用于可再充電鋰電池的負極和包括其的可再充電鋰電池的制作方法

公開了用于可再充電鋰電池的負極和包括其的可再充電鋰電池。
背景技術：
：可再充電鋰電池作為用于小型便攜式電子設備的電源近來已經引起關注。可再充電鋰電池使用有機電解質溶液并且因此具有為使用堿性水溶液的常規電池的放電電壓的兩倍大或更大的放電電壓。因此，可再充電鋰電池具有高的能量密度。這樣的可再充電鋰電池是通過將電解質注入包括具有能夠嵌入/脫嵌鋰離子的正極活性物質的正極和具有能夠嵌入/脫嵌鋰離子的負極活性物質的負極的電極組件中而制造的。另一方面，負極活性物質的基本框架由于充電期間的膨脹而變得破碎，并且因此，正在進行低膨脹負極活性物質的開發。然而，大多數研究考慮充電期間的理論膨脹力并且依舊處于調節負極活性物質的取向。因此，對于具有低膨脹的負極活性物質的開發存在限制。技術實現要素：實施方式的一個方面提供用于可再充電鋰電池的負極，其通過使電極內的孔最小化或減小和使所述孔均勻地或者基本上均勻地分布在其中而防止單元電池膨脹。實施方式的另一方面提供包括所述用于可再充電鋰電池的負極的可再充電鋰電池。實施方式的一個方面提供用于可再充電鋰電池的負極，所述負極包括：包括負極活性物質的負極活性物質層，其中：所述負極活性物質包括第一活性物質以及不同于所述第一活性物質的第二活性物質，所述第二活性物質包括片狀(鱗片狀)石墨，所述第一活性物質的粒徑(D50)相對于所述第二活性物質的長邊的長度的比率為約2-約50，且所述負極具有大于或等于約1.70g/cc 的活性物質密度。所述第二活性物質包括較短邊和較長邊，所述較長邊具有約0.5μm-約10μm的長度。所述第二活性物質位于多個第一活性物質顆粒之間。所述第一活性物質包括基于碳的材料、基于硅的材料、或其組合。所述第一活性物質具有約5μm-約40μm的粒徑(D50)。所述負極活性物質層具有約5體積％-約25體積％的孔隙率。所述負極具有約10mg/cm2-約40mg/cm2的負載水平。所述負極活性物質包括約1重量％-約8重量％的所述第二活性物質，基于所述第一活性物質和所述第二活性物質的總量。可再充電鋰電池包括根據實施方式的方面的負極。在以下詳細描述中描述了其它實施方式。因此，通過使電極中的孔最小化或減小和使所述孔均勻地或基本上均勻地分布，可防止根據本發明的實施方式的可再充電鋰電池的單元電池膨脹。附圖說明圖1為顯示根據實施方式的可再充電鋰電池的示意圖。圖2為顯示根據實施例1的用于可再充電鋰電池的負極的橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖3為顯示根據對比例1的用于可再充電鋰電池的負極的橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖4為顯示電解質溶液在根據實施例1、對比例1、和參照例1的用于可再充電鋰電池的負極中的浸漬的圖。圖5為顯示根據實施例1、對比例1、和參照例1的用于可再充電鋰電池的負極的取向的圖。圖6為顯示根據實施例1和2、對比例1和3、以及參照例1的可再充電鋰電池單元的單元電池膨脹率的圖。具體實施方式下文中，參照附圖更詳細地描述實施方式。然而，這些實施方式是示例性的，并且本公開內容不限于此。然而，本發明可以多種不同的形式體現， 并且不應被解釋為僅限于本文中的所闡述的實施方式。相反，這些實施方式是作為實例提供的，使得本公開內容將是徹底和完整的，并且將本發明的方面和特征充分地傳達給本領域技術人員。因此，可未描述對于本領域普通技術人員來說對于完全理解本發明的方面和特征而言所不必要的工藝、元件(要素)、和技術。除非另有說明，在附圖和所撰寫的說明書中，相同的附圖標記始終是指相同的元件，并且因此將不重復其描述。在附圖中，為了清楚起見，可放大元件、層和區域的相對尺寸。將理解，盡管在本文中可使用術語“第一”、“第二”、“第三”等來描述各種元件(要素)、部件(組分)、區域、層和/或部分，但是這些元件(要素)、部件(組分)、區域、層和/或部分不應受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件(要素)、部件(組分)、區域、層或部分與另外的元件(要素)、部件(組分)、區域、層或部分區分開。因此，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，下面討論的第一元件(要素)、部件(組分)、區域、層或部分可稱為第二元件(要素)、部件(組分)、區域、層或部分。為了易于說明，在本文中可使用空間相對術語例如“在……之下”、“在……下方”、“下部”、“在……下面”、“在……上方”、“上部”等以描述如圖中所示的一個元件(要素)或特征與另外的元件(要素)或特征的關系。將理解，除圖中所示的方位之外，空間相對術語還意圖涵蓋在使用或操作中的設備的不同方位。例如，如果將圖中的設備翻轉，則被描述為“在”其它元件(要素)或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件則將被定向“在”其它元件(要素)或特征“上方”。因此，實例術語“在……下方”和“在……下面”可涵蓋在……上方和在……下方兩種方位。設備可以其它方式定向(例如旋轉90度或者在其它方位上)并且本文中描述的空間相對描述詞應相應地解釋。將理解，當一個元件(要素)或層被稱為“在”另外的元件(要素)或層“上”、“連接至”或者“結合至”另外的元件(要素)或層時，其可直接在所述另外的元件(要素)或層上、連接至或者結合至所述另外的元件(要素)或層，或者可存在一個或多個中間元件(要素)或層。此外，還將理解，當一個元件(要素)或層被稱為“在”兩個元件(要素)或層“之間”時，其可為所述兩個元件(要素)或層之間的唯一元件(要素)或層，或者還可存在一個或多個中間元件(要素)或層。本文中所使用的術語用于描述具體實施方式的目的，而不意圖為對本發明的限制。如本文中使用的，單數形式“一個(種)(a，an)”和“該(所述)”也意圖包括復數形式，除非上下文清楚地另外指明。將進一步理解，當用在本說明書中時，術語“包括”和“包含”表明存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件(要素)、和/或部件(組分)，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件(要素)、部件(組分)和/或其集合。如本文中使用的，術語“和/或”包括相關列舉項目的一種或多種的任意和全部組合。表述例如“……的至少一個(種)”當在要素列表之前或之后時，修飾整個要素列表而不是修飾該列表的單獨要素。如本文中使用的，術語“基本上”、“約”以及類似術語是作為近似術語而不是作為程度術語使用的，并且意圖說明由本領域普通技術人員會認識到的在測量的或計算的值方面的固有偏差。此外，在描述本發明的實施方式時的“可”的使用涉及的是“本發明的一個或多個施方式”。如本文中使用的，術語“使用”和“使用(的)”可認為是分別與術語“利用”和“利用(的)”同義的。此外，術語“示例性”意圖涉及實例或者例證。除非另有定義，在本文中所使用的所有術語(包括技術和科學術語)所具有的含義與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同。將進一步理解，術語，例如在常用字典中定義的那些，應被解釋為具有與它們在相關領域和/或本說明書的背景中的含義一致的含義，并且將不以理想化或過度形式的意義進行解釋，除非在本文中清楚地如此定義。下文中，描述根據一個實施方式的用于可再充電鋰電池的負極。用于可再充電鋰電池的負極包括集流體和在所述集流體上的負極活性物質層，和所述負極活性物質層包括負極活性物質。所述負極活性物質理論上在充電期間膨脹并且此外，以物理化學方式膨脹，并且因此主要地導致電池的膨脹。例如，所述負極活性物質的物理膨脹是由所述負極活性物質中的孔在消除(減緩)通過在電極形成期間的壓制過程等產生的物理應力而導致的，并且化學膨脹是由于通過充電和放電的負極活性物質中的副反應導致的。因此，兩種膨脹均導致電池膨脹。根據一個實施方式，可通過如下獲得低的電池膨脹：向所述負極活性物質賦予流動性以消除所述負極活性物質在被壓制時所接收的應力，導致在充電和放電期間所產生的孔的有規律的重排且改善在電極內的取向，和由此使 孔隙率最小化或減小。根據一個實施方式的負極活性物質可包括第一活性物質和第二活性物質。以比所述第二活性物質大的量包括作為主要活性物質的所述第一活性物質，并且所述第一活性物質可沒有特別限制地包括對于用于可再充電鋰電池的負極使用的任何合適材料。在一些實施方式中，所述第一活性物質可包括基于碳的材料、基于硅的材料、或者其組合(例如，混合物)。所述基于碳的材料可為結晶碳、無定形碳、或者其組合(例如，混合物)。所述結晶碳的實例可為非成形的或者片、鱗片、球形的、或者纖維形狀的天然石墨或人造石墨，和所述無定形碳的實例可為軟碳、硬碳、中間相瀝青碳化產物、燒結焦炭、和/或類似物。所述基于硅的材料的實例可為Si、SiOx(0<x<2)、Si-C復合物、Si-Q合金(其中Q為堿金屬、堿土金屬、第13-16族元素、過渡金屬、稀土元素、或其組合，并且不是Si)、和/或類似物，并且這些的至少一種可與SiO2混合。Q的具體元素可為Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po、或其組合。在一些實施方式中，所述第一活性物質可為石墨。以比所述第一活性物質少的量包括作為輔助材料的所述第二活性物質，并且所述第二活性物質可不同于所述第一活性物質，且例如包括片狀石墨。在本發明中，片狀石墨是指天然片狀石墨和人工片狀石墨。所述片狀石墨可具有比所述第一活性物質小的粒度。具有小的粒度的片狀石墨可存在于所述電極內的所述第一活性物質顆粒之間。換而言之，根據一個實施方式的負極活性物質層可具有其中所述片狀石墨插入所述第一活性物質顆粒之間的結構。所述結構可賦予在被壓制以形成負極時的所述第一活性物質以流動性并且因此導致最大化或者提高堆積效率。換而言之，具有所述片狀結構的電極相對于僅由第一活性物質顆粒構成的電極顯示出均勻或基本上均勻的孔分布，并且因此消除活性物質在被壓制時所接收的應力，并且相應地，所述活性物質接收的應力越小，在循環期間 消除的物理應力越少，結果導致較低的電池膨脹。此外，其中所述片狀石墨存在于所述第一活性物質顆粒之間的結構賦予充電和放電期間的活性物質以流動性，使活性物質顆粒之間的不必要的孔最小化或者減小，提高在整個電極的堆積率，并且導致較低的電池膨脹。所述第二活性物質例如所述片狀石墨具有擁有設定的(例如，預定的)寬度和高度的片形狀，并且所述寬度可包括相對長的邊和相對短的邊。長邊可具有范圍約0.5μm-約10μm和例如約1μm-約5μm的長度。所述第一活性物質可為具有設定的(例如，預定的)粒徑(D50)的顆粒，且所述第一活性物質可具有約5μm-約40μm、例如約10μm-約25μm的粒徑(D50)。例如，所述第一活性物質的粒徑(D50)相對于所述第二活性物質的長邊的長度可具有范圍約2-約50、例如約2-約40、約2-約30、約5-約30、約10-約30、和/或約15-約30的比率。當所述第一活性物質的粒徑(D50)相對于所述第二活性物質的長邊的長度具有在所述范圍內的比率時，在其中所述片狀石墨存在于第一活性物質顆粒之間的結構的形成期間，賦予所述第一活性物質以優異的流動性，電極內的孔被最小化或減小并且均勻地或者基本上均勻地分布。因此，由于所述第一活性物質在被壓制時可經歷較少的應力，因此可不僅改善電極內的取向，而且還使充電和放電期間產生的孔最小化或減小，并且結果，可使在整個電池的膨脹最小化或減小。此處，D50指的是被稱作體積中值粒度或者體均粒度的Dv50，其在物理上表示，大于或小于這樣的值的顆粒的各體積占總顆粒體積的50％。來自制造電池之前的電極或者從電池分離的電極的活性物質的D50可通過如下測定：由得自顯示電極橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)的約100個樣品計算直徑的平均值。所述第二活性物質可以約1重量％-約8重量％、例如約3重量％-約5重量％的量存在，基于所述第一活性物質和所述第二活性物質的總量。當在所述量范圍內包括所述第二活性物質時，通過賦予第一活性物質以優異的流動性，可獲得能夠導致低的電池膨脹的最優孔結構。所述負極活性物質層可具有約5體積％-約25體積％、例如約15體積％-約25體積％的孔隙率。當所述負極活性物質層具有在所述范圍內的孔隙率時，所述負極活性物質可不僅在被壓制以形成負極時具有較少的應力，而且在充電和放電期間產生的孔也可最小化或者減小，導致低的電池膨脹。所述負極可具有約10mg/cm2-約40mg/cm2、例如約15mg/cm2-約30mg/cm2的負載水平。當負極具有較高的負載水平時，電流密度變得較高并且因此導致使電池總電阻提高的副作用。高的電阻導致充電和放電期間電池的性能惡化，并且因此帶來電池的總體性能惡化以及高的膨脹率。根據一個實施方式，可通過使負極活性物質層的孔隙率最小化或減小而實現在所述范圍內的低的負載水平。所述集流體可為銅箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、泡沫鎳、泡沫銅、涂布有導電金屬的聚合物基底、或其組合，但是不限于此。除了所述負極活性物質之外，所述負極活性物質層還可包括粘結劑和導電材料的至少一種。所述粘結劑改善負極活性物質顆粒彼此以及與集流體的粘結性質。所述粘結劑可為非水性粘結劑、水性粘結劑、或其組合。所述非水性粘結劑可為聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、包含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺、或其組合。所述水性粘結劑可為基于橡膠的粘結劑或者聚合物樹脂粘結劑。所述基于橡膠的粘結劑可選自丁苯橡膠、丙烯酸類改性的(丙烯酸酯化的)丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠、丙烯酸類橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、以及其組合。所述聚合物樹脂粘結劑可選自乙烯丙烯共聚物、表氯醇、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、乙烯丙烯二烯共聚物、聚乙烯基吡啶、氯磺化聚乙烯、乳膠、聚酯樹脂、丙烯酸類樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇、以及其組合。當使用所述水性粘結劑作為負極粘結劑時，可進一步使用基于纖維素的化合物以提供粘度。所述基于纖維素的化合物包括如下的一種或多種：羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、或者其堿金屬鹽。所述堿金屬可為Na、K、或Li。可以約0.1重量份-約3重量份的量包括這樣的基于纖維素的化合物，基于100重量份的所述負極活性物質。所述導電材料改善電極的導電性。可使用任何導電性材料作為導電材料，除非其導致化學變化，并且其實例可為天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纖維和/或類似的基于碳的材料；銅、鎳、鋁、銀、和/或 類似的金屬粉末或金屬纖維和/或類似的基于金屬的材料；聚亞苯基衍生物和/或類似的導電聚合物；和/或其混合物。根據一個實施方式的負極可具有高的活性物質密度。所述負極通過使用以上負極活性物質而具有高的活性物質密度，但是可使總的電池膨脹最小化或減少。例如，所述負極的活性物質密度可大于或等于約1.70g/cc，例如在約1.70g/cc-約2.1g/cc或者約1.70g/cc-約1.80g/cc的范圍內。所述負極可通過包括如下的方法制造：將所述負極活性物質和任選地粘結劑和導電材料在溶劑中混合以制備漿料，和將所述漿料涂布在集流體上。所述溶劑可為水、N-甲基吡咯烷酮、和/或類似物，但是不限于此。下文中，參照圖1描述根據一個實施方式的可再充電鋰電池。圖1為顯示根據一個實施方式的可再充電鋰電池的示意圖。參照圖1，根據一個實施方式的可再充電鋰電池100包括：電極組件，其包括正極114、面對正極114的負極112、介于正極114和負極112之間的隔板113、浸漬正極114、負極112、和隔板113的電解質溶液；容納所述電極組件的電池殼120；以及密封電池殼120的密封構件140。根據一個實施方式的可再充電鋰電池不限于圖1的圓柱形狀，并且可為任何棱柱、硬幣型、或者袋型，只要包括根據一個實施方式的用于可再充電鋰電池的負極的電池運行。負極112與以上描述的那些相同。正極114包括集流體和形成于集流體上的正極活性物質層。所述正極活性物質層包括正極活性物質，并且任選地包括粘結劑和導電材料。所述集流體可為Al(鋁)，但是不限于此。所述正極活性物質可包括可逆地嵌入和脫嵌鋰離子的鋰化的插層化合物。例如，可使用鋰與金屬例如鈷、錳、鎳、或其組合的至少一種復合氧化鎢，并且其實例可為由以下化學式之一表示的化合物：LiaA1-bBbD2(0.90≤a≤1.8和0≤b≤0.5)；LiaE1-bBbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE2-bBbO4-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobBcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cCobBcO2-αF2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α≤2)； LiaNi1-b-cMnbBcO2-αFα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<2)；LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<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)；LiaNiGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaCoGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMnGbO2(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；LiaMn2GbO4(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；QO2；QS2；LiQS2；V2O5；LiV2O5；LiIO2；LiNiVO4；Li(3-f)J2(PO4)3(0≤f≤2)；Li(3-f)Fe2(PO4)3(0≤f≤2)；和LiFePO4。在以上化學式中，A為Ni、Co、Mn、或其組合；B為Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、稀土元素、或其組合；D為O、F、S、P、或其組合；E為Co、Mn、或其組合；F為F、S、P、或其組合；G為Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、或其組合；Q為Ti、Mo、Mn、或其組合；I為Cr、V、Fe、Sc、Y、或其組合；和J為V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、或其組合。所述粘結劑改善正極活性物質顆粒彼此以及與集流體的粘結性質。其實例可為聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、二乙酰基纖維素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、包含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸類改性的(丙烯酸酯化的)丁苯橡膠、環氧樹脂、尼龍、和/或類似物，但是不限于此。所述導電材料為電極提供導電性。可使用任何導電性材料作為導電材料，除非其導致化學變化。所述導電材料的實例包括以下的一種或多種：天然石墨，人造石墨，炭黑，乙炔黑，科琴黑，碳纖維，碳納米管，碳納米纖維，銅、鎳、鋁、銀的金屬粉末或金屬纖維，聚亞苯基衍生物和/或類似物。所述正極可通過包括如下的方法制造：將所述正極活性物質和任選地導電材料和粘結劑在溶劑中混合以制備漿料，和將所述漿料涂布在集流體上。所述溶劑可為N-甲基吡咯烷酮，但是不限于此。正極制造方法可為本領域中可用的任何合適的方法，并且因此其進一步描述不是必要的。所述電解質溶液包括有機溶劑和鋰鹽。所述有機溶劑起到用于傳輸參與電池的電化學反應的離子的介質的作用。所述有機溶劑可包括基于碳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于醚的溶劑、 基于酮的溶劑、基于醇的溶劑、和/或非質子溶劑。所述基于碳酸酯的溶劑可為例如碳酸二甲酯(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)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯(BC)和/或類似物。例如，當將線型碳酸酯化合物和環狀碳酸酯化合物混合時，可提供具有高的介電常數和低的粘度的有機溶劑。所述環狀碳酸酯化合物和所述線型碳酸酯化合物以范圍約1:1-約1:9的體積比混合在一起。此外，所述基于酯的溶劑可為例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯、癸內酯、戊內酯、甲瓦龍酸內酯、己內酯、和/或類似物。所述醚溶劑可為例如二丁基醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氫呋喃、四氫呋喃、和/或類似物，并且所述基于酮的溶劑可為環己酮和/或類似物。此外，所述基于醇的溶劑可為乙醇、異丙醇、和/或類似物。所述有機溶劑可單獨地或者以混合物使用，并且當所述有機溶劑以混合物使用時，可根據期望的或者合適的單元電池性能控制混合比。所述電解質溶液可進一步包括過充抑制劑添加劑例如基于碳酸亞乙酯的化合物、焦碳酸酯、和/或類似物。所述鋰鹽溶解于有機溶劑中，在電池中供應鋰離子，使可再充電鋰電池運行，并且改善其中的正極和負極之間的鋰離子傳輸。所述鋰鹽的實例可為LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO3C2F5)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、其中x和y為自然數、例如1-20的整數的LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)，LiCl、LiI、LiB(C2O4)2(雙(草酸)硼酸鋰；LiBOB)、或者其組合(例如，混合物)。所述鋰鹽可以范圍約0.1M-約2.0M的濃度使用。當在以上濃度范圍包括所述鋰鹽時，電解質溶液由于最優的電解質電導率和粘度而可具有優異的性能和鋰離子遷移率。隔板113可包括可用于常規鋰電池中的任何合適的材料，只要它們將負極與正極隔開并且提供用于鋰離子的傳輸通道。換而言之，所述隔板可具有低的對離子傳輸的阻力以及優異的對于電解質溶液的浸漬。例如，其可為玻璃纖維、聚酯、TEFLON(聚四氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、或其組合。其可具有無紡物或者紡織物的形式。例如，對于鋰離子電池，主要使用基于聚烯 烴的聚合物隔板例如聚乙烯、聚丙烯和/或類似物。為了保證耐熱性或者機械強度，可使用包括陶瓷組分或聚合物材料的經涂布的隔板。選擇性地，其可具有單層或多層結構。下文中，參照實施例更詳細地說明實施方式。