锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池。更具体地，由于包含在负极中的Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池


[0001]本申请要求基于2021年2月26日提交的韩国专利申请第2021
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0026115号的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
[0002]本专利技术涉及一种锂二次电池。

技术介绍

[0003]锂
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硫二次电池是包含理论容量大的锂金属作为负极活性材料并且包含硫作为正极活性材料的二次电池，与现有锂二次电池相比，其具有能够实现更高能量密度的优点。
[0004]然而，对于锂
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硫二次电池的商业化，存在多个问题需要解决。首先，在充电期间，在负极上沉积锂的过程中会形成枝晶，从而可能导致负极(negative electrode)和正极(positive electrode)之间发生短路。其次，由于正极活性材料以硫化锂(LiPS)的形式溶解在电解质中，从而穿梭到负极并然后形成锂
‑
硫化合物，可能导致正极活性材料的损失和负极的钝化。
[0005]为了解决这个问题，需要引入能够控制锂枝晶同时防止锂与硫之间发生副反应的负极保护层，或者需要开发一种通过提高锂表面上的扩散性而能够使锂均匀沉积的新型锂复合材料。
[0006]韩国专利公开第10
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2020
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0007081号公开了一种应用于电化学电池的阳极(负极)的新型锂复合材料，其是锂与一种以上非锂金属的固溶体。所述非锂金属与锂形成固溶体而起到集电器的作用，但在抑制锂枝晶的形成和抑制多硫化物的溶出方面仍存在局限性，这是锂
‑
硫二次电池中的问题。
[0007]因此，仍需要开发一种能够抑制锂二次电池中锂枝晶形成并抑制锂与硫之间发生副反应的新型锂复合材料。
[0008][现有技术文献][0009][专利文献][0010]韩国专利公开第10
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2020
‑
0007081号

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]因此，本专利技术人已确认，为了解决现有技术的问题，当应用锂合金作为锂负极活性材料并且应用呋喃系溶剂作为电解质的溶剂时，可以抑制锂负极中锂枝晶的生长，并且即使正极活性材料中包含硫，也能够抑制锂与硫之间的副反应，从而改善电池的寿命特性。
[0013]因此，本专利技术的目的在于提供一种锂二次电池，其能够抑制负极处锂枝晶的生成，并且能够抑制正极处锂与硫之间的副反应，从而改善电池的寿命特性。
[0014]技术方案
[0015]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种锂二次电池，其包含正极、负极、隔膜和电解质，其中所述负极包含LiMg，所述电解质包含呋喃系溶剂、锂盐和添加剂。
[0016]有益效果
[0017]根据本专利技术的锂二次电池通过负极中所含的Li
‑
Mg合金和电解质中所含的呋喃系溶剂抑制了锂枝晶的生长，并抑制了锂与电解质之间的副反应，从而改善了电池的寿命特性。
附图说明
[0018]图1是示出Li
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Mg合金和Li
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Al合金(或Li
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Zn合金)的晶体结构的示意图。
[0019]图2a和图2b是示出实施例1和比较例1至5的寿命特性的图。
[0020]图3是实施例1和比较例4的负极表面的光学照片和3D立体照片。
[0021]图4a和图4b分别是实施例1和比较例4的负极的截面SEM(扫描电子显微镜)照片和EDS(能量色散X射线光谱)分析结果。
具体实施方式
[0022]在下文中，将更详细地描述本专利技术以帮助理解本专利技术。
[0023]本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于普通或字典术语，而应基于专利技术人能够适当定义术语的概念从而以尽可能最好的方式描述其专利技术的原则，以与本专利技术的技术构思相一致的意义和概念来解释。
[0024]锂二次电池
[0025]本专利技术涉及一种锂二次电池，其包含正极、负极、隔膜和电解质，其中所述负极包含Li
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Mg合金，所述电解质包含呋喃系溶剂、锂盐和添加剂。
[0026]所述Li
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Mg合金可以通过增加负极表面上的锂离子扩散率来抑制锂枝晶的生长。此外，所述Li
‑
Mg合金能够通过吸附从正极溶出的多硫化物来控制锂与电解质之间的副反应。
[0027]所述呋喃系溶剂能够通过在呋喃组分的环分解的同时在包含Li
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Mg合金的负极表面上形成保护层来减少副反应，从而改善锂二次电池的寿命。
[0028]在本专利技术中，所述Li
‑
Mg合金是锂和镁的固溶体，固溶体是指形成完全均匀的相的固体混合物。
[0029]Mg是一种能够与Li形成固溶体的合金元素，Li
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Mg合金特别被应用作为锂二次电池用负极活性材料，以抑制锂枝晶的生长并吸附多硫化物，从而抑制锂与电解质之间的副反应。
[0030]图1是示出Li
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Mg合金和Li
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Al合金(或Li
‑
Zn合金)的晶体结构的示意图。
[0031]如图1所示，在Li
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Mg合金的情况下，在晶体结构中，Mg原子均匀地分布在Li原子中。Mg在Li中表现出高固溶度。因此，Mg不会在Li晶体结构中形成新相例如单独的金属间化合物，而是在现有的Li位置处用Mg置换而形成固溶体。
[0032]另一方面，在合金之中的Li
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Al合金或Li
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Zn合金的情况下，在晶体结构中，Al原子或Zn原子在Li原子中形成新的金属间化合物。由于金属间化合物在局部特定位置例如粒子形式的Li的晶界处以偏析形式存在，其不与锂混合、而是由此形成新相，因此可能没有由合金带来的效果。在这种情况下，所述新的金属间化合物可以根据元素之间的比例以各种形式形成。例如，Li
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Al合金可以是Li9Al4、Li3Al2等，Li
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Zn合金可以是LiZn、Li2Zn3等。
[0033]此外，Mg在Li
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Mg合金中的固溶度可以为大于0重量％、且90重量％以下(大于0原子％、且70原子％以下)。此时，固溶度是指在固溶体形式的Li
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Mg合金中所含Mg的重量。如果Mg的固溶度为0重量％，则抑制锂枝晶生长的效果以及抑制锂与硫的副反应的效果可能不显著。如果Mg的固溶度大于90重量％，则由于无法保持锂的晶体结构，负极活性材料不再是锂，而是具有不同晶体结构的Mg金属，因此，由于作为负极活性材料的锂的容量降低，电池容量可能降低。所述具有不同晶体结构的Mg金属可以是例如α
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Mg。
[0034]在根据本专利技术的锂二次电池中，所述负极可以包含Li
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Mg合金作为负极活性材料。所述Li
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Mg合金不仅如上所述表现出基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池，包含正极、负极、隔膜和电解质，其中所述负极包含Li
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Mg合金，并且所述电解质包含呋喃系溶剂、锂盐和添加剂。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述Li
‑
Mg合金是含有超过0重量％且90重量％以下的Mg的固溶体。3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述Li
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Mg合金呈箔的形态。4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述负极的厚度为超过0μm且200μm以下。5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中所述呋喃系有机溶剂包含选自由以下组成的组中的至少一种：呋喃、2
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甲基呋喃、3
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甲基呋喃、2
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乙基呋喃、2
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丙基呋喃、2
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丁基呋喃、2,3
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二甲基呋喃、2,4
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二甲基呋喃、2,5
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二甲基呋喃、吡喃、2
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甲基吡喃、3
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甲基吡喃、4
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甲基吡喃、苯并呋喃、2
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(2
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硝基乙烯基)呋喃、噻吩、噻吩、2
‑
甲基噻吩、2
‑
乙基噻吩、2
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【专利技术属性】
技术研发人员：李度中，金明星，金允贞，金起炫，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：