[发明专利]锂电极和包含所述锂电极的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种锂电极和一种包含所述锂电极的锂二次电池，并且更具体地，通过控制所述锂电极中包含的表面氧化层的厚度和表面粗糙度并使用所述锂电极作为锂二次电池如锂硫二次电池的负极，可以通过抑制与多硫化物的副反应而提高电池寿命。

技术领域

本申请要求于2017年6月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2017-0077994的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及一种用于提高锂二次电池的寿命的锂电极和包含所述锂电极的锂二次电池。

背景技术

近年来，已经开发了从便携式电话、无线家用电器到电动车辆的需要电池的各种需要电池的装置，并且随着对这些装置的开发，对二次电池的需求也已经增加。特别是，随着电子产品越来越小的趋势，二次电池也趋向于更轻和更小。

对应于这样的趋势，使用锂金属作为活性材料的锂二次电池近年来已经受到了关注。锂金属具有氧化还原电位低(相对于标准氢电极，-3.045V)和重量能量密度大(3860mAhg^-1)的特性，并且已经被期待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，一般通过将锂箔附着在平面状集电器上来制造电池，并且由于锂因其作为碱金属的高反应性而会与水发生爆炸性反应并且还会与大气中的氧气反应，因此存在难以在一般环境下制造和使用的缺点。特别是，当锂金属暴露于大气时，会由于氧化而获得诸如LiOH、Li₂O和Li₂CO₃的氧化层。当在表面上存在这样的氧化层时，所述氧化层会作为降低电导率的绝缘膜起作用，并且由于抑制顺利的锂离子迁移而导致电阻增加的问题。

出于这样的原因，已经通过在形成锂负极时进行真空沉积工序而部分地改善了由锂金属反应性引起的形成表面氧化层的问题，然而，由于在电池组装工序中暴露于大气而导致仍然不可能彻底地抑制表面氧化层的形成。鉴于上述情况，需要开发能够在通过使用锂金属增加能量效率的同时，解决锂反应性问题并且进一步简化工序的锂金属电极。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利第0508945号，“锂电池用负极、其制备方法和包含所述锂电池用负极的锂电池”

(专利文献2)美国专利第6025094号，“负极用保护涂层(Protective coatingsfor negative electrodes)”

发明内容

【技术问题】

作为鉴于上述内容进行深入研究的结果，本发明的发明人已经确认了，当控制锂金属的表面上存在的氧化层(原生层)的表面特性并且使用所得物作为锂二次电池、特别是锂硫二次电池的负极时，可以通过抑制锂金属和在锂硫二次电池的充放电期间溶出的多硫化物的副反应来提高锂硫二次电池的寿命。

因此，本发明的一个方面提供一种锂电极，其表面受到控制以提高锂二次电池的寿命。

本发明的另一个方面提供一种锂二次电池，其借助于表面受到控制的锂电极而改善了寿命。

【技术方案】

根据本发明的一个方面，提供一种锂电极，其包含表面氧化层(原生层)，

其中所述表面氧化层具有由以下Sa(表面的算术平均高度)、Sz(表面的最大高度粗糙度)、Sp(由峰数表示的粗糙度)和Sdr(界面增加度)限定的表面特性。

(i)Sa≥1μm；

(ii)Sz≥14μm；

(iii)Sp≥1000mm^-1；且