制造二次电池的负极的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造二次电池的负极的方法。该方法包括在负极集电器上形成包括碳基活性材料的第一负极活性材料层；和在第一负极活性材料层上形成包括通过预锂化嵌入锂的硅基活性材料的第二负极活性材料层。活性材料的第二负极活性材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造二次电池的负极的方法


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年01月18日提交的韩国专利申请第10
‑
2019
‑
0006525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。
[0003]

[0004]本申请涉及一种制造二次电池的负极的方法。

技术介绍

[0005]随着诸如移动电话、笔记本电脑、电动车辆等使用电池的电子装置的迅速普及，已对具有相对高容量的小型轻量二次电池的需求激增。特别地，由于锂二次电池重量轻并且具有高能量密度，因此锂二次电池作为用于便携式装置的驱动电源已受到关注。因此，正在积极地进行研究和开发工作以改善锂二次电池的性能。
[0006]通常，锂二次电池包括正极、负极、插置于正极和负极之间的隔板、电解质、有机溶剂等。正极和负极可包括形成在集电器上的活性材料层，其中所述活性材料层包括正极活性材料或负极活性材料的任意一者。在正极中，通常使用诸如LiCoO2、LiMn 2
O4等含锂金属氧化物作为正极活性材料。因此，在负极中使用不包含锂的碳基材料或硅基材料作为负极活性材料。
[0007]在这种负极的情况下，在初始充电期间，在负极的表面上形成诸如固体电解质界面层(solid electrolyte interface layer，SEI层)之类的钝化膜。在这种情况下，因为钝化膜防止有机溶剂嵌入到负极中并抑制有机溶剂的分解反应，所以钝化膜用于稳定负极的结构并改善负极的可逆性，并且允许作为负极使用。然而，因为钝化膜的生成反应是不可逆的，所以锂离子可能被消耗，导致电池容量降低。随着电池的充电/放电循环重复进行，可能会消耗锂离子，从而导致容量降低和循环寿命缩短。
[0008]据此，已开发出一种通过使用将锂嵌入到负极中的方法对负极进行预锂化(pre
‑
lithiation)来预先在负极的表面上形成钝化膜的方法，以防止容量损失并促进循环寿命的改善。
[0009]然而，当负极被锂化时，锂的过量嵌入可能导致负极活性材料的损坏和结构塌陷，或者可能引起诸如负极的体积膨胀和结构变形之类的问题，从而降低集电器与负极活性材料层之间的粘附力并导致循环特性降低。在这种情况下，负极具有无法充分实现预锂化的目的的问题。
[0010]因此，需要开发一种能够在实现预锂化目的的同时促进改善负极的结构稳定性和循环特性的负极。
[0011]已注册的韩国专利第10
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0291067号公开了一种预锂化碳电极的方法和使用该预锂化碳电极制造锂二次电池的方法。
[0012][现有技术文件][0013][专利文件][0014]已注册的韩国专利第10
‑
0291067号

