[发明专利]制造负极的方法以及由此获得的负极

说明书

本公开内容涉及一种制造锂二次电池的方法，包括以下步骤：(S1)将包括负极活性材料、导电材料、粘合剂、和溶剂的负极浆料涂布至集电器的至少一个表面上，接着进行干燥和压制，以形成负极活性材料层，由此提供初始负极；(S2)以排列有图案单元的图案的形状将锂金属箔涂布至所述初始负极的所述负极活性材料层的表面上；(S3)切割在其上被图案涂布了所述锂金属箔的所述初始负极以获得负极单元；(S4)用电解质浸渍所述负极单元以获得预锂化的负极；以及(S5)将从步骤(S4)获得的所述负极与正极和隔板进行组装，其中步骤(S3)通过以使得每一个图案单元定位在每一个负极单元的中心部分处并占据所述负极单元的表面大于或者等于10％且小于100％的面积的方式切割所述初始负极来实施。

技术领域

本申请要求在韩国于2018年3月20日提交的韩国专利申请第10-2018-0032219号的优先权。本公开内容涉及一种制造负极的方法。更具体而言，本公开内容涉及一种能改善负极初始效率的制造预锂化的负极的方法。

背景技术

随着技术进步以及对于移动设备的需求已增长，对于二次电池作为能量来源的需求已日渐增长。在这些二次电池之中，具有高能量密度和操作电压、长循环寿命、以及低放电率的锂二次电池已经商品化并广泛使用。

锂二次电池包括正极、负极、插置在正极和负极之间以使它们彼此隔离的隔板、以及与正极和负极电化学连通的电解质。

这种锂二次电池通常通过使用用于正极的诸如LiCoO₂、或者LiMn₂O₄之类的嵌入锂的化合物、和用于负极的诸如碳质材料或者Si基材料之类的非嵌入锂的化合物来获得。在充电期间，嵌入至正极的锂离子通过电解质迁移至负极。在放电期间，锂离子从负极迁移回正极。在充电期间，从正极迁移至负极的锂与电解质反应以在负极表面上形成一种钝化膜(passivation film)，固体电解质界面SEI(solid electrolyte interface)。SEI抑制负极与电解质的反应所需的电子传输，以防止电解质分解，由此稳定了负极的结构。另一方面，SEI的形成是不可逆的，导致锂离子的消耗。也就是说，由形成SEI消耗的锂不能在随后的放电过程期间返回至正极，造成电池容量的降低。这被称为不可逆容量(irreversiblecapacity)。除此之外，由于二次电池的正极和负极的充电/放电效率并非完美的100％，因而随着循环的进行而产生了锂离子的消耗，导致电池容量的降低，造成循环寿命的退化。特别是，当出于高容量的目的将Si基材料用于负极时，因锂的损耗而导致初始不可逆容量变高以及初始效率变低。

因此，已尝试实施预锂化(pre-lithiation)以减小负极的初始不可逆性。也就是说，在制造电池之前，初步实施负极的不可逆反应或者将一些锂预先嵌入负极以确保初始不可逆性，以便改善电池的容量和电化学特性。

例如，预锂化已通过藉由沉积工艺或者粉末涂布工艺将锂金属附接至负极活性材料或者包括负极活性材料的负极层、将隔板插置在由此获得的负极和正极之间以组装电池单元、以及将电解质注入电池单元中来实施。当如上所述在电池单元的装配之后注入电解质时，锂通过附接至负极层的锂金属和电解质之间的反应而被离子化，然后嵌入负极层中，同时锂金属中释放锂离子的位点在电池单元中保持为空置空间。结果，在形成电池单元的正极/隔板/负极中产生了间隔现象，由此中断顺利的充电/放电。

除此之外，由于用于预锂化的锂金属昂贵，因而将锂金属附接至整个负极是经济上不利的。除此之外，因过量锂的缘故，在预锂化期间电解质显著减少，造成电解质的过度消耗以及由副产物导致的电化学负效应。

发明内容

技术问题

设计本公开内容以解决现有技术的问题，并因此本公开内容旨在提供一种制造锂二次电池的方法，在该方法中，以成本有效而没有锂金属的任何浪费的方式实施用来补偿负极的不可逆容量的预锂化步骤，并且在制造电池之后改善了正极/隔板/负极的接触性质。