锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含负极，所述负极包含负极活性物质层，所述负极活性物质层包含石墨颗粒和低结晶性碳系颗粒的混合负极活性物质，用差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry，DSC)测量时，所述负极活性物质层在370℃以上且390℃以下的温度范围内具有放热峰的顶点。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池
本专利技术涉及一种锂二次电池。
技术介绍
近年来，为了电动汽车的商用化，正在积极研究电池的高容量化以增加续航距离。通常用作锂二次电池的负极活性物质的石墨具有低的理论容量，因此在增加续航距离方面存在局限性，因此正在积极尝试应用Si系负极活性物质等的新型高容量负极活性物质。但是，这种研究还不足以商用化，并且其商用化需要很长时间。因此，为了加速电动汽车的商用化，可以考虑提高充放电速率来代替增加续航距离。为了提高充放电速率，锂二次电池的负极需要快速吸留和释放锂离子，但是石墨难以实现高电流的输入特性，因此难以快速充放电。此外，在电动汽车的可靠性方面，必须防止在高温环境中的劣化并确保长期的寿命性能。因此，需要开发通过实现高电流的输入特性而能够快速充放电并且具有优异的高温存储效率和寿命特性等电池特性的新型负极和锂二次电池。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的一个实施方案的目的在于提供一种锂二次电池，所述锂二次电池通过实现高电流的输入特性而能够快速充放电，并且能够实现优异的高温存储效率和寿命特性。技术方案本专利技术的一个实施方案提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含负极所述负极包含负极活性物质层，所述负极活性物质层包含石墨颗粒和低结晶性碳系颗粒的混合负极活性物质，用差示扫描量热仪(DifferentialScanningCalorimetry，DSC)测量时，所述负极活性物质层在370℃以上且390℃以下的温度范围内具有放热峰的顶点。用所述差示扫描量热仪测量时，通过向6mg的所述负极活性物质层的样品以50mL/分钟供应空气并且每分钟升温5℃至600℃来进行测量。所述低结晶性碳系颗粒的拉曼光谱的R值(Id/Ig)可以为0.9以上。用差示扫描量热仪(DifferentialScanningCalorimetry，DSC)测量时，所述负极活性物质层还可以在450℃以上且510℃以下的温度范围内具有放热峰的顶点。在370℃以上且390℃以下具有顶点的所述峰的放热量可以为50J/g以上且200J/g以下。在450℃以上且510℃以下具有顶点的所述峰的放热量可以为20J/g以上且60J/g以下。所述低结晶性碳系颗粒能够吸留和释放Li离子。对于所述低结晶性碳系颗粒，当将所述低结晶性碳系颗粒作为负极活性物质，将锂金属作为相反电极时，在第二个循环中的放电容量可以为240mAh/g以上。所述放电容量是以0.1C的恒定电流充电后达到0.005V时，以恒定电压模式达到0.01C的电流时结束充电，然后中断10分钟，并以0.1C的恒定电流放电至1.5V的充放电条件下的放电容量。所述低结晶性碳系颗粒可以是硬碳颗粒。所述低结晶性碳系颗粒的Dv50可以为4μm以下，Dn50可以为1μm以下。所述Dv50是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积体积为50％时的颗粒直径，所述Dn50是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积颗粒数量为50％时的颗粒直径。所述低结晶性碳系颗粒的Dv10可以为2μm以下，Dn10可以为0.5μm以下。所述Dv10是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积体积为10％时的颗粒直径，所述Dn10是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积颗粒数量为10％时的颗粒直径。所述低结晶性碳系颗粒的Dv90可以为8μm以下，Dn90可以为2.7μm以下。所述Dv90是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积体积为90％时的颗粒直径，所述Dn90是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积颗粒数量为90％时的颗粒直径。相对于总100重量％，所述混合负极活性物质可以包含5重量％以下的所述低结晶性碳系颗粒。所述负极以1.6g/cc的电极密度压制时，通过水银压入法(Mercuryporosimetry)测量的总孔面积可以为3.0m2/g以下。所述负极的总孔面积增加率(A)可以为3.4以下。A＝(Va-Vb)/0.2所述A中，Va是在1.7g/cc的电极密度下通过水银压入法测量的负极的总孔面积(m2/g)，Vb是在1.5g/cc的电极密度下通过水银压入法测量的负极的总孔面积(m2/g)，0.2是通过1.7g/cc-1.5g/cc计算出的。本专利技术的一个实施方案提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含负极，所述负极包含负极活性物质层，所述负极活性物质层包含石墨颗粒和低结晶性碳系颗粒的混合负极活性物质，在所述负极活性物质层的截面中任意选择的三个以上的面积为80μm×20μm的位置处，所述截面的总面积中所述低结晶性碳系颗粒的面积为0.5％以上且8％以下。在所述负极活性物质层的截面中任意选择的三个以上的面积为80μm×20μm的位置处，所述截面的总面积中长径为8μm以下的低结晶性碳系颗粒的面积可以为0.5％以上且8％以下。在所述负极活性物质层的截面中任意选择的三个以上的面积为80μm×20μm的位置处，所述低结晶性碳系颗粒的直径与所述石墨颗粒的直径之比可以为1/2以下。所述石墨颗粒的直径和所述低结晶性碳系颗粒的直径分别是在所述任意选择的面积为80μm×20μm的位置处的石墨颗粒的长径中的最大值和低结晶性碳系颗粒的长径中的最大值。所述低结晶性碳系颗粒的拉曼光谱的R值(Id/Ig)可以为0.9以上。有益效果本专利技术的一个实施方案的锂二次电池的负极能够快速吸留和释放锂离子，因此能够快速充放电，并且在60℃的高温下放置时，容量的降低少，因此具有优异的高温存储效率，即使反复充放电，容量的降低也少，因此具有优异的寿命特性。因此，有望被用作电动汽车用锂二次电池，以大幅加快电动汽车的商用化。此外，具有优异的锂离子的吸留和释放能力，并且负极与电解液的副反应少，因此能够具有进一步提高的寿命特性。本专利技术的一个实施方案的锂二次电池可以具有优异的电池的功率特性，如充放电功率、快速充放电等。此外，本专利技术的一个实施方案的锂二次电池可以具有优异的寿命和高温存储特性。附图说明图1是观察实施例3中制备的负极的截面的扫描电子显微镜(ScanningElctronMicroscope，SEM)照片。图2是观察比较例2中制备的负极的截面的扫描电子显微镜照片。图3是根据本专利技术的一个实施方案制备的负极的负极活性物质层中特定位置处的截面的扫描电子显微镜照片和拉曼(Raman)图像。图4是用差示扫描量热仪(DifferentialScanningCalorimetry，DSC)对根据本专利技术的一个实施方案制备的负极的负极活性物质层进行测量的结果。具体实施方式除非另有定义，本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以用作本专利技术所属
的技术人员通常理解的含义。除非存在相反的特别说明，在说明书全文中描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池，所述锂二次电池包含负极，所述负极包含负极活性物质层，/n所述负极活性物质层包含石墨颗粒和低结晶性碳系颗粒的混合负极活性物质，/n用差示扫描量热仪测量时，所述负极活性物质层在370℃以上且390℃以下的温度范围内具有放热峰的顶点，/n其中，用所述差示扫描量热仪测量时，通过向6mg的所述负极活性物质层的样品以50mL/分钟供应空气并且每分钟升温5℃至600℃来进行测量。/n

