[发明专利]锂二次电池用负极和包含其的锂二次电池

说明书

公开了一种锂二次电池用负极和包含其的锂二次电池，所述负极包含：负极集电器；第一负极混合物层，设置在所述负极集电器的至少一个表面上且包含第一碳类负极活性材料、第一聚合物粘合剂和第一导电材料；第二负极混合物层，设置在所述第一负极混合物层的上表面上且包含硅类负极活性材料、第二聚合物粘合剂和第二导电材料；和第三负极混合物层，设置在所述第二负极混合物层的上表面上且包含第二碳类负极活性材料、第三聚合物粘合剂和第三导电材料，其中所述第一碳类负极活性材料具有球形形状且具有氧化的表面部，并且所述第二碳类负极活性材料具有片形形状且具有被碳涂覆的表面部。

技术领域

本公开内容涉及锂二次电池用负极和包含其的锂二次电池。本申请要求2017年8月18日在韩国提交的韩国专利申请10-2017-0105004号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

随着对移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能源的可再充电二次电池的需求越来越多。另外，在这类二次电池之中，具有高能量密度和电压、长循环寿命和低放电倍率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。锂二次电池包含正极、负极以及插置在正极和负极之间的隔膜。通过用含有电极活性材料、粘合剂和溶剂的浆料涂覆电极集电器，然后干燥并压延，获得诸如正极和负极的电极。

锂金属已用作负极活性材料。然而，当使用锂金属时，由于枝晶的形成而在电池中发生短路，从而引起爆炸问题。因此，代替锂金属，已经使用能够嵌入/脱嵌锂并且包括人造石墨、天然石墨或硬碳的各种类型碳质材料。

然而，这种碳质材料的问题在于它们在每单位体积电极的能量密度方面具有低容量，并且在高放电电压下容易引起与有机电解液的副反应，从而由于电池的故障和过充电而引起严重的着火和爆炸问题。

因此，已经对金属负极活性材料如硅(Si)进行了积极的研究。已知Si金属负极活性材料显示出约4200mAh/g的高锂容量。然而，在与锂反应之前和之后，即在充电/放电期间，其引起300％以上的体积变化。为此，电极中的导电网络被损坏并且粒子之间的接触电阻增加，导致电池性能劣化。

因此，已经尝试通过使用围绕硅负极活性材料的石墨类粒子来开发其中硅类负极活性材料具有改善的导电性的电极。

然而，在上述负极活性材料的情况下，在充电/放电期间硅类负极活性材料的最大300％的体积变化导致石墨类粒子与硅类粒子之间的接触性劣化，导致电池性能不合需要地劣化。特别地讲，在硅类负极活性材料的情况下，硅类粒子和石墨类粒子之间的短路在充电/放电期间变得严重，从而导致电池性能劣化的问题。

发明内容

技术问题

本公开内容涉及提供一种锂二次电池用负极，其防止由不均匀膨胀引起的电极中的脱离现象；以及包含所述负极的锂二次电池。

技术方案

在本公开内容的一个方面，提供一种锂二次电池用负极，包含：负极集电器；第一负极混合物层，设置在所述负极集电器的至少一个表面上且包含第一碳质负极活性材料、第一聚合物粘合剂和第一导电材料；第二负极混合物层，设置在所述第一负极混合物层的上表面上且包含硅类负极活性材料、第二聚合物粘合剂和第二导电材料；和第三负极混合物层，设置在所述第二负极混合物层的上表面上且包含第二碳质负极活性材料、第三聚合物粘合剂和第三导电材料，其中所述第一碳质负极活性材料包含球形粒子，所述球形粒子包含被氧化的表面部或被碳涂覆的表面部，并且所述第二碳质负极活性材料包含片形粒子，所述片形粒子包含被碳涂覆的表面部。

所述第一碳质负极活性材料可以具有3～25μm的平均粒径。

所述第二碳质负极活性材料可以具有60～90nm的晶体尺寸。

所述第一碳质负极活性材料可以具有0.90～0.99的球形度，且第二碳质负极活性材料可以具有0.70～0.89的球形度。