负极和包含所述负极的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种负极，所述负极包含负极集电器；以及布置在所述负极集电器上且包含负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含天然石墨粒子，并且所述负极活性材料在塑性变形期间的粒子强度为40MPa至200MPa。在塑性变形期间的粒子强度为40MPa至200MPa。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极和包含所述负极的二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2020
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0120429号的权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种负极和一种包含所述负极的二次电池。

技术介绍

[0005]由于化石燃料枯竭导致的能源价格上涨和日益增长的环境污染意识，推动生态友好型替代能源成为未来生活的首要任务。
[0006]特别来说，随着移动装置技术不断发展以及对移动装置的需求不断增加，对作为生态友好型替代能源的二次电池的需求急剧增加。
[0007]此外，近年来，对环境问题的关切日益增长，已经引起了对可以替代由化石燃料驱动的车辆(如汽油车辆和柴油车辆)的电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的广泛研究，所述由化石燃料驱动的车辆正是空气污染的主要原因之一。主要研究了具有高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的锂二次电池，并将其用作这些电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的电源。
[0008]在二次电池中，通常使用锂金属作为负极，但由于枝晶形成导致的电池短路和由此带来的爆炸风险，用以可逆地嵌入和脱嵌锂离子并保持结构和电性能的碳类活性材料已经作为替代物出现。
[0009]作为碳类活性材料，已经使用了各种类型的碳类活性材料，诸如人造石墨、天然石墨和硬碳，在这些材料中，由于具有优异的可逆性而可以确保锂二次电池的寿命特性的石墨类活性材料得到了最广泛的使用。因为石墨类活性材料相对于锂具有
‑
0.2V的低放电电压，使用石墨类活性材料的电池可以表现出3.6V的高放电电压，因此就锂电池的能量密度而言，石墨类活性材料具有许多优点。
[0010]在碳类活性材料中，已知特别是天然石墨表现出了比其它碳类活性材料如人造石墨更高的输出和容量。然而，天然石墨一般具有低粒子强度，因此导致在负极制造中涉及的压延时发生粒子的内部变形，并且使天然石墨或负极内部的孔隙率降低，从而导致锂离子扩散速率和输出特性劣化。
[0011]因此，在天然石墨应用于负极时，需要开发一种能够实现高输出的负极。
[0012]日本专利第4403327号公开了用于锂离子二次电池的负极的石墨粉，但没有提供上述任务的替代方案。
[0013][相关技术文献][0014][专利文献][0015]日本专利第4403327号

技术实现思路

[0016]技术问题
[0017]本专利技术的一个方面提供了一种具有高输出特性和高温存储性能的负极。
[0018]本专利技术的另一方面提供了一种制造上述负极的方法。
[0019]本专利技术的另一方面提供了一种包含上述负极的二次电池。
[0020]技术方案
[0021]根据本专利技术的一个方面，提供了一种负极，所述负极包含：负极集电器；以及布置在所述负极集电器上且包含负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含天然石墨粒子，并且具有40MPa至200MPa的在塑性变形时的粒子强度。
[0022]另外，根据本专利技术的另一方面，提供了一种二次电池，所述二次电池包含上述负极；与所述负极相对的正极；布置在所述负极和所述正极之间的隔膜；以及电解质。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术的负极包含负极活性材料，所述负极活性材料含有天然石墨粒子并且具有特定范围的在塑性变形时的粒子强度。所述负极活性材料具有理想水平的在塑性变形时的粒子强度，因此可以防止所述负极中的活性材料的内部变形并且可以保持天然石墨的孔。因此，在根据本专利技术的负极中，可以良好地呈现天然石墨粒子的优异容量特性，可以防止锂扩散路径减少，并且可以增强所述负极和二次电池的输出特性和高温存储性能。
具体实施方式
[0025]应当理解，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应当被解释为常用词典中定义的含义，而且还应当理解，基于专利技术人可以适当地定义所述词语或术语的含义以最好地解释专利技术的原则，所述词语或术语应当被解释为具有与它们在本专利技术的相关领域和技术思想的语境中的含义一致的含义。
[0026]本文所用的术语仅用于描述特定示例性实施方式的目的，而非意在限制本专利技术。在本说明书中，除非有相反指示，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
[0027]还应当理解，术语“包括”、“包含”或“具有”在用于本说明书时指明了所述特征、数字、步骤、要素或其组合的存在，但并不排除一个或多个其它特征、数字、步骤、要素或其组合的存在或添加。
[0028]如本文所用，术语“平均粒径(D
50
)”可以定义为粒子的粒度分布曲线中在累积体积为50％处的粒径。例如可以使用激光衍射法测量平均粒径(D
50
)。激光衍射法通常可以测量从亚微米级到数毫米范围内的粒径，并且可以获得高再现性和高分辨率的结果。
[0029]下文将更详细地描述本专利技术。
[0030]负极
[0031]本专利技术涉及一种负极，更特别来说，涉及一种用于锂二次电池的负极。
[0032]具体来说，所述负极包含负极集电器、以及布置在所述负极集电器上且包含负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含天然石墨粒子，并且具有40MPa至200MPa的在塑性变形时的粒子强度。
[0033]通常，已知天然石墨粒子与人造石墨粒子相比具有优异的容量，但具有低粒子强度。通常，在负极集电器上形成负极活性材料层时，负极需要涉及压延工序，而当使用典型
的天然石墨粒子作为负极活性材料时，所述压延工序导致粒子内部变形并降低了负极中的孔隙率。因此，使用典型的天然石墨粒子作为活性材料的负极不能表现出天然石墨粒子的优异容量特性，并且由于锂扩散路径减少而导致高输出时容量降低。
[0034]为了克服此类局限，本专利技术的负极包含含有天然石墨粒子并且具有上述范围的塑性变形时的粒子强度的负极活性材料。所述负极活性材料具有理想水平的在塑性变形时的粒子强度，因此，即使在负极制造中进行压延时，也可以防止所述活性材料的内部变形并且可以保持天然石墨的孔隙率。因此，在根据本专利技术的负极中，可以良好地呈现天然石墨粒子的优异容量特性，可以防止锂扩散路径减少，并且可以增强所述负极和二次电池的输出特性和高温存储性能。
[0035]作为负极集电器，可以使用本领域中通常使用的负极集电器而没有限制，例如，对所述负极集电器没有特别限制，只要它具有高导电性而不会在锂二次电池中引起不利的化学变化即可。例如，所述负极集电器可以包含选自铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳和铝
‑
镉合金中的至少一种，优选铜。
[0036]所述负极集电器可以在其表面上具有微细凹凸以改善所述负极活性材料的粘合强度，并且所述负极集电器可以以各种形状使用，诸如膜、片、箔、网、多孔体、泡沫体和无纺布体。
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种负极，所述负极包含：负极集电器；以及布置在所述负极集电器上且包含负极活性材料的负极活性材料层，其中所述负极活性材料包含天然石墨粒子，并且所述负极活性材料在塑性变形时的粒子强度为40MPa至200MPa。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料的压缩破坏强度为350MPa至1000MPa。3.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料的平均粒径(D
50
)为10μm至25μm。4.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料为球形的。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金贤撤，禹相昱，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：