【技术特征摘要】
20190215 KR 10-2019-00180501.一种锂二次电池，所述锂二次电池包含负极，所述负极包含负极活性物质层，
所述负极活性物质层包含石墨颗粒和低结晶性碳系颗粒的混合负极活性物质，
用差示扫描量热仪测量时，所述负极活性物质层在370℃以上且390℃以下的温度范围内具有放热峰的顶点，
其中，用所述差示扫描量热仪测量时，通过向6mg的所述负极活性物质层的样品以50mL/分钟供应空气并且每分钟升温5℃至600℃来进行测量。


2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，用差示扫描量热仪测量时，所述负极活性物质层还在450℃以上且510℃以下的温度范围内具有放热峰的顶点。


3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，在370℃以上且390℃以下具有顶点的所述峰的放热量为50J/g以上且200J/g以下。


4.根据权利要求2所述的锂二次电池，其中，在450℃以上且510℃以下具有顶点的所述峰的放热量为20J/g以上且60J/g以下。


5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述低结晶性碳系颗粒能够吸留和释放Li离子。


6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述低结晶性碳系颗粒的拉曼光谱的R值即Id/Ig为0.9以上。


7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，对于所述低结晶性碳系颗粒，当将所述低结晶性碳系颗粒作为负极活性物质，将锂金属作为相反电极时，在第二个循环中的放电容量为240mAh/g以上，
其中，所述放电容量是以0.1C的恒定电流充电后达到0.005V时，以恒定电压模式达到0.01C的电流时结束充电，然后中断10分钟，并以0.1C的恒定电流放电至1.5V的充放电条件下的放电容量。


8.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述低结晶性碳系颗粒是硬碳颗粒。


9.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述低结晶性碳系颗粒的Dv50为4μm以下，Dn50为1μm以下，
其中，所述Dv50是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积体积为50％时的颗粒直径，所述Dn50是指通过激光散射法的粒度分布测量中从小粒径达到累积颗粒数量为50％时的颗粒直径。


10.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述低结晶性碳系颗粒的Dv10为2μm以下，Dn10为0.5μm以下，
其中，所述Dv10是指通过激光散射法的粒度分布测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钟爀，尹德永，姜熙京，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR