负极浆料、制备负极浆料的方法、包含负极浆料的锂二次电池用负极以及制造锂二次电池用负极的方法与流程

本申请要求于2022年3月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2022-0037218的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。本申请涉及一种负极浆料、一种制备负极浆料的方法、一种包含负极浆料的锂二次电池用负极以及一种制造锂二次电池用负极的方法。

背景技术：

1、由于化石燃料的使用迅速增加，对替代能量或清洁能量的使用需求日益增加，作为这一趋势的一部分，最活跃的研究领域是使用电化学反应的发电和储电领域。

2、目前，使用此类电化学能的电化学装置的代表性示例包括二次电池，并且其使用领域越来越多。

3、随着对移动装置的技术开发和需求增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在此类二次电池中，具有高能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经得以商业化并被广泛使用。此外，作为用于此类高容量锂二次电池的电极，已经积极地进行了关于每单位体积具有更高能量密度的高密度电极的制备方法的研究。

4、通常，二次电池由正极、负极、电解质和隔膜构成。负极包含用于嵌入和脱嵌来自正极的锂离子的负极活性材料，并且作为负极活性材料，可以使用具有高放电容量的硅系粒子。

5、特别地，随着最近对高密度能量电池的需求增加，已经积极地进行了关于将容量是石墨系材料10倍高的硅系化合物如si/c或siox作为负极活性材料一起使用来增加容量的方法的研究，但作为高容量材料的硅系化合物具有比相关技术中使用的石墨高的容量，但存在充电过程中体积迅速膨胀而使导电路径断开、从而导致电池特性劣化的问题。

6、此外，为了满足快速充电的要求，在具有大容量的硅系负极的情况下，可以使形成的负极活性材料层的涂层厚度比碳系负极薄得多，在这种情况下，硅系材料比软质碳系材料硬，从而当制造包含硅系活性材料的负极时，存在电极制造工序期间未涂覆负极活性材料层或即使涂覆了负极活性材料层也会制造出缺陷状态的负极的问题。

7、因此，尽管尝试在使用硅系负极以增强容量特性的同时制造负极活性材料层厚度小的负极以满足快速充电的要求，但由于上述问题，在当前状态下仍然不容易制造出具有容量特性并且能够快速充电的负极。

8、即，当使用软质碳系材料时，可以形成小的负极活性材料层厚度以便快速充电，但由于电极变薄，包含的碳系材料的容量是硅系材料的十分之一，从而不表现出容量特性，而在硅系负极的情况下，可以确保容量特性，但是由于在工艺方面难以形成薄电极，因此在快速充电的情况下存在问题。

9、因此，在制造硅系负极以用于最大化容量特性时，需要对能够使负极中包含的组成和含量的变化最小化并且还能够通过使硅系负极的厚度最小化而具有快速充电效果的方法进行研究。

10、<相关技术文献>

11、(专利文献1)日本专利申请公开号2009-080971

技术实现思路

1、技术问题

2、硅系负极并不容易为了抑制由于充放电引起的体积膨胀、且为了使容量特性最大化而显著改变负极活性材料层组合物的组成和含量。特别地，硅系负极的特征在于使用高容量材料，但由于所述材料的特性，在形成薄电极时，电池形成过程中会出现缺陷。作为进行形成薄硅系负极以进行快速充电的研究的结果，已经发现在最低限度地改变负极活性材料层的组成的同时，控制负极制造工序中使用的负极浆料的粒度分布，可以解决上述问题。

3、因此，本申请涉及一种负极浆料、一种制备负极浆料的方法、一种包含负极浆料的锂二次电池用负极以及一种制造锂二次电池用负极的方法。

4、技术方案

5、本说明书的一个示例性实施方式提供了一种负极浆料，所述负极浆料包含：负极活性材料层组合物；以及溶剂，其中所述负极活性材料层组合物包含：硅系活性材料；负极导电材料；以及负极粘合剂，所述负极浆料在负极浆料粒度(研磨计)方面具有8μm以下的dmin以及7μm以上且30μm以下的dmax。

