专利情报-LG化学-锂二次电池用负极(二)

发布于 2021-04-01 10:23 ，所属分类：知识学习综合资讯

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CN112292771A 用于锂二次电池的负极、包括所述负极的锂二次电池及其制造方法

申请日：20190926

公开(公告)日：20210129

为解决锂二次电池初始不可逆容量问题，现有技术已经尝试了将锂预插入负极的预锂化技术。其中，锂直接接触法是将锂薄膜直接层压在负极层上的方法，并且在电池组装后，注入电解质以使锂薄膜中的锂向负极移动以增加负极中的锂含量，从而解决了不可逆容量降低的问题。

然而，在锂二次电池的制造中，在电池组装后注入电解质时或直到初始充放电经常发生时间延迟。在此，在注入电解质之前，附着在负极上的锂薄膜中的锂可能会不均匀地移动到电极中(固体扩散)，从而使电阻增加，或者锂可能扩散到空气中，引起锂量损失的问题。

基于此，本发明提供了一种锂离子电池负极的新型(预)锂化方法，其可通过减缓随着电池组装后直到电解质注入的时间延迟而产生的锂的固体扩散速率，来使锂的损失量最小化并减少锂副反应的量。同时，通过改善锂扩散速率控制层的电阻增加的问题而来改善电池的性能。

一种用于锂二次电池的负极包括：集电器；形成在集电器上的负极混合物层；通过原子层沉积形成在负极混合物层上的锂扩散速率控制层；和形成在锂扩散速率控制层上的锂层。锂扩散速率控制层可包括选自由Al2O3、TiO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5、Nb2O5、Y2O3、MbO、CeO2、SiO2、La2O3、Ln2O3、Lu2O3、PrAlO3、Er2O3、HfAlO、HfSiO、ZrSiO、ZrAlO、HfON、HfSiON、SrTiO3、BaTiO3、BST和层压体构成的组中的一种或两种或更多种，锂扩散速率控制层的厚度可以为0.1nm~100nm，锂扩散速率控制层和锂层的厚度比可以为1:100至1:20000。

用于制造包含本发明负极的锂二次电池的方法包括：在集电器上形成负极混合物层；通过重复在负极混合物层上引入金属氧化物的原子层沉积工艺来形成锂扩散速率控制层；通过在锂扩散速率控制层上层压锂薄膜来制造负极；制造包括在上一步骤中所制备的负极的电极组件；将电解质注入到电极组件中。

本发明的负极包括位于锂薄膜和负极混合物层之间的锂扩散速率控制层，因此可以在预锂化工艺中控制锂的扩散速率，并且可以通过抑制锂的损失或锂的副反应来改善循环特性。此外，根据本发明的锂离子二次电池的制造方法具有如下优点：通过藉由原子层沉积法形成非常薄的锂扩散速率控制层，使得由于锂扩散速率控制层的材料特性引起的电阻增加最小化。

独立权利要求1、10、11原文：

1. 一种用于锂二次电池的负极，包括：集电器；形成在所述集电器上的负极混合物层；通过原子层沉积(Atomic Layer Deposition)形成在所述负极混合物层上的锂扩散速率控制层；和形成在所述锂扩散速率控制层上的锂层。

10.一种用于制造锂二次电池的方法，所述方法包括：在集电器上形成负极混合物层的步骤(S11)；在剥离板的表面上形成锂薄膜层的步骤(S12)；通过重复在所述锂薄膜层上引入金属氧化物的原子层沉积工艺来形成锂扩散速率控制层的步骤(S13)；通过堆叠步骤(S11)和步骤(S13)的产物以使所述负极混合物层和所述锂扩散速率控制层彼此面对来制备负极的步骤(S14)；制造包括在步骤(S14)中所制备的负极的电极组件的步骤(S15)；和将电解质注入到所述电极组件中的步骤(S16)。

11.一种用于制造锂二次电池的方法，所述方法包括：在集电器上形成负极混合物层的步骤(S21)；通过重复在所述负极混合物层上引入金属氧化物的原子层沉积工艺来形成锂扩散速率控制层的步骤(S22)；通过在所述锂扩散速率控制层上层压锂薄膜来制造负极的步骤(S23)；制造包括在步骤(S23)中制备的所述负极的电极组件的步骤(S24)；和将电解质注入到所述电极组件中的步骤(S25)。

-END-