用于可再充电锂电池的负极和包括其的可再充电锂电池制造技术

本申请公开了用于可再充电锂电池的负极和包括其的可再充电锂电池。用于可再充电锂电池的负极包括集电器和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在集电器上并且包括碳基负极活性物质和导电剂，其中导电剂包括长度为约1μm至约200μm的纤维状导电剂或尺寸(长径)为约1μm至约20μm的颗粒状导电剂，并且所述负极的由等式1定义的DD(发散度)值大于或等于约24。[等式1]DD(发散度)＝(Ia/I总)*100在等式1中，Ia为通过使用CuKα射线的XRD测量的非平面角处的峰强度的总和，I总为通过使用CuKα射线的XRD测量的全部角处的峰强度的总和。

Negative electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including it

【技术实现步骤摘要】
用于可再充电锂电池的负极和包括其的可再充电锂电池相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0049447号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本申请公开了用于可再充电锂电池的负极和包括其的可再充电锂电池。
技术介绍
可再充电锂电池作为小型便携式电子设备的电源，最近引起了人们的注意。可再充电锂电池使用有机电解质溶液，从而其放电电压是使用碱性水溶液的传统电池的两倍，因此具有高能量密度。对于可再充电锂电池的正极活性物质，已经使用了具有能够嵌入锂离子的结构的锂过渡金属氧化物，比如LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1-xCoxO2(0<x<1)等。对于负极活性物质，已经使用了诸如人造石墨、天然石墨、硬碳等各种碳基材料。最近，为了获得高容量，人们已经对非碳基负极活性物质比如硅或锡进行了研究。
技术实现思路
本申请的一个实施方式提供了一种具有改善的电化学特性的用于可再充电锂电池的负极。本申请的另一实施方式提供了一种包括该负极的可再充电锂电池。本申请的一个实施方式提供了一种用于可再充电锂电池的负极，所述负极包括集电器和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在集电器上并且包括碳基负极活性物质和导电剂，其中导电剂包括长度为约1μm至约200μm的纤维状导电剂和尺寸(长径)为约1μm至约20μm的颗粒状导电剂中的至少一种，并且所述负极的由等式1定义的DD(发散度)值大于或等于约24。[等式1]DD(发散度)＝(Ia/I总)*100在等式1中，Ia为通过使用CuKα射线的XRD测量的非平面角处的峰强度的总和，并且I总为通过使用CuKα射线的XRD测量的全部角处的峰强度的总和。导电剂可包括长度为约5μm至约50μm的纤维状导电剂和尺寸(长径)为约5μm至约10μm的颗粒状导电剂中的至少一种。导电剂的比表面积(基于表面积)可为约4m2/g至约1500m2/g，例如约100m2/g至约1400m2/g。导电剂的纵横比可为约10至约3000，例如约10至约2500。导电剂可具有的导电剂相对于碳基负极活性物质的面积比(基于表面积)的范围可为约50％至约300％，例如约80％至约260％。导电剂可具有的导电剂相对于碳基负极活性物质的体积比可小于或等于约1.5％，例如约0.005％至约1.5％。负极的单表面负荷水平(L/L)可为约6mg/cm2至约65mg/cm2。Ia可为通过使用CuKα射线的XRD测量的2θ＝42.4±0.2°、43.4±0.2°、44.6±0.2°和77.5±0.2°处的峰强度的总和，并且I总可为通过使用CuKα射线的XRD测量的2θ＝26.5±0.2°、42.4±0.2°、43.4±0.2°、44.6±0.2°、54.7±0.2°和77.5±0.2°处的峰强度的总和。峰强度可为峰积分面积值。负极可具有的通过使用CuKα射线的XRD测量的在(004)面的峰强度相对于在(002)面的峰强度的比率(I(004)/I(002))大于或等于约0.04，例如约0.04和约0.07。碳基负极活性物质可为人造石墨，或人造石墨和天然石墨的混合物。负极活性物质层可进一步包括Si基负极活性物质、Sn基负极活性物质、锂钒氧化物或其组合。负极可具有面向正极的有源区和不面向正极的无源区，并且无源区的DD值可大于或等于约24。本申请的一个实施方式提供了可再充电锂电池，其包括负极；正极；和电解质。可再充电锂电池可为高功率可再充电锂电池。根据一个实施方式的用于可再充电锂电池的负极可提供具有改善的电池特性的可再充电锂电池。附图说明图1是显示负极活性物质的取向的示意图。图2是显示可再充电锂电池的负极的有源区和无源区的视图。图3是显示可再充电锂电池的结构的示意图。图4是显示使用CuKα射线测量的根据实施例1-1的负极的XRD峰的图。图5是显示使用CuKα射线测量的根据比较例1-1的负极的XRD峰的图。图6是显示根据实施例1-1、实施例1-2、实施例1-3、比较例1-1、比较例1-2和参考例1的可再充电锂电池单元(batterycell)的DC内阻(DC-IR)的图。图7是显示根据实施例1-1、比较例1-1和参考例1制造的可再充电锂电池单元的高倍率循环寿命保持率的图。<符号说明>1：可再充电锂电池2：正极3：隔板4：负极5：电池壳体6：密封元件具体实施方式下文，详细地描述实施方式。但是，这些实施方式是示例性的，本专利技术不限于此并且本专利技术由权利要求的范围限定。根据实施方式的用于可再充电锂电池的负极包括集电器和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在集电器上并且包括碳基负极活性物质和导电剂，其中导电剂包括长度为约1μm至约200μm的纤维状导电剂和尺寸(长径)为约1μm至约20μm的颗粒状导电剂中的至少一种，并且所述负极的由等式1定义的DD(发散度)值大于或等于约24。[等式1]DD(发散度)＝(Ia/I总)*100在等式1中，Ia为通过使用CuKα射线的XRD测量的非平面角处的峰强度的总和，并且I总为通过使用CuKα射线的XRD测量的全部角处的峰强度的总和。本文中，当通过使用CuKα射线的XRD测量时，非平面角表示2θ＝42.4±0.2°、43.4±0.2°、44.6±0.2°和77.5±0.2°，即，(100)面、(101)R面、(101)H面和(110)面。一般而言，石墨的结构分为具有堆叠石墨烯层的ABAB型堆叠顺序的六角形结构和斜方六面体结构，并且R面表示斜方六面体结构，而H面表示六角形结构。另外，当通过使用CuKα射线的XRD测量时，全部角表示2θ＝26.5±0.2°、42.4±0.2°、43.4±0.2°、44.6±0.2°、54.7±0.2°和77.5±0.2°，即，(002)面、(100)面、(101)R面、(101)H面、(004)面和(110)面。当碳基负极活性物质的(101)R面的一个峰与集电器(例如，Cu)的(111)面的另一峰重叠时，可出现在2θ＝43.4±0.2°处的峰。一般而言，峰强度表示峰的高度或峰的积分面积，并且根据一个实施方式，峰强度表示峰的积分面积。在一个实施方式中，通过使用CuKα射线作为目标射线，但移除单色器以提高峰强度分辨率，在2θ＝10°至80°、0.044至0.089的扫描速率(°/S)和0.013至0.039的步长(°/步)的测量条件下测量XRD。在一个实施方式中，负极的DD值可以大于或等于约24，例如约24至约70或约24至约60。上述范围内的DD值意味着负极活性物质没有充分地与集电器水平放置，但其取向足以促进负极中锂离子的移动，即控制随机取向。当DD值小于24时，DC内阻可增大且倍率容量特别是高倍率循环寿命特性可劣化。此外，在DD值的上述范围内，可以抑制放电端电阻的增加，以最小化DC内阻(DC-IR)，并表现出改善的循环寿命特性。此外，在充电和放电过程中，电极膨胀可能会被抑制以提高能量密度。另外，在DD值的上述范围内，这意味着碳基负极活性物质相对于集电器以特定角取向，并且使用包括碳基负极活性物质的负极的电池在充电和放电过程中产生的热量和在渗透或碰撞过程中短路产生的热量可垂直扩散并且可以容易地释放到外面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于可再充电锂电池的负极，包括：集电器；和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在所述集电器上并且包括碳基负极活性物质和导电剂，其中所述导电剂包括长度为1μm至200μm的纤维状导电剂和尺寸为1μm至20μm的颗粒状导电剂中的至少一种，所述尺寸为长径，并且其中，所述负极的由等式1定义的发散度DD值大于或等于24：[等式1]DD＝(Ia/I总)*100其中，在等式1中，Ia为通过使用CuKα射线的XRD测量的非平面角处的峰强度的总和，并且I总为通过使用CuKα射线的XRD测量的全部角处的峰强度的总和。

