[發(fā)明專利]用于鋰二次電池的負極、包括其的鋰二次電池及制造其的方法

在審

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• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115732629A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 趙柄旭;樸成埈;姜秉燦;金仁河
• 申請（專利權）人: SK新能源株式會社
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/052
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 蔣洪之;安玉

根據(jù)本發(fā)明實施方案的用于鋰二次電池的負極包括負極集流體和形成在負極集流體上的負極活性物質(zhì)層。負極活性物質(zhì)層包括孔隙率彼此不同并且重復交替地布置的第一部分和第二部分。本發(fā)明提供了一種包括該負極并具有提高的鋰離子擴散性和快速充電/放電特性的鋰二次電池。

相關申請的交叉引用和優(yōu)先權要求

本申請要求于2021年9月1日向韓國知識產(chǎn)權局(KIPO)提交的第10-2021-0116212號韓國專利申請的優(yōu)先權，其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

技術領域

本發(fā)明涉及用于鋰二次電池的負極、包含該負極的鋰二次電池以及制造該負極的方法。更具體地，本發(fā)明涉及包括負極集流體和負極活性物質(zhì)層的負極、包括該負極的鋰二次電池及制造該負極的方法。

背景技術

隨著信息技術和顯示技術的發(fā)展，可重復充電和放電的二次電池已被廣泛用作例如便攜式攝像機、移動電話、筆記本電腦等移動電子裝置的電源。最近，正在開發(fā)包括二次電池的電池組并將其用作環(huán)保車輛的電源。

鋰二次電池因其運行電壓高且每單位重量的能量密度高、充電率高、尺寸緊湊等而備受關注。

在鋰二次電池的高C-倍率(C-rate)快速充電中，鋰鹽可能由于負極電阻而沉積在負極表面上，從而隨著充電/放電循環(huán)的重復而降低容量。因此，可以優(yōu)選增加鋰離子的擴散率以降低負極電阻。

為了增加電極中的鋰離子擴散率，可以在電極中形成鋰離子通道。例如，可以通過激光蝕刻、壓印(imprinting)等在電極中形成微孔或線狀通道(line-shaped channel)使得鋰離子可以通過通道滲透或擴散到電極中。

然而，在上述方法中，在電極中具有精細圖案(fine pattern)的離子通道可能不會以高速均勻地形成，并且生產(chǎn)效率也可能劣化。

另外，當形成精細圖案時，可能在電極表面上產(chǎn)生毛刺，并且可能增加電極厚度。此外，電極中的孔特性和電池單元性能可能因微圖案(micro-pattern)形成而劣化。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于鋰二次電池的負極，其具有提高的電學、物理和化學性質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種制造具有提高的穩(wěn)定性和可靠性的用于鋰二次電池的負極的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鋰二次電池，其包括用于鋰二次電池的負極。

根據(jù)本發(fā)明實施方案的用于鋰二次電池的負極包括負極集流體和形成在負極集流體上的負極活性物質(zhì)層。負極活性物質(zhì)層包括孔隙率彼此不同并且重復交替布置的第一部分和第二部分。

在一些實施方案中，負極集流體可以包括從負極集流體的一側(cè)突出的負極極耳。第一部分和第二部分可以沿負極極耳的突出方向或與負極極耳的突出方向垂直的方向交替重復地布置。

在一些實施方案中，第一部分和第二部分可以在與負極極耳的突出方向垂直的方向上延伸，并且沿突出方向交替重復地布置。

在一些實施方案中，第一部分和第二部分可以各自沿突出方向具有均勻的孔隙率。

在一些實施方案中，第一部分和第二部分可以具有相同的厚度。

在一些實施方案中，負極活性物質(zhì)層的Y/X可以在0.57至0.87的范圍內(nèi)。X是通過負極活性物質(zhì)層的X射線顯微鏡(X-ray microscopy，XRM)測量獲得的最大孔隙率并且Y是通過負極活性物質(zhì)層的XRM測量獲得的最小孔隙率。

在一些實施方案中，第一部分的孔隙率可以高于第二部分的孔隙率，并且第一部分中的最大孔隙率點(point of a maximum porosity)與第二部分中的最小孔隙率點(point of a minimum porosity)之間的距離在0.3mm至2mm的范圍內(nèi)。