负极和包含其的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种负极和一种包含所述负极的二次电池，所述负极包含：集电器；和设置在所述集电器上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含：导电材料；负极活性材料；和粘合剂，其中所述负极活性材料包含通过粒子分析仪测量的延伸值为0.05至0.35且圆形度为0.9至0.98的硅类活性材料，其中所述延伸值由下式1定义：[式1]延伸值＝1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极和包含其的二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年12月17日提交的韩国专利申请号10
‑
2019
‑
0169170的优先权和权益，其公开内容以引用的方式整体并入本文。

[0003][0004]本专利技术涉及具有优异的初始效率和优异的寿命特性的负极以及包含所述负极的二次电池。

技术介绍

[0005]随着化石燃料的使用急剧增加，对使用替代能源或清洁能源的需求日益增加，并且已经最积极地研究了利用电化学反应的发电和蓄电领域以满足这种日益增加的需求。
[0006]使用电化学能的电化学装置的代表性实例包括二次电池，并且其应用领域逐渐扩大。近来，随着例如便携式计算机、手机、照相机等便携式装置的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正急剧增加。
[0007]二次电池一般由正极、负极、电解质和隔膜组成。负极包含使得从正极释放的锂离子能够嵌入和脱嵌的负极活性材料。
[0008]另一方面，为了增加电池容量，硅类活性材料如SiO
x
(0≤x≤2)已经被普遍用作负极活性材料。常规使用的硅类活性材料具有高延伸值和低圆形度。因此，在电池工作期间，硅类活性材料容易损坏(破裂等)，因此与电解液的副反应过度发生，导致电池的低初始效率和劣化的寿命特性。
[0009]因此，需要一类能够实现初始效率和寿命特性优异的二次电池的新型负极。

技术实现思路

[0010][技术问题][0011]本专利技术涉及提供一种能够改善初始效率和寿命特性的包含硅类活性材料的负极。
[0012]然而，本专利技术的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员从以下描述中将清楚地理解上面未描述的其它目的。
[0013][技术方案][0014]本专利技术的一个方面提供一种负极，包含集电器和设置在所述集电器上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含导电材料、负极活性材料和粘合剂，所述负极活性材料包含使用粒子形状分析仪测量的延伸值为0.05至0.35且圆形度为0.9至0.98的硅类活性材料，并且所述延伸值由下式1定义。
[0015][式1][0016]延伸值＝1
‑
纵横比
[0017]本专利技术的另一个方面提供一种包含上述负极的二次电池。
[0018][有益效果][0019]根据本专利技术，由于负极含有包含延伸值为0.05至0.35且圆形度为0.9至0.98的硅类活性材料的负极活性材料层，因此能够防止在所述负极的制造中的辊压工序期间所述硅类活性材料被损坏，并且还能够抑制在所述电池的工作期间由于所述硅类活性材料的过度体积膨胀而导致的电池损坏。因此，能够改善所述负极和所述电池的初始效率和寿命特性。
附图说明
[0020]图1示出各种形状的圆形度和延伸值。
具体实施方式
[0021]在下文中，为了促进对本专利技术的理解，将更详细地描述本专利技术。
[0022]本文中提供的术语和词语不应被解释为限于常用含义或词典中的含义，并且基于本专利技术人能够适当地定义术语的概念从而以最佳方式描述本专利技术的原则，这些术语和词语应该被解释为与本专利技术的技术范围一致的含义和概念。
[0023]本文中提供的术语仅用于描述示例性实施方式的目的，而并非旨在限制本专利技术。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式。
[0024]应当理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“包括着”、“包含”、“包含着”、“具有”和/或“具有着”指明所述的特征、数字、步骤、要素和/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、要素和/或其组合的存在或增加。
[0025]在本专利技术中，D
50
可以定义为在粒度分布曲线(粒度分布图上的曲线)中对应于50％累积体积的粒径。D
50
可以例如使用激光衍射法测量。激光衍射法一般能够测量从亚微米水平到几毫米范围的粒径，并且可以产生具有高再现性和高分辨率的结果。
[0026]<负极>
[0027]根据本专利技术的一个实施方式的负极包含集电器和设置在所述集电器上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含导电材料、负极活性材料和粘合剂，所述负极活性材料包含使用粒子形状分析仪测量的延伸值为0.05至0.35且圆形度为0.9至0.98的硅类活性材料，并且所述延伸值由下式1定义。
[0028][式1][0029]延伸值＝1
‑
纵横比
[0030]在本申请中，“纵横比”小于1。本申请中术语“纵横比”通常表示：
[0031]在椭圆或其它类圆形粒子中，短轴长度对长轴长度之比，或者
[0032]在矩形粒子中，短边长度对长边长度之比。
[0033]所述集电器不受特别限制，只要其不会引起电池中的化学变化并具有导电性即可。例如，可以使用铜，不锈钢，铝，镍，钛，煅烧碳，表面用碳、镍、钛、银等处理过的铝或不锈钢等作为所述集电器。具体地，可以使用例如铜或镍的令人满意地吸附碳的过渡金属作为所述集电器。所述集电器可以具有6μm至20μm的厚度，但是所述集电器的厚度不限于此。
[0034]所述负极活性材料层设置在所述集电器上。所述负极活性材料层可以设置在所述集电器的至少一个表面上，具体地可以设置在所述集电器的一个表面或两个表面上。
[0035]所述负极活性材料层可以包含导电材料、负极活性材料和粘合剂。
[0036]所述导电材料不受特别限制，只要其不会在电池中引起化学变化并具有导电性即可。例如，作为所述导电材料，可以使用石墨，例如天然石墨、人造石墨等；炭黑，例如乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑等；导电纤维，例如碳纤维、金属纤维等；导电管，例如碳纳米管等；金属粉末，例如碳氟化合物粉末、铝粉、镍粉等；导电晶须，例如氧化锌、钛酸钾等；导电金属氧化物，例如钛氧化物等；或导电材料，例如聚亚苯基衍生物等。
[0037]所述负极活性材料可以包含使用粒子形状分析仪测量的延伸值为0.05至0.35、具体地0.15至0.35、0.20至0.28或0.20至0.25、更具体地0.20至0.23的硅类活性材料。在这种情况下，所述延伸值由下式1定义。
[0038][式1][0039]延伸值＝1
‑
纵横比
[0040]当所述硅类活性材料的延伸值小于0.05时，在所述负极的制造中的辊压工序期间可能发生例如活性材料的破裂等问题，并且当其延伸值超过0.35时，可能由于所述电池的充电和放电期间的体积膨胀而致电池破裂和破碎。
[0041]所述延伸值可以例如通过如下方式获得：使用粒子形状分析仪(Morphologi 4，可从马尔文帕纳科公司(Malvern Panalytical Ltd.)购得)在4巴和10ms的条件下分散硅类活性材料样品(1mm3)，然后捕捉作为二维图像的硅类活性材料粒子，并本文档来自技高网...

【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：集电器；和设置在所述集电器上的负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包含导电材料、负极活性材料和粘合剂，所述负极活性材料包含使用粒子形状分析仪测量的延伸值为0.05至0.35且圆形度为0.9至0.98的硅类活性材料，并且所述延伸值由下式1定义，[式1]延伸值＝1
‑
纵横比。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅类活性材料具有0.15至0.35的延伸值和0.92至0.98的圆形度。3.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅类活性材料包含SiO
x
(0≤x≤2)。4.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴世美，李龙珠，李秀民，金东赫，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：