锂二次电池及其制造方法技术

根据示例性的实施方案的锂二次电池可以包括：电解液，其包含锂盐、有机溶剂和CO2供应源；正极，其包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包含含有镍的锂金属氧化物颗粒；以及负极，其包括负极活性物质层和形成在所述负极活性物质层上的固体电解质界面(SEI)层，所述负极活性物质层包含硅基活性物质。在所述SEI层的X射线光电子能谱分析光谱中，C

【技术实现步骤摘要】
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。更详细地，本专利技术涉及一种包含锂金属氧化物基正极活性物质和硅基负极活性物质的锂二次电池及其制造方法。

技术介绍

[0002]二次电池是可以重复充电和放电的电池，并且二次电池用作手机、笔记本电脑等便携式电子设备、电动汽车等的动力源。
[0003]锂二次电池具有高的工作电压和每单位重量的能量密度，并且有利于充电速度和轻量化，因此正积极地进行开发和应用。
[0004]例如，锂二次电池可以包括：电极组件，所述电极组件包括正极、负极以及介于所述正极和所述负极之间的隔膜；以及电解液，所述电解液浸渍所述电极组件。例如，锂二次电池可以进一步包括容纳所述电极组件和所述电解液的外装材料。
[0005]例如，所述正极可以包含锂金属氧化物颗粒作为正极活性物质，所述负极可以包含石墨基活性物质作为负极活性物质。
[0006]另外，为了确保锂二次电池的高容量，使用理论容量大于石墨的硅基活性物质(Si、SiO
x
、Si/C等)作为负极活性物质。
[0007]然而，在锂二次电池的充放电时，硅基活性物质的体积变化(约300％至400％)大，因此可能会导致负极活性物质层和锂二次电池的化学稳定性和机械稳定性变差。

