CN112750981A - 锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池、终端设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池、终端设备。该锂离子电池用负极包括：集流体及至少两层石墨层。至少两层石墨层叠层覆盖于集流体的表面，至少两层石墨层的容量密度不同。包括该锂离子电池用负极的锂离子电池和终端设备能够在保证充电时间的前提下，提升容量密度，利于提升锂离子电池的能量密度，减小锂离子电池的体积。

Description

锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池、终端设备
技术领域
本公开涉及终端设备技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池、终端设备。
背景技术
随着终端设备逐渐趋于小型化及长时间待机，终端设备的电池趋于高能量密度。以锂离子电池为例，通过增加锂离子电池用负极的容量密度，能够增加锂离子电池的能量密度，但会降低锂离子电池的充电速度，即延长充电时间，不能满足用户需求。基于此，在保证充电时间的前提下提升锂离子电池用负极的容量密度，进而提升锂离子电池的能量密度显得尤为重要。
发明内容
本公开提供了一种改进的锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池、终端设备。
本公开的一个方面提供一种锂离子电池用负极，所述锂离子电池用负极包括：集流体；及
至少两层石墨层，叠层覆盖于所述集流体的表面，至少两层所述石墨层的容量密度不同。
可选地，所述至少两层石墨层包括与所述集流体接触的最内层石墨层以及背离所述集流体的非最内层石墨层，至少一所述非最内层石墨层的容量密度大于所述最内层石墨层的容量密度。
可选地，至少两层所述石墨层的容量密度按照远离所述集流体的方向逐渐增大。
可选地，至少两层所述石墨层的克容量、压实密度、石墨颗粒中位径的至少一种按照远离所述集流体的方向逐渐增大。
可选地，所述石墨层的克容量范围为300-365mAh/g；和/或
所述石墨层的压实密度范围为1.55-1.85g/cm3；和/或
所述石墨层的石墨颗粒中位径范围为5-25μm。
可选地，所述非最内层石墨层被锂离子嵌入的时间小于或等于所述最内层石墨层被锂离子嵌入的时间。
可选地，所述最内层石墨层的容量密度最小，所述最内层石墨层的容量密度的范围为450-630mAh/cm3。
可选地，所述石墨层的厚度范围为1-80μm；和/或
所述石墨层的面密度范围为0.001g/cm2-0.3g/cm2。
本公开的另一个方面提供一种锂离子电池用负极的制备方法，所述制备方法包括：
获取集流体；
在所述集流体的表面涂覆至少两层石墨层，至少两层所述石墨层的容量密度不同。
本公开的另一个方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述提及的任一种所述的锂离子电池用负极。
本公开的另一个方面提供一种终端设备，所述终端设备包括上述提及的所述的锂离子电池。
本公开实施例提供的锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池及终端设备至少具有以下有益效果：
本公开实施例提供的锂离子电池用负极及其制备方法、锂离子电池及终端设备，通过在集流体上叠层覆盖至少两层容量密度不同的石墨层，能够在保证锂离子电池的充电时间的前提下，使该锂离子电池用负极的平均容量密度大于多层石墨层中最小的容量密度，这利于提升锂离子电池用负极的容量密度，利于提升锂离子电池的能量密度，减小锂离子电池的体积。
附图说明
图1所示为相关技术的锂离子电池用负极的一个实施例的结构示意图；
图2所示为本公开的锂离子电池用负极的一个实施例的结构示意图；
图3所示为本公开的锂离子电池用负极的另一个实施例的结构示意图；
图4所示为本公开的锂离子电池用负极的制备方法流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。除非另作定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
在本公开说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
随着终端设备逐渐趋于小型化及长时间待机，需要使终端设备的锂离子电池具有较高的能量密度，即要求单位体积的电池所储存的能量越来越高。通过增加锂离子电池用负极的容量密度，能够增加锂离子电池的能量密度。其中，容量密度指的是：单位体积的电池的容量，单位为mAh/cm3。能量密度的单位为Wh/cm3，能量密度＝容量密度×电压平台，电压平台的单位为V。通常锂离子电池用负极包括石墨层，当石墨层的容量密度增加时，锂离子电池的充电倍率下降，即充电速度下降。
为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种锂离子电池用负极，包括集流体及至少两层石墨层。至少两层石墨层叠层覆盖于集流体的表面，至少两层石墨层的容量密度不同。本公开实施例提供的锂离子电池用负极，通过在集流体上叠层覆盖至少两层容量密度不同的石墨层，能够在保证充电时间的前提下，使该锂离子电池用负极的平均容量密度大于多层石墨层中最小的容量密度，比如大于相关技术中石墨层的容量密度，这利于提升锂离子电池用负极的容量密度，利于提升锂离子电池的能量密度，减小锂离子电池的体积。
图1所示为相关技术的锂离子电池用负极的一个实施例的结构示意图。参考图1，该锂离子电池用负极包括集流体110，以及覆盖于集流体110的石墨层120。石墨层120为单层石墨层，容量密度低，为450-630mAh/cm3。
在与相关技术中锂离子电池用负极的充电时间相同的前提下，为了提升锂离子电池用负极的能量密度，本公开实施例提供了一种锂离子电池用负极。图2所示为本公开的锂离子电池用负极的一个实施例的结构示意图。参考图2，锂离子电池用负极包括集流体210及至少两层石墨层220。其中，至少两层石墨层220叠层覆盖于集流体210的表面，至少两层石墨层220的容量密度不同。
需要说明的是，本公开实施例所涉及的容量密度为体积容量密度，能量密度为体积能量密度。其中，至少两层石墨层220中最小容量密度可以为相关技术中石墨层120的容量密度。
本公开实施例提供的锂离子电池用负极，通过在集流体210上叠层覆盖至少两层容量密度不同的石墨层220，能够在保证充电时间的前提下，使该锂离子电池用负极的平均容量密度大于至少两层石墨层220的最小容量密度，即大于相关技术中石墨层120的容量密度，这利于提升锂离子电池用负极的容量密度，利于提升锂离子电池的能量密度，减小锂离子电池的体积。
在一个实施例中，继续参考图2，至少两层石墨层220包括与集流体210接触的最内层石墨层221以及背离集流体210的非最内层石墨层222，至少一非最内层石墨层222的容量密度大于最内层石墨层221的容量密度。在一个实施例中，最内层石墨层221的容量密度最小，最内层石墨层221的容量密度的范围为450-630mAh/cm3，例如可以为450mAh/cm3、470mAh/cm3、500mAh/cm3、520mAh/cm3、540mAh/cm3、550mAh/cm3、570mAh/cm3、580mAh/cm3、600mAh/cm3、630mAh/cm3等。一些实施例中，最内层石墨层221的容量密度与相关技术中石墨层120的容量密度相等，如此在保证锂离子电池充电时间不变的前提下，使该锂离子电池用负极的容量密度大于450-630mAh/cm3。
在锂离子电池充电时，锂离子由正极脱嵌，扩散并嵌入到负极的石墨层220间。当全部锂离子嵌入石墨层220间后，则充电完成，所经历的时间为锂离子电池的充电时间。本公开实施例所涉及的“锂离子嵌入的时间”指的是：对应石墨层220被锂离子电池中锂离子完全对应嵌入的时间，还可理解为锂离子在石墨层220的扩散时间，或者理解为石墨层220的充电时间。石墨层220被锂离子嵌入的时间包括：锂离子在石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙+锂离子在石墨颗粒内部的扩散时间T内。
以下关于石墨层被锂离子嵌入的时间作进一步地解释：
继续参考图1，按照远离集流体110的方向将石墨层120划分为最内层石墨层121、中层石墨层122、最外层石墨层123。在锂离子由外向内扩散时，锂离子在石墨颗粒间隙的扩散时间逐渐增大，即锂离子在最外层石墨层123的石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙1＜锂离子由石墨层120的外表面扩散至中层石墨层122的石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙2＜锂离子由石墨层120的外表面扩散至最内层石墨层121的石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙3。当最内层石墨层121、中层石墨层122、最外层石墨层123的厚度相等时，由于这三个石墨层的容量密度相同，所以锂离子在最外层石墨层123石墨颗粒内的扩散时间T内1、锂离子在中层石墨层122石墨颗粒内的扩散时间T内2、锂离子在最内层石墨层121石墨颗粒内的扩散时间T内3均相等。那么，具有该石墨层120的充电时间为最后一石墨层被锂离子嵌入的时间，即最内层石墨层121被锂离子嵌入的时间T内3+T间隙3。
在一个实施例中，非最内层石墨层222被锂离子嵌入的时间小于或等于最内层石墨层221被锂离子嵌入的时间。一些实施例中，这容易保证锂离子电池的充电时间不变，并提升了锂离子电池用负极的容量密度。具体解释如下：
图3所示为本公开的锂离子电池用负极的另一个实施例的结构示意图。参考图3，该石墨层220包括：最外层石墨层223、中层石墨层224、最内层石墨层221。由于锂离子的半径为纳米级，而石墨颗粒间隙的尺寸为微米级，不同的压实密度、不同石墨颗粒的粒径对锂离子在石墨颗粒间隙的扩散速度影响较小，可忽略不计。锂离子在石墨颗粒间隙的扩散时间由外至内逐渐增大，即锂离子在最外层石墨层223的石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙11＜锂离子由石墨层220的外表面扩散至中层石墨层224的石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙22＜锂离子由石墨层220的外表面扩散至最内层石墨层221的石墨颗粒间隙的扩散时间T间隙33。当该实施例的石墨层220的总厚度与相关技术的石墨层120的总厚度相等时，锂离子由石墨层220的表面扩散至最内层石墨层221的石墨颗粒间隙的时间T间隙33＝T间隙3。
若图3中最外层石墨层223的能量密度高于中层石墨层224和最内层石墨层221的能量密度，那么锂离子在最外层石墨层223的扩散时间较慢，扩散时间为T内11+T间隙11＞T内1+T间隙1。当图3中石墨层220的总厚度与图1中石墨层120的总厚度相等，最内层石墨层221与图1中最内层石墨层121的厚度相同，且容量密度相同时，锂离子在最内层石墨层221的扩散时间为T内33+T间隙33＝T内3+T间隙3。通过使T内1+T间隙1＜T内11+T间隙11≤T内33+T间隙33＝T内3+T间隙3，以使图3所示负极的锂离子电池的充电时间为T内33+T间隙33，进而保证充电时间不变。需要说明的是，对于锂离子在最外层石墨层221的扩散时间T内11+T间隙11与锂离子在中层石墨层224的扩散时间T内22+T间隙22的大小不限，但需要使T内11+T间隙11＜T内33+T间隙33，且T内22+T间隙22＜T内33+T间隙33，以保证充电时间为T内33+T间隙33。
在一个实施例中，最内层石墨层221、中层石墨层224、最外层石墨层223的厚度并不一定相等，三者的比例需要基于充电时间均衡，以保证锂离子电池的充电时间不变。
在一个实施例中，至少两层石墨层220的容量密度按照远离集流体210的方向逐渐增大。一些实施例中，如此能够容易地控制具有该石墨层220的锂离子电池的充电时间，并且提升锂离子电池用负极的平均容量密度。
在一个实施例中，至少两层石墨层220的克容量、压实密度、石墨颗粒中位径的至少一种按照远离集流体210的方向逐渐增大，以使多层石墨层220的容量密度按照远离集流体210的方向逐渐增大。其中，容量密度为克容量与压实密度的乘积，克容量是指电池内部活性物质所能释放出的电容量与活性物质的质量之比，克容量越大，石墨层220的容量密度越大。压实密度越大，单位体积内的石墨含量越多，石墨层220的容量密度越大。石墨颗粒的中位径越大，表明石墨颗粒的粒径越大，利于更多锂离子嵌入石墨颗粒内，石墨颗粒的容量密度越大。
在一个实施例中，石墨层220的克容量范围为300-365mAh/g，例如可以为300mAh/g、310mAh/g、320mAh/g、330mAh/g、340mAh/g、350mAh/g、360mAh/g、365mAh/g等。一些实施例中，通过控制石墨层220的克容量，容易使多层石墨层220按照远离集流体210的方向容量密度逐渐增大。
在一个实施例中，石墨层220的压实密度为1.55-1.85g/cm3，例如可以为1.55g/cm3、1.6g/cm3、1.65g/cm3、1.7g/cm3、1.75g/cm3、1.8g/cm3、1.85g/cm3等。一些实施例中，通过控制石墨层220的压实密度，容易使多层石墨层220按照远离集流体210的方向容量密度逐渐增大。
在一个实施例中，石墨层220的石墨颗粒中位径为5-25μm，例如可以为5μm、8μm、10μm、13μm、15μm、17μm、20μm、22μm、25μm等。一些实施例中，通过控制石墨层220的石墨颗粒中位径，容易使石墨层220按照远离集流体210的方向容量密度逐渐增大。
在一个实施例中，石墨层220的厚度为1-80μm，例如可以为1μm、7μm、10μm、17μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm等。和/或，石墨层220的面密度为0.001g/cm2-0.3g/cm2，例如可以为0.001g/cm2、0.01g/cm2、0.1g/cm2、0.15g/cm2、0.2g/cm2、0.25g/cm2、0.3g/cm2等。一些实施例中，如此设置石墨层220的厚度和面密度，不仅方便制备石墨层220，还赋予该锂离子电池用负极良好的容量密度。
在一个实施例中，石墨层220的数目为两层，最内层石墨层221的克容量范围为300-360mAh/g，压实密度范围为1.55-1.75g/cm3，石墨颗粒中位径范围为5-20μm，厚度范围为1-80μm，面密度范围为0.001-0.015g/cm2。最外层石墨层223的克容量范围为320-365mAh/g，压实密度范围为1.60-1.85g/cm3，石墨颗粒中位径范围为10-25μm，厚度范围为1-80μm，面密度范围为0.001-0.015g/cm2。一些实施例中，相关技术提供的锂离子电池用负极的石墨层的克容量为300-360mAh/g，压实密度为1.55-1.75g/cm3，石墨颗粒的中位径为5-20μm，且与本公开实施例提供的石墨层220的厚度相同。本公开实施例的锂离子电池用负极的平均容量密度比相关技术提供的锂离子电池用负极的容量密度高3％-5％。
在一个实施例中，石墨层220包括最内层石墨层221、中层石墨层224、最外层石墨层223。最外层石墨层223被锂离子嵌入的时间以及中层石墨层224被锂离子嵌入的时间小于或等于最内层石墨层221被锂离子嵌入的时间。最内层石墨层221、中层石墨层224、最外层石墨层223的厚度比例需要平衡，以保证该石墨层220被锂离子嵌入的时间不变。在一个实施例中，最内层石墨层221的克容量范围可以为300-320mAh/g，压实密度范围可以为1.55-1.75g/cm3，石墨颗粒的中位径范围可以为5-15μm，厚度范围可以为1-80μm，面密度范围可以为0.001-0.015g/cm2。中层石墨层224的克容量范围可以为320-345mAh/g，压实密度范围可以为1.60-1.80g/cm3，石墨颗粒的中位径范围可以为10-20μm，厚度范围可以为1-80μm，面密度范围可以为0.02-0.035g/cm2。最外层石墨层223的克容量范围可以为340-365mAh/g，压实密度范围可以为1.65-1.85g/cm3，石墨颗粒的中位径范围可以为15-25μm，厚度范围可以为1-80μm，面密度范围可以为0.04-0.095g/cm2。
在一个实施例中，石墨层220覆盖于集流体210相对的两个表面，以提升空间利用率。
在一个实施例中，石墨层220包括天然石墨、人造石墨、改性石墨的至少一种，和/或，集流体210包括铜箔或铝箔。
图4所示为本公开的锂离子电池用负极的制备方法流程图。本公开实施例还提供了上述提及的任一种锂离子电池用负极的制备方法，参考图4，该制备方法包括：
步骤41、获取集流体210。
在获取集流体210之后，可对集流体210进行清洗和抛光处理。集流体210可以为铜箔或铝箔。
步骤42、在集流体210的表面涂覆至少两层石墨层220，至少两层石墨层220的容量密度不同。
在一个实施例中，在涂覆每层石墨层220时，将石墨颗粒与导电剂、粘结剂混合后形成浆料，涂覆于集流体210。其中，导电剂选自乙炔黑、导电碳黑、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、石墨导电剂中的至少一种。粘结剂选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚烯烃类、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、氟化橡胶、聚氨酯类、羟甲基纤维素盐中的至少一种。
在一个实施例中，通过凹版涂布工艺或挤压涂布工艺在集流体210的表面涂覆最内层石墨层221并烘干，然后通过凹版涂布工艺或挤压涂布工艺在最内层石墨层221的表面涂覆其他非最内层石墨层222并烘干，直至将多层石墨层220完全涂布于集流体210的表面。
本公开实施例还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述提及的任一种锂离子电池用负极。一些实施例中，该锂离子电池在充电时间不变的前提下，提升了能量密度。
本公开实施例还提供了一种锂离子电池的制备方法，该方法包括：将叠层的锂离子电池用负极、隔离膜、正极进行冷压、分条、卷绕或叠片、外壳焊接、封口、注入电解液、化成、分选、组装等工序，得到本公开实施例提供的锂离子电池。
本公开实施例还提供了一种终端设备，该终端设备包括上述提及的锂离子电池。终端设备可以为移动电话、数字广播终端、消息收发设备、游戏控制台、平板设备、医疗设备、健身设备、个人数字助理等。
对于方法实施例而言，由于其基本对应于装置实施例，所以相关之处参见装置实施例的部分说明即可。方法实施例和装置实施例互为补充。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种锂离子电池用负极，其特征在于，所述锂离子电池用负极包括：集流体；及
至少两层石墨层，叠层覆盖于所述集流体的表面，至少两层所述石墨层的容量密度不同。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用负极，其特征在于，所述至少两层石墨层包括与所述集流体接触的最内层石墨层以及背离所述集流体的非最内层石墨层，至少一所述非最内层石墨层的容量密度大于所述最内层石墨层的容量密度。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池用负极，其特征在于，至少两层所述石墨层的容量密度按照远离所述集流体的方向逐渐增大。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池用负极，其特征在于，至少两层所述石墨层的克容量、压实密度、石墨颗粒中位径的至少一种按照远离所述集流体的方向逐渐增大。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池用负极，其特征在于，所述石墨层的克容量范围为300-365mAh/g；和/或
所述石墨层的压实密度范围为1.55-1.85g/cm3；和/或
所述石墨层的石墨颗粒中位径范围为5-25μm。
6.根据权利要求2所述的锂离子电池用负极，其特征在于，所述最内层石墨层的容量密度最小，所述最内层石墨层的容量密度的范围为450-630mAh/cm3。
7.根据权利要求2所述的锂离子电池用负极，其特征在于，所述非最内层石墨层被锂离子嵌入的时间小于或等于所述最内层石墨层被锂离子嵌入的时间。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池用负极，其特征在于，所述石墨层的厚度范围为1-80μm；和/或
所述石墨层的面密度范围为0.001g/cm2-0.3g/cm2。
9.一种权利要求1-8任一项所述的锂离子电池用负极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
获取集流体；
在所述集流体的表面涂覆至少两层石墨层，至少两层所述石墨层的容量密度不同。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-8任一项所述的锂离子电池用负极。
11.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括权利要求10所述的锂离子电池。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707844B (zh) * 2021-08-24 2023-05-30 湖北亿纬动力有限公司 一种负极极片及其制备方法和应用
KR20230033349A (ko) * 2021-09-01 2023-03-08 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지용 음극, 이를 포함하는 이차 전지 및 이의 제조 방법

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101159324A (zh) * 2007-09-17 2008-04-09 东莞新能源电子科技有限公司 二次锂离子电池及其负极极片的制备方法
CN102714291A (zh) * 2009-09-03 2012-10-03 分子纳米系统公司 用于制造其内具有至少一个功能梯度的电极的方法和系统以及由此得到的设备
CN103201882A (zh) * 2011-05-02 2013-07-10 株式会社Lg化学 包含多层电极活性材料层的电极和包含所述电极的二次电池
CN103515573A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片
CN104205425A (zh) * 2012-04-18 2014-12-10 株式会社Lg化学 多层电极及其制造方法
CN105742613A (zh) * 2016-04-18 2016-07-06 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片和锂离子电池
KR20170031452A (ko) * 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 엘지화학 음극 활물질 입자의 경도가 상이한 활물질층들을 포함하는 이차전지용 음극의 제조 방법
CN107431186A (zh) * 2015-03-17 2017-12-01 株式会社Lg化学 多层电极以及包含该多层电极的锂二次电池
WO2018008953A1 (en) * 2016-07-04 2018-01-11 Lg Chem, Ltd. Negative electrode for secondary battery
CN108258193A (zh) * 2017-12-28 2018-07-06 湖南三迅新能源科技有限公司 一种负极片及其制备方法、锂离子电池
CN108701810A (zh) * 2016-10-12 2018-10-23 株式会社Lg化学 各层中具有不同粘合剂含量和不同活性材料粒径的多层负极以及包括该多层负极的锂二次电池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772420B1 (ko) * 2016-01-13 2017-09-12 주식회사 엘지화학 비표면적이 큰 음극 활물질층을 포함하는 음극 및 이의 제조방법
KR102277734B1 (ko) * 2018-02-26 2021-07-16 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 음극 활물질, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 음극 및 리튬 이차전지

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101159324A (zh) * 2007-09-17 2008-04-09 东莞新能源电子科技有限公司 二次锂离子电池及其负极极片的制备方法
CN102714291A (zh) * 2009-09-03 2012-10-03 分子纳米系统公司 用于制造其内具有至少一个功能梯度的电极的方法和系统以及由此得到的设备
CN103201882A (zh) * 2011-05-02 2013-07-10 株式会社Lg化学 包含多层电极活性材料层的电极和包含所述电极的二次电池
CN104205425A (zh) * 2012-04-18 2014-12-10 株式会社Lg化学 多层电极及其制造方法
CN103515573A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片
CN107431186A (zh) * 2015-03-17 2017-12-01 株式会社Lg化学 多层电极以及包含该多层电极的锂二次电池
KR20170031452A (ko) * 2015-09-11 2017-03-21 주식회사 엘지화학 음극 활물질 입자의 경도가 상이한 활물질층들을 포함하는 이차전지용 음극의 제조 방법
CN105742613A (zh) * 2016-04-18 2016-07-06 宁德新能源科技有限公司 一种负极极片和锂离子电池
WO2018008953A1 (en) * 2016-07-04 2018-01-11 Lg Chem, Ltd. Negative electrode for secondary battery
CN108701810A (zh) * 2016-10-12 2018-10-23 株式会社Lg化学 各层中具有不同粘合剂含量和不同活性材料粒径的多层负极以及包括该多层负极的锂二次电池
CN108258193A (zh) * 2017-12-28 2018-07-06 湖南三迅新能源科技有限公司 一种负极片及其制备方法、锂离子电池

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