[发明专利]负电极组合物、负电极和可再充电锂电池

说明书

技术领域

公开了一种用于可再充电锂电池的负电极组合物、一种包括该负电极组合物的用于可再充电锂电池的负电极以及一种包括该负电极的可再充电锂电池。

背景技术

因为由于信息技术工业的发展而正在使用各种各样的便携式装置，所以使用各种类型的电池作为这些便携式装置的能量源。由于针对便携式装置技术的发展和需求增大，所以对作为能量源的可再充电电池的需求增大，在可再充电电池中，具有高能量密度和高电压的可再充电锂电池已经在市场上可以买到并且已经被广泛使用。

可再充电锂电池在充电和放电过程中利用锂离子的嵌入-脱嵌反应。可再充电锂电池包括负电极、正电极、隔板和电解质，负电极包括能够嵌入锂和脱嵌锂的负极活性材料，正电极包括能够嵌入锂和脱嵌锂的正极活性材料。

另外，研发人员正在研究可应用于ISG（起动发电一体机）系统的可再充电电池，ISG系统用于车辆的发动机。

ISG系统是集成了发电机和电动机的系统。具体地说，ISG系统是发动机控制系统，该系统在发动机空闲运转达设定或预订的时间时使发动机停止，并且然后在刹车踏板被放开时或加速踏板被踩下时，执行用于使发动机重新启动的空闲停启功能。

在可被应用于ISG系统的可再充电电池中，有一种AGM（吸收玻璃纤维板）电池，与AGM电池的容量相比，AGM电池具有相对大的体积，但是其由于重复的充电和放电具有循环寿命短的缺点。

为了克服该问题，为ISG系统考虑具有小体积和大能量密度的可再充电锂电池。可再充电电池必须具有高的充放电倍率能力，以被应用于ISG系统。因此，需要可再充电锂电池具有低的自放电率以及高的充放电倍率能力。

发明内容

本发明实施例的一方面在于一种用于具有优异的高输入和输出特性（充放电倍率能力）、阻抗特性、自放电特性和循环寿命特性的可再充电锂电池的负电极组合物。本发明实施例的另一方面在于一种用于可再充电锂电池的包括该负电极组合物的负电极。本发明实施例的又一方面在于一种包括该负电极的可再充电锂电池。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于可再充电锂电池的负电极组合物。负电极组合物包括负极活性材料和结晶碳导电材料，其中，负极活性材料包括软碳，结晶碳导电材料包括平均颗粒直径（D90）为大约1微米至大约20微米的石墨。

基于负电极组合物的总量，可以以大约0.5wt%至大约45.5wt%（具体地说，大约0.5wt%至大约25wt%）的量包含结晶碳导电材料。

结晶碳导电材料可以是不等轴薄片材料。

结晶碳导电材料的斯科特密度可以小于或等于大约0.2g/m³。

结晶碳导电材料的比表面积可为大约5m²/g至大约30m²/g。

结晶碳导电材料可具有大约100g/100g至大约300g/100g的邻苯二甲酸二丁酯（DBP）吸收率。

基于结晶碳导电材料的总量，结晶碳导电材料可以包含小于或等于大约0.1wt%的量的灰分。

结晶碳导电材料还可包含超导电乙炔炭黑。

在X射线衍射（XRD）分析中，结晶碳导电材料在2θ为大约26°处的峰值可为（14700）。

负电极组合物还可包含粘合剂。

粘合剂可以包括从羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、聚丁二稀、丁基橡胶、氟橡胶、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸及其盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧氯丙烷、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚乙烯基吡啶、氯磺化聚乙烯、乳胶、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、丙烯与C2至C8的烯烃的聚合物、(甲基)丙烯酸与(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物及它们的组合中选择的一种。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于可再充电锂电池的负电极。负电极包括集流体和设置在集流体上的负电极组合物。

根据本发明的又一实施例，提供了一种可再充电锂电池。可再充电电池包括负电极、包括正极活性材料的正电极、设置在正电极和负电极之间的隔板以及电解质。

正极活性材料可包括从锂钴基氧化物、锂镍钴锰基氧化物、锂镍钴铝基氧化物以及橄榄石基氧化物中选择的至少一种。

正极活性材料还可包括活性碳。

基于正极活性材料的总量，可以包含大约0.5wt%至大约50wt%的量的活性碳。

正电极还可包括导电材料。