[發(fā)明專利]鋰電極和包含所述鋰電極的鋰二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880066284.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN111201645B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹錫逸;孫炳國;崔凈勛;張民哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG新能源
• 主分類號(hào): H01M4/134
• 分類號(hào): H01M4/134;H01M4/66;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發(fā)明涉及一種鋰電極和包含所述鋰電極的鋰二次電池。更特別地，在鋰電極的制備中，首先在基材上形成用于保護(hù)鋰金屬的保護(hù)層，可以將鋰金屬沉積在所述保護(hù)層上，然后轉(zhuǎn)移到所述集電器的至少一面以形成具有薄且均勻的厚度的鋰電極，并且使用所述鋰電極由此制造的鋰二次電池的能量密度可以得到改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)要求于2017年10月16日提交的韓國專利申請(qǐng)?zhí)?0-2017-0133772和于2018年10月16日提交的韓國專利申請(qǐng)?zhí)?0-2018-0122935的權(quán)益，這些韓國專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。

本發(fā)明涉及一種鋰電極，其含有能夠通過具有均勻的薄膜形狀來改善電池的能量密度的鋰金屬層；和包含所述鋰電極的鋰二次電池。

背景技術(shù)

直到最近，開發(fā)使用鋰作為負(fù)極的具有高能量密度的電池已經(jīng)引起了相當(dāng)大的關(guān)注。例如，與具有由于存在非電活性材料而增加負(fù)極的重量和體積從而降低電池的能量密度的鋰插入式碳負(fù)極和鎳或鎘電極的其它電化學(xué)系統(tǒng)相比，由于鋰金屬具有低重量和高容量特性，因此鋰金屬作為電化學(xué)電池用負(fù)極活性材料而備受關(guān)注。鋰金屬負(fù)極或主要包含鋰金屬的負(fù)極為構(gòu)建比諸如鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池或鎳鎘電池的電池更輕并且具有更高的能量密度的電池提供了機(jī)會(huì)。對(duì)于為低的重量值支付額外費(fèi)用的諸如移動(dòng)電話和膝上型計(jì)算機(jī)的便攜式電子裝置用電池而言，這些特征是非常期望的。

常規(guī)的鋰離子電池通過使用石墨作為負(fù)極并且使用鋰鈷氧化物(LCO)作為正極而具有700wh/l的能量密度。然而，近年來，需要高能量密度的領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，因此對(duì)增加鋰離子電池的能量密度存在持續(xù)需求。例如，即使為了將電動(dòng)汽車的單次充電行駛里程增加到500km以上，也需要增加能量密度。

為了增加鋰離子電池的能量密度，鋰電極的使用正在增加。然而，存在鋰金屬因其具有高反應(yīng)性且難處理而難以在工序中處理的問題。

現(xiàn)有的以鋰金屬為原料的鋰電極為通過將鋰直接沉積在相當(dāng)于集電器的銅箔上來制造的。這樣的將鋰金屬直接沉積在集電器上的方法具有工序簡(jiǎn)單且有效的優(yōu)勢(shì)，但是由于以下兩個(gè)原因，不容易制造實(shí)際的鋰電極。

第一，銅箔具有10μm的厚度，并且為增加體積能量密度(電池的每單位體積的能量)而使厚度逐漸變薄。近年來，具有6μm厚度的銅箔也已經(jīng)用于批量生產(chǎn)。然而，這樣的薄膜的銅箔難以處理，并且隨著銅箔的厚度變薄，存在很大的破裂風(fēng)險(xiǎn)，并且存在銅箔在移動(dòng)期間將引起折疊或起皺的高度可能性。

第二，為了制造袋型電池，由于必須將鋰沉積在銅箔的兩面上，因此所述工序應(yīng)當(dāng)按照如下順序進(jìn)行：在所述工序中首先將鋰沉積在銅箔的一面上，然后將鋰沉積在相對(duì)面上。然而，在這些情況下，盡管兩個(gè)蒸鍍器的沉積條件是相同的，但是當(dāng)考慮到沉積工序的敏感性時(shí)，難以使沉積在銅箔的兩面上的鋰的形態(tài)和電池性能均等。此外，由于在第二次沉積時(shí)第一次沉積的鋰不得不經(jīng)歷另一個(gè)加熱步驟，因此不能說兩面上的鋰是在相同的條件下沉積。

韓國專利公開第2011-0017214號(hào)涉及一種能量?jī)?chǔ)存裝置的鋰金屬電容器并且記載了可以在集電器的兩面上形成鋰薄膜。然而，由于鋰薄膜是通過沉積而形成的，因此如上所述，存在沉積在集電器的兩面上的鋰的形態(tài)不能相同并且電池性能將會(huì)受到不利影響的問題。

因此，對(duì)于開發(fā)用于制造具有薄且均勻的厚度的鋰電極的技術(shù)存在持續(xù)需求，所述鋰電極可以通過用于防止鋰的物性由于鋰電極的處理?xiàng)l件而劣化的現(xiàn)象的方法來制造，并且可以通過在制造工序中保護(hù)鋰免受水分和外部空氣的影響來使氧化層的形成減到最低限度。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

(專利文獻(xiàn)1)韓國專利申請(qǐng)公開公布第2011-0017214號(hào)，“能量?jī)?chǔ)存裝置的鋰金屬電容器和其制造方法”。

(專利文獻(xiàn)2)日本專利登記第6005938號(hào)，“電極組合物和方法”。

發(fā)明內(nèi)容

【技術(shù)問題】