二次电池用负极活性物质、包含其的二次电池用负极及包括该二次电池用负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种二次电池用负极活性物质及包含该负极活性物质的二次电池，本发明专利技术的目的是通过构成可以最小化在用于制造负极的压制过程中发生的负极活性物质颗粒的变形的材料以及电极来改善寿命特性。本发明专利技术提供一种包含碳基活性物质且满足以下关系式1的二次电池用负极活性物质。[关系式1]0.1≤(D

【技术实现步骤摘要】
二次电池用负极活性物质、包含其的二次电池用负极及包括该二次电池用负极的二次电池


[0001]本专利技术涉及一种二次电池用负极活性物质及包含该负极活性物质的二次电池。

技术介绍

[0002]随着现代社会的全球变暖问题，对应于其的环保技术的需求急剧增加。特别地，随着有关电动汽车和储能系统(ESS)技术需求的增加，作为储能设备而备受瞩目的锂二次电池的需求也爆增。因此，正在进行提高锂二次电池的功率和寿命特性的研究。
[0003]另一方面，锂二次电池使用现有锂金属作为负极，但随着枝状晶(dendrite)的形成导致的电池短路和由此导致的爆炸的风险成为问题，兴起使用锂离子可以可逆地嵌入(intercalation)和脱嵌且保持结构和电性质的碳基活性物质。
[0004]在用于制造锂二次电池用电极的压制过程中，所述碳基活性物质发生严重的颗粒变形，从而与电解液的副反应加剧，并且发生寿命特性变差等问题。
[0005]因此，目前需要开发一种可以通过最小化压制电极时的机械应力来解决上述问题且提高寿命特性的碳基活性物质。

技术实现思路

[0006]要解决的技术问题
[0007]本专利技术的目的是通过构成可以最小化在用于制造负极的压制过程中发生的负极活性物质颗粒的变形的材料以及电极来改善寿命特性。
[0008]技术方案
[0009]本专利技术提供一种包含碳基活性物质且满足以下关系式1的二次电池用负极活性物质。
[0010][关系式1][0011]0.1≤(D
pr/>‑
D
T
)/球形度≤0.28
[0012]在所述关系式1中，D
p
是所述碳基活性物质的颗粒密度(g/cm3)，D
T
是所述碳基活性物质的振实密度(g/cm3)，球形度是所述碳基活性物质颗粒的球形度。
[0013]所述负极活性物质还可以满足以下关系式2。
[0014][关系式2][0015]D
p
‑
D
T
<0.3
[0016]在所述关系式2中，D
p
是所述碳基活性物质的颗粒密度(g/cm3)，D
T
是所述碳基活性物质的振实密度(g/cm3)。
[0017]所述碳基活性物质颗粒的球形度可以为0.8至1。
[0018]所述碳基活性物质的颗粒密度(D
p
)可以为1.0
‑
1.5g/cm3。
[0019]所述碳基活性物质可以是天然石墨或人造石墨。
[0020]所述负极活性物质的由以下数学式1表示的拉曼R值可以为0.01至1.4。
[0021][数学式1][0022]拉曼R＝Id/Ig
[0023]其中，拉曼R值是显示相对结晶度的量度，并且在拉曼分光分析中通过在1350
‑
1380cm
‑1的吸收区域的峰的强度值(Id)与在1580
‑
1600cm
‑1的吸收区域的峰的强度值(Ig)之比来计算。
[0024]所述负极活性物质还可以包含选自硬碳和软碳中的一种以上。
[0025]相对于总重量，所述负极活性物质可以包含5
‑
15重量％的选自所述硬碳和所述软碳中的一种以上。
[0026]本专利技术还提供一种包含本专利技术的一个具体实施方案的负极活性物质的二次电池用负极。
[0027]本专利技术还提供一种二次电池，所述二次电池包括：本专利技术的一个具体实施方案的负极；正极；位于所述负极和所述正极之间的隔膜；和电解液。
[0028]有益效果
[0029]本专利技术的二次电池用负极活性物质通过抑制压制过程的颗粒的变形而具有显示出优异的容量和性能的优点。
[0030]此外，通过抑制负极活性物质颗粒变形引起的负极内孔隙堵塞等现象，从而可以解决与电解液的副反应导致的寿命降低的问题。
具体实施方式
[0031]通过参照详细说明的实施方案，可以明确理解本专利技术的优点和特征以及实现它们的方法。但是，本专利技术并不限定于下面公开的实施方案，可以通过彼此不同的各种方式实现，本实施方案是为了完整地公开本专利技术并且向本领域技术人员完整地说明专利技术的范围而提供的，本专利技术仅由权利要求的范围限定。“和/或”包括所提及的各个项和一个以上的所提及的项的所有组合。
[0032]除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以具有与本专利技术所属
的技术人员通常理解的含义相同的含义。在整个说明书中，除非另有相反的特别说明，否则描述某部分“包含”或“包括”某构成要素是指还可以包含其它构成要素，而不是排除其它构成要素。此外，除非另有特别说明，否则单数形式还包括复数形式。
[0033]在本说明书中，当描述层、膜、区域、板等部分在另一部分“上”或“上部”时，这不仅包括“直接”在另一部分的“上”的情况，而且还包括在其中间具有其它部分的情况。
[0034]本专利技术提供一种包含碳基活性物质且满足以下关系式1的二次电池用负极活性物质。
[0035][关系式1][0036]0.1≤(D
p
‑
D
T
)/球形度≤0.28
[0037]在所述关系式1中，D
p
是所述碳基活性物质的颗粒密度(g/cm3)，D
T
是所述碳基活性物质的振实密度(g/cm3)，球形度是所述碳基活性物质颗粒的球形度。
[0038]所述碳基活性物质的颗粒密度(D
p
)是以2吨/cm2对碳基活性物质进行加压并测量的颗粒密度。具体地，所述颗粒密度(D
p
)可以是将1g(W)的碳基活性物质加到直径为13mm
(D)的制粒机(pelletizer)的圆形模具中，以2公吨(metric ton)加压10秒后释放，然后测量制粒机的高度(H2)，并通过以下关系式计算碳基活性物质的颗粒密度。
[0039]D
p
＝W/[π
×
(D/2)2×
(H2
‑
H1)/1000][0040](其中，W是碳基活性物质的加入量(g)，D是制粒机的模具直径(mm)，H1和H2分别是加压前和加压后的制粒机的高度(mm)。)
[0041]所述碳基活性物质的振实密度(D
T
)可以利用振实密度测量仪(康塔(Quantachrome)公司的Autotap)进行测量。具体地，可以在25ml的量筒中填充10g的碳基活性物质，然后以10mm的行程长度轻敲3000次，并根据碳基活性物质的体积和重量测量振实密度。
[0042]所述碳基活性物质的球形度可以利用粒形分析仪(sysmex FPIA3000，Mavern公司)进行测量。具体地，所述球形度是将与碳基活性物质样品的投影图像面积相同的面积的圆的圆周除以所述样品的投影图像的周长的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池用负极活性物质，其包含碳基活性物质，并且满足以下关系式1：[关系式1]0.1≤(D
p
‑
D
T
)/球形度≤0.28在所述关系式1中，D
p
是所述碳基活性物质的颗粒密度，并且单位是g/cm3，D
T
是所述碳基活性物质的振实密度，并且单位是g/cm3，球形度是所述碳基活性物质颗粒的球形度。2.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述负极活性物质还满足以下关系式2：[关系式2]D
p
‑
D
T
<0.3在所述关系式2中，D
p
是所述碳基活性物质的颗粒密度，并且单位是g/cm3，D
T
是所述碳基活性物质的振实密度，并且单位是g/cm3。3.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述碳基活性物质颗粒的球形度为0.8至1。4.根据权利要求1所述的二次电池用负极活性物质，其中，所述碳基活性物质的颗粒密度D
p
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黃海淑，李美玲，姜熙京，李钟爀，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：