[发明专利]负极和包括所述负极的二次电池

说明书

本发明涉及一种负极和包括该负极的二次电池，所述负极包括负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包括负极活性材料和导电材料。所述负极活性材料包括SiO_x(0≤x2)颗粒；所述导电材料包括：其中一个石墨烯片的一部分连接到相邻石墨烯片的一部分的次级颗粒；和其中2至5,000个单壁碳纳米管单元彼此耦接的碳纳米管结构，其中所述次级颗粒的氧含量是基于所述次级颗粒的总重量的1重量％至10重量％，通过氮气吸附BET法测得的所述次级颗粒的比表面积为500m²/g至1100m²/g，并且所述碳纳米管结构以0.01重量％至1.0重量％的量被包括在所述负极活性材料层中。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年03月08日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0027162号和于2019年10月04日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2019-0123302号的权益，将上述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种负极和包括该负极的二次电池，所述负极包括负极活性材料层，其中所述负极活性材料层包括负极活性材料和导电材料。所述负极活性材料包括SiO_x(0≤x2)颗粒；所述导电材料包括：其中一个石墨烯片的一部分连接到相邻石墨烯片的一部分的次级颗粒；和其中2至5,000个单壁碳纳米管单元彼此耦接的碳纳米管结构，其中所述次级颗粒的氧含量是基于所述次级颗粒的总重量的1重量％至10重量％，通过氮气吸附BET法测得的所述次级颗粒的比表面积为500m²/g至1100m²/g，并且所述碳纳米管结构以0.01重量％至1.0重量％的量被包括在所述负极活性材料层中。

背景技术

随着近年来对移动装置的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。因此，已经对可以满足各种需求的电池进行了各种研究。特别地，已经积极地对作为此类装置的电源的具有高能量密度以及优异的寿命和循环特性的锂二次电池进行了研究。

锂二次电池是指包括含有能够嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料的正极、含有能够嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料的负极、以及在具有在正极和负极之间插置的微孔隔板的电极组件中含有锂离子的非水电解质的电池。

同时，由于仅用负极活性材料不能确保负极的导电性，所以存在电池的电阻过高的问题。因此，通常来说，负极另外地包括导电材料。通常，主要使用粘性导电材料，例如炭黑，并且为了通过进一步提高导电率来提高电池容量，还使用线性导电材料。

单壁碳纳米管是线性导电材料的一个实例，并且由于其细长形状而提高了负极活性材料层中的导电性。因此，典型地，通过将单壁碳纳米管完全分散而获得的分散体来制备负极浆料，然后通过该负极浆料制备负极活性材料层。然而，在反复地进行电池的充放电时，由于负极活性材料的体积变化过大，因此单壁碳纳米管的表面破损或单壁碳纳米管断开，从而存在负极活性材料层中的导电网络难以维持的问题。因此，导电网络被阻断或减少，这劣化了电池的寿命性能。

同时，石墨烯可以用作平面导电材料。在石墨烯的情况下，其导电性优异。然而，尽管为了提高导电性而将石墨烯形成为单层(single layer)是有利的，但是以单层形式制造石墨烯的工艺非常复杂，从而增加了制造成本。另一方面，当石墨烯的厚度大于或等于期望水平时，存在着提高导电性的效果不足的问题。此外，即使将具有期望水平的厚度为10nm或更小的石墨烯用作导电材料，由于石墨烯的过度的表面接触，也难以在负极的电解质溶液中容易地迁移，因此，负极的电阻增加，导致电池性能下降。此外，由于通常使用的石墨烯的制造方法，因此石墨烯具有大尺寸的表面，因此，石墨烯存在于负极活性材料的大部分表面的周围。在那种情况下，由于其他导电材料例如碳纳米管主要通过在石墨烯的表面上团聚(aggregation)而不是直接接触负极活性材料而存在，所以可能无法顺畅地形成负极的整个导电网络。