[发明专利]用于锂二次电池的负极、包括其的锂二次电池及制造其的方法

说明书

根据本发明实施方案的用于锂二次电池的负极包括负极集流体和形成在负极集流体上的负极活性物质层。负极活性物质层包括孔隙率彼此不同并且重复交替地布置的第一部分和第二部分。本发明提供了一种包括该负极并具有提高的锂离子扩散性和快速充电/放电特性的锂二次电池。

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请要求于2021年9月1日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2021-0116212号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于锂二次电池的负极、包含该负极的锂二次电池以及制造该负极的方法。更具体地，本发明涉及包括负极集流体和负极活性物质层的负极、包括该负极的锂二次电池及制造该负极的方法。

背景技术

随着信息技术和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等移动电子装置的电源。最近，正在开发包括二次电池的电池组并将其用作环保车辆的电源。

锂二次电池因其运行电压高且每单位重量的能量密度高、充电率高、尺寸紧凑等而备受关注。

在锂二次电池的高C-倍率(C-rate)快速充电中，锂盐可能由于负极电阻而沉积在负极表面上，从而随着充电/放电循环的重复而降低容量。因此，可以优选增加锂离子的扩散率以降低负极电阻。

为了增加电极中的锂离子扩散率，可以在电极中形成锂离子通道。例如，可以通过激光蚀刻、压印(imprinting)等在电极中形成微孔或线状通道(line-shaped channel)使得锂离子可以通过通道渗透或扩散到电极中。

然而，在上述方法中，在电极中具有精细图案(fine pattern)的离子通道可能不会以高速均匀地形成，并且生产效率也可能劣化。

另外，当形成精细图案时，可能在电极表面上产生毛刺，并且可能增加电极厚度。此外，电极中的孔特性和电池单元性能可能因微图案(micro-pattern)形成而劣化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于锂二次电池的负极，其具有提高的电学、物理和化学性质。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造具有提高的稳定性和可靠性的用于锂二次电池的负极的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种锂二次电池，其包括用于锂二次电池的负极。

根据本发明实施方案的用于锂二次电池的负极包括负极集流体和形成在负极集流体上的负极活性物质层。负极活性物质层包括孔隙率彼此不同并且重复交替布置的第一部分和第二部分。

在一些实施方案中，负极集流体可以包括从负极集流体的一侧突出的负极极耳。第一部分和第二部分可以沿负极极耳的突出方向或与负极极耳的突出方向垂直的方向交替重复地布置。

在一些实施方案中，第一部分和第二部分可以在与负极极耳的突出方向垂直的方向上延伸，并且沿突出方向交替重复地布置。

在一些实施方案中，第一部分和第二部分可以各自沿突出方向具有均匀的孔隙率。

在一些实施方案中，第一部分和第二部分可以具有相同的厚度。

在一些实施方案中，负极活性物质层的Y/X可以在0.57至0.87的范围内。X是通过负极活性物质层的X射线显微镜(X-ray microscopy，XRM)测量获得的最大孔隙率并且Y是通过负极活性物质层的XRM测量获得的最小孔隙率。

在一些实施方案中，第一部分的孔隙率可以高于第二部分的孔隙率，并且第一部分中的最大孔隙率点(point of a maximum porosity)与第二部分中的最小孔隙率点(point of a minimum porosity)之间的距离在0.3mm至2mm的范围内。