【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及一种锂二次电池用负极、其制备方法、以及包含该负极的锂二次电池。本申请要求2022年8月31日提交的第10-2022-0110408号韩国专利申请、2023年6月26日提交的第10-2023-0082211号韩国专利申请和2023年8月30日提交的第10-2023-0114846号韩国专利申请的优先权，通过引用将所述韩国专利申请的公开内容整体并入。
技术介绍
1、随着锂二次电池的应用范围不仅扩展到便携式电子装置，而且还扩展到电动车辆(ev)和蓄电系统(ess)，对高容量、高能量密度和长寿命的锂二次电池的需求日益增加。
2、在各种锂二次电池之中，锂硫电池是使用含硫-硫键的硫类材料作为正极活性材料、并且使用锂金属、能够嵌入/脱嵌锂离子的碳类材料、或与锂形成合金的硅、锡等作为负极活性材料的电池系统。
3、在锂硫电池中，作为正极活性材料的主要材料的硫具有低原子量、资源非常丰富并因此易于供应和接收、廉价、无毒、环境友好的优点。
4、另外，由正极中锂离子和硫的转化反应(s8 +16li+ +16e- 8li2s)，锂硫电池的理论比容量为1,675 mah/g，并且当使用锂金属作为负极时，示出理论能量密度为2,600wh/kg。由于锂硫电池的理论能量密度远高于目前正在研究的其它电池系统(ni-mh电池：450 wh/kg，li-fes电池：480 wh/kg，li-mno2电池：1,000 wh/kg，na-s电池：800 wh/kg)和锂离子电池(250 wh/kg)的理论能量密度，因此在迄今
5、另外，在锂硫电池的情况下，当使用锂金属作为负极活性材料时，由于理论比容量很高，为3,860mah/g，并且标准还原电位(标准氢电极；she)也很低，为-3.045 v，有可能实现高容量和高能量密度的电池，因此作为下一代电池系统正在进行若干研究。
6、然而，由于作为负极活性材料的锂金属因其化学/电化学反应性高而容易与电解质反应，从而在负极表面上形成固体电解质界面层(sei层)，这是一种钝化层。由于以这种方式形成的固体电解质界面层能够通过抑制电解质与锂金属之间的直接反应来对包含锂金属的负极活性材料确保一定水平的稳定性，因此在现有技术中尝试在锂金属的表面上稳定且均匀地形成该sei层。
7、然而，在锂硫电池的情况下，当负极活性材料是锂金属时，即使如上所述形成sei层，但由于在锂金属的表面上持续发生电池的电化学反应，所以难以保持sei层恒定。另外，由于通过电解质与锂金属之间的反应形成的sei层的机械强度弱，因此随着电池的充放电进行，结构瓦解，导致电流密度的局部差异，从而在锂金属表面上形成锂枝晶。另外，以这种方式形成的锂枝晶导致电池的内部短路和惰性锂(死锂)，从而导致锂二次电池的物理和化学不稳定性增加、以及电池容量降低和循环寿命降低的问题。此外，正极活性材料以多硫化锂(lips)的形式溶解在电解质中并移动到负极而形成硫化锂副产物，使得可能发生正极活性材料损失/负极钝化和不希望的副反应。
8、由于如上所述的锂金属的高度不稳定性和生成锂枝晶的问题，已经进行了许多尝试来解决这些问题。
9、例如，第2016-0034183号韩国专利公布公开了在含有锂金属或锂合金的负极活性层上形成保护层，所述保护层在保护负极的同时作为能够积累电解质的聚合物基质，从而能够防止电解质的损失和枝晶的生成。
10、第2016-0052351号韩国专利公布公开了通过在锂金属表面上形成的聚合物保护膜中引入锂枝晶的吸收性材料并由此抑制锂枝晶的生长，能够改善锂二次电池的稳定性和寿命特性。
11、这些现有技术在一定程度上抑制了电解质与锂金属之间的反应或锂枝晶的形成，但效果并不充分。此外，随着电池的充放电进行，存在诸如保护层硬化或膨胀的劣化问题。
技术实现思路
1、技术问题
2、因此，需要开发一种克服现有技术的缺点的用于锂二次电池中的锂金属负极，尤其是用于形成适合于改善电池寿命和效率特性的锂二次电池负极的锂类材料。
3、技术方案
4、上述问题根据独立项来解决。其它实施方式从子项和/或下面的详细描述中产生。
5、尤其是，为了实现上述目的，在第一实施方式中，本公开内容提供了一种包含锂-镁-铝合金(li-mg-al合金)的锂二次电池用负极。所述锂-镁-铝合金可以具有箔的形式。
6、根据本公开内容的第二实施方式，在所述第一实施方式中，相对于所述锂-镁-铝合金的总重量(100重量%)，所述锂-镁-铝合金中镁(mg)的量可以为0.1至50重量%。
7、根据本公开内容的第三实施方式，在所述第一实施方式或所述第二实施方式中，相对于所述锂-镁-铝合金的总重量，所述锂-镁-铝合金中铝的量可以为0.01至10重量%。
8、根据本公开内容的第四实施方式，在所述第一至第三实施方式的任一个中，所述锂-镁-铝合金中镁对铝的重量比可以为2:1至20:1。
9、根据本公开内容的第五实施方式，在所述第一至第四实施方式的任一个中，所述锂-镁-铝合金可以是锂-镁-铝箔，并且所述锂-镁-铝箔的厚度可以是0.1 µm至200 µm。
