[发明专利]用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂二次电池以及制备该负极的方法

说明书

本发明涉及一种用于二次电池的负极，所述负极包括：负极集电器；形成在所述负极集电器上的负极活性材料层；和锂金属层，其中在所述负极活性材料层和所述锂金属层之间设置有粘合层，且所述锂金属层包括50:50至99:1的重量比的锂和金属氧化物。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请主张在韩国知识产权局于2017年7月12日递交的韩国专利申请第10-2017-0088557号的权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。

技术领域

本发明涉及用于锂二次电池的负极、包括该负极的锂二次电池以及制备该负极的方法，且更特别是涉及包括形成在负极活性材料层上的粘合层和锂金属层的用于锂二次电池的负极，以及包括该负极的锂二次电池。

背景技术

随着技术发展以及对于移动装置的需求增长，对于二次电池作为能源的需求已显著增长，在这些二次电池中，具有高能量密度、高运行电位、长循环寿命以及低自放电速率的锂二次电池已被商业化并广泛使用。

诸如LiCoO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、或LiCrO₂之类的金属氧化物被用作组成锂二次电池正极的正极活性材料，而金属锂(metal lithium)、诸如石墨(graphite)或活性炭(activated carbon)之类的碳基材料(carbon based material)、或诸如硅氧化物(SiOx)之类的材料被用作组成负极的负极活性材料。在这些负极活性材料中，最初主要使用金属锂，但近来，已主要使用碳基材料，这是因为随着充电和放电循环进行，由于锂原子在金属锂表面上的生长引起隔膜受损，从而导致电池被破坏的现象。然而，对于碳基材料，不利之处在于因为它的理论容量只有约400mAh/g，所以它的容量很小，并因此，已进行各种研究以通过使用具有高理论容量(4,200mAh/g)的硅(silicon,Si)来代替碳基材料作为负极活性材料。

在重复进行将锂离子从正极的正极活性材料嵌入(intercalation)负极的负极活性材料中或者从负极的负极活性材料中脱嵌(deintercalation)的过程的同时，进行锂二次电池的充电和放电。

理论上，负极活性材料中的锂嵌入反应和脱嵌反应是完全可逆的，但实际上，锂的消耗超过了负极活性材料的理论容量，在放电期间只有一部分锂得以恢复。因此，在第二次循环之后，较少量的锂离子在充电期间嵌入，但大多数嵌入的锂离子在放电期间脱嵌。因此，第一次充电和放电反应之间的容量差被称为不可逆容量损失，并且，由于市售的锂二次电池是在从正极供应锂离子且于负极中不存在锂的状态下制备的，因而在初始充电和放电期间将不可逆容量损失最小化是非常重要的。

已知这一初始不可逆容量损失主要是由负极活性材料表面上的电解质分解(electrolyte decomposition)反应引起的，由于该电解质分解，通过电化学反应而在负极活性材料表面上形成SEI(固体电解质界面，Solid Electrolyte Interface)。由于在SEI的化成中消耗了大量的锂离子，因而存在导致不可逆容量损失的局限，但是在充电初始阶段形成的SEI在充电和放电期间可防止锂离子与负极或其他材料之间的反应，并且可充当仅使锂离子通过的离子通道(Ion Tunnel)，并因此，SEI通过抑制进一步的电解质分解反应而有助于改善锂二次电池的循环特性。

因此，需要一种方法以改善由SEI的化成导致的初始不可逆性，这类方法之一包括通过在制备锂二次电池之前进行预锂化(pre-lithiation)而使在第一次充电期间产生的副反应预先发生。如上所述，在进行预锂化(pre-lithiation)的情况下，当实际制备的二次电池进行充电和放电时，由于第一次循环是在相应减少不可逆性的状态下进行的，因而有利于减少初始不可逆性。