锂二次电池用正极和包含所述正极的锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种正极和包含所述正极的锂二次电池，所述正极包含：正极活性材料层，所述正极活性材料层形成在正极集电器的表面上并包含平均粒径(D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用正极和包含所述正极的锂二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年8月12日提交的韩国专利申请第10
‑
2019
‑
0098425号的优先权和权益，通过引用将其
技术实现思路
以其完整的形式并入本文中。
[0003]

[0004]本专利技术涉及一种锂二次电池用正极和包含所述锂二次电池用正极的锂二次电池。

技术介绍

[0005]随着移动装置的技术的发展和对移动装置的需求的增加，对作为能量来源的二次电池的需求急剧增加。在二次电池中，具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。
[0006]作为锂二次电池的正极活性材料，已经使用了锂过渡金属复合氧化物，并且在锂过渡金属复合氧化物中，主要使用具有高工作电压和优异的容量特性的锂钴复合金属氧化物LiCoO2。然而，因为LiCoO2不仅由于因锂脱嵌引起的其晶体结构的不稳定而具有非常差的热性能，而且昂贵，所以它在大量用作电动汽车领域等的电源方面存在限制。
[0007]作为替代LiCoO2的材料，已经开发了锂锰复合金属氧化物(LiMnO2、LiMn2O4等)、锂铁磷酸盐氧化物(LiFePO4等)、锂镍复合金属氧化物(LiNiO2等)等。其中，已经积极地对锂镍复合金属氧化物进行了研究和开发，所述锂镍复合金属氧化物具有约200mAh/g的高可逆容量并由此容易获得大容量电池。然而，LiNiO2比LiCoO2具有更低的热稳定性，并且当在充电状态下由于从外部施加的压力而发生内部短路时，因为正极活性材料自身分解而引起电池破裂和着火。因此，作为改善LiNiO2的低热稳定性并同时保持其优异的可逆容量的方法，已经开发了其中一部分镍(Ni)被钴(Co)和金属元素(M)(此处，M为Mn和Al中的至少一种)置换的锂镍钴金属氧化物。
[0008]然而，在锂镍钴金属氧化物的情况下，粒子的辊压密度低，特别是当增加Ni含量以提高容量特性时，粒子的辊压密度进一步降低。此外，当对电极进行强烈辊压以提高辊压密度时，集电器断裂，并且正极材料破裂。
[0009]为了解决上述问题并提高能量密度，通常使用具有双峰粒径分布的正极材料，所述正极材料是通过将粒径相对大的锂镍钴金属氧化物与粒径相对小的锂镍钴金属氧化物混合而形成的。
[0010]然而，即使当使用具有双峰粒径分布的正极材料时，在进行辊压以制造正极期间正极材料仍破裂。发生破裂的部分由于缺少导电材料而不易导电，特别地，因为上述破裂更明显地发生在正极材料的表面上，所以正极表面上的电导率降低，由此当将所述正极应用于电池时，电池的总体性能劣化。
[0011]因此，需要开发一种二次电池，当将正极材料应用于所述二次电池时，所述二次电池能够抑制正极材料的破裂，由此实现防止性能劣化和改善输出特性。
[0012]现有技术文献
[0013][专利文献][0014](专利文献1)韩国未决的专利公布第10
‑
2016
‑
0075196号

技术实现思路

[0015][技术问题][0016]为了解决上述问题，本专利技术旨在提供一种锂二次电池用正极，所述正极能够抑制具有双峰粒径分布的正极材料的破裂。
[0017]本专利技术还旨在提供一种包含所述正极的锂二次电池。
[0018][技术方案][0019]本专利技术的一个方面提供一种正极，所述正极包含：正极活性材料层，所述正极活性材料层形成在正极集电器的表面上并包含平均粒径不同的两种正极活性材料、导电材料和粘合剂；和碳基涂层，所述碳基涂层形成在所述正极活性材料层的表面上，其中所述平均粒径不同的两种正极活性材料各自由如下化学式1表示，所述碳基涂层包含球型导电材料和粘合剂，并且相对于所述碳基涂层的总重量(100重量份)，所述碳基涂层以5重量份以上且小于10重量份的量包含粘合剂。
[0020][化学式1][0021]Li
1+a
Ni
x
Co
y
M
z
O2[0022]在化学式1中，0≤a≤0.5，0<x<1，0<y<1，0<z<1，并且M为Mn和Al中的至少一种。
[0023]本专利技术的另一个方面提供一种包含根据本专利技术一个方面的所述正极的锂二次电池。
[0024][有益效果][0025]根据本专利技术，因为使用平均粒径不同的两种正极活性材料的混合物，所以平均粒径相对小的小粒径正极活性材料粒子填充平均粒径相对大的大粒径正极活性材料粒子之间的空的空间。在这种情况下，小粒径的正极活性材料粒子用于吸收冲击，由此能够防止大粒径正极活性材料粒子的破裂。此外，因为使得正极活性材料粒子之间的空的空间最小化，所以能量密度得到改善，由此能够提供具有高容量的二次电池。
[0026]另外，因为在正极活性材料层的表面上形成低密度的碳基涂层，所以能够进一步防止在制造二次电池时可能发生的正极活性材料的破裂。此外，因为形成在表面上的碳基涂层使得正极的导电性得到改善，所以当将所述正极应用于电池时，能够提供具有改善的输出特性的二次电池。
附图说明
[0027]图1是根据本专利技术的正极的示意图。
[0028]图2是在实施例1中制造的正极的横截面的扫描电子显微镜(SEM)照片。
[0029]图3是在实施例2中制造的正极的横截面的SEM照片。
[0030]图4是在实施例3中制造的正极的横截面的SEM照片。
[0031]图5是在比较例1中制造的正极的横截面的SEM照片。
[0032]图6是在比较例3中制造的正极的横截面的SEM照片。
[0033]图7是在比较例2中制造的正极的表面的SEM照片。
[0034]图8是在实施例1中制造的正极的表面的SEM照片。
具体实施方式
[0035]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0036]本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应解释为限于常用的含义或字典中的含义，而是应在专利技术人能够适当定义术语的概念以最佳方式对本专利技术进行描述的原则的基础上，利用与本专利技术的技术范围相一致的含义和概念来解释。
[0037]在本说明书中，平均粒径(D
50
)可以定义为在粒径分布曲线中对应于累积体积的50％处的粒径。可以使用例如激光衍射法来测定平均粒径(D
50
)。激光衍射法通常允许测量从亚微米级到几毫米范围内的粒径，并且可以获得高度可重复的且高分辨率的结果。
[0038]在本说明书中，“一次粒子”是指当通过扫描电子显微镜观察正极活性材料粒子时识别的粒子的最小单元，并且“二次粒子”是指通过聚集多个一次粒子而形成的二次结构。
[0039]在本专利技术中，“晶粒”是指具有规则的原子排列的单个晶粒单元。在本专利技术中，晶粒的尺寸是通过获得X射线衍射(XRD)数据、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极，所述正极包含：正极活性材料层，所述正极活性材料层形成在正极集电器的表面上并包含平均粒径(D
50
)不同的两种正极活性材料、导电材料和粘合剂；和碳基涂层，所述碳基涂层形成在所述正极活性材料层的表面上，其中所述平均粒径不同的两种正极活性材料各自由如下化学式1表示，所述碳基涂层包含球型导电材料和粘合剂，并且相对于所述碳基涂层的总重量(100重量份)，所述碳基涂层以5重量份以上且小于10重量份的量包含所述粘合剂，[化学式1]Li
1+a
Ni
x
Co
y
M
z
O2在化学式1中，0≤a≤0.5，0<x<1，0<y<1，0<z<1，并且M为Mn和Al中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极，其中所述碳基涂层具有2μm～20μm的厚度。3.根据权利要求1所述的正极，其中所述球型导电材料为具有50m2/g～500m2/g的比表面积的炭黑。4.根据权利要求1所述的正极，其中所述球型导电材料具有1.0g/cm3～3.0g...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈周洪，柳玟圭，申先植，李炅录，慎志娥，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：