專利名稱：具有高能量密度的鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求2009年5月26日提交的韓國專利申請(qǐng)10-2009-0045776的權(quán)益，在此通過參考以其完整的形式將其并入本申請(qǐng)中。本發(fā)明涉及具有高能量密度的鋰二次電池，更特別地，涉及具有涂布在負(fù)極或正極或兩者表面上的金屬鋰的鋰二次電池，其中所述負(fù)極包含能夠與鋰形成合金并具有 700mAh/g 4300mAh/g的單位重量容量的材料，所述正極由能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰的過渡金屬氧化物制成，且在正極中包含全部可逆鋰儲(chǔ)存容量(即，當(dāng)制造電池時(shí)，全部可逆鋰儲(chǔ)存容量包含在正極中并且比在可獲得的電壓范圍內(nèi)可放出的鋰容量大)，且在初始活化充電之后的負(fù)極和正極中不會(huì)殘留金屬形式的鋰。
背景技術(shù)：
為了擴(kuò)展環(huán)境友好的交通工具，正加速開發(fā)用于交通工具的電源。用于擴(kuò)展電動(dòng)車輛的重要要求包括單位能量的價(jià)格、單位重量的能量、安全性和耐久性。當(dāng)今，開發(fā)集中在具有優(yōu)異耐久性和長(zhǎng)壽命的鋰二次電池上，但是對(duì)于單位能量的價(jià)格和單位重量的能量存在劃時(shí)代的提高。為此，焦點(diǎn)集中在每單位重量包含大量鋰的鋰合金材料和能夠形成合金的元素如鋁(Al)、錫(Sn)和硅(Si)上，從而形成高容量的負(fù)極。然而，所述材料的問題在于，初始不可逆容量的損耗大。同時(shí)，為了提高鋰二次電池的能量密度，正在開發(fā)用于提高正極材料的容量的技術(shù)。特別地，具有穩(wěn)定的LiNiO2的Li (Ni, Co, Al) O2材料或Li (Ni, Co, Mn) O2材料的優(yōu)勢(shì)在于，其能夠大大提高鋰二次電池的容量，因?yàn)槠涿繂挝恢亓康目赡嫒萘扛摺Ｈ欢?，所述材料的問題在于，其在全充電狀態(tài)中與電解質(zhì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，因?yàn)槠湫枰愿唠妷撼潆姸鴮?shí)現(xiàn)高容量特性。因此，在長(zhǎng)期儲(chǔ)存或循環(huán)的壽命方面，所述材料具有嚴(yán)重的老化特性。此外， 當(dāng)單元電池的容量增大時(shí)，使用所述材料的電池的單元電池的安全性不足，由此問題在于， 當(dāng)在150°C的隔熱箱中過充或儲(chǔ)存時(shí)發(fā)生熱逸散和燃燒。為了克服上述問題并獲得更高的容量，PCT 2006/112674提供了一種鋰二次電池， 所述鋰二次電池使用不包含鋰的活性材料和不可逆鋰容量高的鋰過渡金屬氧化物，所述活性材料用于正極。該專利的鋰二次電池可以以更高的容量制得，因?yàn)槟軌驅(qū)⑷萘扛叩牟缓嚨倪^渡金屬氧化物用于正極。此外，所述鋰二次電池的安全性和長(zhǎng)期耐久性優(yōu)異，因?yàn)楫?dāng)對(duì)電池進(jìn)行全充電時(shí)電壓不高。然而，所述鋰二次電池的缺點(diǎn)在于，在使用鋰之后，大部分過渡金屬氧化物(即惰性的固體化合物)殘留在電池內(nèi)，由此使能量密度劣化，因?yàn)閷?duì)提高容量重要的鋰儲(chǔ)存在初始鋰過渡金屬氧化物中。作為用于提供足夠的鋰以及大大提高單位重量的能量密度的方案，對(duì)使用金屬鋰的電池的研究變得活躍。例如，為了改善隨充放電的樹枝狀晶體的問題，PCT/ JP2004/007877提出了一種鋰金屬二次電池用負(fù)極，其中將金屬鋰沉積在絕緣基材上并在金屬鋰上形成無機(jī)固體電解質(zhì)膜。同時(shí)，美國專利7，247，408提出了一種鋰金屬電極，所述鋰金屬電極涂布有單一導(dǎo)電層和聚合物層的多個(gè)層以抑制鋰樹枝狀晶體的形成。此外，為了進(jìn)一步提高表面處理效果以及有效形成薄的金屬鋰膜，韓國專利10-0496306提出了如下方法在基材上形成轉(zhuǎn)化膜，在所述轉(zhuǎn)化膜上形成集電體，并在所述集電體上沉積鋰金屬，由此能夠降低因基材膜而造成的空間損耗、抑制由熱造成的變形并得到純度高的沉積鋰層。然而，上述方法能夠隨著鋰充放電而穩(wěn)定地提高可逆性，但是問題在于，當(dāng)在異常環(huán)境中使用電池或在誤用時(shí)使電池過熱時(shí)，其不能從根本上防止由金屬鋰造成的燃燒和爆炸。同時(shí)，近來已經(jīng)將預(yù)先摻雜金屬鋰并通過活化將摻雜的金屬鋰完全消耗的技術(shù)用于鋰離子電容器中。在這種情況下，將初始插入的鋰以鋰金屬板的形式壓制到電極表面中或者將鋰金屬電極插入到第三電極中并然后在鋰儲(chǔ)存電極上進(jìn)行電化學(xué)摻雜。例如，日本特開平8-107048號(hào)公報(bào)提供了如下方法利用與碳電極表面物理接觸的金屬箔對(duì)雙電層電容器的碳電極進(jìn)行密封并在升溫的同時(shí)在所述碳電極上化學(xué)摻雜鋰。然而，該專利的問題在于，為了在普通電容器或鋰電池上僅摻雜必要量的鋰(即非常薄，在5 20微米內(nèi))， 必須使用難以機(jī)械處理的鋰金屬。此外，該專利的困難在于，如果將該專利應(yīng)用于具有高容量和寬電極區(qū)域的電容器或電池中，則必須將薄的金屬鋰箔粘合至寬區(qū)域。作為還另一個(gè)實(shí)例，W098/33227提供了一種技術(shù)，所述技術(shù)用于將實(shí)際上可應(yīng)用的金屬鋰引入到第三電極中并通過從所述第三電極電化學(xué)解離鋰而在碳負(fù)極上摻雜鋰。然而，為了在具有寬區(qū)域的碳負(fù)極上均勻摻雜鋰離子，必須使用具有孔的集電體，其中在形成負(fù)極和正極板時(shí)，通過所述孔鋰離子能夠自由地滲透。如果使用具有孔的集電體，則存在的問題在于，與使用不含孔的均勻金屬箔集電體的情況相比，電極的機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)跚译姌O的制造工藝變復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種鋰二次電池，其能夠隨著金屬鋰的使用而解決危險(xiǎn)且還具有與金屬鋰電池相同程度的高能量密度。使用如下方法預(yù)先在鋰二次電池上摻雜金屬鋰并然后在對(duì)電池進(jìn)行活化的過程中將摻雜的金屬鋰完全消耗。因此，能夠提高電池的容量，同時(shí)能夠解決由金屬鋰造成的危險(xiǎn)如爆炸。換言之，在本發(fā)明的電池中，最大程度地利用了在電池中包含的負(fù)極和正極材料的鋰儲(chǔ)存和釋放能力。因此，活化之后的可逆容量能夠明顯提高，且在活化期間能夠完全消耗金屬鋰，由此能夠避免金屬鋰的危險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種鋰二次電池，其包含由能夠與鋰形成合金的材料制成的負(fù)極；由過渡金屬氧化物制成的正極，所述過渡金屬氧化物能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰，所述正極的全部可逆鋰儲(chǔ)存容量比可從正極釋放的鋰容量大；以及在所述負(fù)極或正極或所述兩者的表面上形成的鋰層。 所述鋰層滿足如下方程式。S < L ^ S+I其中S =正極的鋰儲(chǔ)存容量-在正極中初始包含的鋰容量，L為鋰層內(nèi)的鋰量，且 I為負(fù)極中的初始不可逆消耗容量。此外，在對(duì)鋰二次電池進(jìn)行初始活化并充電之后，在電極表面中不殘留金屬形式的鋰。此外，能夠與鋰形成合金的材料具有700mAh/g 4300mAh/g的單位重量容量。
此外，使用在電極表面上壓制金屬箔的方法、在電極表面上沉積金屬鋰的方法、或者在電極表面上分散并涂布包含過量金屬鋰的粒子以及特定粘合劑聚合物的方法而形成所述鋰層。此外，所述鋰層具有0. 3mg/cm2 0. 8mg/cm2的單位面積重量。此外，能夠與鋰形成合金的材料包括選自Si、Sn和Al中的一種或多種；其中所述一種或多種元素的原子分?jǐn)?shù)為50%以上的合金；或它們的氧化物。此外，負(fù)極的初始不可逆容量為可逆容量的40%以下。此外，過渡金屬氧化物包括選自Mn02、Mo03、VO2, V2O5> V6O13> Cr3O8和CrO2中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種鋰二次電池用負(fù)極，其包含集電板；負(fù)極用活性材料層，所述活性材料層包含在所述集電板的一面或兩面上并由能夠與鋰形成合金且具有700mAh/g 4300mAh/g的單位重量容量的材料制成；以及在所述活性材料層上形成的鋰層。根據(jù)本發(fā)明的還另一個(gè)方面，提供了一種鋰二次電池用正極，其包含集電板；正極用活性材料層，所述活性材料層包含在所述集電板的一面或兩面上并由不含鋰且能夠嵌入和脫嵌鋰的過渡金屬氧化物、含鋰的過渡金屬氧化物或其混合物制成；以及在所述活性材料層上形成的鋰層。權(quán)利要求12的正極，其中所述鋰層滿足如下方程式。S < L 彡 S+I其中S =正極的鋰儲(chǔ)存容量-在正極中初始包含的鋰容量，L為鋰層內(nèi)的鋰量，且 I為在負(fù)極中的初始不可逆消耗容量。根據(jù)本發(fā)明的還另一個(gè)方面，提供了一種制造鋰二次電池用電極的方法，所述方法包括使用在電極集電板上涂布電極活性材料并在所述電極活性材料上壓制金屬箔的方法、沉積金屬鋰的方法、或者分散并涂布包含過量金屬鋰的粒子以及特定粘合劑聚合物的方法來形成鋰層的步驟。


結(jié)合附圖，根據(jù)給定實(shí)施方案的如下說明，本發(fā)明的上述和其他目的和特征將變得明顯，其中圖1是顯示根據(jù)實(shí)施例和比較例制造的電池的充放電容量與理論正極容量(正極的理論初始鋰放電容量)的比較的圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地實(shí)施本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，負(fù)極包含可形成鋰合金并具有700mAh/g 4300mAh/g的單位重量容量的材料。正極由過渡金屬氧化物制成，所述過渡金屬氧化物能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰，所述正極的全部可逆鋰儲(chǔ)存容量比初始包含的(初始儲(chǔ)存的，但是可釋放的)鋰容量大。此處，將鋰金屬以鋰金屬的形式涂布在負(fù)極或正極或所述兩者的表面上，所述鋰金屬的容量比正極的可逆鋰儲(chǔ)存容量與包含的鋰容量之差S大，并等于或小于所述差值S與負(fù)極中的初始不可逆容量損耗I之和。S < L ^ S+I其中S =正極的鋰儲(chǔ)存容量-在正極中初始包含的鋰容量，L為鋰層內(nèi)的鋰量，且 I為在負(fù)極中的初始不可逆消耗容量。換言之，供應(yīng)鋰金屬，所述鋰金屬的容量比正極的鋰儲(chǔ)存容量與包含的鋰容量之差大并等于或小于所述差值與負(fù)極中的初始不可逆容量損耗之和。因此，能夠最大程度地展示在鋰二次電池中包含的活性材料內(nèi)的鋰的儲(chǔ)存和釋放容量。因此，能夠明顯提高鋰二次電池的容量，并在被活化之后將金屬鋰以離子形式由材料完全吸收，由此能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的安全性。此外，在鋰二次電池中，在鋰二次電池的初始活化充電過程中，將涂布在負(fù)極、正極或所述兩者表面上的鋰金屬完全消耗。其后，金屬形式的鋰不會(huì)殘留在電極表面上。本發(fā)明提供一種鋰二次電池和使得向所述鋰二次電池中引入鋰的效果最大化的方法，所述鋰二次電池能夠通過最大程度地利用包含在電池中的負(fù)極和正極材料的鋰儲(chǔ)存和釋放能力而在活化之后明顯提高可逆容量，并能夠通過在活化期間將金屬鋰完全消耗而避免金屬鋰的危險(xiǎn)。預(yù)先摻雜金屬鋰的方法能夠包括利用金屬箔的方法、沉積金屬鋰的方法、或者分散并涂布包含過量金屬鋰的粒子以及特定粘合劑聚合物的方法。在本發(fā)明中，特別地，使用利用連續(xù)輥軋法如壓延來噴涂金屬鋰或涂布金屬鋰的方法。因此，本發(fā)明提供一種通過在涂布有活性材料的電極板的表面上直接形成金屬鋰層而制造鋰二次電池用電極的方法。在本發(fā)明的鋰二次電池中，用作負(fù)極的金屬集電板如銅(Cu)涂布有負(fù)極活性材料以及粘合劑與導(dǎo)電材料的混合層。負(fù)極用活性材料優(yōu)選包含具有700mAh/g以上的高鋰儲(chǔ)存特性的鋰合金材料。在普通的碳基負(fù)極的情況中，基于鋰金屬的電位，處于全充電狀態(tài)中的電位為約OV 0. IV，從而優(yōu)選包含鋰合金材料以作為活性材料。