制造负极的方法和负极技术

本发明专利技术涉及一种负极制造方法和由所述制造方法制造的负极。特别地，本发明专利技术提供了一种负极制造方法和由所述方法制造的负极，所述方法包括：第一步骤，制造包含相同组成的活性材料层并具有不同电极密度的多个负极样品；第二步骤，测量关于每个负极样品在第一次充电循环中依据SOC的负极膨胀曲线；第三步骤，假定x是指所测量的负极膨胀曲线的切线倾斜度为“1”时的SOC值(但x<50)，测量在(x‑5)和(x+5)处所述曲线的切线倾斜度值之间的差值；第四步骤，选择最佳电极密度使得所测量的倾斜度值之间的差值满足0‑0.5的范围；以及第五步骤，在满足所选择的最佳电极密度的条件下制造负极。根据本发明专利技术，制造具有不同电极密度的负极样品，并且如果负极样品依据第一次充电的负极膨胀曲线的切线倾斜度值的变化率在其中膨胀曲线增长且其中初始SOC小于50％的范围内满足特定值，那么使用具有上述电极密度的负极制造的二次电池可以表现出与相应的活性材料相关的最优良的寿命特性和初始效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造负极的方法和负极
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年2月15日提交的韩国专利申请第10-2016-0017214号和于2017年2月7日提交的韩国专利申请第10-2017-0016846号的优先权和权益，这两篇申请的公开内容通过引用的方式以其整体并入本文中。
本专利技术涉及一种制造负极的方法和使用所述方法制造的负极。
技术介绍
由于化石燃料使用的迅速增加，对替代能源或清洁能源的使用需求增加，因此对发电和能源储存领域的研究正在最为积极地进行。作为使用这样的电化学能的电化学装置的代表例，目前使用二次电池，并且其使用倾向于逐渐扩大。近来，随着如便携式计算机、移动电话、照相机等便携式装置技术的发展和需求的增长，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这样的二次电池当中，对能量密度高、工作电压高、循环寿命长并且自放电率低的锂二次电池进行了大量的研究，这种锂二次电池可商购并广泛使用。通常，二次电池由正极、负极和电解质组成。在二次电池中，在锂离子在相对的电极之间往复运动的同时发生能量转移，使得通过第一次充电，来自正极活性材料的锂离子被嵌入到例如碳粒子的负极活性材料中，在放电期间，锂离子被脱嵌，通过这种方式，二次电池可以被充电和放电。例如，锂二次电池具有这样的结构，其中电极组件以锂电解质浸渍，所述电极组件包含含有锂过渡金属氧化物作为电极活性材料的正极、含有碳系活性材料的负极和多孔隔膜。正极通过用含有锂过渡金属氧化物的正极混合物涂布铝(Al)箔来制造，负极通过用含有碳系活性材料的负极混合物涂布铜(Cu)箔来制造。同时，为了实现二次电池的高容量，在如寿命、电阻等性能保持在相同水平的同时，需要实现高密度电极以便在单位体积内尽可能多地利用负极活性材料。常规地，已经尝试通过最大程度地压制负极活性材料来实现高密度电极，而不考虑其物理性质，这导致活性材料剥离、裂开等，从而引起电阻增加以及寿命特性劣化。因此，需要开发一种能够根据负极活性材料的类型发挥最佳性能的、通过体现电极密度来提高电池性能的方法。
技术实现思路
【技术问题】本专利技术的第一个技术目的是提供一种制造负极的方法，其中通过测量多个负极样品的膨胀曲线来获得根据负极材料类型的最佳电极密度，因此，可以获得具有优良的效率和优良的寿命特性的二次电池。本专利技术的第二个技术目的是提供使用上述方法制造的负极。本专利技术的第三个技术目的是提供包含上述负极的二次电池、电池模块和电池组。【技术方案】本专利技术提供一种制造负极的方法，包括：第一工序，制造包含具有相同组成的活性材料层并具有不同电极密度的多个负极样品；第二工序，测量每个负极样品在第一次充电循环中根据充电状态(SOC)的负极膨胀曲线；第三工序，假定所测量的负极膨胀曲线的切线斜率为1时的SOC值是x但x&lt;50，测量在x-5和x+5处所述曲线的切线斜率之间的差值；第四工序，选择最佳电极密度使得所测量的斜率差值满足0到0.5的范围；以及第五工序，在满足所选择的最佳电极密度的条件下制造负极。本专利技术还提供了使用上述方法制造的负极，所述负极可以包含具有低石墨化度并由次级粒子组成的石墨作为活性材料，且具有1.3g/cc到1.5g/cc的电极密度。本专利技术还提供了使用上述方法制造的负极，所述负极可以包含具有高石墨化度并由次级粒子组成的石墨作为活性材料，且具有1.4g/cc到1.7g/cc的电极密度。本专利技术还提供了包含所述负极、正极、在负极和正极之间的隔膜以及电解质的二次电池，以及包含所述二次电池作为单元电池的电池模块和电池组。【有益效果】根据本专利技术，通过以下步骤来制造负极：制造包含具有相同组成的活性材料层具有不同电极密度的多个负极样品，根据第一次充电循环测量每个负极样品的负极膨胀曲线，并且通过使用负极膨胀曲线来获得相应组成的最佳电极密度，并且可以使用所述负极来制造具有优良的寿命特性和优良的初始效率的二次电池。附图说明图1说明显示根据实施例1到7和比较例1到3制造的负极样品的膨胀曲线的图。图2是显示实施例2以及比较例1和2的每个负极样品根据循环次数的容量特性的图。图3是显示实施例4和6以及比较例3的每个负极样品根据循环次数的容量特性的图。具体实施方式在下文中，将更详细地描述本专利技术以帮助理解本专利技术。本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应该被解释为限于普通的或字典的含义，而应该基于专利技术人可以为了最佳解释专利技术而适当定义术语的概念的原则，解释为与本专利技术的主旨相一致的含义和概念。本文所用的术语只是被提供来描述示例性实施方式，并不意欲限制本专利技术的范围。单数形式意欲包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应该理解的是，如“包含”、“包括”或“具有”的术语当在本说明书中使用时指定所陈述的特征、数字、步骤、元素或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、元素或其组合的存在或添加。特别地，根据本专利技术的制造负极的方法包括：第一工序，制造包含具有相同组成的活性材料层并具有不同电极密度的多个负极样品；第二工序，测量每个负极样品在第一次充电循环中根据充电状态(SOC)的负极膨胀曲线；第三工序，假定所测量的负极膨胀曲线的切线斜率为1时的SOC值是x但x&lt;50，测量在x-5和x+5处所述曲线的切线斜率之间的差值；第四工序，选择最佳电极密度使得所测量的斜率差值满足0到0.5的范围；以及第五工序，在满足所选择的最佳电极密度的条件下制造负极。在下文中，将详细描述根据本专利技术的制造负极的方法的每个工序。首先，制造包含具有相同组成的活性材料层并具有不同电极密度的多个负极样品(第一工序)。特别地，可以通过在负极集电器上施加负极浆料、然后干燥并压制所得的负极集电器来制造负极，所述负极浆料通过将包含负极活性材料、导电材料和粘合剂的负极混合物与有机溶剂混合而制备。在这种情况下，在施加负极浆料之后的干燥和压制工序中，可以调节电极密度。通常，负极膨胀曲线可以根据负极中活性材料的类型，特别是根据活性材料的粉末压实密度而变化。当使用本专利技术的方法时，可以获得根据活性材料的类型的最佳电极密度，并且可以使用所述最佳电极密度来制造具有优良的寿命特性和优良的初始效率的负极。如本文所用，电极密度是指相同体积内涂布的负极混合物的量。粉末压实密度是指当将3g负极活性材料在10mm的粉末压实密度的测量条件下用1,000kg压缩时，在同一体积内涂布的负极活性材料的量。另外，粉末压制密度为1.75g/cc的负极活性材料不是指通过压缩处理得到的负极活性材料，而是指当负极活性材料经受压缩处理试验时，物理特性值即压制密度为1.75g/cc的负极活性材料。同时，活性材料层可以包含活性材料、导电材料和/或粘合剂，所述活性材料可以包含石墨系活性材料。在这些石墨系活性材料中，特别更优选使用天然石墨或人造石墨，这是因为如下事实：当锂离子被嵌入石墨的网平面时，会发生分层现象，因此，负极膨胀曲线显示S形厚度膨胀的大概形式(openform)。例如，活性材料层可以包含具有低石墨化度并由次级粒子组成的石墨或具有高石墨化度并由次级粒子组成的石墨作为活性材料。同时，在第一工序中，具有不同电极密度的多个负极样品的制造可以例如通过以下进行：在制造负极样品期间通过改变压力来根据电极密度制造多个负极样品。特别地，负极样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造负极的方法，所述方法包括：第一工序，制造包含具有相同组成的活性材料层且具有不同电极密度的多个负极样品；第二工序，测量每个负极样品在第一次充电循环中根据充电状态(SOC)的负极膨胀曲线；第三工序，假定所测量的负极膨胀曲线的切线斜率为1时的SOC值是x但x<50，测量在x‑5和x+5处所述曲线的切线斜率之间的差值；第四工序，选择最佳电极密度使得所测量的斜率差值满足0到0.5的范围；以及第五工序，在满足所选择的最佳电极密度的条件下制造负极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.15 KR 10-2016-0017214;2017.02.07 KR 10-2011.一种制造负极的方法，所述方法包括：第一工序，制造包含具有相同组成的活性材料层且具有不同电极密度的多个负极样品；第二工序，测量每个负极样品在第一次充电循环中根据充电状态(SOC)的负极膨胀曲线；第三工序，假定所测量的负极膨胀曲线的切线斜率为1时的SOC值是x但x&lt;50，测量在x-5和x+5处所述曲线的切线斜率之间的差值；第四工序，选择最佳电极密度使得所测量的斜率差值满足0到0.5的范围；以及第五工序，在满足所选择的最佳电极密度的条件下制造负极。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述活性材料层包含具有低石墨化度并由次级粒子组成的石墨或具有高石墨化度并由次级粒子组成的石墨作为活性材料。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述活性材料层包含重量比为95-95.5:0.5-1.5:3.5-4的活性材料、导电材料和粘合剂。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一工序中的每个负极样品被制造成具有1.3g/cc到1.8g/cc的电极密度。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊赫，金银卿，郑周昊，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR