[發明專利]用于鋰二次電池的負極和包括該負極的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201880047349.7
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN110892560B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李柱成;李熙元
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/133;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/1395;H01M4/1393;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本發明提供一種用于鋰二次電池的負極、一種形成所述負極的方法、以及一種包括所述負極的鋰二次電池，所述負極包括：負極集電器；和設置在所述負極集電器上的負極活性材料層，其中所述負極活性材料層包括：平均粒徑(Dsubgt;50/subgt;)為5μm至50μm的石墨基活性材料；平均粒徑(Dsubgt;50/subgt;)為70nm至300nm的硅納米顆粒；第一導電材料；和兩種或更多種類型的具有不同重均分子量的纖維素基化合物。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年9月8日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2017-0115099號和于2018年4月3日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2018-0038717號的權益，通過引用將上述專利申請全部結合在此。

技術領域

本發明涉及用于高容量鋰二次電池的負極和包括該負極的鋰二次電池，且更具體地，涉及包括使用硅納米顆粒的負極活性材料層并且具有改善的穩定性的用于高容量鋰二次電池的負極、以及包括該負極的鋰二次電池。

背景技術

隨著對移動裝置的技術開發和需求的增加，對作為能源的電池的需求急劇增加。此外，隨著諸如混合動力電動車輛(HEV)、插電式HEV(PHEV)和電動車輛之類的車輛作為未來車輛引起關注，已經對能夠滿足各種需求的電池進行了各種研究。特別是，已經對作為這些裝置的電源的具有高能量密度并且還表現出優異的壽命和循環特性的鋰二次電池進行了積極的研究。

在這方面，常規鋰二次電池的負極通常主要使用能夠可逆地嵌入(intercalation)或脫嵌鋰離子、同時保持結構和電學特性的碳基化合物作為負極活性材料。另一方面，在使用碳基材料的負極中，當鋰離子被嵌入和脫嵌時，碳基化合物的化學勢可類似于金屬鋰的化學勢(chemical?potential)。因此，即使在稍高的充電電流下，鋰也可能由于過電位(overpotential)而沉淀，并且一旦當鋰沉淀時，隨著電池的重復充放電，鋰的沉淀可能會更快地加速，從而導致容量降低，并通過枝晶(dendrite)造成短路(short)，極大地影響安全性。此外，由于電池的過充電，當充入電池的鋰量超過負極可以容納的鋰量時，溫度升高并且可能發生放熱反應，從而導致電池的著火、爆炸等。

為了解決上述問題，近來，相較于常規的碳基負極材料，已經對負極材料和通過使用硅(Si)和錫(Sn)的鋰合金(alloy)反應獲得的Li₄Ti₅O₁₂進行了大量研究。

使用硅作為負極材料，硅是用于替代碳質負極材料的材料之一，具有比常規的碳負極材料的理論容量高約10倍的理論容量。當硅存儲鋰時，發生硅膨脹的膨脹(swelling)現象，并且硅的體積可能會急劇增加。這種膨脹現象可能在負極上引起結構應力，這可能導致電池損壞。特別是，硅難以用作袋型鋰二次電池的負極材料，袋型鋰二次電池的穩定性隨著體積的膨脹而受到很大影響。

在這方面，專利申請公開第10-2016-0039982號公開了一種用于形成負極的組合物，這種組合物包括氧化硅。當導電路徑隨著負極的體積膨脹而被破壞時，用于形成負極的組合物利用具有高粘合力的粘合劑來補償破壞的導電路徑，而不是抑制氧化硅膨脹的膨脹現象。然而，由于氧化硅通常是微尺寸化合物，因此通過將使用這種組合物的負極材料應用于鋰二次電池來批量生產鋰二次電池仍存在安全性問題。此外，與硅相比，氧化硅提供相對較低的理論容量，即使當使用相同的質量時，電池的容量也較低，因此電池的效率較低。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

韓國專利待審公開第10-2016-0039982號(于2016年4月12日公布)

發明內容

技術問題