CN113906587B 负极、包括所述负极的二次电池、和制备所述负极的方法 （株式会社Lg新能源）

2021.12.03PCT/KR2020/0101542020.07.31WO2021/020939KO2021.02.04US6183714B1,2001.02.06JP2017084759A,2017WO2017095151A1,2017.06.合有2至5,000个单壁碳纳米管单元的碳纳米管结构，并且所述碳纳米管结构以0.01重量％至1.0重量％的量被包括在所述负极活性材料层2所述碳基活性材料包括选自由人造石墨、天然石墨和石墨所述碳纳米管结构以0.01重量%至1.0重量%的量被包括在所述负极活性材其中所述单壁碳纳米管单元的平均直径为0.6.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基活性材料的平均粒径D50为0.1μm8.根据权利要求1所述的负极，其中所述硅基活性材料与所述碳基活性材料的重量比12.一种制备根据权利要求1至11中任一项所述的负极的方法，所述方法包括以下步制备导电剂分散体S1，以及形成包括所述导电剂分散体和负极活性材料的负极浆料通过利用均化器对所述混合溶液施加剪切力来分散所述束型单壁碳纳米管3所述碳基活性材料包括选自由人造石墨、天然石墨和石墨其中所述单壁碳纳米管单元的平均直径为0.所述羧甲基纤维素的重均分子量为50,000g/mol至150,000g15.根据权利要求12所述的方法，其中所述均化器具有直径为100mm至500mm的第一16.根据权利要求12所述的方法，其中在所述均化器中施加至所述混合溶液的压力在4[0002]本申请要求于2019年8月1日提交的韩国专利申请第10-2019-0094003号的优先构可以以0.01重量％至1.0重量％的量被包括在所述负极活性材5负极活性材料层包括负极活性材料和导电剂，其中所述负极活性材料包括硅基活性材料，混合溶液(S1-1)；以及通过利用均化器(homogenizer)对所述混合溶液施加剪切力来分散[0020]由于根据本发明的负极是通过使用其中束型单壁碳纳米管藉由均化器在特定条高电池容量和藉由碳纳米管结构而改善电池寿命特[0026]本文中使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的，并不旨在限制本发6的粒径。平均粒径(D50)例如可以通过使用激光衍射法(laserdiffractionmethod)来测≤x<2)，所述导电剂包括其中并排结合有2至5,000个单壁碳纳米管单元的碳纳米管结构，并且所述碳纳米管结构可以以0.01重量％至1.0重量％的量被包括在所述负极活性材料层[0035]集电器没有特别限制，只要其具有导电性且不在电池中引起不利的化学变化即7[0048]负极活性材料可进一步包括碳基活性材料。碳基活性材料可包括选自由人造石[0050]负极活性材料可以以90重量％至99重量具体地为95重量％至99重量％的量被到碳纳米管结构的分散性和电极的耐久性，最理想的是碳纳米管结构是其中2至50个单壁[0053]在碳纳米管结构中，单壁碳纳米管单元可以并排布置并结合(其中单元的长轴彼[0054]常规的包括碳纳米管的电极一般是通过将束型(bundletype)或缠结型(entangledtype)碳纳米管(单壁碳纳米管单元或多壁碳纳米管单元彼此附着或缠结的形8切短的多壁碳纳米管单元可能经由该单元的碳的π-π堆叠而彼此团聚(aggregation)。因具有大的直径的前100个单壁碳纳米管和具有小的直径的后100个单壁碳纳米管的直径的具有长的长度的前100个单壁碳纳米管和具有短的长度的后100个单壁碳纳米管的长度的[0058]单壁碳纳米管单元的比表面积可以是500m2/g至1,000m2/g，具体地是600m2/g至公司的BELSORP-miniII从液氮温度(77K)时的氮气吸附量来计算单壁碳纳米管单元的比和具有小的长度的后100个碳纳米管结构的长度围时，由于其对于形成导电网络(network)结构是有效的并且对于活性材料颗粒之间的连9于具有长的长度的前100个碳纳米管结构和具有短的长度的后100个碳纳米管结构的长度[0061]碳纳米管结构可以以0.01重量％至1.0重量特别是0.01重量％至0.5重量%,[0064]在某些情况下，可以通过氧化处理或氮化处理对单壁碳纳米管单元进行表面处[0065]负极活性材料层可进一步包括羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose:CMC)。[0066]羧甲基纤维素的重均分子量可以是50,000g/mol至150,000g/mol，具体地是90,甲基纤维素的羟基被官能团A取代的程度。取代度表示在羧甲基纤维素的分子结构中羟基[0068]在羧甲基纤维素具有上述取代度的情况下，由于官能团A可以与单壁碳纳米管单对其类型没有特别限制。粘合剂例如可包括聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-[0070]粘合剂可以以基于电极活性材料层的总化器(homogenizer)对所述混合溶液施加剪切力来分散所述束型单壁碳纳米管，以形成其的混合溶液(S1-1)；以及通过藉由均化器(homogenizer)对所述混合溶液施加剪切力来分管通常包括2个或以上，实质上为500个或以上，例如为5,000个或以上的单壁碳纳米管单[0077]束型单壁碳纳米管的比表面积可以为500m2/g至1,000m2/g，具体地是600m2/g至[0078]束型单壁碳纳米管可以以0.1重量％至1.0重量具体地为0.2重量％至0.5重[0081]导电剂分散体中的束型碳纳米管与分散剂的重量比可以在1:0.1至1:10的范围[0091]负极活性材料可以以基于负极浆料中的总固体含量的70重量％至99.5重量优[0093]负极浆料中的固体含量可以在40重量％至80重量具体地在40重量％至60重溶剂的蒸发所致的导电剂和粘合剂的迁移(migration)，并且可以制备具有优异的电极粘[0094]碳纳米管结构可以以负极浆料的固体含量中的0.01重量％至1.0重量具体地以通过用负极浆料涂布电极集电器上然后干燥该已涂布的集电器的方法来形成负极活性量％至1.0重量％的量被包括在负极活性材[0100]正极可包括正极集电器和形成在正极集电器上并包括正极活性材料的正极活性有着细微粗糙度的表面以改善对正极活性材料的粘附性。正极集电器可以以例如膜、片、构成的群组中的至少一种)所表示的锂锰复合氧化物；和具有Li部分地被碱土金属离子所剂的具体示例可以是；石墨，诸如天然石墨和人造石墨；碳基材料，诸如炭黑、乙炔黑、[0106]隔板将负极和正极分开并且提供锂离子的传输路径，其中任何隔板均可用作隔[0107]电解质可包括在锂二次电池的制备中可使用的有机液体电解质、无机液体电解(CN)2-4-4-6-)2N-)2CH-5)3C-)2N-。[0116]将0.4重量份的由平均直束型碳纳米管(比表面积为650m2/g)和0.6重mol，取代度：1.0)在99.0重量份的作为分散介质的N-甲基吡咯烷酮(NMP,N-methyl[0117]这样制备的导电剂分散体包括具有其中2至5,000个单壁碳纳米管单元彼此并排[0123]将4.0重量份的由平均直径为10nm且平均长度为1μm的多壁碳纳米管单元构成的束型碳纳米管(比表面积为185m2/g)和0.6重mol，取代度：1.0)在99.0重量份的作为分散介质的N-甲基吡咯烷酮(NMP,N-methyl纳米管结构。2[0127]将负极浆料以160mg/25cm2的负载量涂布在作为负极集电器的20μm厚的铜(Cu)金[0139]将0.4重量份的平均粒径为35nm的炭黑(ImerysGraphite&Carbon,SuperC65)和而非制备例1的导电剂分散体，并且负极活性材料、粘合剂和炭黑的重量比为95.8:3.2:[0147]当通过透射电子显微镜(TEM)观察所制备的负极时，碳纳米管结构的平均直径和平均长度以及碳纳米管单元的平均直径对应于具有大的直径或长度的前100个碳纳米管结构或单壁碳纳米管单元和具有小的直径或长度的后100个碳纳米管结构或单壁碳纳米管单描电子显微镜(SEM)的分辨率很难精确地观察到单壁碳[0153]实施例1至3的碳纳米管结构(未附上实施例2的图像)呈绳的形