技术实现思路

[0015][技术问题][0016]因此，本专利技术的目的是提供一种制造二次电池的负极的方法，所述方法能够通过预锂化而稳定地形成钝化膜，防止容量损失，促进负极的可逆性的改善，同时提高集电器与负极活性材料层之间的粘附力，以及改善负极的结构稳定性和循环特性。
[0017][技术方案][0018]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造二次电池的负极的方法，所述方法包括：
[0019]在负极集电器上形成包括碳基活性材料的第一负极活性材料层；以及
[0020]在所述第一负极活性材料层上形成第二负极活性材料层，所述第二负极活性材料层包括通过预锂化被嵌入了锂的硅基活性材料。
[0021][有益效果][0022]根据本专利技术的制造二次电池的负极的方法，在负极集电器上形成包括碳基活性材料的第一负极活性材料层，并且在所述第一负极活性材料层上形成包括硅基活性材料的第二负极活性材料层。所述硅基活性材料为通过预锂化将锂嵌入其中的形式。由于存在第一负极活性材料层，因此第二负极活性材料层不与负极集电器直接接触。结果，由预锂化引起的第二负极活性材料层的体积膨胀对集电器没有直接影响。另外，由于第一负极活性材料层包括碳基活性材料，因此体积随充电/放电的改变很小，可防止负极集电器与第一负极活性材料之间的粘附力降低，从而通常防止诸如负极的结构变形和电池翘曲之类的问题。因此，根据本专利技术的制造二次电池的负极的方法可通过预锂化改善负极的可逆性，并提高防止容量损失的效果。同时，根据本专利技术的制造二次电池的负极的方法能够防止负极集电器与负极活性材料层之间的粘附力降低并提高改善寿命特性的效果。
具体实施方式
[0023]应当理解的是，在本说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于一般或字典的含义，而是基于专利技术人被允许适当定义术语以进行最佳解释的原则，根据与本专利技术的技术方面相对应的含义和概念来解释。
[0024]本说明书中使用的术语仅用于解释示例性实施方式，而无意于限制本专利技术。除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一个”和“所述”也意图包括复数形式。
[0025]应当理解的是，当在本说明书中使用的术语“包括”、“含有”和/或“具有”规定了所述特征、整数、步骤、组件和/或它们的组合的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、组件和/或它们的组合的存在或增加。
[0026]在本说明书中，术语“平均粒径(D
50
)”可以定义为对应于粒径分布曲线中的累积体积的50％的粒径。平均粒径(D
50
)例如可以使用激光衍射法(laser diffraction method)来测定。该激光衍射法通常可以测量从亚微米(submicron)区域到几毫米左右的粒径，并获得高再现性和高分辨率的结果。
[0027]在下文中，将详细描述本专利技术。
[0028]<制造二次电池的负极的方法>
[0029]本专利技术涉及一种制造二次电池的负极的方法，更特别地，涉及一种制造锂二次电池的负极的方法。
[0030]根据本专利技术的制造二次电池的负极的方法包括在负极集电器上形成包括碳基活性材料的第一负极活性材料层，以及在所述第一负极活性材料层上形成包括通过预锂化嵌入锂的硅基活性材料的第二负极活性材料层。
[0031]根据本专利技术的制造二次电池的负极的方法，在负极集电器上形成包括碳基活性材料的第一负极活性材料层，和在所述第一负极活性材料层上形成包括硅基活性材料的第二负极活性材料层。所述硅基活性材料包含锂。具体地，所述硅基活性材料为通过预锂化将锂嵌入其中的形式。由于存在第一负极活性材料层，因此第二负极活性材料层不与负极集电器直接接触。结果是，由预锂化引起的第二负极活性材料层的体积膨胀对集电器没有直接影响。另外，由于第一负极活性材料层包括碳基活性材料，因此体积随充电/放电的改变很小，可防止负极集电器与第一负极活性材料之间的粘附力降低，从而通常防止诸如负极的结构变形和电池翘曲之类的问题。因此，根据本专利技术的制造二次电池的负极的方法可通过预锂化来改善负极的可逆性，并提高防止容量损失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造二次电池的负极的方法，包括：在负极集电器上形成包括碳基活性材料的第一负极活性材料层，和在所述第一负极活性材料层上形成包括通过预锂化被嵌入了锂的硅基活性材料的第二负极活性材料层。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预锂化通过包括以下步骤的方法进行：将第一电极和第二电极置于包括锂盐和有机溶剂的预锂化溶液中；将硅基活性材料添加至所述预锂化溶液中；和通过在所述预锂化溶液中进行氧化/还原反应(氧化还原反应)，将锂嵌入到所述硅基活性材料中。3.根据权利要求2所述的方法，其中通过以0.001C至5C的速率向所述第一电极和所述第二电极施加电流来进行所述氧化还原反应。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述氧化还原反应在5℃至40℃下进行。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳基活性材料包括选自由人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯和纤维状碳构成的群组中的至少一种。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳基活性材料具有5μm至35μm的平均粒径(D
50

【专利技术属性】
技术研发人员：金睿利，禹相昱，蔡午秉，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：