制备用于锂二次电池的负极的方法技术

本发明专利技术提供一种制备用于锂二次电池的负极的方法，包括：在负极集电器上形成包含负极活性材料的负极混合物层；将锂金属粉末布置在所述负极混合物层的至少一部分上；压制其上布置有所述锂金属粉末的所述负极混合物层；用第一电解质溶液润湿压制的所述负极混合物层；以及干燥湿润的所述负极混合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备用于锂二次电池的负极的方法
相关申请的交叉引用本申请要求于2018年1月25日递交的韩国专利申请第10-2018-0009254号的优先权及权益，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制备用于锂二次电池的负极的方法。更具体而言，本专利技术涉及一种包括预锂化工序的制备用于锂二次电池的负极的方法。
技术介绍
随着各种装置的技术发展和需求增加，对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加，而在二次电池中，锂二次电池具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电率，其已被商业化并广泛使用。锂二次电池通常使用具有层状晶体结构的含锂的钴氧化物(LiCoO2)、诸如具有层状晶体结构的LiMnO2或具有尖晶石晶体结构的LiMn2O4之类的含锂的锰氧化物、或者含锂的镍氧化物(LiNiO2)作为正极活性材料。除此之外，作为负极活性材料，通常使用碳基材料，并且近来，由于对高容量二次电池的需求日渐增加，因而已建议将具有比碳基材料高出至少10倍的有效容量的硅基材料或硅氧化物基材料与碳基材料组合使用。然而，锂二次电池具有各种问题，并且这些问题中的一些涉及负极的制备和操作特性。例如，在碳基负极活性材料的情况下，由于固体电解质界面(solidelectrolyteinterface：SEI)层(layer)在初始充电/放电(活化)期间化成在负极活性材料的表面上，因而可能发生初始不可逆现象，而且也可能发生在持续的充电/放电期间破坏SEI层、以及在再生期间因耗尽电解质溶液而导致的降低电池容量的问题。此外，由于硅基材料表现出高容量，但随着循环的进行却具有300％或更大的体积膨胀率，导致电阻的升高以及与电解质的副反应，因而可能加重由化成SEI层导致的问题，例如，对于电极结构的破坏。与硅基材料相比，由于硅氧化物基材料具有低体积膨胀率以及优异的耐久性和寿命特性，因而它也可被考虑用作负极活性材料。然而，由于在充电期间SEI层的化成以及因在活性材料中生成的氧所致的Li2O，硅氧化物基材料也具有高初始不可逆性的问题。为了解决这些问题，对于通过执行硅氧化物基材料的预锂化(pre-lithiation)来用氧化锂取代由高不可逆容量所致的硅氧化物基材料中的氧的方法正在积极进行中。尽管通过降低硅氧化物基材料的初始不可逆性延长了寿命，但这一方法在用锂源的硅氧化物基材料的预锂化中生成大量的副产物，并几乎仅在硅氧化物基材料的表面上生成氧化锂，并因此，限制了降低不可逆性。近来，为解决这一问题，已尝试藉由通过将负极放入含锂源的溶液中并向其施加电流来实现的预锂化(pre-lithiation)彻底地降低早期不可逆性、并藉此来增强循环特性，但这一尝试失败了，而且也没有提出用于上述问题的替代选项。[现有技术文献][专利文献]韩国未审专利申请公开第10-2012-0092529号。
技术实现思路
技术问题本专利技术涉及提供一种能够增强快速充电/放电特性和寿命特性的制备用于锂二次电池的负极的方法。技术方案本专利技术提供一种制备用于锂二次电池的负极的方法，包括：在负极集电器上形成包含负极活性材料的负极混合物层；将锂金属粉末布置在负极混合物层的至少一部分上；压制其上布置有锂金属粉末的负极混合物层；用第一电解质溶液润湿压制的负极混合物层；以及干燥湿润的负极混合物层。在锂金属粉末的布置中，锂金属粉末可以以彼此间隔的两个或更多个图案形状布置在负极混合物层的至少一部分上。图案形状的厚度可以是10μm至200μm。相对于负极混合物层的表面的总面积，锂金属粉末布置在负极混合物层上的面积可以是23％至100％。锂金属粉末的平均粒径(D50)可以是3μm至160μm。在锂金属粉末的布置中，锂金属粉末可以以相对于100重量份的负极混合物层的3重量份至50重量份布置在负极混合物层的至少一部分上。负极活性材料可以包括选自由碳基材料和硅基材料组成的群组中的一种或多种。碳基材料可以是选自由结晶人工石墨、结晶天然石墨、无定型硬碳、低结晶软碳、炭黑、乙炔黑、科琴黑、SuperP、石墨烯、和纤维碳组成的群组中的一种或多种。