二次电池用负极的制造方法和二次电池用负极技术

本发明专利技术涉及一种二次电池用负极的制造方法和所述负极，所述方法包括：第一步骤，准备其中薄膜形式的锂金属涂布或附着至脱模膜上并卷绕成卷的锂金属片；第二步骤，堆叠所述锂金属片，使得所述锂金属与负极材料混合物邻接，从而制造具有堆叠在其上的锂金属的负极；和第三步骤，对具有堆叠在其上的锂金属的所述负极施加压力以制造负极，其中所述脱模膜涂有硅。本发明专利技术的负极制造方法具有将难以处理的锂金属均匀地堆叠或接合在二次电池的负极材料混合物上的效果，并且通过使用具有图案的锂金属而具有改善预锂化速度的优点。

Manufacturing Method of Negative Electrode for Secondary Battery and Negative Electrode for Secondary Battery

The invention relates to a method for manufacturing a negative electrode for secondary batteries and the negative electrode. The method comprises the following steps: first, preparing a lithium metal coating in the form of a thin film or attaching it to a demoulding film and winding a rolled lithium metal sheet; second, stacking the lithium metal sheet so that the lithium metal is adjacent to the mixture of the negative electrode material, thereby producing a lithium-gold stacked on it. A negative electrode of the genus; and a third step, in which a pressure is applied to the negative electrode having a lithium metal stacked on it to produce the negative electrode, wherein the demoulding film is coated with silicon. The negative electrode manufacturing method of the present invention has the effect of evenly stacking or joining hard-to-treat lithium metals on the mixture of negative electrode materials of secondary batteries, and has the advantage of improving the prelithization speed by using patterned lithium metals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用负极的制造方法和二次电池用负极
本申请要求基于2017年7月31日提交的韩国专利申请10-2017-0096794号的优先权的利益，并且所述韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。本专利技术涉及一种二次电池用负极的制造方法，所述二次电池用负极具有提高的负极预锂化速度，并涉及由所述方法制造的二次电池用负极，更特别地，涉及一种二次电池用负极的制造方法，所述制造方法的特征在于，在将层压在涂硅脱模膜上的锂金属层压至负极材料混合物上而制造负极时，为了提高脱模膜与锂金属的脱模性而应用涂硅脱模膜，为了提高预锂化速度而将形成有图案的锂金属层压至负极上；以及涉及二次电池，其中通过将电解质注入包含负极的电极组件中来开始充电。
技术介绍
随着化石燃料枯竭导致能源价格上涨以及对环境污染的关注增加，对环境友好型替代能源的需求成为未来生活不可或缺的因素。特别是，随着技术发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。通常，就电池的形状而言，对小厚度的能够应用于诸如移动电话等产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池的需求高。就材料而言，对具有高的能量密度、放电电压和输出稳定性的锂二次电池如锂离子电池和锂离子聚合物电池的需求高。通常，为了制备二次电池，首先，通过将活性材料施涂到集电器表面上来形成正极和负极，然后在它们之间插入隔膜，从而制成电极组件，然后将所述电极组件安装在圆筒形或矩形金属罐中或铝层压片的袋型壳体内部，并将液体电解质注入或浸渍到电极组件中、或者是使用固体电解质，来制备二次电池。通常，锂二次电池的负极使用诸如石墨的碳材料，但碳的理论容量密度为372mAh/g(833mAh/cm3)。因此，为了提高负极的能量密度，考虑将与锂合金化的硅(Si)、锡(Sn)、其氧化物和其合金作为负极材料。其中，硅类材料由于其低成本和高容量(4200mAh/g)而受到关注。然而，当将碳材料或理论容量密度大于833mAh/cm3的负极活性材料用于二次电池时，通常难以获得具有大电池容量的二次电池，这是因为存在大的不可逆容量。此处，不可逆容量是在第一次充电/放电循环中损失的容量。也就是说，在常规二次电池的充电/放电反应中，在充电期间从正极释放的锂储存在负极中，并且在放电期间从负极释放的锂储存在正极中。因此，当在第一次充电/放电时负极处的不可逆容量大时，负极和正极失去原先具有的可逆容量的一部分，因此不能获得二次电池。此处，对于负极的不可逆容量而言，由于在充电时发生的与电解质的副反应而使锂部分地失活，或者由于锂的插入/放电电位的滞后(hysteresis)而致可逆的锂残留，由此被认为会成为可用可逆容量减少的原因。特别是，当使用硅类负极活性材料时，初始不可逆容量变大。在硅类负极活性材料的情况下，体积变化和表面副反应非常严重以致于插入到负极中的大量锂在初始充电时不会返回到正极，因此初始不可逆容量变大。当初始不可逆容量增加时，出现电池容量和循环迅速减少的问题。因此，为了降低由于负极的不可逆容量引起的电池容量的劣化，已经提出了一种预先将锂补充到负极的技术。韩国专利登记1162794号公开了一种制造负极的方法，其中通过气相沉积法将锂金属沉积在载体基材上，然后将沉积的锂金属储存在负极活性材料层中。然而，该方法的缺点在于制造工序复杂。因此，需要开发一种简单且容易的工序，其能够将难以处理的锂金属薄膜均匀地接合至负极，能够提高预锂化速度。
