用于可再充电锂电池的负电极和包括其的可再充电锂电池的制作方法

1.本发明涉及一种用于可再充电锂电池的负电极和包括该负电极的可再充电锂电池。


背景技术：

2.近来，随着使用电池的电子装置(诸如移动电话、笔记本电脑和电动车辆)的快速普及，对小、重量轻且容量相对高的可再充电锂电池的需求正在快速地增大。近来，由于可再充电锂电池具有较轻的重量和高的能量密度，因此它作为用于便携式装置的驱动电源已经引起了关注。因此，积极地研究针对改善可再充电锂电池的性能的研究。
3.可再充电锂电池包括包含能够嵌入和脱嵌锂离子的活性物质的正电极和负电极以及电解质，并且由于锂离子在正电极和负电极中嵌入和脱嵌时的氧化和还原反应而产生电能。
4.对于可再充电锂电池的正极活性物质，主要使用诸如氧化锂钴、氧化锂镍、氧化锂锰的过渡金属化合物。作为负极活性物质，使用诸如天然石墨、人造石墨的结晶碳或非晶碳，或者使用硅基活性材料。
5.近来，为了改善可再充电锂电池的能量密度，制备厚的负极活性物质层，并且具体地，已经尝试了使用两层硅基活性材料的负极活性物质层。然而，在这种情况下，在充电和放电期间可能发生由于硅基活性材料的体积膨胀和构造引起的负电极结构的破裂。
6.在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对发明的背景的理解，因此，它可能包含不形成在本国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.一个实施例提供了一种用于表现出优异的高倍率特性和循环寿命特性的可再充电锂电池的负电极。
8.另一实施例提供了一种包括负电极的可再充电锂电池。
9.一个实施例提供了一种负电极，该负电极包括：集流体；第一负极活性物质层，设置在集流体上且包括第一负极活性物质和线性导电材料；以及第二负极活性物质层，设置在第一负极活性物质层的一侧上且包括第二负极活性物质。
10.线性导电材料可以是碳纳米管、碳纤维、碳纳米纤维或它们的组合。
11.第二负极活性物质层还可以包括点状导电材料。
12.点状导电材料可以是炭黑、超导电乙炔黑、科琴黑、乙炔黑、结晶碳或它们的组合。
13.第一负极活性物质或第二负极活性物质可以是si-碳复合物、石墨或它们的组合。此外，第一负极活性物质或第二负极活性物质还可以包括结晶碳。
14.基于第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的总厚度，第二负极活性物质层的厚度可以是约1％至约75％。
15.另一实施例提供了一种包括负电极、正电极和电解质的可再充电锂电池。
16.根据一个实施例的负极活性物质可以表现出优异的高倍率特性和循环寿命特性。
附图说明
17.图1是示出了根据实施例的用于可再充电锂电池的负电极的结构的示意图。
18.图2是示出了根据实施例的可再充电锂电池的结构的示意图。
19.图3a和图3b是根据示例1的第一负极活性物质层的sem照片。
20.图4是根据示例1的第二负极活性物质层的sem照片。
21.图5a和图5b是根据对比示例1的第一负极活性物质层的sem照片。
22.图6是示出了示例1和对比示例1的半电池的在每一放电倍率下的放电容量的曲线图。
23.图7是示出了示例1和对比示例1的半电池的在每一充电倍率下的充电容量的曲线图。
24.图8是示出了在图7的充电和放电条件下在充电和放电之后获得的保持率的曲线图。
具体实施方式
25.在下文中，详细描述实施例。然而，这些实施例仅是示例，本发明不限于此，并且本发明由权利要求的范围限定。
26.根据一个实施例的用于可再充电锂电池的负电极包括：负极集流体；第一负极活性物质层，设置在负极集流体上；以及第二负极活性物质层，设置在第一负极活性物质层上。
27.第一负极活性物质层可以包括第一负极活性物质和线性导电材料，并且第二负极活性物质层可以包括第二负极活性物质。此外，第二负极活性物质层还可以包括点状导电材料。
28.因此，当在作为与负极集流体接触的下层的第一负极活性物质层中使用线性导电材料时，可以在充电和放电期间有效地抑制负电极的体积膨胀。具体地，当作为与隔膜接触的上层的第二负极活性物质层还可以包括点状导电材料时，可以进一步改善这种效果。
29.由于定位在下层上的线性导电材料充当保持负极活性物质的基质，所以可以获得这种体积膨胀抑制。另外，在充电和放电期间可以很好地维持负极活性物质的结构，因此可以表现出长循环寿命。
30.此外，线性导电材料可以增大移动电子的距离，以使定位在负极活性物质层的下部上的所有负极活性物质都参与充电和放电，因此，可以改善高倍率充电和放电性能。
31.点状导电材料可以在负极活性物质层中与负极活性物质大面积的接触，因此可以改善高倍率特性。
32.如果线性导电材料和点状导电材料在一个层中混合使用，则可能无法充分地获得在下部中使用线性导电材料以及将线性导电材料与点状导电材料一起使用的这种效果。即，当线性导电材料与点状导电材料在一个层中一起使用时，可能无法充分地获得点状导电材料和线性导电材料各自的效果。此外，如果在作为与隔膜接触的上层的第二负极活性物质层中使用线性导电材料，并且在作为与负极集流体接触的下层的第一负极活性物质层
中使用点状导电材料，则在充电和放电期间极可能发生负极活性物质层的体积膨胀，并且点状导电材料可能无法充分地充当在负极活性物质之间赋予导电性的负极导电材料。
33.线性导电材料可以是碳纳米管、碳纤维、碳纳米纤维或它们的组合。碳纳米管可以是单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管或它们的组合。
34.线性导电材料可以具有约30μm至约100μm、约30μm至约80μm或约30μm至约50μm的平均长度。线性导电材料可以具有约10nm至约40nm、约10nm至约30nm或约10nm至约20nm的宽度。线性导电材料的平均长度不仅意味着完整的直线长度，而且可以是与负极活性物质层中的线性导电材料的长轴对应的距离。当使用具有该平均长度和宽度的线性导电材料时，线性导电材料可以容易地接触负极活性物质。
35.点状导电材料可以是炭黑、超导电乙炔黑(denkablack)、科琴黑、乙炔黑、结晶碳或它们的组合。结晶碳可以是人造石墨、天然石墨或它们的组合。点状导电材料的粒径可以是约1nm至约100nm、约10nm至约80nm或约20nm至约60nm。
36.第一负极活性物质可以与第二负极活性物质相同或不同，并且可以是si-碳复合物、石墨或它们的组合。根据一个实施例，当负极活性物质包括si-碳复合物时，可以有效地获得在第一负极活性物质层中使用线性导电材料和在第二负极活性物质层中使用点状导电材料的优点。这是因为在充电和放电期间，si-碳复合物的体积膨胀比结晶碳的体积膨胀大。
37.si-碳复合物可以包括包含si颗粒和第一碳基材料的复合物。第一碳基材料可以是非晶碳或结晶碳。复合物的示例可以包括其中si颗粒与第二碳基材料混合的核以及围绕核的第三碳基材料。第二碳基材料和第三碳基材料可以彼此相同或不同，并且可以是非晶碳或结晶碳。
38.非晶碳可以是沥青碳、软碳、硬碳、中间相沥青碳化物、烧制焦炭、碳纤维或它们的组合，结晶碳可以是人造石墨、天然石墨或它们的组合。
39.si颗粒的粒径可以是约10nm至约30μm，并且根据一个实施例，可以是约10nm至约1000nm，并且根据另一实施例，可以是约20nm至约150nm。当si颗粒的粒径在所述范围内时，可以抑制充电和放电期间引起的体积膨胀，并且可以防止由于颗粒的破裂引起的导电路径的断开。
40.在说明书中，粒径可以是颗粒的平均粒径。在此，平均粒径可以表示按累积体积测量的粒径(d50)。如在此所使用的，当说明书中没有另外提供定义时，这样的粒径(d50)表示在颗粒分布中累积体积是约50体积％的颗粒直径。
41.平均粒径(d50)可以通过作为本领域普通技术人员公知的方法来测量，例如，通过粒度分析仪或者通过透射电子显微镜照片或扫描电子显微镜照片来测量。可选地，使用动态光散射测量装置进行数据分析，并且针对每个颗粒尺寸范围对颗粒的数目进行计数。由此，可以通过计算容易地获得平均粒径(d50)值。
42.当si-碳复合物包括si颗粒和第一碳基材料时，si颗粒的量可以是约30wt％至约70wt％，并且根据一个实施例，可以是约40wt％至约50wt％。第一碳基材料的量可以是约70wt％至约30wt％，并且根据一个实施例，可以是约60wt％至约50wt％。当si颗粒和第一碳基材料的量落入所述范围内时，可以表现出高容量特性。
43.如果si-碳复合物包括其中混合有si颗粒和第二碳基材料的核以及围绕在核上的
第三碳基材料，则第三碳基材料可以以约5nm至约100nm的厚度存在。此外，基于si-碳复合物的总重量，第三碳基材料的量可以是约1wt％至约50wt％，基于si-碳复合物的总重量，si颗粒的量可以是约30wt％至约70wt％，并且基于si-碳复合物的总重量，第二碳基材料的量可以是约20wt％至约69wt％。在si颗粒、第三碳基材料和第二碳基材料的量满足所述范围的情况下，放电容量可以是优异的，并且可以改善容量保持率。
44.在一个实施例中，第一负极活性物质或第二负极活性物质还可以包括结晶碳。结晶碳可以是人造石墨、天然石墨或它们的组合。
45.如果第一负极活性物质或第二负极活性物质还包括结晶碳，则结晶碳和si-碳复合物的混合比按重量比计可以是约1:1至约20:1，按重量比计可以是约1:1至约19:1，或者按重量比计可以是约1.5:1至约19:1。当结晶碳和si-碳复合物的混合比在所述范围内时，可以有效地抑制负极活性物质的体积膨胀，并且还可以改善导电性。
46.在一个实施例中，基于第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的总厚度，第二负极活性物质层的厚度可以是约1％至约75％。当第二负极活性物质层的厚度在所述范围内时，线性导电材料存在于负极活性物质之间或者负极活性物质与负极集流体之间以彼此联结，即，可以很好地控制彼此的接触面积，并且因此还可以改善电子传输。
47.在第一负极活性物质层中，基于第一负极活性物质层的总100wt％，线性导电材料的量可以是约0.1wt％至约5wt％、约0.1wt％至约3wt％或约0.1wt％至约2wt％。
48.此外，如果第二负极活性物质层还包括点状导电材料，则基于第二负极活性物质层的总100wt％，点状导电材料的量可以是约0.5wt％至约5wt％、约0.5wt％至约3wt％或约0.5wt％至约2wt％。
49.当线性导电材料和点状导电材料的量对应地落入所述范围内时，可以更增大使用线性导电材料和点状导电材料的效果。
50.在一个实施例中，当第一负极活性物质层包括线性导电材料且第二负极活性物质层包括点状导电材料时，基于包括在负电极中的线性导电材料和点状导电材料的总100wt％，线性导电材料的量可以是约20wt％至约50wt％。因此，即使以至少20wt％的量使用线性导电材料，也可以很好地维持负极活性物质层的结构，使得可以有效地防止充电和放电期间的体积膨胀，以改善电池性能。另外，可以与点状导电材料以相同的量最大限度地使用线性导电材料，在此，还可以改善与使用线性导电材料的高倍率特性相关的效果。
51.在第一负极活性物质层中，基于第一负极活性物质层的总100wt％，第一负极活性物质的量可以是约95wt％至约99.5wt％。在第二负极活性物质层中，基于第二负极活性物质层的总100wt％，第二负极活性物质的量可以是约95wt％至约99.5wt％。
52.此外，第一负极活性物质层还可以包括粘结剂。当第一负极活性物质层还包括粘结剂时，基于第一负极活性物质层的总重量，第一负极活性物质层可以包括约94wt％至约98.5wt％的第一负极活性物质、约0.5wt％至5wt％的负极导电材料(线性导电材料)和约1wt％至约5.5wt％的粘结剂。
53.第二负极活性物质层还可以包括粘结剂。当第二负极活性物质层还包括粘结剂时，基于第二负极活性物质层的总重量，第二负极活性物质层可以包括约94wt％至约98.5wt％的第二负极活性物质、约0.5wt％至5wt％的负极导电材料(点状导电材料)和约1wt％至约5.5wt％的粘结剂。
54.粘结剂改善负极活性物质颗粒彼此之间的粘结性质以及负极活性物质颗粒与负极集流体之间的粘结性质。粘结剂包括非水性粘结剂、水性粘结剂或它们的组合。
55.非水性粘结剂可以是乙烯丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺或它们的组合。
56.水性粘结剂可以是苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶(abr)、丙烯腈-丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、含氧化乙烯的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚环氧氯丙烷、聚磷腈、乙烯丙烯共聚物、聚乙烯吡啶、氯磺化聚乙烯、胶乳、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇或它们的组合。
57.当负电极粘结剂是水性粘结剂时，还可以使用纤维素类化合物作为增稠剂以提供粘性。纤维素类化合物包括羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素和它们的碱金属盐中的一种或更多种。碱金属可以是na、k或li。基于100重量份的负极活性物质，可以以约0.1重量份至约3重量份的量包括这样的增稠剂。
58.负极集流体可以包括选自于铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、涂覆有导电金属的聚合物基底和它们的组合中的一种。
59.当参照图1示出负电极时，根据一个实施例的负电极1包括负极集流体3、第一负极活性物质层5和第二负极活性物质层7。第一负极活性物质层5包括第一负极活性物质5a和线性导电材料5b，并且第二负极活性物质层7包括第二负极活性物质7a和点状导电材料7b。
60.另一实施例提供了一种包括负电极、正电极和电解质的可再充电锂电池。
61.正电极可以包括正极集流体和形成在正极集流体上的正极活性物质层。
62.正极活性物质可以包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的锂化嵌入化合物。具体地，可以使用锂与选自于钴、锰、镍和它们的组合的金属的一种或更多种复合氧化物。更具体地，可以使用由以下化学式中的一个表示的化合物：liaa
1-b
xbd2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5)；liaa
1-b
xbo
2-c
dc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；liae
1-b
xbo
2-c
dc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；liae
2-b
xbo
4-c
dc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；liani
1-b-c
cobxcd
α
(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0《α≤2)；liani
1-b-c
cobxco
2-α
t
α
(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0《α《2)；liani
1-b-c
cobxco
2-α
t2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0《α《2)；liani
1-b-c
mnbxcd
α
(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0《α≤2)；liani
1-b-c
mnbxco
2-α
t
α
(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0《α《2)；liani
1-b-c
mnbxco
2-α
t2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0《α《2)；lianibecgdo2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0.001≤d≤0.1)；lianibcocmndgeo2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)；lianibcocaldgeo2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0≤e≤0.1)；lianigbo2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；liacogbo2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；liamn
1-b
gbo2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；liamn2gbo4(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；liamn
1-ggg
po4(0.90≤a≤1.8，0≤g≤0.5)；qo2；qs2；liqs2；v2o5；liv2o5；lizo2；linivo4；li
(3-f)
j2(po4)3(0≤f≤2)；li
(3-f)
fe2(po4)3(0≤f≤2)；liafepo4(0.90≤a≤1.8)。
63.在以上化学式中，a选自于ni、co、mn和它们的组合；x选自于al、ni、co、mn、cr、fe、mg、sr、v、稀土元素和它们的组合；d选自于o、f、s、p和它们的组合；e选自于co、mn和它们的组合；t选自于f、s、p和它们的组合；g选自于al、cr、mn、fe、mg、la、ce、sr、v和它们的组合；q
选自于ti、mo、mn和它们的组合；z选自于cr、v、fe、sc、y和它们的组合；并且j选自于v、cr、mn、co、ni、cu和它们的组合。
64.化合物可以具有位于表面上的涂覆层，或者可以与具有涂覆层的另一化合物混合。涂覆层可以包括选自于涂覆元素的氧化物、涂覆元素的氢氧化物、涂覆元素的羟基氧化物、涂覆元素的碳酸氧盐和涂覆元素的羟基碳酸盐的至少一种涂覆元素化合物。用于涂覆层的化合物可以是非晶的或结晶的。包括在涂覆层中的涂覆元素可以包括mg、al、co、k、na、ca、si、ti、v、sn、ge、ga、b、as、zr或它们的混合物。可以通过在化合物中使用这些元素以对正极活性物质的性质没有不利影响的方法来设置涂覆层。例如，所述方法可以包括任何涂覆方法(诸如喷涂、浸渍等)，但是由于其在本领域中是公知的，因此没有更详细地说明。
65.在正电极中，基于正极活性物质层的总重量，正极活性物质的量可以是约90wt％至约98wt％。
66.在实施例中，正极活性物质层还可以包括粘结剂和正极导电材料。在此，基于正极活性物质层的总重量，可以分别以约1wt％至约5wt％的量包括粘结剂和正极导电材料。
67.粘结剂改善正极活性物质颗粒彼此之间的粘结性质以及正极活性物质颗粒与正极集流体之间的粘结性质。粘结剂的示例可以是聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含氧化乙烯的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯丁二烯橡胶、环氧树脂、尼龙等，但不限于此。
68.正极导电材料被包括以提供电极导电性。任何电学导电材料可以用作正极导电材料，除非其引起化学变化。正极导电材料的示例可以包括：碳基材料，诸如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等；金属粉末或金属纤维的金属基材料，包括铜、镍、铝、银等；导电聚合物，诸如聚亚苯基衍生物；或者它们的混合物。
69.正极集流体可以使用al，但不限于此。
70.电解质包括非水性有机溶剂和锂盐。
71.非水性有机溶剂用作用于传输参与电池的电化学反应的离子的介质。
72.非水性有机溶剂可以包括碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或非质子溶剂。
73.碳酸酯类溶剂可以包括碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸乙丙酯(epc)、碳酸甲乙酯(mec)、碳酸亚乙酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)等。酯类溶剂可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、癸内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯等。醚类溶剂可以包括二丁醚、四乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等。酮类溶剂包括环己酮等。醇类溶剂包括乙醇、异丙醇等，非质子溶剂的示例包括：腈，诸如r-cn(其中，r是c2至c20直链、支链或环状烃，或者可以包括双键、芳环或醚键)；酰胺，诸如二甲基甲酰胺；二氧戊环，诸如1,3-二氧戊环；环丁砜等。
74.可以单独使用非水性有机溶剂或者以混合物使用非水性有机溶剂。当以混合物使用非水性有机溶剂时，可以根据期望的电池性能来控制混合比。
75.碳酸酯类溶剂可以包括环状碳酸酯和线型碳酸酯的混合物。以约1:1至约1:9的体积比将环状碳酸酯和线型碳酸酯混合在一起。当所述混合物用作电解质时，它可以具有增
强的性能。
76.有机溶剂还可以包括芳香烃类溶剂以及碳酸酯类溶剂。可以以约1:1至约30:1的体积比将碳酸酯类溶剂和芳香烃类溶剂混合在一起。
77.芳香烃类溶剂可以是由化学式1表示的芳香烃类化合物。
78.[化学式1]
[0079][0080]
在化学式1中，r1至r6相同或不同，并且选自于氢、卤素、c1至c10烷基、卤代烷基和它们的组合。
[0081]
芳香烃类溶剂的具体示例可以选自于苯、氟苯、1,2-二氟苯、1,3-二氟苯、1,4-二氟苯、1,2,3-三氟苯、1,2,4-三氟苯、氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯、碘苯、1,2-二碘苯、1,3-二碘苯、1,4-二碘苯、1,2,3-三碘苯、1,2,4-三碘苯、甲苯、氟甲苯、2,3-二氟甲苯、2,4-二氟甲苯、2,5-二氟甲苯、2,3,4-三氟甲苯、2,3,5-三氟甲苯、氯甲苯、2,3-二氯甲苯、2,4-二氯甲苯、2,5-二氯甲苯、2,3,4-三氯甲苯、2,3,5-三氯甲苯、碘甲苯、2,3-二碘甲苯、2,4-二碘甲苯、2,5-二碘甲苯、2,3,4-三碘甲苯、2,3,5-三碘甲苯、二甲苯和它们的组合。
[0082]
电解质还可以包括碳酸亚乙烯酯、由化学式2表示的碳酸亚乙酯类化合物或丙烷磺内酯作为用于改善循环寿命的添加剂。
[0083]
[化学式2]
[0084][0085]
在化学式2中，r7和r8相同或不同，并且可以均独立地是氢、卤素、氰基(cn)、硝基(no2)或氟代c1至c5烷基，前提条件是r7和r8中的至少一个是卤素、氰基(cn)、硝基(no2)或氟代c1至c5烷基，并且r7和r8不同时是氢。
[0086]
碳酸亚乙酯类化合物的示例可以是碳酸二氟亚乙酯、碳酸氯代亚乙酯、碳酸二氯亚乙酯、碳酸溴代亚乙酯、碳酸二溴亚乙酯、碳酸硝基亚乙酯、碳酸氰基亚乙酯或碳酸氟代亚乙酯。用于改善循环寿命特性的添加剂的量可以在适当的范围内使用。
[0087]
溶解在非水性有机溶剂中的锂盐向电池供应锂离子，使可再充电锂电池基本运行，并且改善锂离子在正电极与负电极之间的传输。锂盐的示例包括选自于lipf6、libf4、lisbf6、liasf6、lin(so2c2f5)2、li(cf3so2)2n、lin(so3c2f5)2、li(fso2)2n(双(氟磺酰基)酰亚胺锂：lifsi)、lic4f9so3、liclo4、lialo2、lialcl4、lipo2f2、lin(c
xf2x+1
so2)(c
yf2y+1
so2)(其中，x和y是自然数，例如，1至20的整数)、二氟(双草酸)磷酸锂、licl、lii、lib(c2o4)2(双(草酸)硼酸锂：libob)和二氟(草酸)硼酸锂(lidfob)的至少一种支持盐。锂盐的浓度可以在约
0.1m至约2.0m的范围。当以以上浓度范围包括锂盐时，由于最佳的电解质导电性和粘性，电解质可以具有优异的性能和锂离子迁移率。
[0088]
根据可再充电锂电池的种类，隔膜可以设置在正电极与负电极之间。隔膜可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯或具有两层或更多层的它们的多层，并且可以是混合多层(诸如聚乙烯/聚丙烯双层隔膜、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层隔膜、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层隔膜等)。
[0089]
图2是根据实施例的可再充电锂电池的分解透视图。根据实施例的可再充电锂电池被示出为棱柱形电池，但不限于此，并且可以包括诸如圆柱形电池、袋型电池等的各种形状的电池。
[0090]
