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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2021年10月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0133394号的优先权和权益,所述专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本申请涉及负极组合物、包含其的锂二次电池用负极、包含所述负极的锂二次电池和负极组合物的制备方法。
技术介绍
1、因为化石燃料的使用迅速增加,所以对使用替代能源或清洁能源的需求正在增加,作为这一趋势的一部分,最积极研究的领域是利用电化学反应的发电和蓄电领域。
2、目前,使用这种电化学能的电化学装置的代表性实例包括二次电池,并且其使用领域越来越多。
3、随着移动装置的技术发展和需求的增加,对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中,具有高能量密度和电压、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。此外,作为用于这种高容量锂二次电池的电极,已经积极地对每单位体积的能量密度更高的高密度电极的制备方法进行了研究。
4、通常,二次电池由正极、负极、电解质和隔膜构成。负极包含用于嵌入和脱嵌来自正极的锂离子的负极活性材料,作为负极活性材料,可以使用放电容量高的硅系粒子。
5、特别地,随着近来对高密度能量电池的需求增加,已经积极地对使用容量为石墨系材料容量的10倍以上高的硅系化合物如si/c或siox作为负极活性材料来增加容量的方法进行了研究,但是作为高容量材料的硅系化合物的容量比现有技术中所使用的石墨的容量更高,但是存在的问题在于,在充电过程中体积迅速膨胀而使导电路径断开,引起电池特性劣化。
6、因此,为了
7、此外,包含硅系活性材料的负极的问题在于,因为体积膨胀大于包含碳系活性材料的负极的体积膨胀,所以随着充放电难以确保导电路径。
8、因此,为了改善容量性能,需要对即使当将硅系化合物用作活性材料时也能够防止导电路径随硅系化合物的体积膨胀而被损坏的导电材料进行研究。
9、<现有技术文献>
10、日本专利申请公开第2009-080971号
技术实现思路
1、技术问题
2、当应用硅系负极时,使用点状、线状和面状三种类型的导电材料。然而,当应用三种类型的负极导电材料时,不能提高硅系活性材料的含量,此外已经证实,当调节除了昂贵的线状导电材料之外的面状导电材料的bet比表面积值时,使用寿命特性也以与现有二次电池中相同的方式得以保持,并且输出特性得到改善。
3、因此,本申请涉及一种负极组合物、包含其的锂二次电池用负极、包含所述负极的锂二次电池和负极组合物的制备方法。
4、技术方案
5、本说明书的一个示例性实施方式提供一种负极组合物,包含:硅系活性材料;负极导电材料;以及负极粘合剂,其中所述负极导电材料包含点状导电材料和面状导电材料,所述面状导电材料的bet比表面积为100.0m2/g以上,并且相对于100重量份的所述负极组合物,所述硅系活性材料的存在量为60重量份以上。
6、在另一个示例性实施方式中,提供一种负极组合物的制备方法,所述方法包括:通过将负极导电材料和负极粘合剂混合来形成混合物;通过向所述混合物中添加水来进行第一混合;以及通过向该混合而得的混合物中添加活性材料来进行第二混合,其中所述负极导电材料包含点状导电材料和面状导电材料,并且所述面状导电材料的bet比表面积为100.0m2/g以上。
7、在另一个示例性实施方式中,提供一种锂二次电池用负极,包含:负极集电器层;以及形成在所述负极集电器层的一个表面或两个表面上的负极活性材料层,所述负极活性材料层包含根据本申请的负极组合物。
8、最后,提供一种锂二次电池,包含:正极;根据本申请的锂二次电池用负极;设置在所述正极与所述负极之间的隔膜;以及电解质。
9、有益效果
10、在根据本专利技术的一个示例性实施方式的负极组合物的情况下,在为了制造大容量电池而使用作为高容量材料的硅系活性材料时,导电材料包含点状导电材料和面状导电材料,并且所述面状导电材料的bet比表面积满足100.0m2/g以上,使得根据本专利技术的一个示例性实施方式的负极组合物具有如下特征:现有锂二次电池的使用寿命特性不会受到很大影响,并且因为能够将电池充放电的位点增多,所以在高c倍率下的输出特性优异。
11、特别地,在根据本专利技术的一个示例性实施方式的负极组合物中,将bet比表面积为100.0m2/g以上的面状导电材料用作面状导电材料,并且通过将该比表面积调节为高于通常使用的面状导电材料的比表面积并将现有技术中使用的比表面积高的点状或线状导电材料的比表面积调节至低水平,根据本专利技术的一个示例性实施方式的负极组合物具有使用寿命特性也以与现有二次电池中相同的方式得以保持、并且输出特性变得优异的效果。即,其主要特征在于,通过将引起高温气体产生的问题的点状导电材料的比表面积降低,并将面状导电材料的比表面积调节至上述范围内,高能量密度、输出特性和使用寿命特性全部可以得到改善。
12、此外,使用现有硅系活性材料的情况具有如下特征:由于使用了根据本专利技术的负极组合物,使得充放电期间的体积膨胀也能够最小化。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种负极组合物,包含:
2.根据权利要求1所述的负极组合物,其中相对于100重量份的所述负极导电材料,所述负极组合物包含:
3.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述点状导电材料:所述面状导电材料的重量比满足1:0.51至1:1.51。
4.根据权利要求1所述的负极组合物,其中相对于100重量份的所述负极组合物,所述负极导电材料的含量为10重量份以上且40重量份以下。
5.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述面状导电材料的D10为0.5μm以上且1.5μm以下、D50为2.5μm以上且3.5μm以下,并且D90为7.0μm以上且15.0μm以下。
6.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述硅系活性材料包含选自SiOx(x=0)、SiOx(0<x<2)、SiC和Si合金中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述硅系活性材料包含选自SiOx(x=0)、SiOx(0<x<2)和金属杂质中的一种以上,并且相对于100重量份的所述硅系活性材料,以70重量份以上的量包
8.一种负极组合物的制备方法,所述方法包括:
9.根据权利要求8所述的方法,其中在进行所述第一混合和所述第二混合时,在2,000rpm至3,000rpm下进行混合10分钟至60分钟。
10.一种锂二次电池用负极,包含:
11.根据权利要求10所述的负极,其中所述负极集电器层的厚度为1μm以上且100μm以下,并且
12.一种锂二次电池,包含:
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种负极组合物,包含:
2.根据权利要求1所述的负极组合物,其中相对于100重量份的所述负极导电材料,所述负极组合物包含:
3.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述点状导电材料:所述面状导电材料的重量比满足1:0.51至1:1.51。
4.根据权利要求1所述的负极组合物,其中相对于100重量份的所述负极组合物,所述负极导电材料的含量为10重量份以上且40重量份以下。
5.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述面状导电材料的d10为0.5μm以上且1.5μm以下、d50为2.5μm以上且3.5μm以下,并且d90为7.0μm以上且15.0μm以下。
6.根据权利要求1所述的负极组合物,其中所述硅系活性材料包含选自siox(x=0)、sio...
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