然而，這些實施例是示例性的，并且本公開內容不限于此。此外，未在本公開內容中描述的內容可為具有本領域知識者所充分地理解并且將不在此說明。(負極的制造)實施例1將97.5:1:1.5的重量比的通過混合95重量％的具有23μm的粒徑(D50)的石墨和5重量％的具有3μm的長邊的長度的片狀石墨而獲得的負極活性物質、羧甲基纖維素(CMC)、和丁苯橡膠(SBR)在水中混合，從而制備漿料。將所述漿料涂布在作為集流體的Cu薄膜上，干燥，和壓縮，從而制造具有20mg/cm2的負載水平和如下表1中所示的活性物質密度的負極。實施例2除了如下之外，根據與實施例1相同的方法制造負極：使用通過混合95重量％的具有14μm的粒徑(D50)的石墨和5重量％的具有3μm的長邊的長度的片狀石墨而獲得的負極活性物質。所述負極的活性物質密度示于下表1中。對比例1除了如下之外，根據與實施例1相同的方法制造負極：使用具有23μm的粒徑(D50)的石墨作為負極活性物質。所述負極的活性物質密度示于下表1中。參照例1除了如下之外，根據與實施例1相同的方法制造負極：使用通過混合90重量％的具有23μm的粒徑(D50)的石墨和10重量％的具有3μm的長邊的長度的片狀石墨而獲得的負極活性物質。所述負極的活性物質密度示于下表1中。對比例2除了如下之外，根據與實施例1相同的方法制造負極：使用通過混合95重量％的具有30μm的粒徑(D50)的石墨和5重量％的具有0.5μm的長邊的長度的片狀石墨而獲得的負極活性物質。所述負極的活性物質密度示于下表1中。對比例3除了如下之外，根據與實施例1相同的方法制造負極：使用通過混合95重量％的具有14μm的粒徑(D50)的石墨和5重量％的具有12μm的長邊的長度的片狀石墨而獲得的負極活性物質。所述負極的活性物質密度示于下表1中。(可再充電鋰電池單元的制造)通過如下制造正極：將97.5重量％的LiCoO2、1.5重量％的聚偏氟乙烯(PVdF)、和1重量％的碳納米管分散體在N-甲基吡咯烷酮中混合以制備漿料，將所述漿料涂布在Al箔上，然后將其干燥和壓縮。使用根據實施例1和2、對比例1-3和參照例1的各負極、所述正極、聚乙烯隔板、以及電解質溶液來制造可再充電鋰電池。此處，所述電解質溶液是通過如下制備的：將碳酸亞乙酯(EC)、碳酸乙甲酯(EMC)、和碳酸二甲酯(DMC)以3:5:2的體積比混合以獲得有機溶劑，和在其中溶解1.5MLiPF6。評價1:負極的SEM分析圖2為顯示根據實施例1的用于可再充電鋰電池的負極的橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖3為顯示根據對比例1的用于可再充電鋰電池的負極的橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。參照圖2，實施例1的負極顯示，作為第二活性物質的片狀石墨顆粒(圖2中作為圈顯示的)存在于作為第一活性物質的石墨顆粒之間并且孔被最小化且均勻地分布在電極中，因為所述片狀石墨顆粒賦予所述負極活性物質以流動性。相反，參照圖3，對比例1的負極顯示，在不包括片狀石墨顆粒的電極的一些區域中形成孔，并且與實施例1的相比具有更大的孔尺寸和更高 的孔隙率。評價2:負極的孔隙率分析根據實施例1和2、對比例1-3、以及參照例1的負極的孔隙率分析結果提供于下表1中。如下評價孔隙率。將負極在真空干燥(V/D)室中在145℃下處理6小時以蒸發水分。將完成的電極卷繞成果凍卷，并對所述果凍卷進行分解和分析以檢查在裝配之前其回彈到何種程度(膨脹程度)，且測量在裝配期間電極的實際質量以獲得孔隙率。孔隙率是根據以下方程1計算的。方程1孔隙率(體積％)＝[1-(在裝配期間電極的實際質量/石墨的真實密度)]×100在方程1中，石墨的真實密度為2.24g/cc。表1活性物質密度(g/cc)孔隙率(體積％)實施例11.7223.2實施例21.7024.1對比例11.6028.6參照例11.7024.1對比例21.6526.3對比例31.6227.7參照表1，根據實施例1和2的負極具有在5體積％-25體積％范圍內的孔隙率。