参照图2，根据实施例的可再充电锂电池100可以包括通过卷绕设置在正电极10与负电极20之间的隔膜30制造的电极组件40以及容纳电极组件40的壳体50。电解质(未示出)可以浸渍在正电极10、负电极20和隔膜30中。
[0091]
在下文中，描述对比示例和本发明的示例。然而，这些示例在任何意义上不应被解释为限制发明的范围。
[0092]
示例1
[0093]
将97.1wt％的作为负极活性物质的石墨和si-碳复合物(86wt％的石墨、14wt％的si-碳复合物)、0.3wt％的作为线性导电材料的碳纳米管(平均长度：30μm至50μm，宽度：10nm至20nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第一负极活性物质层浆料。在此，si-碳复合物使用包括包含人造石墨和硅颗粒的核以及涂覆在核上的软碳涂覆层的si-碳复合物。软碳涂覆层具有20nm的厚度，并且硅颗粒具有100nm的平均粒径d50。
[0094]
将96.4wt％的作为负极活性物质的石墨、1.0wt％的作为点状导电材料的超导电乙炔黑(平均粒径：30nm至40nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第二负极活性物质层浆料。
[0095]
将第一负极活性物质层浆料和第二负极活性物质层浆料同时涂覆在铜箔集流体上并进行干燥。进行涂覆工艺以将第一负极活性物质层浆料直接涂覆在铜箔集流体上。
[0096]
此后，压制获得的产物以制备其中形成有具有54μm厚的第一负极活性物质层和具有44μm厚的第二负极活性物质层的负电极。
[0097]
对比示例1
[0098]
将96.4wt％的作为负极活性物质的石墨和si-碳复合物(86wt％的石墨、14wt％的si-碳复合物)、1.0wt％的作为点状导电材料的超导电乙炔黑(平均粒径：30nm至40nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第一负极活性物质层浆料。在此，si-碳复合物使用包括包含人造石墨和硅颗粒的核以及涂覆在核上的软碳涂覆层的si-碳复合物。软碳涂覆层具有20nm的厚度，并且硅颗粒具有100nm的平均粒径d50。
[0099]
按照与第一负极活性物质层浆料相同的组成，将96.4wt％的作为负极活性物质的石墨、1.0wt％的作为点状导电材料的超导电乙炔黑(平均粒径：30nm至40nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第二负极活性物质层浆料。
[0100]
将第一负极活性物质层浆料和第二负极活性物质层浆料同时涂覆在铜箔集流体上并进行干燥。进行涂覆工艺以将第一负极活性物质层浆料直接涂覆在铜箔集流体上。
[0101]
此后，压制获得的产物以制备其中形成有具有49μm厚的第一负极活性物质层和具有49μm厚的第二负极活性物质层的负电极。
[0102]
对比示例2
[0103]
将97.1wt％的作为负极活性物质的石墨和si-碳复合物(86wt％的石墨、14wt％的si-碳复合物)、0.3wt％的作为线性导电材料的碳纳米管(平均长度：30μm至50μm，宽度：10nm至20nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第一负极活性物质层浆料。在此，si-碳复合物使用包括包含人造石墨和硅颗粒的核以及涂覆在核上的软碳涂覆层的si-碳复合物。软碳涂覆层具有20nm的厚度，并且硅颗粒具有100nm的平均粒径d50。
[0104]
将97.1wt％的作为负极活性物质的石墨和si-碳复合物(86wt％的石墨、14wt％的si-碳复合物)、0.3wt％的作为线性导电材料的碳纳米管(平均长度：30μm至40μm，宽度：10nm至20nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第二负极活性物质层浆料。
[0105]
将第一负极活性物质层浆料和第二负极活性物质层浆料同时涂覆在铜箔集流体上并进行干燥。进行涂覆工艺以将第一负极活性物质层浆料直接涂覆在铜箔集流体上。
[0106]
此后，压制获得的产物以制备其中形成有具有49μm厚的第一负极活性物质层和具有49μm厚的第二负极活性物质层的负电极。
