负极和包含它的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种负极，包含：负极集电器；和在负极集电器上形成的负极活性材料层，所述负极活性材料层含有硅类活性材料和负极粘合剂，其中所述负极粘合剂包含重量比为82:18至88:12的水类粘合剂和橡胶类粘合剂，并且所述水类粘合剂含有选自由聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙烯腈和聚丙烯酰胺组成的组中的至少一种。种。种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极和包含它的二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年3月12日在韩国知识产权局提交的10
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2019
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0028273号韩国专利申请的权益，所述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种负极和包含它的二次电池。

技术介绍

[0005]近来，由于使用电池的电子装置例如手机、笔记本电脑、电动车辆等的迅速普及，对具有相对高容量的小而重量轻的二次电池的需求迅速增加。特别地，锂二次电池重量轻且能量密度高，从而作为便携式装置的驱动电源而受到关注。因此，已经积极进行了改善锂二次电池性能的研究和开发工作。
[0006]通常，锂二次电池包含正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜、电解质、有机溶剂等。另外，正极和负极可以在集电器上具有包含正极活性材料或负极活性材料的活性材料层。在正极中，使用含锂金属氧化物例如LiCoO2或LiMn2O4作为正极活性材料，相应地，在负极中，使用不含锂的碳类活性材料或硅类活性材料作为负极活性材料。
[0007]特别地，在负极活性材料当中，硅类活性材料受到关注的点在于它具有约为碳类活性材料的10倍高的容量，并且由于其高容量，硅类活性材料具有即使用薄电极也能够实现高能量密度的优点。然而，由于伴随着充电/放电的体积膨胀的问题以及由此导致的寿命性能劣化，硅类活性材料未被普遍使用。
[0008]因此，需要开发一种能够在实现硅类活性材料的高容量和高能量密度的同时改善寿命性能的二次电池。
[0009]韩国专利公开号10
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2017
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0074030涉及一种锂二次电池用负极活性材料、它的制备方法、以及包含它的锂二次电池，并公开了一种包含多孔硅
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碳复合材料的负极活性材料。然而，在解决上述问题方面有局限。
[0010][现有技术文献][0011][专利文献][0012]韩国专利公开号10
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2017
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0074030

