[发明专利]包含球形天然石墨的负极及包含该负极的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及包含球形天然石墨的负极及包含该负极的锂二次电池。

背景技术

最近，随着信息通信产业的发展，电子设备逐渐小型化、轻量化、薄型化及便携化，随之对作为这种电子设备的电源使用的电池的高能量密度化的要求也越来越高。锂二次电池作为最能满足这种要求的电池，目前对锂二次电池的研究正在活跃进行。

目前，作为锂二次电池用负极活性物质，正在使用碳材料，尤其，主要使用结晶性高的石墨。石墨具有层状结构，并且，当充电时，锂离子从石墨层边缘(edge)向石墨层之间浸入，由此形成石墨层间(graphite intercalation)化合物。

但是，由于在大多数情况下，石墨呈接近鳞片状的形状，因此，当形成负极时，层面以与集电体平面平行的方式堆积。因此，石墨层的边缘相对于正极以垂直方式配置，从而存在充电时从正极脱离的锂离子无法顺畅地浸入石墨层之间的问题。

尤其，当进行大电流充电时，相对于石墨的锂离子的扩散未能充分形成，因此存在放电容量降低的问题。

另外，通常锂二次电池的充电采用恒定电流-恒定电压充电方式，放电采用恒定电流放电方式，因此，当进行恒定电压充电时，在低电流条件下插入于石墨结晶深处的锂离子在高率放电时，以未完全放电的状态残存于石墨内，由此成为引起石墨的循环劣化的一个原因。

尤其，如上所述，在现有的锂二次电池中，在充电时从正极脱离的锂离子无法向层之间顺畅地浸入，因此存在更多的锂离子残留于石墨内而循环特性的劣化加重的问题。

发明内容

技术问题

本发明所要解决的问题在于，提供初始效率、电极粘结力及容量特性优良的锂二次电池用负极及包含该锂二次电池用负极的锂二次电池。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供负极，该负极包含表面涂敷有非晶质碳层的球形天然石墨，并在1.40g/cc至1.85g/cc的压缩密度下，取向指数为0.06至0.08。

并且，本发明提供包含正极、负极、介于上述正极和负极之间的隔板以及溶解有锂盐的电解质的锂二次电池。

发明的效果

本发明通过将非晶质碳涂敷于球形天然石墨的表面而调节负极的取向指数，可以提高锂二次电池的初始效率、电极粘结力及容量特性。

附图说明

本说明书所附的以下附图用于例示本发明的优选实施例，起到与上述的发明内容一同使本发明的技术思想更加容易被理解的作用，因此，本发明不应解释为仅局限于这些附图所记载的事项。

图1是表示球形天然石墨的表面的硬度(hardness)的图，示出了基于表面涂敷有非晶质碳层的程度的硬(hard)的球形天然石墨(a)，以及软(soft)的球形天然石墨(b)。

图2为根据本发明的实验例2表示实施例1至实施例3及比较例1和比较例2的锂二次电池的取向指数的锂二次电池的初始效率特性的图表。

图3为根据本发明的实验例3表示实施例1、实施例3、实施例4及比较例3至比较例5的锂二次电池的取向指数的锂二次电池的容量特性的图表。

具体实施方式

以下，为了有助于对本发明的理解，对本发明进行更加详细的说明。

在本说明书及发明要求保护范围中使用的术语或单词不能以通常性的或词典上的意义来限定并解释，而是应立足于发明人为了以最佳的方法说明自己的发明而能够适当地定义术语的概念的原则，以符合本发明的技术思想的意义和概念来解释。

本发明一实施例的负极包含表面涂敷有非晶质碳层的球形天然石墨，并在1.40g/cc至1.85g/cc的压缩密度下，取向指数为0.06至0.08。

根据本发明的一实施例，通过将非晶质碳涂敷在球形天然石墨的表面而调节负极的取向指数，可以提高锂二次电池的初始效率、电极粘结力及容量特性。

通常，作为锂类二次电池的负极材料，使用非晶质碳或结晶质碳，其中，由于结晶质碳的容量高，因而主要使用结晶质碳。作为这种结晶质碳，有天然石墨或人造石墨。

在人造石墨的情况下，虽然充电/放电效率高，但不仅费用昂贵，而且在水系浆料内的分散性非常低，因而在工序方面存在困难，并且，由于容量低，因而难以获得所需水准的电池的物理特性。

相反，天然石墨既便宜，又呈现优良的电压平坦性及接近理论容量的高容量，因此作为活性物质的效用性高。但是，由于天然石墨呈现高结晶板状，因此，在将上述天然石墨制成极板的情况下，活性物质被扁平地压缩成高密度，使得电解液不容易浸渍，从而可能使高率充电/放电特性降低。