技术实现思路

要解决的技术问题
[0008]本专利技术的一个技术问题是提供一种具有提高的容量和寿命特性的锂二次电池。
[0009]本专利技术的一个技术问题是提供一种具有提高的容量和寿命特性的锂二次电池的制造方法。技术方案
[0010]根据示例性的实施方案的锂二次电池可以包括：电解液，其包含锂盐、有机溶剂和CO2供应源；正极，其包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包含含有镍的锂金属氧化物颗粒；以及负极，其包括负极活性物质层和形成在所述负极活性物质层上的固体电解质界面(SEI)层，所述负极活性物质层包含硅基活性物质。在所述SEI层的X射线光电子能谱分析光谱中，C
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O峰强度与Li
‑
F峰强度之比可以为0.38以上。
[0011]在一个实施方案中，所述C
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O峰强度与Li
‑
F峰强度之比可以为0.5以上。
[0012]在一个实施方案中，所述SEI层可以包含源自CO2的物质。
[0013]在一个实施方案中，所述SEI层可以包含CO2和所述硅基活性物质的反应产物。
[0014]在一个实施方案中，所述SEI层的厚度可以为0.8μm以上。
[0015]在一个实施方案中，在所述电解液的总重量中，所述CO2供应源的含量可以为1
‑
20重量％。
[0016]在一个实施方案中，所述CO2供应源可以包含由以下化学式1表示的化合物。
[0017][化学式1][0018]在化学式1中，R1和R2可以独立地为氢、卤素或C1‑
C3烷基，R1和R2中的至少一个可以为F。
[0019]在一个实施方案中，所述负极活性物质层可以进一步包含石墨基活性物质。
[0020]在一个实施方案中，在所述锂金属氧化物颗粒中，以除锂和氧之外的所有元素的总摩尔数为基准，镍的含量可以为80摩尔％以上。
[0021]在一个实施方案中，在所述负极活性物质层的总重量中，硅原子的含量可以为7
‑
15重量％。
[0022]根据示例性的实施方案的制造锂二次电池的方法可以包括以下步骤：准备初始锂二次电池，所述初始锂二次电池包括电解液、正极和负极，所述电解液包含锂盐、有机溶剂和CO2供应源，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包含含有镍的锂金属氧化物颗粒，所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包含硅基活性物质；以及将所述初始锂二次电池在包括2.8V以下的区间的电压区间进行充电和放电，以在所述负极活性物质层上形成固体电解质界面(SEI)层。在所述SEI层的X射线光电子能谱分析光谱中，C
‑
O峰强度与Li
‑
F峰强度之比可以为0.38以上。
[0023]在一个实施方案中，准备所述初始锂二次电池的步骤可以包括在30
‑
80℃下将所述初始锂二次电池进行陈化1
‑
50天。
[0024]在一个实施方案中，形成所述SEI层的步骤可以包括通过所述锂金属氧化物颗粒和所述CO2供应源的反应来产生CO2。
[0025]在一个实施方案中，形成所述SEI层的步骤可以包括使生成的CO2与硅基活性物质反应。
[0026]在一个实施方案中，在形成所述SEI层的步骤中，生成的CO2的90％以上可以转化为所述SEI层。
[0027]在一个实施方案中，将分别进行1次所述充电和所述放电定义为充放电循环时，形成所述SEI层的步骤可以包括将所述充放电循环进行10次以上。有益效果
[0028]根据示例性的实施方案的锂二次电池可以包括包含高镍(High
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Ni)锂金属氧化物颗粒的正极活性物质层和包含硅基活性物质的负极活性物质层。因此，所述锂二次电池可以具有提高的容量。
[0029]根据示例性的实施方案，所述锂二次电池可以包括形成在所述负极活性物质层上的固体电解质界面(Solid electrolyte interphase，SEI)层，所述固体电解质界面层包含源自CO2的物质。通过所述SEI层，可以进一步提高所述锂二次电池的寿命特性。
附图说明
[0030]图1和图2分别是示出根据示例性的实施方案的锂二次电池的示意性平面透视图和示意性截面图。
[0031]图3是根据示例性的实施方案的负极的示意性截面图。
[0032]图4是示出根据示例性的实施方案的制造锂二次电池的方法的示意性流程图。
[0033]图5和图6是实施例1和比较例3的SEI层的X射线光电子能谱(X
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ray photoelectron spectroscopy，XPS)分析光谱。
具体实施方式
[0034]图1和图2分别是示出根据示例性的实施方案的锂二次电池的示意性平面透视图和示意性截面图。图3是根据示例性的实施方案的负极的示意性截面图。
[0035]参照图1和图2，锂二次电池可以包括电极组件150，所述电极组件150包括正极100和与正极100相对设置的负极130。此外，锂二次电池可以包含浸渍电极组件150的电解液(未图示)。
[0036]锂二次电池可以包括将电极组件150和所述电解液一起容纳的壳体160。
[0037]在一个实施方案中，隔膜140可以介于正极100和负极130之间。例如，可以通过隔膜140的卷绕(winding)、堆叠(stacking)、Z形折叠(z
‑
folding)等来形成电极组件150。
[0038]正极100可以包括正极集流体105和正极活性物质层110。例如，正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池，其包括：电解液，其包含锂盐、有机溶剂和CO2供应源；正极，其包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包含含有镍的锂金属氧化物颗粒；以及负极，其包括负极活性物质层和形成在所述负极活性物质层上的固体电解质界面(SEI)层，所述负极活性物质层包含硅基活性物质，其中，在所述SEI层的X射线光电子能谱分析光谱中，C
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O峰强度与Li
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F峰强度之比为0.38以上。2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述C
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O峰强度与Li
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F峰强度之比为0.5以上。3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述SEI层包含源自CO2的物质。4.根据权利要求3所述的锂二次电池，其中，所述SEI层包含CO2和所述硅基活性物质的反应产物。5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述SEI层的厚度为0.8μm以上。6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，在所述电解液的总重量中，所述CO2供应源的含量为1
‑
20重量％。7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述CO2供应源包含由以下化学式1表示的化合物：[化学式1]在化学式1中，R1和R2独立地为氢、卤素或C1‑
C3烷基，R1和R2中的至少一个为F。8.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进一步包含石墨基活性物质。9.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，在所述锂金属氧化物颗粒中，以除锂和氧之外的所有元素的总摩尔数为基准，镍的含量为80摩尔％以上。10.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，在所述负极活...

【专利技术属性】
技术研发人员：陸承炫，张焕浩，金汶成，金孝美，柳相百，郑多彬，韩俊喜，朴多慧，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：