锂二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池的制作方法

本发明涉及一种锂二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池，更详细地，涉及一种具有多层结构和优异的寿命特性等的高容量的锂二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池。

背景技术：

1、近年来，随着对环境问题的关注度提高，正在进行许多对电动汽车(ev)和混合动力电动汽车(hev)等的研究，所述电动汽车(ev)和混合动力电动汽车(hev)等可以代替造成大气污染的主要原因之一的汽油车和柴油车等使用化石燃料的车辆。

2、作为这种电动汽车(ev)和混合动力电动汽车(hev)等的动力源，主要使用具有高放电电压和功率稳定性的锂二次电池。此外，随着对具有高能量密度的高能量二次电池的需求增加，为此正在积极地进行对高容量负极的开发和研究。

3、近年来，为了实现具有高容量和高能量密度的二次电池，将放电容量高于石墨的硅基活性物质应用于二次电池用负极。但是，与石墨相比，这种硅基活性物质具有高体积膨胀率，在电池的重复充电/放电过程中引发相对大的收缩/膨胀，因此可能会发生活性物质层的剥离、电极内阻的增加、与电解液的副反应、电极的寿命特性降低等。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、本发明的一个目的在于提供一种硅基活性物质的体积膨胀实质上被抑制的高容量的锂二次电池用负极及包括该负极的锂二次电池。

3、本发明的一个目的在于提供一种集流体和活性物质之间具有优异的粘合力且可提高电池的电阻特性和寿命特性的锂二次电池用负极以及包括该负极的锂二次电池。

4、技术方案

5、根据本发明的一个具体实施方案的锂二次电池用负极包括：集流体；第一负极混合物层，其形成在所述集流体的至少一面上；以及第二负极混合物层，其形成在所述第一负极混合物层上，其中，所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层分别包含碳基活性物质，所述第一负极混合物层包含第一粘合剂、第一硅基活性物质和第一导电材料，所述第二负极混合物层包含第二粘合剂、第二硅基活性物质和第二导电材料，以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第一导电材料和所述第二导电材料的含量彼此不同，所述第一硅基活性物质和所述第二硅基活性物质的种类彼此不同。

6、所述第一硅基活性物质可以包含硅氧化物基活性物质，所述第二硅基活性物质可以包含si-c复合物。

7、所述第一粘合剂和所述第二粘合剂的种类可以彼此不同。

8、所述第二粘合剂可以包含聚丙烯酸(paa)基粘合剂、聚乙烯醇(pva)基粘合剂和聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物(pva-paa copolymer)基粘合剂中的至少一种。

9、以各自的单体的总含量为基准，所述聚丙烯酸(paa)基粘合剂中的聚丙烯酸单体的含量、所述聚乙烯醇(pva)基粘合剂中的聚乙烯醇单体的含量或所述聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物基粘合剂中的聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物单体的含量可以为10-90摩尔％。

10、以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第一导电材料的含量可以大于所述第二导电材料的含量。

11、以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第二硅基活性物质的含量可以大于所述第一硅基活性物质的含量。

12、以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第一硅基活性物质和所述第二硅基活性物质的含量比可以为1:9至4:6。

13、所述第一粘合剂可以包含丁苯橡胶(sbr)。

14、以单体的总含量为基准，所述丁苯橡胶(sbr)中的丁二烯单体的含量可以为50-95摩尔％。

15、所述第一导电材料和所述第二导电材料的种类可以彼此不同。

16、拉曼r值由以下式1表示，所述锂二次电池用负极的所述第一导电材料的拉曼r值可以大于等于所述第二导电材料的拉曼r值。

17、[式1]

18、拉曼r＝id/ig

19、在所述式1中，所述id是1350-1380cm-1的吸收区域的峰强度值，所述ig是1580-1600cm-1的吸收区域的峰强度值。

20、所述第一导电材料的拉曼r值可以为0.1至1.8，所述第二导电材料的拉曼r值可以为0.01至0.1。

21、所述集流体和所述第一负极混合物层之间的粘合力可以为0.45n/18mm以上。

22、根据本发明的一个具体实施方案的锂二次电池可以包括上述锂二次电池用负极。

23、有益效果

24、根据本发明的一个具体实施方案，实质上抑制锂二次电池用负极中包含的硅基活性物质的体积膨胀，从而锂二次电池可以具有优异的容量特性和寿命特性等。

25、根据本发明的一个具体实施方案，可以提供一种实质上缓解切割(notching)时的电极脱落等工艺问题、在制造电池后的充电/放电过程中的裂纹(crack)和电极脱落等问题的锂二次电池用负极以及包括该负极的锂二次电池。

技术特征：

1.一种锂二次电池用负极，其包括：

2.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一硅基活性物质包含硅氧化物基活性物质，所述第二硅基活性物质包含si-c复合物。

3.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一粘合剂和所述第二粘合剂的种类彼此不同。

4.根据权利要求3所述的锂二次电池用负极，其中，所述第二粘合剂包含聚丙烯酸(paa)基粘合剂、聚乙烯醇(pva)基粘合剂和聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物基粘合剂中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的锂二次电池用负极，其中，以各自的单体的总含量为基准，所述聚丙烯酸(paa)基粘合剂中的聚丙烯酸单体的含量、所述聚乙烯醇(pva)基粘合剂中的聚乙烯醇单体的含量或所述聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物基粘合剂中的聚乙烯醇-聚丙烯酸共聚物单体的含量为10-90摩尔％。

6.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第一导电材料的含量大于所述第二导电材料的含量。

7.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第二硅基活性物质的含量大于所述第一硅基活性物质的含量。

8.根据权利要求7所述的锂二次电池用负极，其中，以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第一硅基活性物质和所述第二硅基活性物质的含量比为1:9至4:6。

9.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一粘合剂包含丁苯橡胶(sbr)。

10.根据权利要求9所述的锂二次电池用负极，其中，以单体的总含量为基准，所述丁苯橡胶(sbr)中的丁二烯单体的含量为50-95摩尔％。

11.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一导电材料和所述第二导电材料的种类彼此不同。

12.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，拉曼r值由以下式1表示，所述第一导电材料的拉曼r值大于等于所述第二导电材料的拉曼r值，

13.根据权利要求12所述的锂二次电池用负极，其中，所述第一导电材料的拉曼r值为0.1至1.8，所述第二导电材料的拉曼r值为0.01至0.1。

14.根据权利要求1所述的锂二次电池用负极，其中，所述集流体和所述第一负极混合物层之间的粘合力为0.45n/18mm以上。

15.一种锂二次电池，其包括权利要求1至14中任一项所述的锂二次电池用负极。

技术总结
根据本发明的一个具体实施方案的锂二次电池用负极包括：集流体；第一负极混合物层，其形成在所述集流体的至少一面上；以及第二负极混合物层，其形成在所述第一负极混合物层上，其中，所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层分别包含碳基活性物质，所述第一负极混合物层包含第一粘合剂、第一硅基活性物质和第一导电材料，所述第二负极混合物层包含第二粘合剂、第二硅基活性物质和第二导电材料，以所述第一负极混合物层和所述第二负极混合物层的总重量为基准，所述第一导电材料和所述第二导电材料的含量彼此不同，所述第一硅基活性物质和所述第二硅基活性物质的种类彼此不同。

技术研发人员：金孝美,金汶成,柳相百,朴多慧,陸承炫,张焕浩,郑光湖,郑多彬,韩俊喜
受保护的技术使用者：SK新能源株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16