锂二次电池用负极、其制造方法以及包含其的锂二次电池技术

本发明专利技术涉及锂二次电池用负极、其制造方法以及包含其的锂二次电池。更具体地，在所述负极中，在多个锂薄膜之间形成含有锂盐和添加剂的盐涂层，使得所述盐涂层在电池运行期间溶解并且能够补充电解质中消耗的锂盐和添加剂，因此可以在保持高库仑效率的同时改善电池的寿命特性。命特性。命特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用负极、其制造方法以及包含其的锂二次电池


[0001]本申请基于2021年6月21日提交的韩国专利申请第2021
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0079872号要求优先权权益，该韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
[0002]本专利技术涉及锂二次电池用负极、其制造方法以及包含其的锂二次电池。

技术介绍

[0003]近来，随着电子产品、电子装置、通信装置等的小型化和轻量化迅速发展以及与环境问题有关地对电动车辆的需求大大增加，对用作这些产品的能量来源的二次电池的性能改善的需求日益增长。其中，锂二次电池作为高性能电池因其高能量密度和高标准电极电势特性而一直备受关注。
[0004]特别地，锂硫(Li
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S)电池是使用具有硫
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硫键(S
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S键)的硫系材料作为正极活性材料并使用锂金属作为负极活性材料的二次电池。作为正极活性材料的主要材料，硫具有资源非常丰富、无毒和原子量低的优点。此外，锂硫二次电池的理论放电容量是1,675mAh/g硫，其理论能量密度是2,600Wh/kg。由于锂硫二次电池的理论能量密度远高于目前正在研究的其它电池体系的理论能量密度(Ni
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MH电池：450Wh/kg，Li
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FeS电池：480Wh/kg，Li
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MnO2电池：1000Wh/kg，Na
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S电池：800Wh/kg)，因此锂硫二次电池是迄今开发的电池中最有前景的电池。
[0005]在锂硫二次电池的放电期间，负极处发生锂氧化反应，正极处发生硫还原反应。硫在放电前具有环状S8结构。在还原反应(放电)期间，随着S
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S键被切断，S的氧化数降低，而在氧化反应(充电)期间，随着S
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S键再形成，使用其中S的氧化数增加的氧化
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还原反应来存储和产生电能。在此反应期间，硫通过还原反应从环状S8结构转化为多硫化锂(Li2S
x
，x＝8、6、4、2)，最后，当多硫化锂完全还原时，最终产生了硫化锂(Li2S)。与锂离子电池不同，通过还原为各多硫化锂的过程，锂硫二次电池的放电行为以分阶段放电电压为特征。
[0006]此外，正极产生的硫化锂可能通过穿梭到负极而导致电池性能劣化。为了防止硫化锂的穿梭现象，应在锂负极中形成稳定的固体电解质界面(Solid Electrolyte Interphase，SEI)。SEI可以通过锂金属与电解质中所含的盐和添加剂反应而形成。
[0007]然而，存在电解质中参与SEI形成的盐和添加剂不断被消耗从而使电池性能劣化并且在输入过量时出现过电压从而降低倍率特性的问题。因此，为了稳定地形成和保持能够防止硫化锂穿梭现象的SEI，优选使电解质中所含的盐和添加剂的消耗最小化。
[0008]韩国公开专利公报第2004
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0026370号公开了一种锂负极，其中通过改善所述锂负极中的锂离子传导性改善了电池的寿命特性。所述锂负极在集电器上所形成的锂金属层的两个表面上包含有机保护层。所述有机保护层具有包含聚合物和锂盐的配置，从而能够改善所述锂负极的锂离子传导性，因此能够改善电池的寿命特性。然而，存在锂金属层两个表面上的有机保护层仅起到改善锂离子传导性的作用但没有对随着充电/放电进行而消耗的电解质中的锂盐或添加剂起到补充作用的问题。
[0009]因此，为了改善电池的寿命特性，需要开发一种能够补充能与锂反应形成SEI的电
解质材料的锂负极。
[0010][现有技术文献][0011][专利文献][0012](专利文献1)韩国专利公开第2004
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0026370号

