[发明专利]锂二次电池

说明书

本发明涉及一种锂二次电池，其通过以下方式制造：形成无负极电池，然后通过充电在负极集电器上形成锂金属。在所述锂二次电池中，由于锂金属以与大气阻隔的状态形成在负极集电器上，因此在负极上形成的常规表面氧化物层(原生层(native layer))的产生并不必然发生，从而防止降低电池的效率和寿命特性。

技术领域

本申请要求基于2018年11月2日提交的韩国专利申请第10-2018-0133289号和2019年11月1日提交的韩国专利申请第10-2019-0138598号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请的全部内容结合在此。

本发明涉及一种具有施加了高不可逆正极材料的无负极(无阳极(Anode free))结构的锂二次电池。

背景技术

近来，正在开发需要电池的各种装置，诸如移动电话、无线家用电器和电动车辆。随着这些装置的开发，对二次电池的需求也在增加。特别地，随着电子产品小型化的趋势，二次电池也变得越来越轻和越来越小。

根据这种趋势，使用锂金属作为活性材料的锂二次电池受到关注。锂金属具有较低的氧化还原电位(相对于标准氢电极为-3.045V)和较高的重量能量密度(3,860mAhg^-1)，因此有望成为用于高容量二次电池的负极材料。

然而，当将锂金属用作电池的负极时，通常通过将锂箔贴附在平面集电器上来制备电池。在这种情况下，由于锂作为碱金属具有高反应性，并且与水以及空气中的氧发生爆炸性反应，因此锂的缺点在于难以在一般环境中制备和使用。特别地，当锂金属暴露于大气时，其由于氧化反应而具有LiOH、Li₂O、Li₂CO₃或类似物的氧化物层。如果在表面上存在表面氧化物层(原生层(native layer))，则存在以下问题：氧化物层充当绝缘膜而降低电导率并抑制锂离子的顺畅运动，从而导致电阻增加。

为此，执行真空沉积工艺以形成锂负极，因此部分地改善了由于锂金属的反应性而导致形成表面氧化物层的问题。然而，在电池组装工序中，锂金属仍然暴露于大气中，不可能初始抑制表面氧化物层的形成。因此，需要开发一种锂金属电极，该锂金属电极能够解决锂的反应性的问题并且能够在提高使用锂金属的能量效率的同时，进一步简化工艺。

(专利文献1)韩国待审专利公开第10-2016-0052323号“锂电极和包括该锂电极的锂电池”

发明内容

技术问题

作为解决上述问题的各种研究的结果，本发明的发明人设计了一种无负极(Anodefree)电池结构，在这种无负极(Anode free)电池结构中，通过在电池的组装后进行充电，由于从正极活性材料传输的锂离子而能够在负极集电器上形成锂金属层，从而从根本上阻断了在电池的组装期间锂金属与大气的接触，并且发明人还开发了能够稳定地形成锂金属层的正极活性材料的组合物。

因此，本发明的目的是提供一种通过解决由锂金属的反应性引起的问题和在组装期间发生的问题而具有改善的性能和寿命的锂二次电池。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种锂二次电池，其包括正极、负极、插置在二者之间的隔板、和电解质，其中所述正极的正极混合物中包含正极活性材料和不可逆容量为200mAh/g或以上且初始不可逆性25％或以上的锂金属化合物，并且在锂二次电池的充电期间，正极的锂金属从正极移动并且形成在负极集电器上。

有益效果

在根据本发明的锂二次电池中，由于在负极集电器上形成锂金属层的整个过程中，锂金属层以与空气阻隔的状态被涂覆，因此可以抑制由于大气中的氧和水分而导致的锂金属的表面氧化物层的形成，由此具有了改善循环寿命特性的效果。