[0107]
对比示例3
[0108]
将96.4wt％的作为负极活性物质的石墨和si-碳复合物(86wt％的石墨、14wt％的si-碳复合物)、1.0wt％的作为点状导电材料的超导电乙炔黑(平均粒径：30nm至40nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第一负极活性物质层浆料。在此，si-碳复合物使用包括包含人造石墨和硅颗粒的核以及涂覆在核上的软碳涂覆层的si-碳复合物。软碳涂覆层具有20nm的厚度，并且硅颗粒具有100nm的平均粒径d50。
[0109]
将97.1wt％的作为负极活性物质的石墨和si-碳复合物(86wt％的石墨、14wt％的si-碳复合物)、0.3wt％的作为线性导电材料的碳纳米管(平均长度：30μm至50μm，宽度：10nm至20nm)、0.9wt％的羧甲基纤维素和1.7wt％的苯乙烯-丁二烯橡胶混合在水中，以制备第二负极活性物质层浆料。
[0110]
将第一负极活性物质层浆料和第二负极活性物质层浆料同时涂覆在铜箔集流体上并进行干燥。进行涂覆工艺以将第一负极活性物质层浆料直接涂覆在铜箔集流体上。
[0111]
此后，压制获得的产物以制备其中形成有具有49μm厚的第一负极活性物质层和具有49μm厚的第二负极活性物质层的负电极。
[0112]
实验示例1)sem测量
[0113]
关于根据示例1的负电极，测量负极活性物质层的一侧的sem照片。第一负极活性物质层的sem照片示出在图3a和图3b中，并且第二负极活性物质层的sem照片示出在图4中。
[0114]
图3a是人造石墨的区域，并且图3b是si-碳复合物的区域，从而可以清楚地看到两张图都呈现了线性导电材料。此外，从图4可以清楚地示出，点状导电材料存在于第二负极
活性物质层中。
[0115]
另外，对比示例1的负电极的sem照片示出在图5a和图5b中。如图5a和图5b中所示，点状导电材料分布在对比示例1中的si-碳复合物和人造石墨中。
[0116]
实验示例2)倍率性能测量
[0117]
*半电池的制造
[0118]
使用示例1和对比示例1的负电极、锂金属对电极和电解质，制造半电池。
[0119]
作为电解质，使用其中溶解有1m lipf6的碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯(50:50体积比)的混合溶剂。
[0120]
对半电池进行如下操作：在0.2c下充电至4.25v并在0.2c下放电至2.8v的充电和放电四次，在0.2c下充电至4.25v并在0.5c下放电至2.8v的充电和放电三次，在0.2c下充电至4.25v并在1.0c下放电至2.8v的充电和放电三次，在0.2c下充电至4.25v并在1.5c下放电至2.8v的充电和放电三次以及在0.2c下充电至4.25v并在2.0c下放电至2.8v的充电和放电两次。此外，在每一c倍率下充电之后，在恒压(cv)下充电至0.05c。测量每一c倍率下的放电容量，结果示出在图6中。
[0121]
对半电池进行如下操作：在0.2c下充电至4.25v并在0.2c下放电的充电和放电四次，在0.5c下充电至4.25v并在0.2c下放电的充电和放电三次，在1c下充电至4.25v并在0.2c下放电的充电和放电三次，在1.5c下充电至4.25v并在0.2c下放电的充电和放电三次以及在2c下充电至4.25v并在0.2c下放电的充电和放电两次。此外，在每一c倍率下充电之后，在恒压(cv)下充电至0.05c。测量每一c倍率下的充电容量，结果示出在图7中。
[0122]
如图6和图7中所示，包括根据示例1的负电极的半电池的倍率性能比对比示例1的高，并且具体地，表现出优异的高倍率特性。
[0123]
当在图7的条件下进行充电和放电时，确定每一c倍率下的最后一次充电容量与第一次充电容量的比值。作为保持率的结果示出在图8中。如图8中所示，在1.0c或更高的高倍率下，与对比示例1相比，包括示例1的负电极的半电池的充电容量保持率是优异的。
[0124]
虽然已经结合目前认为是实际的示例实施例的内容描述了本发明，但是将理解的是，发明不限于所公开的实施例。相反，发明意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。