[發明專利]鋰金屬電池用負極、其制造方法、包括其的鋰金屬電池

有效

• 申請號: 201980015249.0
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN111801816B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 尹鐘建;河會珍;尹泫雄;催賢俊
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/134;H01M4/62;H01M4/66;H01M12/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 解延雷;龐東成

本發明涉及鋰金屬電池用負極、其制造方法以及包括該負極的鋰金屬電池。具體地，在本發明的示例性實施方式中制造了鋰金屬電池用負極，該負極包括負極集流體和置于負極集流體上的包含鹵素基阻燃劑、陶瓷和有機粘合劑的鈍化層。然而，在鈍化層中，陶瓷和有機粘合劑的體積比被限制在特定范圍內。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求2018年7月4日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2018-0077925號和2019年7月1日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2019-0078784號的優先權及權益，本文通過援引并入其全部內容。

本發明涉及鋰電池用負極、其制造方法以及包括其的鋰金屬電池。

背景技術

鋰金屬電池是應用了由鋰金屬(Li金屬)或鋰合金(Li合金)制成的負極活性材料的電池，并且具有理論能量容量非常高的優點。

但是，由于作為負極活性材料的物質的鋰的特性，與應用其他物質的負極活性材料的情況相比，鋰金屬電池在其負極表面的電流分布不均勻，因此鋰僅沉積在負極的特定部分上，從而發生了作為樹枝狀沉淀物的鋰枝晶的過度生長，導致電池的循環壽命特性差。

另一方面，由于鋰的熔點非常低，所以負極在鋰金屬電池的工作過程中可能因發熱而局部或完全熔化，這可能導致負極與正極之間的短路，因此與應用其他物質的負極活性材料的電池相比，其安全性也較弱。

因此，鋰金屬電池尚未被廣泛使用，并且負極需要改進以商業化。

發明內容

本發明的示例性實施方式旨在不僅通過在負極表面上形成包括特定成分的鈍化層而使鋰能夠在該表面上進行均勻地電沉積和脫附，而且抑制均勻電沉積的鋰的熔化，并最終改善鋰金屬電池的循環壽命特性和熱穩定性。

具體地，在本發明的示例性實施方式中，制造了包含負極集流體和鈍化層的鋰金屬電池用負極，該鈍化層包含鹵素基阻燃劑、陶瓷和有機粘合劑。

然而，在鈍化層中，陶瓷和有機粘合劑的體積比被限制在特定范圍內。

示例性實施方式的鋰金屬電池用負極可有助于同時改善包括其的鋰金屬電池的循環壽命特性和熱穩定性。

具體地，在示例性實施方式的鋰金屬電池用負極的一個表面或相對兩個表面上形成鈍化層，并且鈍化層以被控制在特定范圍內的體積比包含陶瓷和有機粘合劑，這可有助于改善電池的循環壽命，并且鈍化層進一步包含鹵素基阻燃劑，鹵素基阻燃劑以不同于吸收材料的方式實現阻燃效果，從而提高電池的耐熱性。

附圖說明

圖1a至圖1c分別示出了制造例1的負極樣品1至3的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

圖1d示出了制造例1的負極樣品3和4的鈍化層(經涂布表面)的光學顯微鏡圖像(左：樣品3，右：樣品4)。

圖1e示出了制造例2的各個鋰金屬電池根據充電/放電循環的放電容量相對于第一循環的放電容量歸一化的結果。

圖2示出了實施例2以及比較例2和4的鋰金屬電池的熱穩定性評估結果。

具體實施方式

在本說明書中，除非有相反的明確描述，否則詞語“包括”和諸如“包含”或“含有”的變化形式將被理解為暗示包括所述要素但不排除任何其他要素。如在本說明書全文中所使用，在制造中和當存在材料公差時專用于參考裝置的“大約”和“基本上”等術語如附圖或附圖類似裝置中那樣使用，以便對本發明準確理解，或用于避免為不道德的侵權者不當使用絕對數值所涉及的違規行為。如在本說明書全文中所使用，“步驟”或“…的步驟”并不意味著“用于…的步驟”。