锂二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂二次电池，其包括负极，该负极包括负极集流体和形成于其上的负极活性物质层，该负极活性物质层包括丙烯酰基粘合剂；与该负极相对的正极；电连接至该负极的负极极耳；和电连接至该正极的正极极耳。丙烯酰基粘合剂的含量和正极极耳与负极极耳之间的距离满足预定的关系式，以提供具有改善的机械稳定性和电池性能的锂二次电池。械稳定性和电池性能的锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池
[0001]相关申请的交叉引用和优先权要求
[0002]本申请要求于2020年7月22日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10
‑
2020
‑
0091043号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及锂二次电池。更具体地，本专利技术涉及一种具有改善的稳定性和寿命特性的锂二次电池。

技术介绍

[0004]随着信息技术和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等移动电子设备的电源。近来，还开发了包括二次电池的电池组并将其应用于例如混合动力车辆的环保汽车作为其电源。
[0005]二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于工作电压和每单位重量的能量密度高、充电率高、尺寸紧凑等而备受关注。
[0006]例如，锂二次电池可以包括电极组件，该电极组件包括正极、负极和隔膜层(隔膜)；以及浸没该电极组件的电解液。锂二次电池可以进一步包括具有例如软包(pouch)形状的外壳。
[0007]近来，随着锂二次电池应用的扩展，正在开发具有更高功率和更高容量的锂二次电池。例如，研究能够提供更高容量的正极或活性物质。
[0008]例如，正在研究能够替代传统碳基物质的用于负极的替代物质。当负极活性物质被改变时，也需要改变或重新设计可能与负极活性物质接触或反应的粘合剂。然而，粘合剂可能导致负极的机械变形，并且还可能导致负极或电池的稳定性和寿命劣化。
[0009]例如，公布号为10
‑
1764072的韩国登记专利公开了一种用于涂覆有碳的磷酸铁锂电极的粘合剂。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有改善的机械稳定性和操作可靠性的锂二次电池。
[0011]根据示例性实施方案，锂二次电池包括负极，该负极包括负极集流体和形成于其上的负极活性物质层，该负极活性物质层包括丙烯酰基粘合剂；与该负极相对的正极；电连接至该负极的负极极耳；和电连接至该正极的正极极耳。该锂二次电池满足式1。
[0012][式1][0013]3.6
M/重量％
+95.1≤D
T
/mm
[0014]在式1中，M是以基于负极活性物质层的总重量的重量百分比(重量％)表示的丙烯酰基粘合剂的含量，D
T
是以毫米(mm)表示的负极极耳和正极极耳之间的距离，并且1≤M≤4。
[0015]在一些实施方案中，负极活性物质层可以包括硅基负极活性物质。
[0016]在一些实施方案中，硅基负极活性物质可以包括选自硅(Si)、硅合金、硅氧化物、硅
‑
碳(Si
‑
C)复合物和硅合金
‑
碳复合物中的至少一种。
[0017]在一些实施方案中，负极活性物质层可以进一步包括碳基负极活性物质。
[0018]在一些实施方案中，碳基负极活性物质可以包括选自人造石墨、天然石墨、无定形碳、碳纤维、焦炭和热解碳中的至少一种。
[0019]在一些实施方案中，基于负极活性物质层的总重量，硅基负极活性物质的含量可以为3重量％至40重量％。
[0020]在一些实施方案中，丙烯酰基粘合剂可以包括选自丙烯酸基聚合物、丙烯酸锂基聚合物(acrylic lithium
‑
based polymer)和丙烯腈基聚合物中的至少一种聚合物。
[0021]在一些实施方案中，正极极耳和负极极耳可以沿相同方向突出。
[0022]在一些实施方案中，可以限定包括正极极耳和负极极耳的电极组件，并且该电极组件包括多个电极组件。