技术实现思路

[0013]技术问题
[0014]本专利技术的一个方面提供了一种能够实现改善的寿命性能的负极。
[0015]本专利技术的另一个方面提供了一种能够作为薄膜实现的负极。
[0016]本专利技术的又一个方面提供了一种包含上述负极的二次电池。
[0017]技术方案
[0018]根据本专利技术的一个方面，提供了一种负极，包含负极集电器和在所述负极集电器
上形成的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含硅类活性材料和负极粘合剂，其中所述负极粘合剂包含重量比为82:18至88:12的水性粘合剂和橡胶类粘合剂，并且所述水性粘合剂包含选自由聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙烯腈和聚丙烯酰胺组成的组中的至少一种。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种二次电池，包含上述负极、与所述负极相对的正极、介于所述负极和所述正极之间的隔膜、和电解质。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术的负极使用负极粘合剂，该负极粘合剂包含特定重量比的特定水性粘合剂和橡胶类粘合剂，从而可以使硅类活性材料的体积膨胀最小化以改善寿命性能，并且可以实现既薄同时又满足所需的能量密度的薄膜电极。
附图说明
[0022]图1是显示实施例1至3和比较例1至5各自的二次电池的容量保持率评价的图。
具体实施方式
[0023]要理解，在本专利技术的说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应被解释为限于具有常用词典中定义的含义。要进一步理解，基于专利技术人可以合适定义词语或术语的含义来最佳地解释本专利技术的原则，所述词语或术语应被解释为具有与其在本专利技术的相关领域和技术思想的语境中的含义相一致的含义。
[0024]本文所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式的目的，并不旨在限制本专利技术。除非上下文另外明确指出，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
[0025]在本说明书中，应当理解，术语“包括”、“包含”或“具有”旨在指明所陈述的特征、数字、步骤、元素或其组合的存在，但并不排除一个或多个其它特征、数字、步骤、元素或其组合的存在或添加。
[0026]在本说明书中，平均粒径(D
50
)可以定义为与粒子的粒径分布曲线中50％体积累计量相对应的粒径。所述平均粒径(D
50
)可以通过例如激光衍射法测量。激光衍射法通常能够测量从亚微米区到几毫米的粒径，从而可以得到高再现性和高分辨率的结果。
[0027]以下，将更详细地描述本专利技术。
[0028]<负极>
[0029]本专利技术涉及一种负极，更具体地，涉及一种锂二次电池用负极。
[0030]本专利技术的负极包含负极集电器和在所述负极集电器上形成的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含硅类活性材料和负极粘合剂，其中所述负极粘合剂包含重量比为82:18至88:12的水性粘合剂和橡胶类粘合剂，并且所述水性粘合剂包含选自由聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙烯腈和聚丙烯酰胺组成的组中的至少一种。
[0031]通常，已知硅类活性材料具有约为碳类活性材料的10倍高的容量，因此，当将硅类活性材料应用于负极时，预期可以实现虽薄但具有高水平的能量密度的薄膜电极。然而，硅类活性材料由于伴随着充电和放电的锂嵌入/脱嵌而存在体积膨胀/收缩的问题，因此，不易普遍使用硅类活性材料。
[0032]当本专利技术的负极使用硅类活性材料时，负极活性材料层包含具有特定重量比的特
定水性粘合剂和橡胶类粘合剂的负极粘合剂。所述水性粘合剂具有强应力并且可以抑制硅类活性材料伴随着充电和放电的体积膨胀，而所述橡胶类粘合剂可以将所述水性粘合剂的强应力减轻到特定水平并防止负极活性材料层由于使用水性粘合剂而引起的弯曲问题。因此，本专利技术的负极可以解决硅类活性材料的体积膨胀问题，从而改善电池的寿命性能并实现高容量，同时，可以实现具有高能量密度的薄膜负极。
[0033]所述负极集电器没有特别限制，只要其具有导电性而不在电池中引起化学变化即可。具体地，可以使用铜，不锈钢，铝，镍，钛，煅烧碳，用碳、镍、钛、银等之一进行了表面处理的铜或不锈钢，铝镉合金等作为所述负极集电器。
[0034]为了实现薄负极，所述负极集电器的厚度通常可以为3μm至100μm，优选4μm至40μm。
[0035]所述负极集电器可以具有在其表面上形成的微细凹凸，以改善负极活性材料的粘附。例如，可以使用诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫和无纺布体等各种形状的负极集电器。
[0036]在所述负极集电器上形成所述负极活性材料层。
[0037]所述负极活性材料层包含硅类活性材料。
[0038]所述硅类活性材料可包含由SiO
x
(0≤x<2)表示的化合物。由于SiO2不与锂离子起反应，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】1.一种负极，包含：负极集电器；和在所述负极集电器上形成的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含硅类活性材料和负极粘合剂，并且所述负极粘合剂包含重量比为82:18至88:12的水性粘合剂和橡胶类粘合剂，并且所述水性粘合剂包含选自由聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚丙烯腈和聚丙烯酰胺组成的组中的至少一种。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述橡胶类粘合剂包含选自由苯乙烯
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丁二烯橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯腈
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丁二烯橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶和氟橡胶组成的组中的至少一种。3.根据权利要求1所述的负极，其中：所述水性粘合剂包含选自由聚乙烯醇和聚丙烯酸组成的组中的至少一种，并且所述橡胶类粘合剂包含选自由苯乙烯
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丁二烯橡胶和氢化丁腈橡胶组成的组中的至少一种。4.根据权利要求1所述的负极，其中所述水性粘合剂含有重量比为50:50至90:10的聚乙烯醇和聚丙烯酸。5.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅类活性材料含有Si。6.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料层的厚度为10μm至40μm。7.根据权利要求1所述的负极，其中当通过以下方法测量弯曲高度时，用所述负极粘合剂制备的粘合剂膜的弯曲高度为1cm以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣宰，柳正宇，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：