在實(shí)施與鋰形成合金直至低全充電電位的情況中，具有電化學(xué)活性的鋰合金材料具有700mAh/g以上的儲(chǔ)存能力。在使用容量低于700mAh/g的儲(chǔ)存能力的合金材料的情況中，可能不易實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所期望的高能量密度。例如，優(yōu)選使用選自Si、Sn和Al中的一種或多種；所述一種或多種活性元素的原子分?jǐn)?shù)為50%以上的合金；或它們的氧化物。所述負(fù)極材料具有比碳基材料更高的容量和更大的初始不可逆容量損耗，且其能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明使用金屬鋰的高能量密度的電池。同時(shí)， 負(fù)極的初始不可逆容量?jī)?yōu)選為可逆容量的40%以下。如果不可逆容量太高，則所供應(yīng)的另外的初始鋰的量變得太大且制造產(chǎn)率可能下降。用作正極的金屬集電板如鋁(Al)涂布有正極活性材料，如能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰的不含鋰的過渡金屬氧化物、含鋰的過渡金屬氧化物或它們的混合物。不包含鋰的正極活性材料的非限制性實(shí)例包括Mn02、MoO3> VO2, V2O5, V6O13> Cr3O8和Cr02。此外，含鋰的過渡金屬氧化物的非限制性實(shí)例包括材料如具有層狀結(jié)構(gòu)的LiMO2組合物(其中M為Co、Ni、 Mn或其混合物)、具有尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2CV以及具有橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFeP04。根據(jù)本發(fā)明，100%地利用了正極的可逆儲(chǔ)存能力，并完全利用了可逆儲(chǔ)存能力與初始包含的鋰量之差。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，將不含鋰的金屬氧化物用作正極用材料且其容量更高。例如，所述容量能夠?yàn)?00mAh/g 300mAh/g或300mAh/g以上。根據(jù)本發(fā)明，通過在正極或負(fù)極或所述兩者的表面上形成金屬鋰層來制造電極。 在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)通過在約IOtorr (托)的真空狀態(tài)中向金屬鋰供應(yīng)600°C的熱量來對(duì)鋰進(jìn)行加熱時(shí)，產(chǎn)生鋰氣體。當(dāng)在連續(xù)供應(yīng)鋰氣體的同時(shí)將涂布有活性材料的電極表面通過鋰氣體時(shí)，在電極表面上沉積鋰層。當(dāng)總的電極厚度為約100 μ m時(shí)，所述鋰層具有約 5 ΙΟμπι的厚度。這與增大1 2mA/cm2的容量的量相對(duì)應(yīng)。此外，優(yōu)選的是，鋰層的重量為每單位面積0. 3mg/cm2 0. 8mg/cm2。然而，應(yīng)注意，鋰層的沉積工藝條件、厚度和重量以及電流密度的增量?jī)H是實(shí)施方案，且本發(fā)明不限于此。作為另一個(gè)實(shí)例，提供了如下方法通過在特定粘合劑溶液上噴涂粒子并通過將所述粒子連續(xù)通過壓制機(jī)以形成鋰涂層而在電極表面上連續(xù)涂布包含過量鋰的粒子。此處，能夠?qū)⒕哂型坎加蟹€(wěn)定層的表面的鋰金屬粉末用作包含過量鋰的粒子。能夠?qū)⒎酆衔?、丙烯酰基聚合物、SBR-基橡膠或PAN基橡膠如PVDF分散在非水溶劑中的物質(zhì)用作粘合劑溶液。能夠?qū)⑦B續(xù)涂布方法如噴涂、輥涂或浸涂用作所述涂布方法。能夠?qū)噷拥男纬蓱?yīng)用于負(fù)極或正極或所述兩者。通過將電解質(zhì)注入到活化步驟中的步驟將在電極表面上形成的金屬鋰完全離子化，并將其吸收到在負(fù)極和正極中所包含的鋰儲(chǔ)存材料中。在所有情況中，都使得存在于電極表面上的金屬鋰在活化步驟中被消耗， 由此在電池充放電步驟中不會(huì)殘留金屬鋰。在使用本發(fā)明電極的鋰二次電池中，在活化過程中將金屬鋰完全消耗。因此，能夠避免金屬鋰的危險(xiǎn)，并能夠因摻雜的金屬鋰而提高電池的容量。