及包含 负极活性物质的压实密度及平均粒子大小互不相同的多层活性物质层的负极及包含该负 极的锂二次电池。
技术介绍
随着对由化石燃料的枯竭引起的能源价格的上升、环境污染的关注增加，环保代 替能源成为了用于未来生活的必不可缺的因素。为此，对利用原子能、太阳光、风力及潮汐 力等自然能量的多种电力生产技术的研究正在持续，而以更有效地利用以上述方式生产的 能量的蓄电装置也备受瞩目。 尤其，随着对移动设备的技术研发和需求的增加，对作为环保代替能源的二次电 池的需求正急剧增加。最近，所述二次电池作为电动汽车（EV)或混合动力汽车（HEV)等需 要大容量电力的装置的动力源来使用，并且，作为通过栅极（Grid)化的电力辅助电源等用 途而正在扩大使用范围。 为了用作需要所述大容量电力的装置的动力源，能够在短时间内发挥大功率的特 性之外，同时还需要即使在以高电流在短时间内反复进行充放电的苛刻的条件下，也能使 用10年以上等的高能量密度和优良的安全性及长期寿命特性。 以往虽然使用锂金属作为二次电池的负极，但随着知晓枝晶（dendrite)形成引 起的电池短路和由此引起的爆炸的危险性，既能维持结构性及电性质，又能达到可逆的锂 离子插入（intercalation)及脱离的碳类化合物正代替所述锂金属。 相对于标准氢电极电位，所述碳类化合物具有约-3V的非常低的放电电位，并因 石墨烯层（graphene layer)的单轴取向性引起的非常可逆的充放电运行而呈现出优良的 电极寿命特性（cycle life)。并且，当Li离子充电时，电极电位为0VLi/Li+，能够呈现出 几乎与纯锂金属相似的电位，因此，具有当与氧化物类正极构成电池时，可获得更高的能量 的优点。 所述二次电池用负极通过如下方式制备，即，将作为负极活性物质13的碳材料， 以及根据需要的导电材料及粘结剂相混合来制备一种负极活性物质浆料之后，以单层的方 式将该浆料涂敷于铜箔之类的电极集电体11，并进行干燥。此时，当涂敷所述浆料时，为了 使活性物质粉末压接于集电体，使得电极的厚度均匀化，实施压延（press)工序（参照图 1)。 但是，以往当进行电极的压延工序时，与负极活性物质的内部相比，表面的按压变 得加剧，从而降低了表面的孔隙（pore)比率。 电极的厚度越厚，这种现象越明显，并且，随着电解液难以浸渍到电极的内部而无 法确保离子的移动通路，从而难以顺畅地实现离子的移动，因此，会引起电池性能及寿命特 性的降低。
技术实现思路
技术问题 本专利技术所要解决的问题在于，通过在负极包括多层活性物质层，由此提供向电极 内部的离子移动性得到提高的负极。 并且，本专利技术还提供，通过包含所述负极，电池的充电特性及寿命特性得到提高的 锂二次电池。 解决问题的手段 为了解决所述问题，根据本专利技术的一实施例提供的负极，包括： 电极集电体；一次负极活性物质层，包含形成于所述电极集电体上的多层活性物 质层，且所述多层活性物质层包含第一负极活性物质；以及二次负极活性物质层，包含相对 所述第一负极活性物质而言具有较低的压实密度及较大的平均粒子大小的第二负极活性 物质。 并且，根据本专利技术的一实施例，提供包含所述负极的锂二次电池。 专利技术的效果 本专利技术一实施例的负极，通过在电极集电体上包括含负极活性物质的压实密度及 平均粒子大小不同的两种负极活性物质的多层活性物质层，从而在压延工序之后也能提高 电极表面的孔隙率（porosity)，并能提高离子向电极内部的移动性，因此，能够提高锂二次 电池的充电特性及寿命特性。 【专利附图】【附图说明】 图1为以往的由单层活性物质层组成的负极结构的模式图。 图2为本专利技术一实施例的由多层活性物质层组成的负极结构的模式图。 图3为根据实验例2测定实施例1、以及比较例1和2的锂二次电池的充电特性的 图表。 图4及图5为根据实验例3测定基于负极密度的实施例1及比较例1的锂二次电 池的寿命特性的图表。 【具体实施方式】 以下，对本专利技术进行详细说明。 本专利技术一实施例的负极，如图2的模式图所示，可包括：电极集电体21 ; -次负极 活性物质层A，包括形成于所述电极集电体上的多层活性物质层，且所述多层活性物质层包 含第一负极活性物质23 ;以及二次负极活性物质层B，包含相对所述第一负极活性物质而 言具有较低的压实密度及较大的平均粒子大小的第二负极活性物质24。 本专利技术一实施例的负极，通过在电极集电体上包括含负极活性物质的压实密度及 平均粒子大小不同的两种负极活性物质的多层活性物质层，从而在压延工序之后也能提高 电极表面的孔隙率，并能提高离子向电极内部的移动性，因此，能够提高锂二次电池的充电 特性及寿命特性。 首先，所述电极集电体，可以为选自由不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、铜、由碳、镍、钛 或银进行表面处理的不锈钢、铝-镉合金、由导电材料进行表面处理的非导电性聚合物及 导电性聚合物组成的组中的一种或两种。 并且，在本专利技术的负极中，作为所述第一负极活性物质以及第二负极活性物质，可 以举出理论上的最大极限容量为372mAh/g(844mAh/cc)的天然石墨（graphite)及人造石 墨之类的结晶质类碳、软碳（soft carbon)及硬碳（hard carbon)之类的非晶质类碳或它 们的混合物，以便能够确保高能量密度。 具体地，所述第一负极活性物质及第二负极活性物质，既可以分别是呈球形或类 似球形的同一（同种）天然石墨及人造石墨之类的结晶类碳，也可以是其他。 并且，在本专利技术的一实施例的负极中，所述第一负极活性物质与第二负极活性物 质的平均粒子大小之比可以为1:9至5:5. 1，更具体地，可以为1:1.3至1:4。作为非限制 性的一例，所述第一负极活性物质的平均粒子大小可以为约20 μ m以下，具体地，可以在例 如ΙΟμπι至18μπι的范围。 例如，本专利技术一实施例的所述负极活性物质的平均粒子大小，可利用激光衍射法 (laser diffraction method)进行测定。通常，所述激光衍射法从亚微米（submicron)范 围开始，能够测定数_左右的粒径，并且能获得高再现性及高分解性的结果。负极活性物 质的平均粒子大小D 5(l能够定义为粒径分布的50%基准中的粒径。 并且，在本专利技术的一实施例的负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负极，其特征在于，包括：电极集电体；一次负极活性物质层，包含形成于上述电极集电体上的多层活性物质层，且上述多层活性物质层包含第一负极活性物质；以及二次负极活性物质层，包含相对上述第一负极活性物质而言具有较低的压实密度及较大的平均粒子大小的第二负极活性物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安炳勋，裴峻晟，丘昌完，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR