锂离子二次电池用正极、其制备方法及锂离子二次电池技术

本发明专利技术提供锂离子二次电池用正极、其制备方法及锂离子二次电池，所述锂离子二次电池用正极包括含有锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质、粘合剂、导电助剂以及液相的P‑CTFE，所述锂过渡金属复合氧化物包含锂(Li)和镍(Ni)作为构成元素，镍原子占除锂之外所有金属原子总原子数的70原子％以上的比例。

Positive electrode for lithium ion two cell, preparation method thereof and lithium ion secondary cell two

With the anode and its preparation method and lithium ion secondary battery two is provided with a lithium ion secondary battery two, including P CTFE anode containing lithium transition metal composite oxide cathode active material, binder, conductive agent and liquid phase of the lithium ion secondary battery two, the lithium transition metal composite oxide containing lithium (Li) and nickel (Ni) as an element, besides lithium nickel atoms for all metal atoms, the total number of atoms of 70 atom% proportion.

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池用正极、其制备方法及锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子二次电极用正极、其制备方法及锂离子二次电池。
技术介绍
近来，锂离子二次电池广泛用于各种用途，特别是最近，用于可降低环境污染问题的电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)的电源。在EV或HEV等用途中，为了增加巡航距离，要求具有更高容量等的锂离子二次电池。作为这样的高容量化等高性能化的手段，例如，专利文献1(日本专利申请2012-177496号以及公开公报2014-035955号)中公开了正极使用LiNi0.35Co0.35Mn0.3O2等锂过渡金属复合氧化物，且在非水电解质中添加了LiPF2O2的非水电解质二次电池。专利文献1公开的二次电池中，作为粘合剂使用PVdF-CTFE，优选在隔膜的至少一侧形成由Al2O3、BaTiO3等组成的无机填充层。此外记载有，通过在非水电解质中添加LiPF2O2，可主要提高在低温下的放电特性。此外，在专利文献2(日本专利申请2012-500298号以及公开公报2012-521065号)中公开了一种锂离子二次电池的正极用复合材料，该复合材料使用了1重量％至2.5重量％的低含量的碳纳米管类导电性添加剂，作为正极活性物质使用具有聚阴离子类骨架的化合物。专利文献2公开了使用上述复合材料向锂离子二次以高电流密度赋予高容量和优异的充放电循环特性。进而，以镍(Ni)为主成分的锂过渡金属复合氧化物(以下，也称为“高镍类复合氧化物”)是可呈现较高电位及高容量的正极活性物质，最近备受关注。因此，提出有利用高镍类复合氧化物的多种正极活性物质。此外，当以高的厚膜和高的密度形成电极活性物质层时，能够减少对电池容量中没有贡献的部分例如集流体或隔膜，因而可实现高容量。然而，将上述高镍类复合氧化物作为正极活性物质利用的正极活性物质层，若不改变组分而仅增加膜厚，就有可能导致电极表面附近的电子导电性不足，或导致在电极内部的离子导电性不足。因此，存在高倍率下充放电容量不足或充放电循环特性恶化等问题。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供一种锂离子二次电池用正极，即使在正极活性物质层厚膜高密度化的情况下，也使高倍率下的充放电容量的降低最小化，改善充放电循环特性。作为另一实施例，提供一种上述锂离子二次电池用正极的制备方法。此外，作为另一实施例，提供一种包含上述正极的锂离子二次电池。根据一实施例，提供一种锂离子二次电池用正极，包括含有锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质、粘合剂、导电助剂以及液相的聚三氟氯乙烯(P-CTFE)，所述锂过渡金属复合氧化物包含锂(Li)以及镍(Ni)作为构成元素，镍原子占除锂之外所有金属原子总原子数的70原子％以上的比例。上述锂过渡金属复合氧化物可由下述化学式1示出。[化学式1]LiaNixCoyMzO2在上述化学式1中，M为选自由铝(Al)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、镁(Mg)、钛(Ti)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、镧(La)以及铈(Ce)组成的群中的一种或二种以上金属元素。上述化学式1中，a、x、y、z为0.20≤a≤1.20、0.70≤x<1.00、0.00<y≤0.20、0.00≤z≤0.10范围内的值，同时，x+y+z＝1。上述P-CTFE的平均分子量可以为450以上、1000以下。以与电解液接触之前的上述正极的总重量为基准，上述P-CTFE的含量可以为0.2重量％以上、1.0重量％以下。根据另一实施例，提供一种锂离子二次电池用正极的制备方法，该方法包括以下工序：制备正极浆料的工序，所述正极浆料包含含有锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质、粘合剂、导电助剂以及液相的P-CTFE，所述锂过渡金属复合氧化物包含锂(Li)以及镍(Ni)作为构成元素，镍原子占除锂之外所有金属原子总原子数的70原子％以上的比例；形成正极活性物质层的工序，将上述正极浆料涂布在集流体并进行干燥而形成正极活性物质层。相对于上述正极浆料的固体成分总重量，上述P-CTFE的含量可以为0.2重量％以上、1.0重量％以下。根据另一实施例提供一种锂离子二次电池，其包括上述正极、负极以及隔膜层，所述隔膜层设置在上述正极和负极之间，且包括隔膜以及电解液。根据本专利技术的一实施例提供的锂二次电池用正极为，向将以镍为主成分的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质包含的正极中添加液相(低分子量)的聚三氟氯乙烯(P-CTFE)，由此，即使在正极活性物质层被厚膜高密度化的情况下，也能够使高倍率下的充放电容量的降低最小化，改善充放电循环特性。附图说明图1为示出本专利技术的一实施方式的锂离子二次电池的概略结构图。图2为示出实施例2、3以及比较例1的科尔-科尔图(Cole-Coleplot)的曲线图。符号说明10:锂离子二次电池20:正极21:集流体22:正极活性物质层30:负极31:集流体32:负极活性物质层40:隔膜层具体实施方式以下，更详细说明本专利技术。根据一实施例，提供一种锂离子二次电池用正极，包括含有锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质、粘合剂、导电助剂以及液相的P-CTFE，所述锂过渡金属复合氧化物包含锂(Li)以及镍(Ni)作为构成元素，镍原子占除锂之外所有金属原子总原子数的70原子％以上的比例。如上所述，将以镍为主成分的锂过渡金属复合氧化物(高镍类复合氧化物)作为正极活性物质的正极含有液相(低分子量)的聚三氟氯乙烯(P-CTFE)，因此，即使在正极活性物质层被厚膜高密度化的情况下，包含该正极的锂离子二次电池也能够使高倍率下的充放电容量的降低最小化，显现出改善的充放电循环特性。上述锂过渡金属复合氧化物可由下述化学式1示出。[化学式1]LiaNixCoyMzO2在上述化学式1中，M为选自由铝(Al)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、镁(Mg)、钛(Ti)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、钨(W)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)、镧(La)以及铈(Ce)组成的群中的一种或二种以上金属元素。上述化学式1中，a、x、y、z为0.20≤a≤1.20、0.70≤x<1.00、0.00<y≤0.20、0.00≤z≤0.10范围内的值，同时，x+y+z＝1。如果上述锂过渡金属复合氧化物为上述化学式1，即使在正极活性物质层被厚膜高密度化的情况下，包含该正极的锂离子二次电池也能够使高倍率下的充放电容量的降低最小化，进一步提高充放电循环特性的改善效果。上述P-CTFE的平均分子量可以为450以上、1000以下。如果P-CTFE的平均分子量被包含在上述范围，即使在正极活性物质层被厚膜高密度化的情况下，包含该正极的锂离子二次电池也能够使高倍率下的充放电容量的降低最小化，进一步提高充放电循环特性的改善效果。以上述正极的总重量为基准，上述P-CTFE的含量即在正极中的P-CTFE的含量可以为0.2重量％以上、1.0重量％以下。当P-CTFE的含量被包含在上述范围时，即使在正极活性物质层被厚膜高密度化的情况下，包含该正极的锂离子二次电池也能够使高倍率下的充放电容量的降低最小化，进一步提高充放电循环特性的改善效果。根据另一实施例，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池用正极，其中，包括含有锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质、粘合剂、导电助剂以及液相的聚三氟氯乙烯，所述锂过渡金属复合氧化物含有锂和镍作为构成元素，镍原子占除锂之外所有金属原子总原子数的70原子％以上的比例。

【技术特征摘要】
2015.12.11 JP 2015-242311;2016.11.08 KR 10-2016-011.一种锂离子二次电池用正极，其中，包括含有锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质、粘合剂、导电助剂以及液相的聚三氟氯乙烯，所述锂过渡金属复合氧化物含有锂和镍作为构成元素，镍原子占除锂之外所有金属原子总原子数的70原子％以上的比例。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用正极，其中，所述锂过渡金属复合氧化物由下述化学式1示出：[化学式1]LiaNixCoyMzO2在所述化学式1中，M为选自由铝、锰、铬、铁、钒、镁、钛、锆、铌、钼、钨、铜、锌、镓、铟、锡、镧以及铈组成的群中的一种或二种以上金属元素，a、x、y、z为0.20≤a≤1.20、0.70≤x<1.00、0.00<y≤0.20、0.00≤z≤0.10范围内的值，同时，x+y+z＝1。3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用正极，其中，所述聚三氟氯乙烯的平均分子量为450以上、1000以下。4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用正极，其中，以与电解液接触之前的所述正极的总重量为基准，所述聚三氟氯乙烯的含量为0.2重量％以上、1.0重量％以下。5.一种锂离子二次电池用正极的制备方法，包括以下工序：制备正极浆料的工序，所述正极浆料包含含有锂过渡金属复合氧化物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：武井悠记，土屋元，川瀬贤一，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR