[发明专利]用于制造负极的装置和制造负极的方法

说明书

本发明提供一种用于制造负极的装置，所述装置包括：包含预锂化溶液的预锂化浴槽，所述预锂化浴槽依次划分为浸渍区段、预锂化区段和老化区段；负极辊，所述负极辊设置在所述预锂化溶液的外部，其中所述负极辊被配置为允许负极结构被卷绕和展开；以及一个或多个预锂化辊，所述预锂化辊设置在所述预锂化溶液的内部，其中所述一个或多个预锂化辊允许从所述负极辊上展开的所述负极结构在所述预锂化浴槽中移动，其中所述预锂化辊包括内环、形成在所述内环上且可旋转的外环、以及设置在所述内环和所述外环之间的滚动元件，并且包括在所述预锂化辊中的所述外环包括非导体。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月17日提交的韩国专利申请第10-2019-0057950号的优先权和权益，通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。

本发明涉及一种用于制造负极的装置和一种制造负极的方法。

背景技术

近来，为了应对诸如移动电话、笔记本计算机、和电动汽车之类的使用电池的电子装置的迅速传播，对于尺寸小、重量轻、和容量相对高的二次电池的需求正迅速增加。特别是，因重量轻和能量密度高，锂二次电池作为用于便携式装置的驱动电源一直是关注的焦点。因此，一直在进行改善锂二次电池性能的研发工作。

锂二次电池通常包括正极、负极、插置在正极和负极之间的隔板、电解质、有机溶剂、和类似者。除此之外，在正极和负极中，包括正极活性材料或负极活性材料的活性材料层可形成在集电器上。一般而言，诸如LiCoO₂、LiMn₂O₄、或类似者之类的含锂金属氧化物被用作正极中的正极活性材料，而不含锂的碳基材料或硅基材料被用作负极中的负极活性材料。

在这种负极的情况下，诸如固体电解质界面层(solid electrolyte interfacelayer,SEI layer)之类的钝化膜在初始充电期间形成在负极表面上。由于钝化膜妨碍有机溶剂进入负极中并抑制有机溶剂的分解反应，因而，改善了负极结构的老化和负极结构的可逆性，并且使得该负极结构能够在负极中应用。然而，钝化膜的形成反应，作为不可逆反应，导致了锂离子的消耗，造成电池容量降低，并且随着在电池的电池循环重复的同时锂离子被消耗，因而容量和循环寿命降低。

因此，已发展了一种通过将锂嵌入负极中来预锂化(pre-lithiation)负极从而促进在负极表面上预形成钝化膜、防止容量降低、和改善循环寿命的方法。

作为预锂化方法的示例，通过使负极结构和锂金属接触来使锂扩散至负极结构中的方法、将负极结构引入含锂盐的浴槽中并使用锂金属作为对电极对负极结构电化学充电的方法、和类似者是已知的。

同时，还考虑了通过将上述以电化学充电方式的预锂化应用于辊对辊(roll-to-roll)工艺来一次性预锂化负极结构的方法。可通过在使用辊结构在反应浴槽中移动负极结构的同时，对负极结构进行电化学充电来进行使用辊对辊工艺的预锂化。

在这种情况下，考虑到刚度、耐久性等，辊对辊工艺中使用的辊结构通常由诸如不锈钢、铁、铜、铝等材料制成。然而，由于这些材料是导电材料，当在预锂化工序中应用包括该材料的辊结构时，用于将锂嵌入负极结构中的电流至少部分地向外流动，由此电流因导电材料而被消耗，因此，存在发生工艺损失并且难以稳定地进行预锂化和控制负极结构的预锂化程度的问题。

韩国注册专利第10-0291067号公开了一种预锂化碳电极的方法以及使用该方法制造锂二次电池的方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国注册专利第10-0291067号

发明内容

[技术问题]