[发明专利]多层负极以及包括该多层负极的锂二次电池

说明书

披露了一种多层负极和包括该多层负极的锂二次电池。所述多层负极包括：集电器，所述集电器配置成在外部引线与负极活性材料之间传输电子；第一负极混合物层，所述第一负极混合物层形成在所述集电器的一个表面或两个表面上并且包括第一负极活性材料和第一粘合剂；和第二负极混合物层，所述第二负极混合物层形成在所述第一负极混合物层上并且包括第二负极活性材料，其中所述第一负极混合物层具有约0.9g/cc至2.0g/cc的电极密度，并且所述第二负极混合物层具有约0.2g/cc至1.7g/cc的电极密度，该范围低于所述第一负极混合物层的电极密度的范围。

技术领域

本公开内容涉及一种在各层中具有不同粘合剂含量和不同活性材料粒径的多层负极、和一种包括该多层负极的锂二次电池。

背景技术

随着对移动装置的需求和技术开发增加，对作为能源的二次电池的需求已迅速增加。在此类二次电池中，具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命和低自放电速率的锂二次电池已经商业化并广泛地使用。

近来，随着对环境问题的日益关注，已经在积极地开展对能够替代作为空气污染的主要原因之一的使用化石燃料的车辆(诸如汽油车和柴油车)的电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和类似者的研究。作为电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和类似者的电源，已经在积极地开展对具有高能量密度、高放电电压和输出稳定性的锂二次电池的研究，并且已经使用了一些锂二次电池。

因此，锂二次电池已被开发为实现高电压和高容量以回应消费者的需求。为了实现高容量，需要在有限空间内优化作为锂二次电池的四要素的正极材料、负极材料、隔板和电解液的工艺。

一般而言，生产所需的高容量的最简单方式是通过将大量的电极活性材料设置在集电器上来制造高负载电极。然而，在该位置设置电极活性材料可能会降低电池性能和稳定性，因为当不能保证一定程度的电极粘附力时，在电极的涂覆、干燥或辊压过程中可能会发生电极分离。

因此，正积极地开展对改善电极粘附力的方法的研究，以制造出在实现高容量的同时具有改善的性能和稳定性的电池。目前，将改善了电极粘附力的粘合剂加入电极中的方法正在被广泛地使用。

构成电极的电极活性材料、导电材料和集电器在室温下为固态且具有不同的表面特性，且在室温下难以结合。然而，当使用聚合物粘合剂时，电极的各元件之间的结合力增加。因此，在涂覆、干燥和辊压电极的过程中抑制电极分离的现象是可能的。

然而，当增加粘合剂的含量以改善电极粘附力时，电极的内阻增加，电子导电性下降，且容量也下降。换句话说，当粘合剂的含量较少时，由于粘附力降低导致电极在充放电过程中断裂，且循环特性劣化。

此外，在涂覆电极的干燥过程中，由于温度条件为“Tg或更高”，因此在浆料状态中所包含的粘合剂在溶剂挥发的方向(远离集电器的方向)上移动，因而集电器与电极混合物之间的粘附力进一步减弱。

因此，迫切需要开发一种电极，通过在具有高理论容量的同时使用少量的粘合剂保证足够的粘附力，从而能够改善电池的整体性能。

发明内容

技术问题

提供本公开内容以解决现有技术的上述技术问题。

本公开内容的发明人已经进行了深入研究和各种试验，并且已经发现，当与集电器接触的负极混合物层的粘合剂含量和电极密度增加到预定值或更高时，集电器与负极混合物层之间的界面处的粘附力得到改善，因而即使粘合剂的含量与传统负极的粘合剂含量类似时，也能够确保集电器与活性材料之间足够的粘附力，并且也能够防止整体电池性能的劣化，由此完成了本发明。

技术方案

本公开内容提供一种多层负极，包括：