10、根据本公开内容的第六实施方式，在所述第一至第五实施方式的任一个中，所述锂-镁-铝合金可以具有至少400 mpa的弹性模量和/或至少1.5 mpa的拉伸强度。
11、根据本公开内容的第七实施方式，在所述第一至第六实施方式的任一个中，根据下面的公式(1)，所述锂-镁-铝合金的emd值可以为至少600 (mpa·cm3) / g，
12、
13、其中em合金是所述锂-镁-铝合金的弹性模量，d合金是所述锂-镁-铝合金的密度，所述合金的密度是单位体积的所述合金的合金质量，并且所述体积是所述合金的表观体积。
14、根据本公开内容的第八实施方式，在所述第一至第七实施方式的任一个中，所述锂-镁-铝合金可以是单片(monolithic)。
15、根据本公开内容的第九实施方式，在所述第一至第八实施方式的任一个中，镁和铝可以均匀分布在所述锂-镁-铝合金中。
16、另外，在第十实施方式中，本公开内容提供了一种锂二次电池用负极，所述负极包含由锂和至少一种其它金属的组合制成的合金，其中所述合金具有至少400 mpa的弹性模量。
17、根据本公开内容的第十一实施方式，本公开内容提供了一种锂二次电池用负极，所述负极包含由锂和至少一种其它金属的组合制成的合金，其中根据下面的公式(1)，所述合金的emd值为至少600 (mpa·cm3) / g，
18、
19、其中em合金是所述锂-镁-铝合金的弹性模量，d合金是所述锂-镁-铝合金的密度，所述合金的密度是单位体积的所述合金的合金质量，并且所述体积是所述合金的表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂二次电池用负极，所述负极包含锂(Li)-镁(Mg)-铝(Al)合金。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中相对于所述锂-镁-铝合金的总重量(100重量%)，所述锂-镁-铝合金中镁(Mg)的量为0.1至50重量%。
3.根据权利要求1或2所述的锂二次电池用负极，其中相对于所述锂-镁-铝合金的总重量，所述锂-镁-铝合金中铝的量为0.01至10重量%。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂二次电池用负极，其中所述锂-镁-铝合金中镁对铝的重量比为2:1至20:1。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂二次电池用负极，其中所述负极包含箔形式的锂-镁-铝合金，并且所述负极的厚度为0.1 µm至200 µm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂二次电池用负极，其中所述锂-镁-铝合金具有至少400 MPa的弹性模量或至少1.5 MPa的拉伸强度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的锂二次电池用负极，其中根据下面的公式(1)，所述锂-镁-铝合金的EMd值为至少600 (MPa·cm3) / g，<...
【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，所述负极包含锂(li)-镁(mg)-铝(al)合金。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中相对于所述锂-镁-铝合金的总重量(100重量%)，所述锂-镁-铝合金中镁(mg)的量为0.1至50重量%。
3.根据权利要求1或2所述的锂二次电池用负极，其中相对于所述锂-镁-铝合金的总重量，所述锂-镁-铝合金中铝的量为0.01至10重量%。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的锂二次电池用负极，其中所述锂-镁-铝合金中镁对铝的重量比为2:1至20:1。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂二次电池用负极，其中所述负极包含箔形式的锂-镁-铝合金，并且所述负极的厚度为0.1 µm至200 µm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂二次电池用负极，其中所述锂-镁-铝合金具有至少400 mpa的弹性模量或至少1.5 mpa的拉伸强度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的锂二次电池用负极，其中根据下面的公式(1)，所述锂-镁-铝合金的emd值为至少600 (mpa·cm3) / g，<...
【专利技术属性】
技术研发人员：金允贞，金明星，金起铉，李度中，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：
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