[发明专利]预锂化二次电池的负极的方法

说明书

本发明涉及一种预锂化二次电池的负极的方法，以便减少预锂化所需的时间并减少电极体积的变化。本发明包括将二次电池的负极浸没于电解质中的电解质浸渍步骤；和预锂化所述负极的预锂化步骤，其中所述电解质浸渍步骤包括：将所述负极引入包含所述电解质的电解质浴中的步骤；和通过将真空施加至其中浸没有所述负极的所述电解质浴来移除所述负极中的气泡和水汽的施加真空步骤。

技术领域

本申请要求在2019年1月31日递交的韩国专利申请第10-2019-0012626号的优先权的权益，并通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。

本发明涉及一种预锂化二次电池的负极的方法，且更具体而言，涉及一种在组装二次电池之前通过将负极浸没于待浸渍的电解质中、并在浸渍之后施加真空、然后执行本发明的负极的预锂化方法。

背景技术

本发明涉及一种用于二次电池的负极活性材料、包括所述负极活性材料的负极、和制造所述负极活性材料的方法。更具体而言，本发明涉及一种具有改善的循环溶胀性和高倍率充电性质的负极活性材料、负极、和制造所述负极的方法。

随着化石燃料枯竭导致能源价格上涨以及对环境污染的关注增加，对环境友好替代能源的需求成为未来生活不可或缺的因素。特别是，随着用于移动装置的技术开发和对移动装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。

典型地，就电池的形状而言，对于能够适用于诸如具有较薄厚度的手机之类的产品的棱柱形二次电池和袋型二次电池有较高需求。就材料而言，对于诸如具有高能量密度、放电电压、和输出稳定性的锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的锂二次电池有较高需求。

通常，为了制备二次电池，首先，通过将包含电极活性材料的电极混合物施加至集电器的表面来形成正极和负极，然后在它们之间插置隔板，从而制成电极组件，然后将电极组件安装在圆柱形或矩形金属罐中或由铝层压片制成的袋型壳体内，并且将液体电解质注入或浸渍到电极组件中或使用固体电解质来制备二次电池。

而且，根据具有正极/隔板/负极结构的电极组件的结构对二次电池进行分类。其代表性示例包括长片型正极和负极在它们之间插置有隔板的情况下被卷绕的果冻卷(卷绕)电极组件、以预定尺寸单位切割的多个正极和负极在它们之间插置有隔板的情况下被顺序堆叠的堆叠电极组件、和预定单位的正极和负极在它们之间插置有隔板而被堆叠的双电池或全电池与隔板片一起被卷绕的堆叠/折叠电极组件。

另一方面，电极通过离子的交换而产生电流，且构成电极的正极和负极具有电极活性材料被施加至由金属制成的电极集电器的结构。

在正极和负极中，对于负极，在现有技术中将锂金属用作二次电池的负极。然而，由于已知因枝晶(dendrite)形成而导致电池的短路和由短路导致的爆炸的风险，因而锂金属正在被能够在维持结构性质和电学性质的同时可逆地嵌入(intercalation)和脱附锂离子的硅基化合物或碳基化合物所取代。

然而，作为用作负极的活性材料的碳的理论容量密度是372mAh/g(833mAh/cm³)。因此，为了改善负极的能量密度，已考虑将硅(Si)、锡(Sn)、及它们与锂进行合金化的氧化物和合金作为负极材料。在它们之中，硅基材料因其低成本和高容量(4200mAh/g)而已受关注。

然而，硅的问题在于在锂离子的插入/移除期间发生体积变化(收缩或膨胀)，造成机械稳定性的劣化，结果，循环特性受到损坏，并且初始不可逆容量变大。因此，需要发展一种具有结构稳定性的材料，其在被用作电化学装置的活性材料时稳定性优异、且能够确保循环特性。

为了解决以上问题，已知一种将包括硅基负极活性材料的负极进行预锂化的方法。作为预锂化方法，已知的方法包括通过藉由物理化学方法锂化负极活性材料来生产负极的方法和电化学预锂化负极的方法。