另一方面，參照例1的負極具有在該范圍內的孔隙率，但是如以下評價中所說明的，顯示出電解質溶液的惡化的浸漬和取向。評價3:負極的電解質溶液的浸漬評價根據實施例1、對比例1、和參照例1的負極的電解質溶液的浸漬，并且結果示于圖4中。根據以下方法評價電解質溶液的浸漬。將根據實施例1、對比例1、和參照例1的各漿料(即，通過混合負極活性物質、CMC、和SBR而獲得的各漿料)倒在鋁箔容器中并且在110℃烘箱中完全地干燥。將經干燥的漿料粉末用研缽和杵研磨并且用250目篩子篩分。稱取1g所述粉末并且置于片模具(pelletjig)中，從而制造具有1.50g/cc-1.80 g/cc的活性物質密度的片。容許所完成的漿料片靜置6小時，然后測量所述片的重量和厚度。此處，使用所測量的厚度和重量計算活性物質密度。將50μL的所述電解質溶液小心地滴在所述片上并且用蓋子蓋上以防止所述電解質溶液的蒸發。測量直到所述電解質溶液完全浸漬為止所花費的時間量。圖4為顯示電解質溶液在根據實施例1、對比例1、和參照例1的各用于可再充電鋰電池的負極中的浸漬的圖。參照圖4，與根據對比例1和參照例1的負極相比，根據實施例1的包括片狀石墨顆粒的負極以更快的浸漬速度吸收所述電解質溶液。因此。當將片狀石墨顆粒添加到負極活性物質時，向所述負極活性物質賦予了流動性，并且制造了具有其中孔均勻地分布的結構的電極板。評價4:負極的取向程度通過使用CuKα射線的X-射線衍射(XRD)分析來評價根據實施例1、對比例1、和參照例1的負極的取向程度，并且結果提供于圖5中。如下評價負極的取向程度。將根據實施例1、對比例1、和參照例1的各漿料(即，通過混合負極活性物質、CMC、和SBR而獲得的各漿料)倒在鋁箔容器中并且在110℃烘箱中完全地干燥。將經干燥的漿料粉末用研缽和杵研磨并且用250目篩子篩分。稱取1g所述粉末并且置于片模具中，從而制造具有1.50g/cc-1.80g/cc的活性物質密度的片。容許所完成的漿料片靜置6小時，并且測量所述片的重量和厚度。此處，使用所述厚度和重量計算活性物質密度。將所述漿料片裝載于用于XRD設備的保持器(holder)中，用載玻片壓制以使其表面平滑，然后在20°-80°的2θ范圍內進行XRD分析。在最終分析數據中，測量出現在約26°的2θ處的峰的高度(I002)和出現在約76°的2θ處的峰的高度(I110)。峰的高度(I002)對峰的高度(I110)的比率示于圖5中。圖5為顯示根據實施例1、對比例1、和參照例1的負極的取向程度的圖。在圖5中，[-]表示沒有單位。參照圖5，與根據對比例1和參照例1的負極相比，根據實施例1的包括片狀石墨顆粒的負極顯示出優異的取向程度。因此，當將片狀石墨顆粒添加至負極活性物質時，負極材料具有流動性，并且電極板具有其中孔均勻地分布并且當被壓制時接收較少的應力的結構且因此具有較高的無規取向。在圖5中，I002/I110為顯示無規取向程度的指標。I002/I110越小，無規取向越高， 并且當無規取向越高時，在負極活性物質中強度可越均勻地分布，這對單元電池的膨脹可具有有利的效果。評價5：單元電池膨脹率根據以下方法分別測量根據實施例1和2、對比例1和3、以及參照例1的可再充電鋰電池單元的在高溫下的單元電池膨脹率，并且結果示于圖6中。單元電池膨脹率是通過如下獲得的：在45℃下對于每50個充電和放電循環用千分尺或者PPG計直接測量單元電池的厚度，然后計算與在第1次循環的厚度相比單元電池膨脹了多少百分數(％)。充電是以0.7C進行的并且放電是以0.5C進行的。圖6為顯示根據實施例1和2、對比例1和3、以及參照例1的可再充電鋰電池單元的單元電池膨脹率的圖。參照圖6，與對比例1和參照例1相比，包括片狀石墨顆粒的實施例1和2顯示出更低的單元電池膨脹率。雖然已經結合當前被認為是實踐性的示例性實施方式的內容描述了本公開內容，但是將理解，本發明不限于所公開的實施方式，而是相反，意圖涵蓋包括在所附權利要求以及它們的等同物的精神和范圍內的各種修改和等同布置。當前第1頁1 2 3