[发明专利]用于锂二次电池的负极和包括该负极的锂离子二次电池

说明书

本公开内容涉及一种电极及其制造方法，所述电极包括依次堆叠在其表面上的锂扩散速率控制层和锂层。所述电极包括：集电器；形成在集电器的表面上的电极活性材料层；形成在电极活性材料层的表面上的锂扩散速率控制层；以及形成在锂扩散速率控制层的表面上并且含有锂金属成分的锂层。

技术领域

本公开内容涉及一种用于锂二次电池的负极和一种包括该负极的锂离子二次电池。本申请要求于2018年1月26日在韩国提交的韩国专利申请第10-2018-0009874号的优先权。

背景技术

近来，随着移动设备、个人计算机、电动机和现代电容器装置的开发和普及，对高容量能源的需求日益增长。这种能源的典型示例包括锂二次电池。硅作为用于下一代非水电解质二次电池的负极材料备受关注，因为其容量(约4200mAh/g)相当于通常用作负极材料的石墨基材料的容量(理论容量：372mAh/g)的约10倍或以上。因此，已经提出了与锂合金化以表现出高理论容量的金属氧化物(诸如氧化硅或氧化锡)作为替代碳质材料的新型负极活性材料。然而，这种金属氧化物在充/放电期间经历体积变化，从而在活性材料中发生破裂和劣化，导致不希望的循环寿命降低。为了解决该问题，已经进行了将锂预先插入到金属氧化物中的预锂化(prelithiation)工序的尝试。作为这种预锂化(prelithiation)的示例，根据现有技术，已经使用了包括以下步骤的预锂化(prelithiation)工序：在负极活性材料的表面上堆叠(层压)锂金属箔以形成电极组件，然后向电极组件中注入电解质，使得锂可以扩散到负极活性材料层中。然而，当在该工序期间在锂金属箔的层压之后注入电解质所需的时间被延迟时，锂可能会不均匀地扩散到负极活性材料层中，从而导致电阻增加，或者锂可能扩散到空气中而导致锂含量的损失。因此，对新型负极活性材料的研究一直存在需求。

发明内容

技术问题

本公开内容旨在提供一种用于锂离子电池的负极的新型预锂化(prelithiation)方法、从该方法获得的负极、以及包括该负极的锂离子二次电池。本公开内容的这些和其他目的和优点可通过以下详细描述而被理解，并且从本公开内容的示例性实施方式将变得更加显而易见。此外，将容易理解的是，本公开内容的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的手段及其组合来实现。

技术方案

在本公开内容的一个方面，提供一种电极及其制造方法，所述电极包括依次堆叠在其表面上的锂扩散速率控制层和锂层。根据本公开内容的第一实施方式，提供一种电极，包括：集电器；形成在集电器的表面上的电极活性材料层；形成在电极活性材料层的表面上的锂扩散速率控制层；以及形成在锂扩散速率控制层的表面上并且含有锂金属成分的锂层，其中，所述锂扩散速率控制层包括基于100重量％的锂扩散速率控制层的80重量％或以上的量的聚合物材料。

根据本公开内容的第二实施方式，提供如第一实施方式中所限定的电极，其中所述聚合物材料包括可溶胀聚合物材料、可洗脱聚合物材料或两者。

根据本公开内容的第三实施方式，提供如第二实施方式中所限定的电极，其中所述可溶胀聚合物材料显示出由下式1确定的3或以上的溶胀度：

[式1]

溶胀度＝{(Ws-Wd)/Wd}

在式1中，Wd代表在浸入电解质中之前聚合物材料的重量，Ws代表浸入后24小时聚合物材料的重量。

根据本公开内容的第四实施方式，提供如第二实施方式中所限定的电极，其中所述可洗脱聚合物材料在室温(约20℃至35℃)下对碳酸酯(carbonate)溶剂的溶解度为1g/100mL或以上。

根据本公开内容的第五实施方式，提供如上述实施方式中任一项所限定的电极，其中所述电极活性材料层包括电极活性材料、粘合剂和导电材料。