锂二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池及其制造方法，通过在负极的混合物层的侧面上设置包含平坦电位为1.3V至1.8V的金属氧化物的检测探针，可以非破坏地实时检查在锂二次电池初始充电期间可能产生在负极中的锂金属是否沉积。因此，根据本发明专利技术，可以降低锂二次电池制造中的缺陷率并改善锂二次电池的劣化(诸如容量损失等)，从而延长使用寿命并且提高锂二次电池的安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种锂二次电池及其制造方法。
[0002]本申请要求基于2021年7月29日提交的韩国专利申请第10
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2021
‑
0100117号的优先权的权益，并且该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]随着对于移动装置的技术的发展和需求的增加，对用作能源的二次电池的需求正在迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和工作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。
[0004]近来，随着锂二次电池用作电动车辆等中大型装置的电源，对锂二次电池进一步提出了高容量、高能量密度和低成本的要求。作为这种高性能二次电池和/或用于车辆的二次电池，锂二次电池是最现实的技术。锂二次电池通过在负极和正极中重复锂离子嵌入和脱嵌而用作电池。在这些电极之间，有一种含锂盐的电解质，锂离子可以在其中移动，但电子不能移动。
[0005]尽管在高容量和高密度方面正在对这种二次电池进行许多研究，但延长使用寿命和安全性也很重要。为了提高寿命和安全性，需要抑制与电极表面上的电解质的分解反应并防止过充电/放电。特别地，需要防止锂沉积在负极表面上，即所谓的镀锂。锂金属沉积时，其导致与电解质发生副反应并且二次的动平衡发生变化，这会引起诸如容量损失等二次电池的劣化，从而影响二次电池的使用寿命并导致安全问题，例如失去过充电控制功能。
[0006]当在锂二次电池的制造工艺中正极和负极的层压期间正极混合物层与负极混合物层错位时，可能发生锂金属的这种沉积，并且以这种方式沉积的锂金属在电池的充放电过程中不断产生。为了解决上述问题，需要在锂二次电池的制造工艺中实时检测锂金属是否沉积。
[0007]然而，常规地，在二次电池中，实时检测锂金属是否沉积非常困难。作为非破坏地检测锂金属是否沉积在负极上的常规技术，有低温放电、热容量分析、厚度增加分析等。然而，在上述所有技术中，由于不能在驱动二次电池的同时进行测量，因此在实时检测沉积在负极上的锂金属方面存在限制。
[0008][现有技术文献][0009][专利文献][0010]韩国专利申请特许公报第10
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2017
‑
0023583号

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]本专利技术旨在解决上述问题中的至少一部分。例如，本专利技术的一个方面提供了一种能够非破坏地实时检查锂二次电池负极中可能产生的锂金属是否沉积的锂二次电池及其制造方法。
[0013]技术方案
[0014]用于解决上述问题的本专利技术的锂二次电池包括电极组件，该电极组件包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，其中负极包括负极集电体和形成在负极集电体与隔膜之间的负极混合物层，并且在负极混合物层的侧面上设置有包含平坦电位(potential plateau)为1.3V至1.8V的金属氧化物的检测探针。
[0015]这里，检测探针可以具有包括包含导电金属的芯线和围绕芯线的金属氧化物层的线结构。
[0016]检测探针可以具有10μm至200μm的平均直径，并且其平均直径可以小于负极混合物层的平均厚度。
[0017]检测探针可以被设置为与负极混合物层的侧面间隔开0.1μm至2000μm。
[0018]包含在检测探针中的金属氧化物可以包含选自由钛、钒、铁、钴、镍、铜、钼、钨和铌组成的组中的一种以上的金属。
[0019]金属氧化物可以是由以下化学式1表示的钛酸锂化合物：
[0020][化学式1][0021]Li
a
Ti
b
M
c
O
d
[0022]在以上化学式1中，M是Sn、Cr、Y、Nb、Mg、Zn、Ni、V、Na、K、Ca、Co、Ta、Mo、Zr、Al、Cu、Mn或Bi，a为满足0.4≤a≤5的整数，b为满足0.5≤b≤5.5的整数，c为满足0≤c≤0.9的整数，d为满足1.5≤d≤12.5的整数。
[0023]检查探针可以包含被充电为40％至60％的充电状态(SoC)的金属氧化物。
