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公開番号2024103562
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-01
出願番号2024085546,2021099321
出願日2024-05-27,2018-04-09
発明の名称リチウム二次電池用負極、この製造方法及びこれを含むリチウム二次電池
出願人エルジーエナジーソリューションリミテッド
代理人個人,個人
主分類H01M 4/134 20100101AFI20240725BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明の目的は、リチウム二次電池のリチウム電極を形成する過程で、大気と接触することを遮断して表面酸化膜の厚さが減少されたリチウム二次電池用負極を提供することである。
【解決手段】本発明は、リチウム二次電池用負極、この製造方法及びこれを含むリチウム二次電池に関する。本発明によるリチウム二次電池用負極は、離形コーティングフィルムを通して大気と遮断された状態で製造されるので、リチウム金属の大気中の酸素及び水分による表面酸化膜の形成を遅延し、表面酸化膜の厚さを減少する効果がある。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
集電体の少なくとも一面にリチウム電極を含み、
前記リチウム電極は、厚さが１５ないし５０ｎｍである表面酸化膜（ｎａｔｉｖｅｌａｙｅｒ）が形成された、リチウム二次電池用負極。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記表面酸化膜は、前記リチウム電極が前記集電体と接していない一面に形成されたものである、請求項１に記載のリチウム二次電池用負極。
【請求項３】
前記表面酸化膜は、Ｌｉ
２
Ｏを含む第１酸化層；Ｌｉ
２
Ｏ及びＬｉＯＨを含む第２酸化層；及びＬｉ
２
Ｏ、ＬｉＯＨ及びＬｉ
２
ＣＯ
３
を含む第３酸化層；を含み、
前記第１酸化層は、厚さが１０ないし３０ｎｍ、前記第２酸化層は、厚さが４ないし１５ｎｍ、第３酸化層は、厚さが１ないし５ｎｍである、請求項１に記載のリチウム二次電池用負極。
【請求項４】
前記リチウム電極は、前記集電体と接していない一面にイオン導電性保護層がさらに形成されたことである、請求項１に記載のリチウム二次電池用負極。
【請求項５】
前記イオン導電性保護層は、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリジメチルシロキサン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン－ｃｏ－ヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンイミン、ポリフェニレンテレフタレート、ポリメトキシポリエチレングリコールメタクリレート及びポリ２－メトキシエチルグリシジルエーテルからなる群から選択された１種以上のイオン導電性高分子を含む、請求項４に記載のリチウム二次電池用負極。
【請求項６】
前記イオン導電性保護層は、厚さが０．０１～５０μｍである、請求項４に記載のリチウム二次電池用負極。
【請求項７】
ｉ）離形コーティングフィルムを準備する段階；
ｉｉ）前記離形コーティングフィルム上にリチウム電極を形成する段階；
ｉｉｉ）前記リチウム電極と集電体をラミネーションする段階；及び
ｉｖ）離形コーティングフィルムを剥離する段階；
を含む、リチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項８】
前記ｉｉ）段階は、離形コーティングフィルム上にイオン導電性保護層をさらに形成し、前記イオン導電性保護層上にリチウム電極を形成することである、請求項７に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項９】
前記離形コーティングフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びポリエーテルイミドからなる群から選択される１種以上の基材フィルムを含む、請求項７に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
【請求項１０】
前記離形コーティングフィルムは、基材フィルムの少なくとも一面にシリコーン系、フッ素系及びメラミン系化合物からなる群から選択された１種以上の高耐熱性物質からなるコーティング層を含むものである、請求項７に記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年４月２５日付韓国特許出願第１０－２０１７－００５２７４８号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容を本明細書の一部として含む。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
本発明は、リチウム二次電池用負極、この製造方法及びこれを含むリチウム二次電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
最近、携帯電話、ワイヤレス家電機器、電気自動車に至るまで、電池を要する多様な機器が開発されていて、このような機器が開発されることにつれ、二次電池に対する需要も増加している。特に、電子製品の小型化傾向ととも二次電池も軽量化及び小型化しつつある。
【０００４】
このような成り行きに合わせて、最近、リチウム金属を活物質として適用するリチウム二次電池が脚光を浴びている。リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して－３．０４５Ｖ）重量エネルギー密度が大きいという（３，８６０ｍＡｈｇ
－１
）特性を有していて高容量二次電池の負極材料として期待されている。
【０００５】
しかし、リチウム金属を電池負極として利用する場合、一般に平面状の集電体上にリチウムホイルを付着することで電池を製造し、リチウムはアルカリ金属として反応性が大きいため、水と爆発的に反応し、大気中の酸素とも反応するので、一般的環境で製造及び利用し難い短所がある。特に、リチウム金属が大気へ露出する時、酸化の結果としてＬｉＯＨ、Ｌｉ
２
Ｏ、Ｌｉ
２
ＣＯ
３
などの酸化膜を有する。このような酸化膜が表面に存在する時、酸化膜が絶縁膜で作用して電気伝導度が低くなり、リチウムイオンの円滑な移動を阻害して電気抵抗が増加する問題が発生する。
【０００６】
このような理由により、リチウム負極を形成するために真空蒸着工程を行ってリチウム金属の反応性による表面酸化膜形成の問題点が一部改善されたが、相変らず電池組立過程では大気へ露出され、表面酸化膜形成の基本的抑制は不可能という実情である。ここで、リチウム金属を用いてエネルギー効率を高めながらリチウム反応性の問題を解決することができ、工程をより簡単にすることができるリチウム金属電極の開発が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
韓国公開特許第２００５－０００７４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、リチウム二次電池は、リチウム金属の反応性に応じてその製造工程に制約があり、なお、電池組立の際に、大気中の酸素及び水分との接触が不可避であるため、電池の寿命及び性能が低下する問題点がある。ここで、本発明者らは、多角的に研究した結果、電池組立時に発生する大気との接触を防ぐことができる方法を見出し、本発明を完成した。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、リチウム二次電池のリチウム電極を形成する過程で、大気と接触することを遮断して表面酸化膜の厚さが減少されたリチウム二次電池用負極を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明は集電体の少なくとも一面にリチウム電極を含み、前記リチウム電極は、厚さ１５ないし５０ｎｍの表面酸化膜（ｎａｔｉｖｅｌａｙｅｒ）が形成されたリチウム二次電池用負極を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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