[发明专利]锂二次电池及该锂二次电池的制造方法

说明书

本发明公开一种锂二次电池，该锂二次电池能够通过在包含硅的负极中使用包含肝素或聚丙烯酸锂(LiPAA)的粘结剂来改进输出特性、寿命特性和电极粘附稳定性。根据本公开的一方面，锂二次电池包括：正极；负极；隔膜，设置在正极与负极之间；以及电解质，其中负极包括包含硅基材料和石墨的电极活性材料、粘结剂和导电材料，并且粘结剂包括肝素和聚丙烯酸锂(LiPAA)中的任一种。

技术领域

本公开涉及一种锂二次电池。

背景技术

通常，与铅电池或镍/镉电池相比，包括电活性材料的锂二次电池具有高的工作电压和高的能量密度。因此，锂二次电池被广泛用作电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的能量存储装置。

电动车辆的里程可以通过增加电池能量密度来提高。为了增加电池能量密度，应该提高电池中使用的材料的能量密度。近来，已经研发了使用Ni基、Co基或Mn基正极材料和石墨(graphite)负极的锂二次电池。

然而，为了克服能量密度的限制，也正在研发能够替代这些材料的其它材料。目前，正在积极地进行对硅的研究，与石墨相比，硅具有超过4000mAh/g的大容量和高的能量密度。

发明内容

本公开的一方面提供一种锂二次电池，该锂二次电池能够通过在包含硅的负极中使用包含肝素(Heparin)或聚丙烯酸锂(LiPAA)的粘结剂来改进输出特性、寿命特性和电极粘附稳定性。

本公开的其它方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从该描述中明显，或者可以通过本公开的实践来习得。

根据本公开的一方面，一种锂二次电池包括：正极；负极；隔膜，设置在正极与负极之间；以及电解质，其中负极包括包含硅基材料和石墨的电极活性材料、粘结剂和导电材料，并且粘结剂包括肝素和聚丙烯酸锂(LiPAA)中的任一种。

硅基材料的粒径可以为50nm或更大且小于10μm。

负极包括的粘结剂的量可以为1wt％或更大且小于50wt％。

导电材料可以包括碳黑和气相生长碳纤维(VGCF)中的至少一种。

负极可以以1:1至1:10的比例包括导电材料和粘结剂。

粘结剂可以进一步包括多巴胺(Dopamine)聚合肝素。

根据本公开的另一方面，一种锂二次电池的制造方法包括：使用球磨装置对包括硅基材料的电极活性材料和粘结剂进行第一研磨；将导电材料添加到通过第一研磨获得的电极活性材料和粘结剂的复合物，并使用球磨装置对复合物进行第二研磨；以及对通过第二研磨获得的电极活性材料、粘结剂和导电材料的复合物进行热处理。

进行第一研磨可以包括：将电极活性材料和粘结剂放入球磨装置中；将以20:1(wt％)的比例混合的ZrO₂球和粉末的复合物放入球磨装置中；以及重复3次以下过程：以500rpm的速度进行研磨1小时，休息30分钟。

进行热处理可以包括：在氩(Ar)气中在300℃下进行热处理1小时。

导电材料可以包括碳黑和气相生长碳纤维(VGCF)中的至少一种。

粘结剂可以包括肝素、聚丙烯酸锂(LiPAA)以及多巴胺聚合肝素中的任一种。

附图说明

根据以下结合附图的具体实施方式，本公开的这些和/或其它方面将变得显而易见并且更容易理解，其中：

图1概念性示出根据本公开的示例性实施例的锂二次电池。

图2示出根据本公开的示例性实施例的负极。

图3A和图3B概念性示出根据本公开的示例性实施例的负极的充电/放电变化。