[发明专利]锂二次电池

说明书

本发明涉及包括正极、负极以及电解质的锂二次电池，其中，所述电解质包括面向负极的第一电解质层和置于所述第一电解质层上并面向正极的第二电解质层，所述第一电解质层具有比所述第二电解质层更高的离子电导率，并且通过充电，锂离子从正极迁移出而在负极的负极集电体上形成锂金属。

技术领域

本申请要求基于2018年10月31日提交的韩国专利申请号10-2018-0131581和2019年10月31日提交的韩国专利申请号10-2019-0137128的优先权的权益，通过援引将其全部公开内完整并入本文。

本发明涉及无负极结构的锂二次电池，其包括具有差异离子电导率的电解质。

背景技术

最近已经开发了从便携式电话、无线家用电器到电动车辆的各种需要电池的装置，并且随着这些装置的开发，对二次电池的需求也正在增加。特别是，随着电子产品的小型化趋势，二次电池也趋于轻量化和小型化。

对应于这种趋势，最近使用锂金属作为活性材料的锂二次电池备受关注。锂金属具有氧化还原电位低(相对于标准氢电极为-3.045V)且重量能量密度大(3,860mAhg^-1)的特性，并且已期望其作为高容量二次电池的负极材料。

然而，当使用锂金属作为电池负极时，通常将锂箔附着在扁平集电体上来制造电池，并且由于锂作为碱金属具有高反应性而与水发生爆炸性反应，还与大气中的氧气发生反应，因此存在在一般环境下难以制造和使用的缺点。特别是，当锂金属暴露于大气时，由于氧化而获得诸如LiOH、Li₂O和Li₂CO₃等氧化层。当表面上存在表面氧化层(自然层)时，氧化层充当绝缘膜，从而降低电导率，并且通过抑制锂离子的平滑迁移而引起电阻增加的问题。

由于这样的原因，通过在形成锂负极中进行真空蒸镀过程，已经部分改善了由于锂金属反应性而形成表面氧化层的问题，然而，在电池组装过程中暴露于大气，仍然不可能从根本上抑制表面氧化层的形成。鉴于上述，需要开发一种能够解决锂反应性问题并且使过程更简化同时通过使用锂金属提高能量效率的锂金属电极。

现有技术文献

专利文献

韩国专利公开号10-2016-0052323“锂电极和包含其的锂电池”

发明内容

技术问题

作为鉴于上述问题进行广泛研究的结果，本发明的发明人已经设计了一种能够在组装电池后使用通过充电从正极活性材料转移的锂离子在负极集电体上形成锂金属层的无负极电池结构，使得在组装电池时从根本上阻止锂金属与大气的接触，并且已经开发了能够稳定地形成锂金属层的正极活性材料的组成。另外，本发明的发明人已经开发了一种锂二次电池，其通过包括两个以上具有不同离子电导率的电解质层，能够通过离子电导率的差异来抑制枝晶生长。

因此，本发明的目的是提供一种锂二次电池，其通过解决由锂金属反应性引起的问题以及在组装过程中产生的问题来提高性能和寿命。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种包括正极、负极以及电解质的锂二次电池，

其中，所述电解质包括面向负极的第一电解质层和置于所述第一电解质层上并面向正极的第二电解质层，

所述第一电解质层具有比所述第二电解质层更高的离子电导率，并且

通过充电，锂离子从正极迁移出而在负极的负极集电体上形成锂金属。

有利效果

本发明的锂二次电池通过在负极集电体上形成锂金属层的过程，在与大气隔绝的同时进行涂覆，因此能够抑制由于大气中的氧气和水分而在锂金属上形成表面氧化层，结果，获得了提高循环寿命特性的效果。