锂离子二次电池用负极及其制造方法技术

本公开涉及将锂金属用于负极的锂二次电池用负极及其制造方法，并且所述方法包括形成保护层来防止负极的枝晶。根据本公开的负极的制造方法可以通过包括将含有分散在溶剂中的碳氟化合物和/或氟化金属的浆料涂布到锂金属层上并且干燥所述浆料的简单工艺来实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池用负极及其制造方法
本申请要求于2016年10月13日在韩国提交的韩国专利申请第10-2016-0132948号的优先权，通过援引将其公开内容并入本文。本公开涉及锂离子二次电池用负极及其制造方法。更具体地，本公开涉及将锂金属用于负极的锂离子二次电池用负极及其制造方法。
技术介绍
随着诸如移动电话或笔记本电脑等移动电子设备的发展，对作为移动电子设备的能源的可充电二次电池的需求急剧增加。近年来，在实用中实现了使用二次电池作为混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)的动力源。因此，正在对满足各种要求的二次电池进行许多研究，尤其对具有高能量密度和高放电电压和输出的锂二次电池的需求正在增加。锂离子二次电池包括如石墨等碳类材料、锂金属、诸如锡或硅等金属或其氧化物、包含它们的合金作为负极活性材料。其中，锂金属更容易电离，并且具有体心立方晶体结构和的原子半径。此外，锂金属具有较小的原子质量(6.941)和较低的密度(0.534g/cc)以及非常低的标准电极电位(-3.04VSHE)，因此其比容量非常高，高达约3860mAh/g。然而，锂金属通常具有180.54℃的低熔融温度，并且存在安全性问题，例如由枝晶生长引起的电池内部短路。为了解决这个问题，已经研究了通过用电化学稳定的材料(例如，聚合物或无机膜)涂布表面来稳定锂金属的表面。美国专利第4503088号通过将环氧树脂溶液涂布到锂金属负极上来形成保护涂层，但存在溶液中的溶剂可能直接接触锂金属、导致形成副产物并且在界面处产生气泡的高可能性。此外，由于暴露于水分而可能发生的爆炸反应和电极制造过程中的困难成为问题。
技术实现思路
技术问题本公开旨在解决上述技术问题，因此，本公开旨在提供具有用于防止在负极表面上形成枝晶的保护层的负极以及所述负极的制造方法。显而易见的是，本公开的其他目的和优点可以通过所附权利要求中所述的方法及其组合来实现。技术方案为了解决上述技术问题，本公开提供了锂离子二次电池用负极的制造方法。本公开的第一方面涉及负极的制造方法，所述方法包括：(S10)制备锂金属层；(S20)将碳氟化合物和/或氟化金属分散在溶剂中以制备保护层制造用浆料；(S30)将所述浆料涂布在所述锂金属层上；(S40)干燥所述浆料，其中，所述碳氟化合物在室温下为固体，所述氟化金属由以下[化学式1]表示：[化学式1]MeFx其中，Me是Fe、Co、Mn、Ni、Cu、V、Bi和Cr中的至少一种，并且x为0.1至10.0。根据本公开的第二方面，在第一方面中，所述碳氟化合物在室温下为固体，并且是选自由(CF)n(1.0≤n≤100,000)、(C2F)n(1.0≤n≤100,000)、C60Fx(0.1≤x≤60.0)和CFx(0.1≤x≤1.0)组成的组中的至少一种。根据本公开的第三方面，在第一和第二方面中的任一方面中，所述(S40)的干燥在80℃至120℃的范围内并且在真空条件下进行。根据本公开的第四方面，在第一至第三方面中的任一方面中，所述(S20)的溶剂为选自由NMP、丙酮和己烷组成的组中的至少一种。根据本公开的第五方面，在第一至第四方面中的任一方面中，所述方法还包括(S11)将聚偏二氟乙烯分散在溶剂中。根据本公开的第六方面，在第五方面中，所述(S20)的浆料中聚偏二氟乙烯与成分A的含量比为100重量份至300重量份。另外，本公开涉及锂离子二次电池用负极。本公开的第七方面涉及所述负极，并且所述负极包括：锂金属层；和所述锂金属层表面上的负极保护层，其中，所述负极保护层包括LiF，并且所述LiF由所述锂金属层的锂与在室温条件下处于固态的碳氟化合物之间的反应而产生。另外，本公开涉及锂离子二次电池用负极。本公开的第八方面涉及所述负极，并且所述负极包括：锂金属层；和所述锂金属层表面上的负极保护层，其中，所述负极保护层通过上述任一方面的方法形成。根据本公开的第九方面，在第八方面中，所述负极保护层的厚度为0.1μm至100μm。另外，本公开涉及包括正极、负极和隔膜的锂离子二次电池，其中，所述负极如第七方面中所限定。有益效果本公开的负极具有锂负极保护层，并且提供防止枝晶形成的效果。另外，本公开的负极的制造方法由于省略了复杂和过度的条件，可以仅通过具有低投资成本的简单的工艺来进行。附图说明附图示出了本公开的优选实施方式，并且与前面的描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解。然而，本公开不应被解释为仅限于附图。图1是显示本公开的负极的制造方法的各步骤的时间顺序部署的工艺流程图。