全固态电池用负极及包含该负极的全固态电池的制作方法

本申请要求于2023年6月19日提交的韩国专利申请10-2023-0077975的权益和优先权，其公开内容通过引用全部并入本文。本发明涉及全固态电池用负极及包含该负极的全固态电池。

背景技术：

1、可重复使用并且具有高能量密度的锂二次电池作为具有环境友好特性的新型能源而正在受到关注，因为它们可以显著减少化石燃料的使用，并且在其使用中不产生副产物。

2、锂二次电池不仅作为可穿戴或便携式设备的能源而受到关注，还作为高功率和高能量密度的设备(例如电动车辆)的能源而受到关注。因此，对具有高工作电压和高能量密度的锂二次电池的研究正在变得更加活跃。

3、锂二次电池通过锂离子在正极与负极之间的转移而充电和放电，并且迁移至负极的一部分锂离子附着在负极的表面形成锂核，锂核可以生长变成作为树枝状晶体的锂枝晶。

4、当在负极表面形成并生长的锂枝晶与正极接触时，其会导致锂二次电池中的短路，这可能缩短锂二次电池的寿命，并且也是确保可靠的性能方面的问题。

5、此外，由于放置在正极与负极之间的固体电解质膜的强度较弱，高能量密度的全固态电池会频繁发生短路。

6、提出了将锂用作负极活性材料以增加全固态电池的能量密度。将锂用作负极活性材料的方法包括将锂或锂合金用作负极活性材料，或者在负极集流体上不形成任何负极活性材料层的情况下将锂用作通过充电而在负极集流体与固体电解质的界面处析出的活性材料。

7、在将锂用作负极活性材料时，锂在充电过程中在负极侧析出，如果不形成负极活性材料层，则锂在负极集流体上析出。当全固态电池反复充电和放电时，在负极侧析出的锂可能穿过固体电解质中的间隙生长为锂枝晶。这种锂枝晶可能导致电池短路或容量劣化。此外，在充放电过程中负极的体积膨胀会导致负极产生应力，从而产生开裂。

8、因此，高度需要能够防止锂枝晶生长并且解决开裂问题的技术。

9、[现有技术文献]

10、[专利文献]

11、韩国专利申请公报10-2018-0091678号

技术实现思路

1、[技术问题]

2、为了解决上述问题，本发明的发明人进行了各种研究并证实，在负极集流体的一侧形成含有多孔片的非晶碳层可以抑制锂枝晶形成并且使由全固态电池的充放电引起的负极的体积膨胀最小化，完成了本发明。

3、因此，本发明的一个目的是提供一种全固态电池用负极，其可以抑制锂枝晶的形成并且使负极的体积膨胀最小化，从而防止在负极中发生诸如开裂和破碎等现象。

4、此外，本发明的一个目的是提供一种通过包含该全固态电池用负极而能够改善全固态电池的寿命特性的全固态电池。

5、[技术方案]

6、为了实现上述目的，本发明提供了一种全固态电池用负极，其包含：

7、负极集流体；

8、位于所述负极集流体的一侧的非晶碳层；以及

9、在所述非晶碳层内部的多孔片。

10、本发明还提供了一种全固态电池，其包含：正极；负极；和设置在它们之间的固体电解质层，

11、其中，所述负极是本发明的全固态电池用负极，

12、其中，所述固体电解质层面向所述负极的非晶碳层。

13、[有益效果]

14、本发明的全固态电池用负极能够抑制锂枝晶的形成并且使负极的体积膨胀最小化，从而防止负极中发生诸如开裂和破碎等现象。

15、因此，包含该负极的全固态电池可以具有改善的寿命特性。

1.一种全固态电池用负极，其包含：

2.如权利要求1所述的全固态电池用负极，其在所述多孔片的孔隙中和表面上包含非晶碳。

3.如权利要求1所述的全固态电池用负极，其中，所述多孔片是无纺布。

4.如权利要求3所述的全固态电池用负极，其中，所述无纺布由聚乙烯、聚丙烯或其混合物构成。

5.如权利要求1所述的全固态电池用负极，其中，所述多孔片的孔隙率为70％至95％。

6.如权利要求1所述的全固态电池用负极，其中，所述多孔片与所述非晶碳层的体积比为5:95至30:70。

7.如权利要求1所述的全固态电池用负极，其中，所述非晶碳层还包含粘合剂。

8.如权利要求7所述的全固态电池用负极，其中，基于所述非晶碳层的总重量，所述非晶碳层包含1重量％至10重量％的粘合剂。

9.如权利要求1所述的全固态电池用负极，其中，在所述负极集流体上不形成负极活性材料层。

10.一种全固态电池，其包含：正极；负极；和设置在它们之间的固体电解质层，

11.如权利要求10所述的全固态电池，其中，在对所述全固态电池进行充电时，锂在所述负极集流体与所述非晶碳层的界面处电沉积。