负极和包含所述负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及负极和二次电池，所述负极包含含有负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含核和设置在所述核上的涂层，所述核包含天然石墨和非晶碳层，所述天然石墨的D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极和包含所述负极的二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年1月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10
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2019
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0006404的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
[0003]

[0004]本专利技术涉及负极和二次电池，所述负极包含含有负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含核和设置在所述核上的涂层，其中所述核包含天然石墨和非晶碳层，其中所述天然石墨具有10μm至14μm的D
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，并且当通过ONH分析方法确认时，所述负极活性材料中包含1,500ppm重量％至2,000ppm重量％的氧、200ppm重量％至300ppm重量％的氮和200ppm重量％至300ppm重量％的氢，并且所述涂层包含碳纳米纤维。

技术介绍

[0005]由于化石燃料的使用迅速增加，对替代能量或清洁能量的使用需求日益增加，并且作为该趋势的一部分，最活跃的研究领域是利用电化学反应的发电和储电领域。
[0006]当前，使用此类电化学能的电化学装置的典型实例是二次电池，并且其使用领域越来越大。近年来，随着诸如便携式计算机、移动电话和照相机的便携式装置的技术开发和需求增加，对作为能量源的二次电池的需求已经显著增加。通常，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜构成。所述负极包含用于从正极嵌入和脱嵌锂离子的负极活性材料，并且可以使用石墨类活性材料，例如天然石墨或人造石墨作为负极活性材料。
[0007]另一方面，天然石墨具有可以增加电池容量的优点。但是，由于天然石墨在其内部具有多个空隙，因此在负极制造工序期间进行辊压时，其内部的空隙被堵塞，在天然石墨中产生应力。因此，电池的快速充电性能可能会劣化。另外，由于天然石墨具有所述多个内部空隙，因此电解质与天然石墨之间的副反应会过度发生，导致在电池中气体过量产生。另外，在电池的充电和放电期间，天然石墨的体积过度增加。结果，电池的高温存储性能、高温循环性能等降低。另外，当使用未处理的天然石墨时，在电池的充电和放电期间，负极的结构严重改变并且锂离子扩散阻力增加，从而引起电池的快速充电性能劣化的问题。
[0008]通常，使用在天然石墨上设置非晶碳涂层的技术。通过沥青等制备所述非晶碳涂层。然而，在这种情况下，难以维持高的充电和放电容量，并且存在的问题是电池的寿命性能和快速充电性能的改善程度不大。
[0009]因此，需要一种能够通过抑制天然石墨与电解质之间的副反应来改善电池的寿命性能、并通过增加锂离子的迁移率来改善电池的快速充电性能的新技术。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]本专利技术的一方面是提供一种负极和包含该负极的二次电池，该负极能够通过抑制天然石墨与电解质之间的副反应来改善电池的寿命性能并且通过增加锂离子的迁移率来
改善电池的快速充电性能。
[0012]技术方案
[0013]根据本专利技术的一方面，提供了一种负极，所述负极包含具有负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含核和设置在所述核上的涂层，其中所述核包含天然石墨和非晶碳层，其中所述天然石墨具有10μm至14μm的D
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，并且当通过ONH分析方法确认时，所述负极活性材料中包含1,500ppm重量％至2,000ppm重量％的氧、200ppm重量％至300ppm重量％的氮和200ppm重量％至300ppm重量％的氢，并且所述涂层包含碳纳米纤维。
[0014]根据本专利技术的其它方面，提供了一种包含所述负极的二次电池。
[0015]有益效果
[0016]根据本专利技术，包含在负极中的负极活性材料包含含有适当尺寸的天然石墨的核，从而可以改善电池的寿命性能和快速充电性能。而且，所述负极活性材料具有比典型的负极活性材料更小的内部孔，从而抑制了电解质副反应，并且锂离子的移动路径缩短，从而可以改善电池的快速充电性能。另外，负极活性材料的体积膨胀减小，从而可以改善电池的寿命性能。此外，由于碳纳米纤维被设置在核上，因此锂离子的移动路径被缩短，从而可以改善电池的快速充电性能。另外，由于在天然石墨的表面上设置有适当含量的官能团，因此由于天然石墨与碳纳米纤维之间的氢键力而改善了负极的粘附，从而可以改善电池的寿命性能。
具体实施方式
[0017]在下文中，为帮助理解本专利技术，将更详细地描述本专利技术。
[0018]将理解，在本说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应以在常用字典中定义的含义来解释。将进一步理解，所述词语或术语应基于专利技术人可以为了以最佳的方式说明本专利技术而适当地定义词语或术语的含义的原则，以与本专利技术的相关领域和技术思想的上下文中的含义一致的含义来解释。
[0019]本文使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式的目的，而并非意在限制本专利技术。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。
[0020]在本说明书中，应理解，术语“包括”、“包含”或“具有”旨在指定所述的特征、数目、步骤、元件或其组合的存在，但不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、元件或其组合的存在或添加。
[0021]在本说明书中，D
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可以被定义为对应于粒子的粒度分布曲线中的累积体积的50％的粒径。D
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例如通过激光衍射法测定。激光衍射法通常能够测量从亚微米区域到几毫米的粒径，从而可以获得高再现性和高分辨率的结果。
[0022]<负极>
[0023]根据本专利技术的实施方式的负极包含含有负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含核和设置在所述核上的涂层，其中所述核包含天然石墨和非晶碳层，其中所述天然石墨具有10μm至14μm的D
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，并且当通过ONH分析方法确认时，所述负极活性材料中包含1,500ppm重量％至2,000ppm重量％的氧、200ppm重量％至300ppm重量％的氮和200ppm重量％至300ppm重量％的氢，并且所述涂层包含碳纳米纤维。
[0024]所述负极可以包含负极活性材料层，具体地，可以包含集电器和上述负极活性材
料层。
[0025]所述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。例如，可以使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧制碳或者用碳、镍、钛、银等中的一种进行了表面处理的铝或不锈钢作为集电器。具体地，可以使用良好地吸附碳的过渡金属诸如铜和镍作为集电器。集电器的厚度可以是6μm至20μm，但是集电器的厚度不限于此。
[0026]所述负极活性材料层可以设置在集电器上。所述负极活性材料层可以设置在集电器的至少一个表面上，具体是设置在其一个表面或两个表面上。
[0027]所述负极活性材料层可以包含负极活性材料。
[0028]所述负极活性材料可以包含核和设置在该核上的涂层。
[0029]所述核可以包含天然石墨和非晶碳层。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极，包含含有负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含核和设置在所述核上的涂层，其中所述核包含天然石墨和非晶碳层，其中所述天然石墨具有10μm至14μm的D
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，并且当通过ONH分析方法确认时，所述负极活性材料中包含1,500ppm重量％至2,000ppm重量％的氧、200ppm重量％至300ppm重量％的氮和200ppm重量％至300ppm重量％的氢，并且所述涂层包含碳纳米纤维。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料具有10cm3/g至15cm3/g的孔体积。3.根据权利要求1所述的负极，其中所述天然石墨是其中片状石墨聚集成球形的球形天...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔希源，金帝映，禹相昱，朴丽霖，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：