[发明专利]锂二次电池

说明书

本发明涉及一种锂二次电池，所述锂二次电池被制成无负极电池并且包含通过充电在负极集电器上形成的锂金属。所述锂二次电池包含在与大气隔绝的状态下在负极集电器上形成的锂金属，从而基本上不发生现有技术中在负极上形成的表面氧化层(原生层)的产生，从而防止电池的效率和寿命特性的劣化。

技术领域

本申请要求基于2017年6月21日提交的韩国专利申请号10-2017-0078607和2018年6月20日提交的韩国专利申请号10-2018-0070926的优先权的权益，并通过引用将其全部内容并入本文中。

本发明涉及一种锂二次电池，所述锂二次电池具有使用了高度不可逆正极材料的无负极结构。

背景技术

最近，正在开发需要电池的各种装置，例如移动电话、无线家用电器以及电动车辆。随着这些装置的发展，对二次电池的需求也在增加。特别是，随着电子产品的小型化趋势，二次电池也正在变得更轻和更小。

根据这种趋势，最近，使用锂金属作为活性材料的锂二次电池已经受到关注。锂金属具有氧化还原电位低(相对于标准氢电极为-3.045V)和重量能量密度高(3860mAhg^-1)的特性，因此它有望作为高容量二次电池的负极材料。

然而，当使用锂金属作为电池负极时，通常通过将锂箔贴附到平面状集电器上来制造电池，但是由于锂作为碱金属具有高反应性而会与水发生爆炸性反应并且与大气中的氧气反应，因此具有难以在常规环境中制造和使用的缺点。特别是，当锂金属暴露于大气时，会由于氧化而形成诸如LiOH、Li₂O、Li₂CO₃等的氧化层。当在表面上存在表面氧化层(原生层)时，氧化层作为绝缘膜起作用，因此产生导电性降低、并且抑制锂离子的顺利移动、从而增加电阻的问题。

出于这个原因，尽管通过进行真空沉积工艺形成锂负极而部分地改善了由于锂金属的反应性所引起的表面氧化层形成的问题，但是锂金属在电池组装过程中仍然暴露于大气，并且不可能从根本上抑制表面氧化层的形成。因此，需要开发可以在通过使用锂金属改善能量效率的同时解决锂的反应性问题并且可以更容易地简化工序的锂金属电极。

[专利文献]

韩国专利申请特许公开号10-2016-0052323，“Lithium electrode and lithiumbattery containing the same(锂电极和含有所述锂电极的锂电池)”。

发明内容

【技术问题】

为了解决上述问题，本发明的发明人进行了各种研究，结果为了能够根本性地防止在组装电池时锂金属与大气接触，设计了一种无负极电池结构，其能够在组装电池之后通过充电而由从正极活性材料转移来的锂离子在负极集电器上形成锂金属层；并且开发了能够稳定地形成锂金属层的正极活性材料的组成。

因此，本发明的目的是通过解决由锂金属的反应性所引起的问题和在组装过程中出现的问题而提供具有改善的性能和使用寿命的锂二次电池。

【技术方案】

为了实现上述目的，本发明提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含正极、负极、所述正极与所述负极之间的隔膜以及置于它们之间的电解质，其中所述负极具有在负极集电器上形成的锂金属，所述锂金属为通过初始充电从具有50％以上的初始不可逆容量比的高度不可逆正极活性材料移动而来的。

此时，在所述负极集电器上形成的所述锂金属通过在4.5V至2.5V的电压下的一次充电而形成。

此外，所述负极还可以包含在与隔膜接触的表面上形成的保护层。

【有益效果】