【技术特征摘要】
2018.04.27 KR 10-2018-00494471.一种用于可再充电锂电池的负极，包括：集电器；和负极活性物质层，所述负极活性物质层设置在所述集电器上并且包括碳基负极活性物质和导电剂，其中所述导电剂包括长度为1μm至200μm的纤维状导电剂和尺寸为1μm至20μm的颗粒状导电剂中的至少一种，所述尺寸为长径，并且其中，所述负极的由等式1定义的发散度DD值大于或等于24：[等式1]DD＝(Ia/I总)*100其中，在等式1中，Ia为通过使用CuKα射线的XRD测量的非平面角处的峰强度的总和，并且I总为通过使用CuKα射线的XRD测量的全部角处的峰强度的总和。2.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述负极具有24至70的DD值。3.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述导电剂包括长度为5μm至50μm的纤维状导电剂和尺寸为5μm至10μm的颗粒状导电剂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述导电剂的基于表面积的比表面积为4m2/g至1500m2/g。5.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述导电剂具有10至3000的纵横比。6.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述导电剂具有的所述导电剂相对于所述碳基负极活性物质的基于表面积的面积比的范围为50％至300％。7.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述导电剂具有的所述导电剂相对于所述碳基负极活性物质的体积比小于或等于1.5％。8.根据权利要求4所述的用于可再充电锂电池的负极，其中基于表面积的所述比表面积为100m2/g至1400m2/g。9.根据权利要求5所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述纵横比为10至2500。10.根据权利要求6所述的用于可再充电锂电池的负极，其中所述导电剂相对于所述碳基负极活性物质的基于表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珍宪，贾福铉，沈揆伦，安谆昊，李准珪，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR