用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池制造技术

本文提供一种用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池。所述负极包括：负极集电器、形成在所述负极集电器上的第一负极活性材料层、和形成在所述第一负极活性材料层上的第二负极活性材料层。第一负极活性材料层包括两种或更多种负极活性材料，并且第二负极活性材料层包括具有小于第一负极活性材料层的溶胀(swelling)的负极活性材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2017年10月16日提交的韩国专利申请第10-2017-0134055号的优先权和权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。
本专利技术涉及一种用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池，更具体地，涉及一种用于锂二次电池的负极和一种包括该负极的锂二次电池，所述负极因为形成有包括呈现单峰粒径分布的负极活性材料的负极活性材料层，所以在预锂化过程中不会使负极的表面变形。
技术介绍
随着对移动装置的技术开发和的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。在这些二次电池中，表现出高能量密度和工作电位并且具有长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已被商业化并广泛使用。近来，随着对环境问题的日益关注，已经对能够替代作为空气污染的主要原因的化石燃料车辆(诸如汽油车和柴油车)的电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)进行了研究。尽管主要使用镍-金属氢化物(Ni-MH)二次电池作为EV和HEV的电源，但也正在积极地研究使用具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池，并且一些锂二次电池已经被商业化。作为构成锂二次电池的负极的负极活性材料，使用金属锂(metallithium)、诸如石墨(graphite)或活性炭(activatedcarbon)之类的碳基材料(carbon-basedmaterial)、或诸如氧化硅(SiOx)之类的材料。近来，主要使用碳基材料作为负极活性材料。然而，在碳基材料的情况下，理论容量仅为约400mAh/g，因此存在容量小的缺点。因此，为了增加能量密度，已经尝试使用具有高理论容量(4,200mAh/g)的硅(silicon,Si)或锂金属，但是存在诸如高不可逆容量、高体积膨胀率、枝晶形成之类的困难的情况。因此，通过将具有高体积膨胀率但高容量的活性材料与碳基活性材料混合来使用这种具有高体积膨胀率但高容量的活性材料。由于具有高容量的活性材料具有高的不可逆容量，因此需要改善初始不可逆性。方法之一是在制造锂二次电池之前进行预锂化(pre-lithiation)，以使活性材料预先在第一次充电期间即发生副反应。如上所述，当进行预锂化(pre-lithiation)时，第一循环在不可逆性被降低的状态下进行，被降低的程度与对实际制造的二次电池进行充电或放电时相同，因而有可以降低初始不可逆性的优点。预锂化方法的实例可包括：将锂沉积在负极表面上然后组装电池并将电解质注入电池中，从而在润湿(wetting)过程中进行锂化的方法；以及通过将负极浸入电解质中使其润湿然后使锂与负极直接接触的方法。然而，在负极含有通过将碳基活性材料与具有高体积膨胀率和高容量的活性材料混合而得的混合负极活性材料作为负极活性材料的情况下，包括由于容量和溶胀而具有不同体积膨胀率的材料，使得在预锂化期间，由于不同的体积膨胀率，导致可能在负极的表面处发生弯曲和变形，从而不利地影响电池组装工艺和电池性能。
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在提供一种用于锂二次电池的负极，在这种负极中，在预锂化期间，在负极表面处不发生变形。本专利技术还旨在提供一种包括所述用于锂二次电池的负极的锂二次电池。技术方案本专利技术的一个方面提供一种用于锂二次电池的负极，包括：负极集电器、形成在所述负极集电器上的第一负极活性材料层、和形成在所述第一负极活性材料层上的第二负极活性材料层，其中所述第一负极活性材料层包括两种或更多种负极活性材料，所述第二负极活性材料层包括平均粒径D50为0.1μm至10μm并且呈现单峰(uni-modal)粒径分布的负极活性材料。本专利技术的另一方面提供一种包括上述用于锂二次电池的负极的锂二次电池。有益效果根据本专利技术示例性实施方式的用于锂二次电池的负极具有在负极的表面处形成的包括呈现单峰粒径分布的负极活性材料的负极活性材料层，使得在预锂化期间在负极的表面处不发生弯曲或变形，因此锂二次电池能够表现出改善的性能。附图说明图1是在负极上进行预锂化之后，捕获实施例4中制造的负极的表面状态的照片。图2是在负极上进行预锂化之后，捕获比较例5中制造的负极的表面状态的照片。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。本文和所附权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为受限于一般的含义或字典的含义，而是应基于专利技术人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式描述其专利技术的原则而根据与本专利技术的技术精神一致的含义和概念来进行解释。根据本专利技术的用于锂二次电池的负极包括：负极集电器、形成在所述负极集电器上的第一负极活性材料层、和形成在所述第一负极活性材料层上的第二负极活性材料层。第一负极活性材料层包括两种或更多种负极活性材料，第二负极活性材料层包括平均粒径D50在0.1μm至10μm的范围内并且呈现单峰(uni-modal)粒径分布的负极活性材料。第一负极活性材料层包括两种或更多种负极活性材料。具体地，所述两种或更多种负极活性材料中的至少一种可以是具有高理论容量的负极活性材料。第一负极活性材料层可包括具有大容量的负极活性材料，以允许负极表现出高容量特性。此外，第一负极活性材料层可包括在充电或放电期间体积变化小并具有高电导率的负极活性材料。当第一负极活性材料层包括具有大容量的负极活性材料和在充电或放电期间体积变化小的负极活性材料时，具有大容量的负极活性材料增加了负极的容量，而在充电或放电期间体积变化小的负极活性材料可以防止第一负极活性材料层的溶胀(swelling)变得大于预定水平，使得可以保持负极的结构。当第一负极活性材料层包括具有大容量的负极活性材料和具有小溶胀的负极活性材料时，具有大容量的负极活性材料与具有小溶胀的负极活性材料的重量比可以在5:95至40:60的范围内，具体地，在10:90至35:65的范围内，且更具体地，在10:90至30:70的范围内。当在上述重量比范围内混合具有大容量的负极活性材料和具有小溶胀的负极活性材料时，负极可以表现出优异的容量特性以及优异的寿命特性。由于负极活性材料的容量和负极活性材料的溶胀特性通常具有比例关系，当具有大容量的负极活性材料在总的负极活性材料部分中占有过大的量时导致寿命特性的退化，因此可藉由将具有大容量的负极活性材料的量限制在用于补充能量密度的范围内来适当地维持电极结构。在根据本专利技术的用于锂二次电池的负极中，位于负极的表面部分处的第二负极活性材料层的平均粒径D50在0.1μm至10μm的范围内并且包括呈现单峰(uni-modal)粒径分布的负极活性材料。第二负极活性材料层可以在预锂化(pre-lithiation)期间从与第二负极活性材料层接触的锂金属顺利地接收锂离子，从而允许锂离子均匀地扩散到负极活性材料层中。类似于预锂化期间负极的短路概念，在没有隔板的情况下，锂金属与负极活性材料直接接触，从而锂金属与负极以非常高的C-速率反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的负极，包括：/n负极集电器；/n形成在所述负极集电器上的第一负极活性材料层；和/n形成在所述第一负极活性材料层上的第二负极活性材料层，/n其中所述第一负极活性材料层包括两种或更多种负极活性材料，并且/n所述第二负极活性材料层包括平均粒径(D

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171016 KR 10-2017-01340551.一种用于锂二次电池的负极，包括：
负极集电器；
形成在所述负极集电器上的第一负极活性材料层；和
形成在所述第一负极活性材料层上的第二负极活性材料层，
其中所述第一负极活性材料层包括两种或更多种负极活性材料，并且
所述第二负极活性材料层包括平均粒径(D50)为0.1μm至10μm并且显示出单峰(uni-modal)粒径分布的负极活性材料。


2.根据权利要求1所述的负极，其中所述第二负极活性材料层包括显示出满足Dmin/Dmax≥0.5的粒径分布的负极活性材料。


3.根据权利要求1所述的负极，其中所述第二负极活性材料层包括显示出满足Dmax-Dmin<10μm的粒径的负极活性材料。


4.根据权利要求1所述的负极，其中所述第二负极活性材料层包括一种负极活性材料作为所述负极活性材料。


5.根据权利要求1所述的负极，其中所述第二负极活性材料层的厚度在相对于所述第...

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