6、在另一个示例性实施方式中，提供了一种制备负极浆料的方法，所述方法包括：通过将负极导电材料和负极粘合剂混合来形成混合物；通过向所述混合物中加入溶剂进行第一混合；以及通过向混合的混合物中加入硅系活性材料来进行第二混合，其中所述第一混合步骤和所述第二混合步骤包括以2,000rpm至3,000rpm进行混合10分钟至60分钟，并且所述负极浆料具有8μm以下的dmin以及7μm以上且30μm以下的dmax。

7、在又一个示例性实施方式中，提供了一种锂二次电池用负极，所述锂二次电池用负极包含：负极集电器层；以及负极活性材料层，所述负极活性材料层设在所述负极集电器层的一个表面或两个表面上，其中所述负极活性材料层由根据本申请的负极浆料或其干燥物制备。

8、最后，提供了一种制造锂二次电池用负极的方法，所述方法包括：准备负极集电器层；通过用根据本申请的负极浆料涂覆所述负极集电器层的一个表面或两个表面来形成负极涂层；干燥所述负极涂层；以及通过辊压所述负极涂层来形成负极活性材料层。

9、有益效果

10、根据本申请的负极浆料在所述负极浆料粒度(研磨计)方面满足8μm以下的dmin以及7μm以上且30μm以下的dmax。在硅系负极的情况下，容量特性优异，但重要的是形成薄电极以便快速充电，当根据本申请的负极浆料的粒度值满足上述范围时，形成的负极浆料的涂层厚度小，因此，所述硅系负极具有如下特征：可以确保锂二次电池用负极具有优异的容量特性，同时还能够进行快速充电。

11、在根据本申请的负极浆料的情况下，主要目的在于，通过调节负极浆料的粒度自身而不是调节浆料粘度以防止粒子聚集等，从而解决上述问题。即，通过调节负极浆料中包含的粒子的粒度而不是调节负极浆料中包含的负极活性材料、负极粘合剂和负极导电材料的类型和含量来增强容量特性和快速充电特性。

12、即，在根据本申请的锂二次电池用负极的情况下，能够通过具有高刚性的水系粘合剂来抑制因使用硅系活性材料带来的问题，即因充放电导致的体积膨胀和收缩，此外，负极浆料粒度可以满足上述范围，从而将电极厚度控制得薄。因此，根据本申请的负极可以具有硅系负极的优点，即高容量和高输出特性，同时具有能够快速充电的特性。

1.一种负极浆料，所述负极浆料包含：

2.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述负极浆料具有5μm以上且20μm以下的平均粒度(d50)值。

3.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述硅系活性材料包含选自由其中x＝0的siox、其中0<x<2的siox、sic和si合金组成的组的一种以上。

4.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述硅系活性材料包含选自由其中x＝0的siox和其中0<x<2的siox组成的组的一种以上，并且以100重量份所述硅系活性材料计，包含70重量份以上的所述其中x＝0的siox。

5.根据权利要求1所述的负极浆料，其中以100重量份所述负极活性材料层组合物计，所述硅系活性材料的存在量为60重量份以上。

6.根据权利要求1所述的负极浆料，其中以100重量份所述负极活性材料层组合物计，所述负极导电材料的含量为5重量份以上且40重量份以下。

7.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述负极导电材料包含面状导电材料和线状导电材料。

8.根据权利要求1所述的负极浆料，其中所述负极粘合剂包含水系粘合剂，并且

9.一种制备负极浆料的方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述进行第一混合和第二混合时的混合温度是50℃以下。

11.一种锂二次电池用负极，所述锂二次电池用负极包含：

12.根据权利要求11所述的负极，其中所述负极集电器层具有1μm以上且100μm以下的厚度，

13.一种制造锂二次电池用负极的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述负极涂层具有20μm以上且50μm以下的厚度。