技术实现思路

[0013]技术问题
[0014]本专利技术的专利技术人以各种方式进行研究来解决上面的问题，结果确认了，如果将其中在多个锂薄膜之间形成有含有锂盐和添加剂的盐涂层的负极应用于锂二次电池，则电池运行期间消耗的电解质中的盐和添加剂能够从所述盐涂层中的盐和添加剂补充，由此能够改善电池的寿命特性。
[0015]因此，本专利技术的目的是提供一种锂二次电池用负极及其制造方法，所述负极包含能够补充所述锂二次电池运行期间所消耗的电解质的材料。
[0016]本专利技术的另一个目的是提供一种包含所述锂二次电池用负极的锂二次电池。
[0017]技术方案
[0018]为了实现上面的目的，本专利技术提供一种锂二次电池用负极，包含多个锂薄膜和形成在所述多个锂薄膜之间的盐涂层。
[0019]此外，本专利技术提供一种制造锂二次电池用负极的方法，包括以下步骤：(S1)在锂薄膜的一个表面上形成盐涂层；(S2)将步骤(S1)所获得的上面形成有所述盐涂层的锂薄膜层叠多个；以及(S3)将锂薄膜层叠在步骤(S2)所获得的层叠体的暴露于最外层的盐涂层上。
[0020]本专利技术还提供一种锂二次电池，包含所述负极、正极、位于所述正极和所述负极之间的隔膜；浸渍所述正极、所述负极和所述隔膜的电解液。
[0021]有益效果
[0022]在根据本专利技术的锂二次电池用负极中，在电池运行的初始阶段，可以通过电解质中所含有的锂盐和添加剂在所述负极上稳定地形成SEI。此外，在所述锂二次电池用负极中，由于在多个锂薄膜之间形成有包含锂盐和添加剂的盐涂层，因此如果电解质中所含有的锂盐和添加剂随着电池运行的进行而消耗，则电解质中的锂盐和添加剂能够从所述盐涂层中的锂盐和添加剂补充，从而在所述负极上稳定地形成SEI，由此可以在保持高库仑效率的同时改善锂二次电池的寿命性能。
[0023]此外，如果所述负极应用于锂硫二次电池，则能够在锂负极上稳定地形成并保持SEI，由此防止从正极溶出的硫化锂的穿梭现象，因此可以延迟电池性能劣化的时间。
附图说明
[0024]图1示出了根据本专利技术的一个实施方式的锂二次电池用负极的示意图、以及盐涂层溶解时的示意图。
[0025]图2是示出了实施例1和实施例2以及比较例1的锂硫二次电池的初始充电/放电容量的图。
[0026]图3是示出了实施例1和实施例2以及比较例1的锂硫二次电池的寿命特性的图。
具体实施方式
[0027]下文将更详细地描述本专利技术以有助于理解本专利技术。
[0028]本说明书和权利要求书所用的术语和词语不应被视为仅限于普通术语或词典术语，而是应当基于专利技术人可以适当地定义术语的概念以便以最佳可能方式描述其专利技术的原则，在与本专利技术的技术思想一致的意义和概念上进行解释。
[0029]锂二次电池用负极
[0030]本专利技术涉及一种锂二次电池用负极。
[0031]根据本专利技术的锂二次电池用负极包含多个锂薄膜和形成在所述多个锂薄膜各自之间的盐涂层。此外，如有必要，所述多个锂薄膜中的一个锂薄膜可以形成在负极集电器上。在这种情况下，多个意指n个，n可以是2至4的整数。如果锂薄膜的个数小于2，则不能获得在锂薄膜之间形成有盐涂层的结构，而如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池用负极，包含：多个锂薄膜；以及形成在所述多个锂薄膜之间的盐涂层。2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中所述盐涂层包含锂盐和添加剂。3.根据权利要求2所述的锂二次电池用负极，其中所述锂盐包含选自由以下组成的组的至少一种：LiN(C2F5SO2)2(双(全氟乙基磺酰)亚胺锂，LiBETI)、LiN(C2F5SO3)2、LiN(FSO2)2(双(氟磺酰)亚胺锂，LiFSI)、LiN(CF3SO2)2(双(三氟甲磺酰)亚胺锂，LiTFSI)、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCF3SO3和LiC4F9SO3。4.根据权利要求2所述的锂二次电池用负极，其中所述添加剂包含选自由以下组成的组的至少一种：无机硝酸化合物，包含选自硝酸锂(LiNO3)和亚硝酸锂(LiNO2)中的至少一种；以及有机硝酸化合物，包含硝基甲烷(CH3NO2)和硝酸甲酯(CH3NO3)中的至少一种。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩东夹，金允贞，金伦耕，李载佶，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：