[0024]制造本专利技术的锂二次电池的方法包括：将包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜的电极组件插设在锂二次电池的壳体中，并且将包含平坦电位为1.3V至1.8V的金属氧化物的检测探针设置在负极的负极混合物层的侧面上以组装锂二次电池；将电解质填充到组装后的锂二次电池的壳体中；对填充有电解质的锂二次电池进行充电；以及测量设置在锂二次电池中的检测探针的电位。
[0025]检测探针可以被充电至40％至60％的SoC。
[0026]锂二次电池的制造方法还可以包括：在测量检测探针的电位之后，当测量到的检测探针的电位超过2.0V时，确定锂二次电池有缺陷。
[0027]有益效果
[0028]在根据本专利技术的锂二次电池中，通过在负极的混合物层的侧面上设置包含平坦电位为1.3V至1.8V的金属氧化物的检测探针，可以非破坏地实时检查在锂二次电池初始充电期间可能产生在负极中的锂金属是否沉积。因此，根据本专利技术，可以降低锂二次电池制造中的缺陷率并改善锂二次电池的劣化(诸如容量损失等)，从而延长使用寿命并且提高锂二次电池的安全性。
附图说明
[0029]图1是示出根据本专利技术的比较例2的锂二次电池的结构的示意图。
[0030]图2是示出根据本专利技术的示例1的锂二次电池的结构的示意图。
[0031]图3是示出负极混合物层(mixture layer)的侧面中的可以设置检测探针的侧面的位置的图像。
[0032]图4是示出在初始充电期间根据本专利技术的示例4的锂二次电池和根据控制组的锂二次电池中设置的检测探针的电位变化的曲线图。
具体实施方式
[0033]尽管本专利技术可以具有各种修改和替代形式，但是将详细描述其具体实施例。
[0034]然而，应理解，并不意图将本专利技术限制于所公开的具体形式，相反，本专利技术涵盖落入本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
[0035]还应理解，当本文中使用术语“包括”、“包含”、“还有”和/或、“具有”时，指定了所陈述的特征、整数、步骤、动作、部件、部分或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、动作、部件、部分或其组合。
[0036]另外，当一个层、膜、区域或板被称为“形成在”另一层、膜、区域或板“上”时，其包括该层、膜、区域或板直接形成在另一层、膜、区域或板上的情况以及在该层、膜、区域或板与另一层、膜、区域或板之间插设有又一层、膜、区域或板的情况。相反，当层、膜、区域或板被称为“形成在”在另一层、膜、区域或板“下方”时，其包括该层、膜、区域或板直接形成在另一层、膜、区域或板下方的情况以及在该层、膜、区域或板与另一层、膜、区域或板之间插设有又一层、膜、区域或板的情况。此外，在本说明书中，当一个部件被称为设置在另一部件“上”时，其包括一个部件设本文档来自技高网...

【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，包括电极组件，所述电极组件包括正极、负极以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，其中，所述负极包括负极集电体和形成在所述负极集电体与所述隔膜之间的负极混合物层，并且在所述负极混合物层的侧面上设置有包含平坦电位为1.3V至1.8V的金属氧化物的检测探针。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述检测探针具有包括包含导电金属的芯线和围绕所述芯线的金属氧化物层的线结构。3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述检测探针的平均直径为10μm至200μm。4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述检测探针的平均直径小于所述负极混合物层的平均厚度。5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述检测探针被设置为与所述负极混合物层的所述侧面间隔开0.1μm至2000μm。6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述金属氧化物是包含选自由钛、钒、铁、钴、镍、铜、钼、钨和铌组成的组中的一种以上的金属的氧化物。7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述金属氧化物是由以下化学式1表示的钛酸锂化合物：[化学式1]Li
a
Ti
b
M
c
O
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴峻秀，金惠彬，李修林，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：