本發(fā)明提供一種通過使用組裝鋰二次電池的普通方法對(duì)電極進(jìn)行組裝而在活化之后具有明顯提高的可逆容量的鋰二次電池。此外，在根據(jù)本發(fā)明制造電極的方法中，能夠使用通常用作電極集電體的金屬箔集電體。因此，所述電極具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。此外，在制造電極的過程中，使用常規(guī)方法而不進(jìn)行任何改變，并添加在電極表面上涂布金屬鋰的工藝。因此，能夠容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。 特別地，在使用沉積法對(duì)鋰進(jìn)行涂布的情況中，本發(fā)明的電極具有約ΙΟΟμπι的厚度并能夠?qū)崃糠植荚谡麄€(gè)厚度上。因此，能夠有效地將沉積的鋰?yán)鋮s，并能夠通過沉積而化學(xué)或電化學(xué)地將金屬鋰均勻摻雜在電極的整個(gè)區(qū)域上。實(shí)施例使用如下方法制造了鋰二次電池的正極和負(fù)極。(1)制造負(fù)極制造了負(fù)極板，所述負(fù)極板包含ΙΟμπι厚的銅(Cu)集電板和在兩個(gè)表面上的涂層。此處，所述涂層由具有1200mAh/g單位重量容量和800mAh/g的初始不可逆容量的SiO、 具有約300mAh/g的容量和30mAh/g的初始不可逆容量的碳基材料、用作粘合劑的橡膠成分、CMS和導(dǎo)電碳乙炔黑制成。在這種情況下，在涂層的總百分比中，SiO為40%，碳基材料為50 %，橡膠成分為4 %，CMC為4 %，且導(dǎo)電碳乙炔黑為2 %。此夕卜，對(duì)涂層進(jìn)行控制以具有 3mAh/cm2的可逆鋰儲(chǔ)存和釋放能力。然后，對(duì)使用連續(xù)工藝制造的負(fù)極板進(jìn)行壓延、干燥， 并然后放入真空沉積室(壓力=IOtorr，溫度600°C)內(nèi)。然后，以0. 5m/分鐘的沉積速度在負(fù)極板上沉積12 μ m厚的金屬鋰，由此形成鋰層。(2)制造正極
制造了正極，所述正極包含14 μ m厚的鋁(Al)集電板和在兩個(gè)表面上的涂層。此處，所述涂層由能夠以每單位重量200mAh/g儲(chǔ)存鋰的MnA、具有115mAh/g的初始放電容量和110mAh/g的可逆鋰儲(chǔ)存容量的LiMn2O4、導(dǎo)電碳乙炔黑和PVdF制成。在這種情況下，在涂層的總百分比中，MnO2為30%，LiMn2O4為60%，導(dǎo)電碳乙炔黑為4%且PVdF為6%。此外，對(duì)涂層進(jìn)行控制以具有3mAh/cm2的可逆鋰儲(chǔ)存和釋放能力。(3)組裝電池對(duì)負(fù)極、正極、聚乙烯隔離層和包含EC/DEC/使用LiPF6作為鹽的添加劑的有機(jī)電解質(zhì)進(jìn)行組裝，從而形成具有約IOcm2的電極面積的小型鋁層壓包裝型電池。比較例使用與本實(shí)施例相同的方法，對(duì)由與本實(shí)施例的負(fù)極相同的組合物構(gòu)成且未涂布鋰的負(fù)極、和本實(shí)施例的正極進(jìn)行組裝，從而形成用于比較的電池。電池容量的評(píng)價(jià)對(duì)根據(jù)實(shí)施例和比較例制造的電池進(jìn)行活化并然后在4. 2 1. 5V的范圍中進(jìn)行充放電。作為充放電的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在根據(jù)本實(shí)施例的包含具有在其上沉積的鋰層的電極的電池中，負(fù)極的不可逆容量完全抵消并將過量的鋰容量作為低壓MnO2材料放出。
權(quán)利要求
1.一種鋰二次電池，其包含由能夠與鋰形成合金的材料制成的負(fù)極；由過渡金屬氧化物制成的正極，所述過渡金屬氧化物能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰，所述正極的全部可逆鋰儲(chǔ)存容量比可從所述正極釋放的鋰容量大；以及在所述負(fù)極或所述正極或所述兩者的表面上形成的鋰層。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述鋰層滿足如下方程式 S < L 彡 S+I其中S =所述正極的鋰儲(chǔ)存容量-在所述正極中初始包含的鋰容量， L為所述鋰層內(nèi)的鋰量，以及 I為在所述負(fù)極中的初始不可逆消耗容量。
