[發(fā)明專利]預(yù)鋰化二次電池的負(fù)極的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202080002021.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN111886722B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金睿利;禹相昱;蔡午秉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG新能源
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139;H01M4/04;H01M10/052
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本發(fā)明涉及一種預(yù)鋰化二次電池的負(fù)極的方法，以便減少預(yù)鋰化所需的時(shí)間并減少電極體積的變化。本發(fā)明包括將二次電池的負(fù)極浸沒于電解質(zhì)中的電解質(zhì)浸漬步驟；和預(yù)鋰化所述負(fù)極的預(yù)鋰化步驟，其中所述電解質(zhì)浸漬步驟包括：將所述負(fù)極引入包含所述電解質(zhì)的電解質(zhì)浴中的步驟；和通過將真空施加至其中浸沒有所述負(fù)極的所述電解質(zhì)浴來移除所述負(fù)極中的氣泡和水汽的施加真空步驟。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)要求在2019年1月31日遞交的韓國專利申請(qǐng)第10-2019-0012626號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，并通過引用將該韓國專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。

本發(fā)明涉及一種預(yù)鋰化二次電池的負(fù)極的方法，且更具體而言，涉及一種在組裝二次電池之前通過將負(fù)極浸沒于待浸漬的電解質(zhì)中、并在浸漬之后施加真空、然后執(zhí)行本發(fā)明的負(fù)極的預(yù)鋰化方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及一種用于二次電池的負(fù)極活性材料、包括所述負(fù)極活性材料的負(fù)極、和制造所述負(fù)極活性材料的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有改善的循環(huán)溶脹性和高倍率充電性質(zhì)的負(fù)極活性材料、負(fù)極、和制造所述負(fù)極的方法。

隨著化石燃料枯竭導(dǎo)致能源價(jià)格上漲以及對(duì)環(huán)境污染的關(guān)注增加，對(duì)環(huán)境友好替代能源的需求成為未來生活不可或缺的因素。特別是，隨著用于移動(dòng)裝置的技術(shù)開發(fā)和對(duì)移動(dòng)裝置的需求的增加，對(duì)作為能源的二次電池的需求迅速增加。

典型地，就電池的形狀而言，對(duì)于能夠適用于諸如具有較薄厚度的手機(jī)之類的產(chǎn)品的棱柱形二次電池和袋型二次電池有較高需求。就材料而言，對(duì)于諸如具有高能量密度、放電電壓、和輸出穩(wěn)定性的鋰離子電池和鋰離子聚合物電池之類的鋰二次電池有較高需求。

通常，為了制備二次電池，首先，通過將包含電極活性材料的電極混合物施加至集電器的表面來形成正極和負(fù)極，然后在它們之間插置隔板，從而制成電極組件，然后將電極組件安裝在圓柱形或矩形金屬罐中或由鋁層壓片制成的袋型殼體內(nèi)，并且將液體電解質(zhì)注入或浸漬到電極組件中或使用固體電解質(zhì)來制備二次電池。

而且，根據(jù)具有正極/隔板/負(fù)極結(jié)構(gòu)的電極組件的結(jié)構(gòu)對(duì)二次電池進(jìn)行分類。其代表性示例包括長(zhǎng)片型正極和負(fù)極在它們之間插置有隔板的情況下被卷繞的果凍卷(卷繞)電極組件、以預(yù)定尺寸單位切割的多個(gè)正極和負(fù)極在它們之間插置有隔板的情況下被順序堆疊的堆疊電極組件、和預(yù)定單位的正極和負(fù)極在它們之間插置有隔板而被堆疊的雙電池或全電池與隔板片一起被卷繞的堆疊/折疊電極組件。

另一方面，電極通過離子的交換而產(chǎn)生電流，且構(gòu)成電極的正極和負(fù)極具有電極活性材料被施加至由金屬制成的電極集電器的結(jié)構(gòu)。

在正極和負(fù)極中，對(duì)于負(fù)極，在現(xiàn)有技術(shù)中將鋰金屬用作二次電池的負(fù)極。然而，由于已知因枝晶(dendrite)形成而導(dǎo)致電池的短路和由短路導(dǎo)致的爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，因而鋰金屬正在被能夠在維持結(jié)構(gòu)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)的同時(shí)可逆地嵌入(intercalation)和脫附鋰離子的硅基化合物或碳基化合物所取代。

然而，作為用作負(fù)極的活性材料的碳的理論容量密度是372mAh/g(833mAh/cm³)。因此，為了改善負(fù)極的能量密度，已考慮將硅(Si)、錫(Sn)、及它們與鋰進(jìn)行合金化的氧化物和合金作為負(fù)極材料。在它們之中，硅基材料因其低成本和高容量(4200mAh/g)而已受關(guān)注。

然而，硅的問題在于在鋰離子的插入/移除期間發(fā)生體積變化(收縮或膨脹)，造成機(jī)械穩(wěn)定性的劣化，結(jié)果，循環(huán)特性受到損壞，并且初始不可逆容量變大。因此，需要發(fā)展一種具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的材料，其在被用作電化學(xué)裝置的活性材料時(shí)穩(wěn)定性優(yōu)異、且能夠確保循環(huán)特性。

為了解決以上問題，已知一種將包括硅基負(fù)極活性材料的負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化的方法。作為預(yù)鋰化方法，已知的方法包括通過藉由物理化學(xué)方法鋰化負(fù)極活性材料來生產(chǎn)負(fù)極的方法和電化學(xué)預(yù)鋰化負(fù)極的方法。