二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种二次电池，包含：包含含有负极活性材料的负极活性材料层的负极；面对负极并包含含有正极活性材料的正极活性材料层的正极；介于负极和正极之间的隔膜；和电解质，其中负极活性材料包含硅类活性材料，并且通过特定数学式计算的N/P比为1.92至2.60。通过特定数学式计算的N/P比为1.92至2.60。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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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0028272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显示出改善的容量、能量密度和寿命性能的二次电池。
[0015]技术方案
[0016]根据本专利技术的一个方面，提供了一种二次电池，包含：具有负极活性材料层的负极，所述负极活性材料层含有负极活性材料；面对所述负极并具有正极活性材料层的正极，
所述正极活性材料层含有正极活性材料；介于所述负极和所述正极之间的隔膜；和电解质，其中所述负极活性材料包含硅类活性材料并且通过下式1计算的N/P比为1.92至2.60
[0017][式1][0018]N/P比＝负极的单位面积放电容量/正极的单位面积放电容量。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术的二次电池将正极和负极的放电容量之比，即N/P比，调节至特定范围内，从而将使用硅类活性材料的负极的体积膨胀问题对二次电池的影响最小化，由此改善寿命性能，并且可以获得由于使用硅类活性材料而实现的高容量、倍率性能和能量密度。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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域到几毫米的粒径，从而可以得到高再现性和高分辨率的结果。
[0025]以下，将更详细地描述本专利技术。
[0026]<二次电池>
[0027]本专利技术涉及一种二次电池，更具体地，涉及一种锂二次电池。
[0028]本专利技术的二次电池包含：具有负极活性材料层的负极，所述负极活性材料层含有负极活性材料；面对所述负极并具有正极活性材料层的正极，所述正极活性材料层含有正极活性材料；介于所述负极和所述正极之间的隔膜；和电解质，其中所述负极活性材料包含硅类活性材料并且通过下式1计算的N/P比为1.92至2.60。
[0029][式1][0030]N/P比＝负极的单位面积放电容量/正极的单位面积放电容量。
[0031]在本专利技术中，通过上式1计算，所述二次电池的N/P比为1.92至2.60。
[0032]在本专利技术中，“单位面积放电容量”是指在负极或正极的第1次循环中的单位面积放电容量。
[0033]所述负极的单位面积放电容量可通过以下方法获得。具体地，使用包含负极活性材料的负极样品和面对该负极样品的对电极(例如锂金属电极)来制造半电池。将通过将所述半电池充电和放电而测量的放电容量除以负极活性材料的重量，得到“单位重量负极活性材料的负极样品放电容量”。使用包含与所述半电池中使用的负极活性材料相同的负极活性材料的负极和包含正极活性材料的正极来制造二次电池。将“单位重量负极活性材料
的负极样品放电容量”乘以二次电池中包含的负极活性材料的重量，然后除以二次电池中包含的负极的面积，得到所述负极的单位面积放电容量。
[0034]所述正极的单位面积放电容量可通过以下方法获得。具体地，使用包含正极活性材料的正极样品和面对该正极样品的对电极(例如锂金属电极)来制造半电池。将通过将所述半电池充电和放电而测量的放电容量除以正极活性材料的重量，得到“单位重量正极活性材料的正极样品放电容量”。使用包含与所述半电池中使用的正极活性材料相同的正极活性材料的正极和包含负极活性材料的负极来制造二次电池。将“单位重量正极活性材料的正极样品放电容量”乘以二次电池中包含的正极活性材料的重量，然后除以二次电池中包含的正极的面积，得到所述正极的单位面积放电容量。
[0035]在典型的二次电池中，N/P比是考虑正极和负极之间的容量平衡来设计的。例如，N/P比可被设计为约1.1至1.3。然而，当将硅类活性材料应用于上述典型二次电池用负极时，理论上讲，来自正极的锂将完全嵌入到负极中存在的所有硅类活性材料中，从而可能由此加剧硅类活性材料的体积膨胀问题。
[0036]然而，本专利技术的二次电池使用了这样的负极，该负极包含含有硅类活性材料的负极活性材料，并且正极和所述负极之间的放电容量之比控制为1.92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】1.一种二次电池，包含：包含负极活性材料层的负极，所述负极活性材料层含有负极活性材料；面对所述负极并且包含正极活性材料层的正极，所述正极活性材料层含有正极活性材料；介于所述正极和所述负极之间的隔膜；和电解质，其中：所述负极活性材料包含硅类活性材料；并且通过下式1计算的N/P比为1.92至2.60，[式1]N/P比＝负极的单位面积放电容量/正极的单位面积放电容量。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述硅类活性材料包含由SiO
x
(0≤x<2)表示的化合物。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述硅类活性材料含有Si。4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述N/P比为1.98至2.45。5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述负极活性材料层的厚度为35μm至50μm。6.根据权利要求1所述的二次电池，其中：所述负极活性材料层还包含负极导电材料和负极粘合剂；所述负极活性材料层中包含的所述负极活性材料的量为50重量％至80重量％；所述负极活性材料层中包含的所述负极导电...

【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：