用于二次电池的负极、制造该负极的方法和包括该负极的锂二次电池技术

本公开涉及一种用于二次电池的负极、制造所述负极的方法和包括所述负极的锂二次电池，所述负极的活性材料层的抗剥离性和粘合性得到改善，由此可以改善负极和锂二次电池的寿命特性。所述用于二次电池的负极包括：金属集流体；和形成在所述金属集流体上并且包含负极活性材料、粘合剂和导电材料的活性材料层，其中，所述活性材料层在预定深度下测量的剪切强度的平均值为1.6MPa以上。的平均值为1.6MPa以上。的平均值为1.6MPa以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的负极、制造该负极的方法和包括该负极的锂二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年2月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0026804的权益，该专利申请的内容通过引用全部并入本说明书中。
[0003]本公开涉及一种活性材料层的抗剥离性和粘合性得到改善并由此可以改善负极和锂二次电池的寿命特性的用于二次电池的负极；制造所述负极的方法；和包括所述负极的锂二次电池。

技术介绍

[0004]随着对移动设备、电动汽车等的技术发展和需求增加，对作为能源的二次电池的需求也急剧增加。在这种二次电池中，表现出高能量密度和电压、具有长循环寿命和低放电率的锂二次电池现在被商业化并且广泛使用。
[0005]通常，锂二次电池具有如下结构，其中将包含锂盐的电解液浸渍到其中多孔隔膜插入在正极与负极之间的电极组件中，正极和负极各自在金属集流体上涂布有活性材料，并且各个电极通过将其中活性材料、粘合剂和导电材料分散在溶剂中的浆料组合物涂布到金属集流体上，压制并且干燥涂布的浆料组合物来制造。
[0006]因此，锂二次电池的寿命特性可以主要根据电极，特别是活性材料层的电化学特性保持多久来决定。然而，在现有的锂二次电池的情况下，随着使用时间的流逝，活性材料层从负极中的金属集流体上剥离，并且锂二次电池的寿命特性经常劣化。
[0007]这似乎是因为负极的活性材料层包含具有与金属不同的性能的石墨类负极活性材料作为主要成分，因此，难以确保充分的对金属集流体的粘合性、密合性和抗剥离性。由于负极的活性材料层的这种差的密合性，存在的缺点是，经过锂二次电池的使用期之后活性材料层容易从金属集流体上剥离，并且剥离的活性材料层不能再充当锂二次电池的活性区域，这引起锂二次电池的充电/放电循环特性急剧劣化的问题。
[0008]由于这些问题，仍然需要持续开发一种能够进一步改善负极中包含的活性材料层的粘合性等并且改善锂二次电池的寿命特性的技术。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本公开的一个目的是提供一种用于二次电池的负极和制造所述负极的方法，所述负极的活性材料层与金属集流体的抗剥离性和粘合性得到改善，由此可以改善负极和锂二次电池的寿命特性。
[0011]本公开的另一目的是提供一种锂二次电池，该锂二次电池包括所述用于二次电池的负极并由此表现出改善的寿命特性。
[0012]技术方案
[0013]根据本公开的一个实施方案，提供一种用于二次电池的负极，包括：
[0014]金属集流体；和
[0015]活性材料层，该活性材料层形成在所述金属集流体上并且包含负极活性材料、粘合剂和导电材料，
[0016]其中，在使用SAICAS仪器用微刀片以恒定的切削速度切削所述活性材料层时，当根据下面等式1计算各个切削深度的剪切强度时，所述活性材料层在10μm至40μm的切削深度下测量的剪切强度的平均值为1.6MPa以上。
[0017][等式1][0018][0019]在等式1中，τs表示所述各个切削深度的剪切强度，b表示所述微刀片的宽度，t0表示所述切削深度，表示剪切角，
[0020]Fh和Fv表示分别施加于所述微刀片以保持恒定的切削速度的水平力和垂直力的测量值。
[0021]根据本公开的另一实施方案，提供一种制造所述用于二次电池的负极的方法，该方法包括以下步骤：
[0022]将包含负极活性材料、粘合剂、导电材料和溶剂的浆料组合物涂布到金属集流体上；和
[0023]经过第一步骤和第二步骤轧制所述浆料组合物，
[0024]其中，当计算由下面等式2定义的轧制率时，进行第一轧制和第二轧制以使第一轧制率/第二轧制率为5以上。
[0025][等式2][0026]轧制率(％)＝[轧制之后浆料组合物的厚度减少(μm)/轧制之前浆料组合物的厚度(μm)]*100
[0027]根据本公开的又一实施方案，提供一种锂二次电池，包括所述用于二次电池的负极。
[0028]有益效果
[0029]根据本公开，通过控制负极的制造工艺过程中的轧制步骤的进行条件的简单方法，可以制造和提供一种活性材料层与金属集流体的抗剥离性和粘合性大大改善的用于二次电池的负极。
[0030]在这种用于二次电池的负极中，即使当锂二次电池长时间使用时，也可以大大减少活性材料层从金属集流体上剥离的现象，因此，可以长时间保持锂二次电池的优异的充电/放电循环特性。
[0031]因此，包括所述用于二次电池的负极的锂二次电池表现出大大改善的寿命特性，由此可以非常优选地用作电源装置如移动设备和电动汽车。
附图说明
[0032]图1是示出在使用SAICAS仪器用微刀片切削活性材料层时测量各个切削深度的剪切强度的一个实例的示意图；
[0033]图2是示出关于分别在比较例1至比较例5(样品编号：1和5至8)和实施例1至实施例3(样品编号：2至4)中制备的负极的各个切削深度的活性材料层的剪切强度的测量结果的图。
具体实施方式
[0034]下文中，将参照附图更详细地描述根据本公开的一个实施方案的用于二次电池的负极、制造所述负极的方法和包括所述负极的锂二次电池。
[0035]根据本公开的一个实施方案，提供一种用于二次电池的负极，包括：
[0036]金属集流体；和
[0037]活性材料层，该活性材料层形成在所述金属集流体上并且包含负极活性材料、粘合剂和导电材料，
[0038]其中，在使用SAICAS仪器用微刀片以恒定的切削速度切削所述活性材料层时，当根据下面等式1计算各个切削深度的剪切强度时，所述活性材料层在10μm至40μm的切削深度下测量的剪切强度的平均值为1.6MPa以上。
[0039][等式1][0040][0041]在等式1中，τs表示各个切削深度的剪切强度，b表示所述微刀片的宽度，t0表示所述切削深度，表示剪切角，
[0042]Fh和Fv表示分别施加于所述微刀片以保持恒定的切削速度的水平力和垂直力的测量值。
[0043]本专利技术人持续他们的研究，以通过不显著改变现有的负极制造工艺的简单方法来改善负极的活性材料层与金属集流体的粘合性和抗剥离性。
[0044]作为这种持续研究的结果，本专利技术人发现，除了包含负极活性材料、粘合剂和导电材料的活性材料层的表面部分，以及与金属集流体的界面部分之外，在活性材料层的中心部分(即，活性材料层的切削深度为10μm至40μm)处测量的抗切削剪切强度也可以达到一定水平以上，从而大大改善活性材料层与金属集流体的粘合性和抗剥离性。这似乎是因为，由于粘合剂、导电材料和负极活性材料在物理上更紧密地粘合，因此，在中心部分处具有高抗切削剪切强度的活性材料层可以以更高的粘合力紧密地粘附至金属集流体的表面。
[0045]另外，基于上述发现，本专利技术人持续了他们对能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于二次电池的负极，包括：金属集流体；和活性材料层，该活性材料层形成在所述金属集流体上并且包含负极活性材料、粘合剂和导电材料，其中，在使用SAICAS仪器用微刀片以恒定的切削速度切削所述活性材料层时，当根据下面等式1计算各个切削深度的剪切强度时，所述活性材料层在10μm至40μm的切削深度下测量的剪切强度的平均值为1.6MPa以上，[等式1]在等式1中，τs表示所述各个切削深度的剪切强度，b表示所述微刀片的宽度，t0表示所述切削深度，表示剪切角，Fh和Fv表示分别施加于所述微刀片以保持所述恒定的切削速度的水平力和垂直力的测量值。2.根据权利要求1所述的用于二次电池的负极，其中，所述负极活性材料包括选自天然石墨、人造石墨、纤维状人造石墨、石墨化炭黑和石墨化纳米纤维中的至少一种石墨类活性材料。3.根据权利要求1所述的用于二次电池的负极，其中，所述导电材料包括选自炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑和热炭黑中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于二次电池的负极，其中，所述粘合剂包括选自聚偏二氟乙烯
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六氟丙烯共聚物(PVDF
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co
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HFP)、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸和丁苯橡胶(SBR)中的至少一种。5.根据权利要求1所述的用于二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔铉祐，吴诚濬，金泳锡，李政圭，宋仁永，崔延至，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：