技术实现思路
【技术问题】本专利技术的一个目的是提供一种制造负极的方法，该方法通过在将脱模膜上的锂金属层压在二次电池负极材料混合物上之后，防止在除去脱模膜时锂金属与脱模膜一起脱离，使得锂金属能够均匀地层压在所述负极材料混合物上。本专利技术的另一个目的是提供一种制造负极的方法，所述方法提高了负极的预锂化速度。【技术方案】为了解决上述问题，本专利技术提供一种制造二次电池用负极的方法，包括：第一步骤，准备其中薄膜形式的锂金属涂布或附着至脱模膜上并卷绕成卷的锂金属片；第二步骤，层压所述锂金属片，使得所述锂金属与负极材料混合物邻接，从而制造其中层压有锂金属的负极；和第三步骤，对其上层压有锂金属的负极施加压力以制造负极，其中所述脱模膜涂有硅。此外，本专利技术提供通过上述方法中的任一种制造的负极，和包含所述负极的二次电池。根据本专利技术的一个实施方式，锂金属可具有条纹、网眼、波形或圆形图案。根据本专利技术的一个实施方式，具有条纹图案的锂金属可以通过将作为母材的锂金属切割成宽度薄的金属来制造。根据本专利技术的一个实施方式，锂金属的厚度可以是2至200μm。根据本专利技术的一个实施方式，向其中堆叠有锂金属的负极施加压力的方法可以通过使负极通过一对辊或板来执行。根据本专利技术的一个实施方式，通过辊或板时的温度可以是5至100℃。根据本专利技术的一个实施方式，通过辊或板时的压力可以是10至100kg/cm2。根据本专利技术的一个实施方式，脱模膜的厚度可以是5至50μm。根据本专利技术的一个实施方式，所述负极材料混合物可以通过在集电器上施涂含硅氧化物的负极浆料，接着干燥并压延来制备。此外，本专利技术提供一种制造二次电池的方法，包括：通过在由上述方法制造的负极与正极之间插入隔膜来制造电极组件；将电解质注入到所述电极组件中；和老化，其中通过注入电解质来开始初始充电。根据本专利技术的一个实施方式，老化可以进行12至72小时。此外，本专利技术提供一种二次电池，其特征在于，通过将电解质注入到包含由上述方法制造的二次电池用负极的电极组件中来开始初始充电。【有益效果】本专利技术的制造方法具有将难以处理的锂金属均匀地堆叠或接合在二次电池的负极材料混合物上的效果。本专利技术还具有通过使用图案化的锂金属来提高预锂化速度的优点。由本专利技术的方法制备的负极具有改善的初始不可逆性，并且使用这种二次电池用负极制造的二次电池具有优异的充电/放电效率。具体实施方式在下文中，将详细描述本专利技术。本专利技术不受以下实施例和实验例的限制。根据本专利技术的实施方式可以修改成各种其它形式，并且本专利技术的范围不应该被解释为限于下面描述的实施方式。提供本专利技术的实施方式是为了向本领域技术人员更充分地描述本专利技术。根据本专利技术的二次电池用负极是通过以下方式制造的：第一步骤，准备其中薄膜形式的锂金属涂布或附着至脱模膜上并卷绕成卷的锂金属片；第二步骤，层压所述锂金属片，使得所述锂金属与负极材料混合物邻接，从而制造其中层压有锂金属的负极；和第三步骤，对其上层压有锂金属的负极施加压力以制造负极，其中所述脱模膜涂有硅。硅氧化物负极是使用硅及其氧化物作为主要材料以增加使用现有碳材料如石墨的负极的容量密度的负极。它具有4200mAh/g的理论容量密度，这远高于碳材料的理论容量密度372mAh/g，可适合用作二次电池用负极。然而，由于硅氧化物负极的形态稳定性差，初始不可逆容量大，并且存在电极容量降低或单电池(cell)平衡崩溃的风险，因此需要预锂化工序。预锂化可以通过使锂金属与负极一起通过上下辊或板，或者通过使负极和锂金属一起在电解质中润湿从而使得锂吸藏到负极中来实现。然而，锂金属在其材料性质上具有固有的延展性，并且由于其粘着于异种材料的性质而不易处理。为了便于处理，可以使用在基材例如脱模纸或脱模膜上涂有锂金属的锂金属片。在将锂金属片接合到负极材料混合物上之后，在移除基材期间，一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造二次电池用负极的方法，所述方法包括：第一步骤，准备其中薄膜形式的锂金属涂布或附着至脱模膜上并卷绕成卷的锂金属片；第二步骤，层压所述锂金属片，使得所述锂金属与负极材料混合物邻接，从而制造其中层压有锂金属的负极；和第三步骤，对其上层压有锂金属的负极施加压力以制造负极，其中所述脱模膜涂有硅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.07.31 KR 10-2017-00967941.一种制造二次电池用负极的方法，所述方法包括：第一步骤，准备其中薄膜形式的锂金属涂布或附着至脱模膜上并卷绕成卷的锂金属片；第二步骤，层压所述锂金属片，使得所述锂金属与负极材料混合物邻接，从而制造其中层压有锂金属的负极；和第三步骤，对其上层压有锂金属的负极施加压力以制造负极，其中所述脱模膜涂有硅。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂金属具有条纹、网眼、波形、圆形图案。3.根据权利要求2所述的方法，其中具有条纹图案的锂金属是通过将作为母材的锂金属切割成宽度薄的金属而制造的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂金属具有2至200μm的厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其中向负极施加压力是通过使所述负极通过一对辊或板来执行的。6.根据权利要求5所述的方法，其中通过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金珠利，金忍哲，宋周容，金锡九，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR