[发明专利]包含直径不同的石墨和硅基材料的负极以及包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种锂二次电池用负极和包含该负极的锂二次电池，其中，负极材料层形成在负极集流体的至少一个表面上，并且所述负极材料层包含大颗粒石墨、小颗粒硅基材料和细颗粒石墨，并且满足以下条件1至3：[条件1]大颗粒石墨的平均直径D50(D₁)：1至50μm[条件2]小颗粒硅基材料的平均直径D50(D₂)：0.155D₁至0.414D₁[条件3]细颗粒石墨的平均直径D50(D₃)：0.155D₁至0.414D₁，或0.155D₂至0.414D₂。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2018-0127487号和2019年6月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0072306号的优先权，通过援引将其公开内容完整并入本文。

本发明涉及一种包含具有不同直径的石墨和硅基材料的负极，以及包含该负极的锂二次电池。具体而言，本发明涉及一种包含满足特定粒径条件的大颗粒石墨、小颗粒硅基材料和细颗粒石墨的负极，以及包含该负极的锂二次电池。

背景技术

化石燃料使用的迅速增加，加速了对替代能源和清洁能源的需求，并且已经积极地对使用电化学的发电和电力存储进行了研究。

使用这种电化学能量的电化学装置的典型实例是二次电池，其已越来越多地用于各种领域。

最近，与诸如便携式计算机、蜂窝电话和照相机等便携式设备相关的技术开发和需求增加，导致对作为能源的二次电池的需求增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和工作电势、长寿命和低自放电率的锂二次电池已得到积极研究、商业化并广泛使用。

另外，对环境问题的关注日益增加，引起了对替代使用化石燃料的车辆(例如，汽油车辆和柴油车辆)的电动车辆或混合动力电动车辆等的大量研究。这些电动车辆和混合动力电动车辆通常使用镍-金属氢化物二次电池作为动力源。然而，目前正在对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池的使用进行研究，并且一些正在商业化。

包含石墨的材料广泛用作锂二次电池的负极活性材料。包含石墨的材料在释放锂时的平均电势为约0.2V(相对于Li/Li+)，并且在放电期间电势变化相对均匀。这具有电池的电压高且恒定的优点。尽管石墨材料的单位质量的电容量低至372mAh/g，但石墨材料的容量已得到提高并且目前已接近理论容量，因此难以进一步增加容量。

为了锂二次电池的更高容量，正在研究许多负极活性材料。作为具有高容量的负极活性材料，与锂形成金属间化合物的材料(例如硅或锡)有望成为有前途的负极活性材料。特别地，硅是一种合金型负极活性材料，其理论容量(4200mAh/g)是石墨的至少约10倍，并且目前作为锂二次电池的负极活性材料而备受关注。

然而，含硅的硅基材料在充电和放电期间引起大的体积变化(～300％)，导致材料之间的物理接触断开并剥落。结果，离子传导性和电子传导性等急剧降低，因此实际的初始寿命特性趋于急剧降低。

为了改善具有高理论容量的硅基材料的特性，已经以自上而下方式进行了各种尝试，例如Si/碳复合体。然而，由于复杂的制造过程和低产率，不足以使其商业化。

因此，需要开发一种在使用硅基材料作为锂二次电池的活性材料时提高初始寿命特性的技术。

发明内容

[技术问题]

本发明用来解决上述问题和其他尚未解决的技术问题。