3.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中在對(duì)所述鋰二次電池進(jìn)行初始活化并充電之后，在所述電極表面中不會(huì)殘留金屬形式的鋰。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述能夠與鋰形成合金的材料具有700mAh/ g 4300mAh/g的單位重量容量。
5.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中使用在所述電極表面上壓制金屬箔的方法、 在所述電極表面上沉積金屬鋰的方法或者在所述電極表面上分散并涂布包含過量金屬鋰的粒子以及特定粘合劑聚合物的方法來形成所述鋰層。
6.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述鋰層具有0.3mg/cm2 0. 8mg/cm2的單位面積重量。
7.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述能夠與鋰形成合金的材料包括選自Si、 Sn和Al中的一種或多種；其中所述一種或多種元素的原子分?jǐn)?shù)為50%以上的合金；或它們的氧化物。
8.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述負(fù)極的初始不可逆容量為可逆容量的 40%以下。
9.如權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其中所述過渡金屬氧化物包括選自Μη02、Mo03、 VO2, V2O5, V6O13> Cr3O8 和 CrO2 中的一種或多種。
10.一種鋰二次電池用負(fù)極，包含 集電板；所述負(fù)極用活性材料層，所述活性材料層包含在所述集電板的一面或兩面上并由能夠與鋰形成合金且具有700mAh/g 4300mAh/g的單位重量容量的材料制成；以及在所述活性材料層上形成的鋰層。
11.如權(quán)利要求10所述的負(fù)極，其中所述鋰層滿足如下方程式 S < L 彡 S+I其中S =正極的鋰儲(chǔ)存容量-在所述正極中初始包含的鋰容量， L為所述鋰層內(nèi)的鋰量，以及 I為在所述負(fù)極中的初始不可逆消耗容量。
12.—種鋰二次電池用正極，包含 集電板；所述正極用活性材料層，所述活性材料層包含在所述集電板的一面或兩面上并由不含鋰且能嵌入和脫嵌鋰的過渡金屬氧化物、含鋰的過渡金屬氧化物或它們的混合物制成；以及在所述活性材料層上形成的鋰層。
13.如權(quán)利要求12所述的正極，其中所述鋰層滿足如下方程式 S < L 彡 S+I其中S =所述正極的鋰儲(chǔ)存容量-在所述正極中初始包含的鋰容量， L為所述鋰層內(nèi)的鋰量，以及 I為在負(fù)極中的初始不可逆消耗容量。
14.一種制造鋰二次電池用電極的方法，所述方法包括如下步驟使用在電極集電板上涂布電極活性材料并在所述電極活性材料上壓制金屬箔的方法、 沉積金屬鋰的方法或者分散并涂布包含過量金屬鋰的粒子以及粘合劑聚合物的方法來形成鋰層。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有高能量密度的鋰二次電池用電極以及使用所述電極的具有高能量密度的二次電池。負(fù)極包含能夠與鋰形成合金的材料。正極由能夠可逆地嵌入或脫嵌鋰的過渡金屬氧化物制成。此處，所述正極的全部可逆鋰儲(chǔ)存容量比可從所述正極放出的鋰容量大。此外，本發(fā)明涉及鋰二次電池用電極、制造所述電極的方法以及包含所述電極的鋰二次電池，在所述鋰二次電池用電極中在負(fù)極、正極或所述兩者上涂布金屬鋰。本發(fā)明的鋰二次電池因在被活化之后金屬鋰不會(huì)殘留而具有優(yōu)異的安全性，且具有優(yōu)異的單位重量容量。
文檔編號(hào)H01M10/36GK102449811SQ201080023148
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者申東析, 鄭根昌, 金宣圭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)