[發明專利]鋰電極和包含所述鋰電極的鋰二次電池

在審

• 申請號: 201880037722.0
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN110741494A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 金澤京;安志玹;梁斗景;趙恩京;李初瓏
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M10/052;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/38;H01M4/1395;H01M4/04
• 代理公司: 11219 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發明涉及一種鋰電極和一種包含所述鋰電極的鋰二次電池，并且更具體地，通過控制所述鋰電極中包含的表面氧化層的厚度和表面粗糙度并使用所述鋰電極作為鋰二次電池如鋰硫二次電池的負極，可以通過抑制與多硫化物的副反應而提高電池壽命。

技術領域

本申請要求于2017年6月20日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2017-0077994的優先權和權益，該韓國專利申請的全部內容以引用的方式并入本文中。

本發明涉及一種用于提高鋰二次電池的壽命的鋰電極和包含所述鋰電極的鋰二次電池。

背景技術

近年來，已經開發了從便攜式電話、無線家用電器到電動車輛的需要電池的各種需要電池的裝置，并且隨著對這些裝置的開發，對二次電池的需求也已經增加。特別是，隨著電子產品越來越小的趨勢，二次電池也趨向于更輕和更小。

對應于這樣的趨勢，使用鋰金屬作為活性材料的鋰二次電池近年來已經受到了關注。鋰金屬具有氧化還原電位低(相對于標準氫電極，-3.045V)和重量能量密度大(3860mAhg^-1)的特性，并且已經被期待作為高容量二次電池的負極材料。

然而，當使用鋰金屬作為電池負極時，一般通過將鋰箔附著在平面狀集電器上來制造電池，并且由于鋰因其作為堿金屬的高反應性而會與水發生爆炸性反應并且還會與大氣中的氧氣反應，因此存在難以在一般環境下制造和使用的缺點。特別是，當鋰金屬暴露于大氣時，會由于氧化而獲得諸如LiOH、Li₂O和Li₂CO₃的氧化層。當在表面上存在這樣的氧化層時，所述氧化層會作為降低電導率的絕緣膜起作用，并且由于抑制順利的鋰離子遷移而導致電阻增加的問題。

出于這樣的原因，已經通過在形成鋰負極時進行真空沉積工序而部分地改善了由鋰金屬反應性引起的形成表面氧化層的問題，然而，由于在電池組裝工序中暴露于大氣而導致仍然不可能徹底地抑制表面氧化層的形成。鑒于上述情況，需要開發能夠在通過使用鋰金屬增加能量效率的同時，解決鋰反應性問題并且進一步簡化工序的鋰金屬電極。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

(專利文獻1)韓國專利第0508945號，“鋰電池用負極、其制備方法和包含所述鋰電池用負極的鋰電池”

(專利文獻2)美國專利第6025094號，“負極用保護涂層(Protective coatingsfor negative electrodes)”

發明內容

【技術問題】

作為鑒于上述內容進行深入研究的結果，本發明的發明人已經確認了，當控制鋰金屬的表面上存在的氧化層(原生層)的表面特性并且使用所得物作為鋰二次電池、特別是鋰硫二次電池的負極時，可以通過抑制鋰金屬和在鋰硫二次電池的充放電期間溶出的多硫化物的副反應來提高鋰硫二次電池的壽命。

因此，本發明的一個方面提供一種鋰電極，其表面受到控制以提高鋰二次電池的壽命。

本發明的另一個方面提供一種鋰二次電池，其借助于表面受到控制的鋰電極而改善了壽命。

【技術方案】

根據本發明的一個方面，提供一種鋰電極，其包含表面氧化層(原生層)，

其中所述表面氧化層具有由以下Sa(表面的算術平均高度)、Sz(表面的最大高度粗糙度)、Sp(由峰數表示的粗糙度)和Sdr(界面增加度)限定的表面特性。

(i)Sa≥1μm；

(ii)Sz≥14μm；

(iii)Sp≥1000mm^-1；且