[發(fā)明專利]包括天然石墨和人造石墨的多層負(fù)極以及包括該多層負(fù)極的鋰二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780007267.5
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN108701816B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李澤秀;丘昌完;崔相勳;梁眐珉;文日載
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社LG化學(xué)
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本公開內(nèi)容涉及一種多層負(fù)極和包括該多層負(fù)極的鋰二次電池，該多層負(fù)極包括：負(fù)極集流體，該負(fù)極集流體配置成在外部引線與負(fù)極活性材料之間傳輸電子；第一負(fù)極混合物層，該第一負(fù)極混合物層形成在集流體的一個表面或兩個表面上并且包含天然石墨作為負(fù)極活性材料；以及第二負(fù)極混合物層，該第二負(fù)極混合物層形成在第一負(fù)極混合物層上并且包含人造石墨作為負(fù)極活性材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及一種包括天然石墨和人造石墨的多層負(fù)極以及包括該多層負(fù)極的鋰二次電池。

背景技術(shù)

隨著對移動裝置的技術(shù)發(fā)展和需求的增加，對作為能源的二次電池的需求迅速增加。在此類二次電池當(dāng)中，具有高能量密度、高工作電壓、長循環(huán)壽命和低放電速率的鋰二次電池已商業(yè)化并廣泛使用。

近來，隨著對環(huán)境問題的日益關(guān)注，已經(jīng)在積極地開展對能夠替代作為空氣污染的主要原因之一的諸如汽油車和柴油車之類的使用化石燃料的車輛的電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)等的研究。作為電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)等的電源，已經(jīng)在積極地開展對具有高能量密度、高放電電壓和輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池的研究，并且已經(jīng)使用了一些鋰二次電池。

因此，響應(yīng)于用戶需求，鋰二次電池已經(jīng)開發(fā)為實(shí)現(xiàn)高電壓和高容量。為了實(shí)現(xiàn)高容量，需要在有限空間內(nèi)優(yōu)化作為鋰二次電池的四要素的正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液的工藝。

一般而言，生產(chǎn)所需的高容量的最簡單方式是通過將大量的電極活性材料設(shè)置在集流體上來制造高負(fù)載電極。然而，在此位置設(shè)置電極活性材料可能會降低電池性能和穩(wěn)定性，因?yàn)楫?dāng)不能保證一定程度的電極粘附力時(shí)，在電極的涂覆、干燥或輥壓的過程中可能會發(fā)生電極分離。

因此，正積極地開展對改善電極粘附力的方法的研究，以制造出在實(shí)現(xiàn)高容量的同時(shí)具有改善的性能和穩(wěn)定性的電池。目前，廣泛使用將用于改善電極粘附力的粘合劑和用于改善導(dǎo)電性的導(dǎo)電材料加入電極中的方法。

構(gòu)成電極的電極活性材料、導(dǎo)電材料和集流體在室溫下為固態(tài)且具有不同的表面特性，而且在室溫下難以結(jié)合。然而，當(dāng)使用聚合物粘合劑時(shí)，電極的元件之間的結(jié)合力增加。因此，可以在涂覆、干燥或輥壓電極的工序中抑制電極分離的現(xiàn)象，并且還可以提高電子導(dǎo)電性并且改善輸出特性。

然而，當(dāng)增加粘合劑的含量以改善電極粘附力時(shí)，電極的內(nèi)電阻增加，電子導(dǎo)電性下降，并且容量也下降。換句話說，當(dāng)增加導(dǎo)電材料的含量以改善輸出特性時(shí)，粘附力降低，并且活性材料的量減少，因而容量下降。

此外，在涂覆電極的干燥過程中，由于溫度條件為“Tg或更高”，因此包含在漿料狀態(tài)中的粘合劑和導(dǎo)電材料在溶劑揮發(fā)的方向(遠(yuǎn)離集流體的方向)上移動，使得集流體與電極混合物之間的粘附力進(jìn)一步減弱。

因此，迫切需要開發(fā)一種通過使用少量的粘合劑和導(dǎo)電材料保證足夠的粘附力、同時(shí)具有高理論容量、并且防止輸出特性下降的能夠改善電池的整體性能的電極。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

提供本公開內(nèi)容以解決相關(guān)技術(shù)的上述問題以及過去已認(rèn)識到的技術(shù)問題。

本申請的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了深入研究和各種試驗(yàn)，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)具有優(yōu)異粘附力的天然石墨作為負(fù)極活性材料包含在與集流體接觸的電極混合物層中并且具有優(yōu)異的輸出特性和壽命特性的人造石墨作為負(fù)極活性材料包含在位于電極的表面?zhèn)壬系碾姌O混合物層中時(shí)，在集流體與電極混合物層之間的界面處的粘附力得到改善，因而壽命特性和輸出特性可通過存在于電極的表面?zhèn)壬系娜嗽焓玫礁纳疲瑫r(shí)即使具有與傳統(tǒng)電極類似的含量少的粘合劑時(shí)，也能夠確保集流體與活性材料之間足夠的粘附力，從而防止整體電池性能的劣化，由此完成了本發(fā)明。

解決問題的手段

本公開內(nèi)容提供一種多層負(fù)極，

包括：