[发明专利]锂二次电池

说明书

锂二次电池包括正极、负极和非水电解液。负极包括含有天然石墨的负极活性材料，天然石墨的平均粒径(D₅₀)为9μm‑14μm，并且负极的膨胀率为17％以下。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月22日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第 10-2016-0077938号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本 文。

背景

1.领域

示例性实施方案涉及锂二次电池。更具体地，示例性实施方案涉及 具有提高的功率和寿命特性的锂二次电池。

2.相关技术的描述

近来，诸如移动电话、摄像机、手提电脑等的移动电子和电信设备 随着电子和信息技术行业的快速发展已经变得普遍起来。因此，积极地 开发锂二次电池作为装置的电源。

例如，锂二次电池可以作为环境友好的电源用于电动车辆、不间断 电源、电力驱动的工具、人造卫星等中。因此，在上述装置中可能需要 具有能够以改进的容量、功率、稳定性和寿命操作的锂二次电池。

锂二次电池包括电极组件，其可以包括正极(cathode)和负极(anode)， 正极和负极各自包括集流体(current collector)和涂覆在其上的活性材料， 以及在正极和负极之间的多孔隔离层(separation layer)。锂二次电池的正 极活性材料可以包括过渡金属化合物，例如锂钴氧化物(LiCoO₂)，锂镍氧 化物(LiNiO₂)，锂锰氧化物(LiMnO₂)。锂二次电池的负极活性材料可以包 括可以高度回火的诸如天然石墨或人造石墨的结晶碳，其是通过在约 1000℃-1500℃的低温下碳化烃或聚合物获得的伪石墨(pseudo-graphite) 结构，或具有乱层结构的无定形碳基材料。

使用常规天然石墨作为负极活性材料的二次电池可具有高的电极膨 胀率，因此电池的寿命特性会劣化。当使用人造石墨作为负极活性材料 以提高寿命特性时，与包括天然石墨的电池相比，电池的功率或输出不 会得到改善，并且会增加电池的电阻。当使用活性材料混合物或高密度 电极来提高锂二次电池的容量时，电池的寿命特性会降低。

例如，韩国授权专利公开第10-1057162号公开了一种具有改善的循环 性能的金属-碳复合基负极活性材料，然而，其没有提出同时增加锂二次 电池的功率和寿命的措施。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供具有改善的功率和寿命特性的锂二 次电池。

根据示例性实施方案，提供了一种包括正极、负极和非水电解液的 锂二次电池。负极包括含有天然石墨的负极活性材料，天然石墨的平均 粒径(D₅₀)为9μm-14μm，并且由以下等式3表示的负极的膨胀率为17％以 下。

[等式3]

负极的膨胀率(％)＝100×(T₂-T₁)/(T₁)

在上述等式3中，T₁表示充电前的负极厚度，并且T₂表示充电后的负 极厚度。

在一些实施方案中，天然石墨的平均粒径可以为10μm-12μm。

在一些实施方案中，由等式1表示的天然石墨的颗粒密度的变化率为 0.06以下。

[等式1]

颗粒密度的变化率＝(Da-Db)/(a-b)