[0023]在一些实施方案中，在全充电(fully charged)时负极的体积膨胀率可以是40％以下。
[0024]如上所述，在根据示例性实施方案的锂二次电池中，可以调节丙烯酰基粘合剂的含量和电极极耳之间的距离以满足预定的关系式，从而可以抑制电极的褶皱(wrinkle)并且可以降低体积膨胀率。因此，可以提高锂二次电池的稳定性和寿命。
[0025]在示例性实施方案中，锂二次电池的负极活性物质层可以包括硅基负极活性物质，以在增强如上所述的机械稳定性和化学稳定性的同时提高锂二次电池的功率/容量。
附图说明
[0026]图1为示出根据示例性实施方案的锂二次电池的示意性俯视平面图。
[0027]图2为示出根据示例性实施方案的锂二次电池的示意性剖视图。
[0028]图3为示出实施例1的锂二次电池经电极褶皱评估后的电极表面的图像。
[0029]图4为示出比较例1的锂二次电池经电极褶皱评估后的电极表面的图像。
[0030]图5为示出比较例4的锂二次电池经电极褶皱评估后的电极表面的图像。
具体实施方式
[0031]根据本专利技术的示例性实施方案，提供了一种锂二次电池，其包括丙烯酰基粘合剂，并提供改善的机械稳定性和可操作性。
[0032]在下文中，将参照附图详细描述本专利技术。然而，本领域技术人员将会理解，提供参照附图描述的这些实施方案是为了进一步理解本专利技术的精神并且不限制详细描述和所附权利要求中公开的要保护的主题。
[0033]图1是示出根据示例性实施方案的锂二次电池的示意性俯视平面图。
[0034]参照图1，锂二次电池200可以包括彼此相对的正极100和负极130，隔膜层140插入其间。
[0035]在图1中，为了便于描述，仅分别示出了隔膜层140的上表面上的一个正极100和下表面上的一个负极130，但是可以重复堆叠多个各自包括正极100
‑
隔膜层140
‑
负极130的单
元电池(unit cell)。
[0036]正极100可以包括正极集流体105和形成于该正极集流体105的表面上的正极活性物质层110。
[0037]正极集流体105可以包括不锈钢、镍、铝、钛、铜或它们的合金。优选地，可以使用铝或其合金。
[0038]正极活性物质层110可以形成于正极集流体105的上表面和下表面中的至少一个表面上。在示例性实施方案中，正极活性物质层110可以形成于正极集流体105的上表面和下表面中的每一个表面上。
[0039]例如，可以在溶剂中将正极活性物质与正极粘合剂、导电剂和/或分散剂一起混合并搅拌以形成正极浆料。可以将正极浆料涂覆在正极集流体105上，并且将其干燥和压制以形成正极活性物质层110。
[0040]正极活性物质可以包括能够使锂离子可逆地嵌入(intercalating)和脱嵌(de
‑
intercalating)的化合物。
[0041]在示例性实施方案中，正极活性物质可以包括锂过渡金属氧化物。例如，锂过渡金属氧化物可以包括镍(Ni)，并且可以进一步包括钴(Co)和锰(Mn)中的至少一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池，其包括：负极，所述负极包括负极集流体和形成于其上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括丙烯酰基粘合剂；与所述负极相对的正极；电连接至所述负极的负极极耳；和电连接至所述正极的正极极耳，其中所述锂二次电池满足式1：[式1]3.6
M/重量％
+95.1≤D
T
/mm其中，在式1中，M是以基于所述负极活性物质层的总重量的重量百分比表示的所述丙烯酰基粘合剂的含量，D
T
是以毫米表示的所述负极极耳和所述正极极耳之间的距离，并且1≤M≤4。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述负极活性物质层包括硅基负极活性物质。3.根据权利要求2所述的锂二次电池，其中所述硅基负极活性物质包括选自硅、硅合金、硅氧化物、硅
‑
碳复合物和硅合金
‑
碳复合物中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵芝希，金正焕，李容锡，闵载鈗，裵相元，李明鲁，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：