硅基材料可以是SiOx(0≤x<2)。除此之外，本专利技术提供一种生产锂二次电池的方法，包括：根据上述制备用于锂二次电池的负极的方法制备用于锂二次电池的负极；制备用于锂二次电池的正极；以及将隔板插置在用于锂二次电池的负极和用于锂二次电池的正极之间。生产锂二次电池的方法可进一步包括：将第二电解质溶液注入用于锂二次电池的负极和用于锂二次电池的正极中。有益效果本专利技术的制备用于锂二次电池的负极的方法包括预锂化(pre-lithiation)工序，并且该预锂化是藉由在组装负极前使用电解质溶液的润湿工序来执行，而非通过利用涂布有锂金属粉末的负极来制备电极组件、然后注入电解质溶液来执行。因此，根据本专利技术的制备用于锂二次电池的负极的方法，由于电极组件利用预先经受预锂化的负极来制备，因而可减少通过离子化锂金属粉末而形成的空洞，可增强单元电池的结构稳定性，并且可增强电池的快速充电/放电特性、输出特性、和循环特性。具体实施方式在下文中，将进一步详细地描述本专利技术以助于理解本专利技术。在下文中，将进一步详细地描述本专利技术以助于理解本专利技术。在此，本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应当解读为限制于通用含义或字典含义，而是应当基于专利技术人为了以最佳方式解释专利技术而已合适地限定术语的概念的原则用与本专利技术的技术思想相一致的含义和概念进行解读。本说明书中使用的术语仅用于解释具体的实例，而非限制本专利技术。单数表述包括复数表述，除非在上下文中另有明确说明。本文中使用的术语“包含”和“具有”指定特性、数量、阶段、组分、或它们的组合的存在，而且应当理解的是，一个或多个其他特性、数量、阶段、组分、或它们的组合的存在或添加的可能性并未预先排除。制备用于锂二次电池的负极的方法本专利技术提供一种制备用于锂二次电池的负极的方法。具体而言，本专利技术提供一种制备用于锂二次电池的负极的方法，包括：在负极集电器上形成包含负极活性材料的负极混合物层；将锂金属粉末布置在负极混合物层的至少一部分上；压制其上布置有锂金属粉末的负极混合物层；用第一电解质溶液润湿压制的负极混合物层；以及干燥湿润的负极混合物层。通常，负极通过将锂金属粉末喷涂在负极活性材料上然后压制所得的负极活性材料来制备，负极的预锂化(pre-lithiation)通过藉由将负极与正极和隔板组装在一起制备电极组件、然后将电解质溶液注入电极组件中来实施。然而，由于负极中的锂金属粉末溶解在电解质溶液中，因而在压制的负极中会形成孔或空洞，造成电极单元的弯曲、以及电池的充电/放电特性和循环特性的劣化。然而，根据依照本专利技术的制备用于锂二次电池的负极的方法，电极组件通过以下方式来制备：在制备负极的过程中藉由用电解质润湿压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备用于锂二次电池的负极的方法，包括：/n在负极集电器上形成包含负极活性材料的负极混合物层；/n将锂金属粉末布置在所述负极混合物层的至少一部分上；/n压制其上布置有所述锂金属粉末的所述负极混合物层；/n用第一电解质溶液润湿压制的所述负极混合物层；以及/n干燥湿润的所述负极混合物层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180125 KR 10-2018-00092541.一种制备用于锂二次电池的负极的方法，包括：
在负极集电器上形成包含负极活性材料的负极混合物层；
将锂金属粉末布置在所述负极混合物层的至少一部分上；
压制其上布置有所述锂金属粉末的所述负极混合物层；
用第一电解质溶液润湿压制的所述负极混合物层；以及
干燥湿润的所述负极混合物层。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述锂金属粉末的布置中，所述锂金属粉末以彼此间隔的两个或更多个图案形状布置在所述负极混合物层的至少一部分上。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述图案形状的厚度是10μm至200μm。


4.根据权利要求2所述的方法，其中，相对于所述负极混合物层的表面的总面积，所述锂金属粉末布置在所述负极混合物层上的面积是23％至100％。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂金属粉末的平均粒径(D50)是3μm至160μm。


6.根据权利要求1所述的...

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