制备负极的方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求享有于2020年10月26日提交的韩国专利申请第10-2020-0139477号的优先权，通过引用将该韩国专利申请的公开内容并入本申请。本发明涉及制备负极的方法。

背景技术：

1、近来，随着使用电池的电子装置(诸如移动电话、笔记本电脑和电动车辆)的快速普及，对具有相对高容量以及小尺寸和轻重量的二次电池的需求已快速增长。特别地，由于锂二次电池重量轻且具有高能量密度，因此锂二次电池作为用于便携式装置的驱动电源是公众关注的焦点。因而，已积极地进行研究及开发工作来提高锂二次电池的性能。

2、锂二次电池通常包括正极、负极、设置在正极与负极之间的隔板、电解质和有机溶剂。此外，关于正极和负极，可将包括正极活性材料或负极活性材料的活性材料层形成在集电器上。通常将含锂金属氧化物(诸如licoo2和limn2o4)用作为正极中的正极活性材料，并且相应地，将不含锂的基于碳的活性材料或基于硅的活性材料用作为负极中的负极活性材料。

3、在负极活性材料当中，已知天然石墨(natural graphite)、膨胀天然石墨(expanded natural graphite)或人造石墨(artificial graphite)是基于碳的活性材料。在它们当中，膨胀天然石墨是其中天然石墨中的晶格平面(crystal lattice plane)之间的间距通过人工处理而增大的一种基于碳的活性材料，所述人工处理诸如用酸或碱对天然石墨进行的处理。由于膨胀天然石墨在晶格平面之间具有较大间距以促进锂离子的嵌入和脱出，因此有利的是，输出特性可最大化。然而，由于晶格平面之间的较大间距造成比表面积增大以及不可逆容量增加，因此存在初始效率非常低且寿命特性差的限制。

4、因此，对开发制备负极的方法存在迫切需求，所述方法可在使用膨胀天然石墨的负极中表现出优异水平的膨胀天然石墨的输出特性的同时提高初始效率和寿命特性。

5、韩国专利第10-0291067号公开了一种预锂化碳电极的方法和一种使用预锂化碳电极的方法制备锂二次电池的方法。

6、[现有技术文件]

7、[专利文件]

8、韩国专利第10-0291067号

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一方面提供一种制备负极的方法，所述方法可通过以特定充电量对包括膨胀天然石墨的负极结构进行电化学充电来预锂化负极结构，而在表现出膨胀天然石墨的输出特性的同时提高初始效率和寿命特性。

3、技术方案

4、根据本发明的一方面，提供一种制备负极的方法，所述方法包括：制备包括膨胀天然石墨的负极结构；用预锂化溶液浸渍所述负极结构；及通过对所述负极结构电化学充电到所述负极结构的充电容量的10％至20％来预锂化浸渍的负极结构。

5、有益效果

6、根据本发明的制备负极的方法，所述方法的特征在于，在用预锂化溶液浸渍包括膨胀天然石墨的负极结构之后，该浸渍的负极结构被电化学充电特定充电量。通过被电化学充电上述充电量来预锂化而制备的负极可表现出优异的输出特性、初始效率及寿命特性。特别地，膨胀天然石墨众所周知具有比一般天然石墨较低的初始效率和较差的寿命特性，但由于被电化学充电上述充电量的包含膨胀天然石墨的负极的不可逆容量被补偿到期望水平，因此可提高初始效率，并且由膨胀天然石墨的晶格平面之间的较大间距产生的低锂离子扩散阻力可将寿命特性改进到显著优于一般天然石墨的寿命特性。

技术特征：

1.一种制备负极的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述预锂化中，对浸渍的所述负极结构电化学充电至所述负极结构的充电容量的13％至16％。

3.如权利要求1所述的方法，其中使用锂金属作为对电极执行所述电化学充电，所述锂金属设置在所述预锂化溶液中并且与浸渍的所述负极结构间隔开。

4.如权利要求1所述的方法，其中执行所述浸渍达0.5小时至15小时。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述预锂化溶液包括锂盐和有机溶剂。

6.如权利要求1所述的方法，其中以0.1ma/cm2至3ma/cm2的电流密度执行所述电化学充电。

7.如权利要求1所述的方法，其中在xrd测量期间所述膨胀天然石墨的(002)平面的面间距d002在0.3370nm至0.3410nm的范围内。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述膨胀天然石墨的bet比表面积在4m2/g至8m2/g的范围内。

9.如权利要求1所述的方法，其中在xrd测量期间所述膨胀天然石墨的沿c轴方向的晶体尺寸lc在10nm至24nm的范围内。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述膨胀天然石墨包括基于所述膨胀天然石墨的重量的800ppm至3,000ppm的量的氧(o)。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述膨胀天然石墨的平均粒径(d50)在8μm至20μm的范围内。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述负极结构包括负极集电器和设置在所述负极集电器上的负极活性材料层，

技术总结
本发明涉及一种制备负极的方法，所述方法包括制备包含膨胀天然石墨的负极结构，用预锂化溶液浸渍所述负极结构，及通过对负极结构电化学充电到负极结构的充电容量的10％至20％来预锂化浸渍的负极结构。

技术研发人员：金贤撤,蔡午秉,禹相昱
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11