图2是显示本公开的实施例的负极表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3是显示比较例1的负极表面的SEM图像。图4是显示比较例2的负极表面的SEM图像。图5是绘制使用比较例1和2以及实施例中制造的负极制造的电池的循环特性的图。具体实施方式应当理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语和词语不应理解为限于一般和字典含义，而是基于允许专利技术人为了最佳解释而适当定义术语的原则，根据对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。因此，本文所述的实施方式中所示的构成仅是本公开的最优选实施方式，并不代表本公开的所有技术方面，所以应当理解，在申请提交时可以对其做出许多其他等同方案和变型。术语“包括”在本说明书中使用时，除非上下文另有明确说明，否则指的是存在所述要素，而不排除存在或加入一个或多个其他要素。如本文所用，术语“约”和“基本上”是指当陈述制造和材料的固有允许公差时所陈述的值或接近该值，并且用于防止无良心的侵权者不正当地利用包含准确或绝对值的公开内容，以帮助理解本公开。如本文所用，马库什类型语言中的“其组合”是指选自由马库什类型语言中所述要素组成的组中的一种以上的混合物或组合，并且指的是包括选自由所述要素组成的组中的一种以上。“A和/或B”在本说明书中使用时指的是“A或B或两者”。本公开涉及锂离子二次电池用负极及所述负极的制造方法。在本公开中，锂离子二次电池用负极包括锂金属层和所述锂金属层表面上的负极保护层，所述负极保护层包含LiF。在本公开中，所述LiF可以由锂金属层的锂与碳氟化合物之间的反应而产生。另外，所述LiF可以通过选自碳氟化合物、氟化金属和聚偏二氟乙烯中的两种以上的混合物与锂金属层的锂之间的反应来产生。图1是显示本公开的制造负极的方法的各步骤的时间顺序部署的工艺流程图。在下文中，参照图1更详细地描述本公开的负极的制造方法。首先制备锂金属层(S10)。锂金属层用作锂离子二次电池中的负极，并且可以是锂金属板或在集电体上具有锂金属薄膜的金属板。集电体可以是选自由铜、铝、不锈钢、钛、银、钯、镍、它们的合金和它们的组合组成的组中的任何一种金属。在本公开中，锂金属薄膜的形成方法没有特别限制，并且可以包括已知的金属薄膜的形成方法，例如层压方法和溅射方法。锂金属层可以根据电极的类型，具有受控的宽度以便于电极的制造。锂金属层的厚度可以为30μm至500μm。在该范围内，锂金属层的厚度可以为30μm以上，50μm以上，100μm以上，200μm以上，300μm以上，或400μm以上。另外，在该范围内，锂金属层的厚度可以为400μm以下，300μm以下，200μm以下，100μm以下，50μm以下。在本公开的一个具体实施方式中，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池用负极的制造方法，其包括：(S10)制备锂金属层；(S20)将碳氟化合物和/或氟化金属分散在溶剂中以制备保护层制造用浆料；(S30)将所述浆料涂布到所述锂金属层上；和(S40)干燥所述浆料，其中，所述碳氟化合物在室温下为固体，并且所述氟化金属由以下化学式1表示：化学式1MeFx其中，Me是Fe、Co、Mn、Ni、Cu、V、Bi和Cr中的至少一种，并且x为0.1至10.0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.13 KR 10-2016-01329481.一种锂离子二次电池用负极的制造方法，其包括：(S10)制备锂金属层；(S20)将碳氟化合物和/或氟化金属分散在溶剂中以制备保护层制造用浆料；(S30)将所述浆料涂布到所述锂金属层上；和(S40)干燥所述浆料，其中，所述碳氟化合物在室温下为固体，并且所述氟化金属由以下化学式1表示：化学式1MeFx其中，Me是Fe、Co、Mn、Ni、Cu、V、Bi和Cr中的至少一种，并且x为0.1至10.0。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用负极的制造方法，其中，所述碳氟化合物在室温下为固体，并且是选自由(CF)n(1.0≤n≤100,000)、(C2F)n(1.0≤n≤100,000)、C60Fx(0.1≤x≤60.0)和CFx(0.1≤x≤1.0)组成的组中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用负极的制造方法，其中，所述(S40)的干燥在80℃至120℃的范围内并且在真空条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡午秉，禹相昱，崔希源，金银卿，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR