用于提高安全性的硬度增加的正极、其制造方法以及包含该正极的二次电池技术

本发明专利技术提供了一种二次电池用正极，其中包含正极活性材料的正极混合物形成在集流体的至少一个表面上，其中，基于所述正极混合物的总重量，所述正极包含满足下关系式1的锂副产物，并且其中，所述正极具有在挠度测试中在以上的测量杆中出现裂纹的硬度，在所述挠度测试中，将所述电极弯曲成两半以接触各pi的测量杆，并随后抬升所述正极的两端：[关系式1]在关系式1中，A是当所述正极活性材料中所含的过渡金属的总摩尔数为1时Ni的摩尔含量，并且B是锂副产物的含量，当A为0.5以下时，B的最小值为6000ppm。6000ppm。6000ppm。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提高安全性的硬度增加的正极、其制造方法以及包含该正极的二次电池


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年1月3日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请10
‑
2020
‑
0000767号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
[0003]本专利技术涉及用于提高安全性的硬度增加的正极、其制造方法以及包含该正极的二次电池。

技术介绍

[0004]由于化石燃料的使用迅速增加，对替代能源或清洁能源的使用需求日益增加，作为其中的一部分，最积极研究的领域是利用电化学的发电和储能领域。
[0005]目前，二次电池是利用这种电化学能量的电化学设备的代表实例，其使用范围趋于逐渐扩大。
[0006]近来，随着技术的发展和对便携式计算机、便携式电话和照相机等移动设备的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这样的二次电池中，已经对展现出高能量密度和工作电压并且具有长周期寿命和低自放电率的锂二次电池进行了许多研究，并且已经商业化并被广泛使用。
[0007]另外，随着对于环境问题的关注日益增加，对电动车辆、混合动力电动车辆等频繁进行研究，此类车辆可以替代使用化石燃料的车辆，例如汽油车和柴油车(这是空气污染的主要原因之一)。尽管主要使用镍氢二次电池作为电动汽车和混合动力电动汽车的电源，但对于使用具有高能量密度和放电电压的锂二次电池也正进行着积极的研究，其中一部分处于商业化阶段。
[0008]特别地，随着这种电动车辆的普及增加，在开发具有高容量和高能量密度的电池的方向上进行了二次电池的技术开发。然而，由于高能量密度的锂二次电池总是具有燃烧或爆炸的风险，因此人们担心过程中的安全问题。
[0009]特别地，当锂二次电池由于汽车事故等而受到损坏时，该损坏很可能导致累加的人身伤害，因此对提高安全性的需求也在增加。
[0010]另一方面，关于安全性，钉刺试验涉及当导电物体穿透二次电池时二次电池的爆炸和燃烧现象。此时，随着导电物体与电极的集流体接触的面积增加，安全性降低，并且爆炸和燃烧的可能性增加。
[0011]因此，迫切需要开发一种能够解决上述问题并增加钉刺期间的安全性的技术。

技术实现思路

[0012][技术问题][0013]为了解决上述问题而做出了本专利技术，因此，本专利技术的目的在于提供一种正极、其制备方法以及包含该正极的二次电池，所述正极可以增加整个正极的硬度，从而抑制由于钉
刺过程中电导率突然增加而引起的热失控。
[0014][技术方案][0015]本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应解释为限于普通或词典术语，而是基于专利技术人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式适当描述其自身的公开内容的原则，以与本专利技术的技术思想相一致的含义和概念来解释本专利技术。
[0016]根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种二次电池用正极，其中包含正极活性材料的正极混合物形成在集流体的至少一个表面上，
[0017]其中，基于所述正极混合物的总重量，所述正极包含满足以下关系式1的锂副产物，并且
[0018]其中，所述正极具有在挠度测试中在以上的测量杆中出现裂纹的硬度，在所述挠度测试中，将所述电极弯曲成两半以接触各pi的测量杆，并随后抬升所述正极的两端：
[0019][关系式1][0020][0021]在所述关系式1中，
[0022]A是当所述正极活性材料中所含的过渡金属的总摩尔数为1时Ni的摩尔含量，并且B是锂副产物的含量，
[0023]当A为0.5以下时，B的最小值为6000ppm。
[0024]特别地，锂副产物的含量B可以为8000ppm以下。
[0025]此处，锂副产物可以是Li2CO3。
[0026]此外，在正极混合物的表面上可以形成岩盐层，并且该岩盐层可包括正极活性材料中所含的过渡金属氧化物中的至少一种，其在化学上难以与正极混合物层区分，但可以通过电子扫描显微镜确认是否形成。
[0027]作为正极活性材料，可以使用常规已知的正极活性材料，但特别地，其可以是由下述化学式1表示的锂过渡金属氧化物。
[0028][化学式1][0029]Li
a
Ni
x
Co
y
M1‑
x
‑
y
O2‑
w
A
w
[0030]其中M是选自由Ti、Mg、Al、Zr、Mn和Ni组成的组中的至少一种，
[0031]A是取代氧的卤素，1.00≤a≤1.05，0.5≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤1
‑
x
‑
y≤0.4且0≤w≤0.001。
[0032]根据本专利技术的另一个实施方式，提供了一种制造正极的方法，包括以下步骤：
[0033](a)制备能够吸留和释放锂的空余正极活性材料；
[0034](b)使所述空余正极活性材料暴露于大气水分环境以制备含有水分的正极活性材料；
[0035](c)将所述含有水分的正极活性材料干燥以制备最终正极活性材料；
[0036](d)将所述最终正极活性材料、粘合剂和导电材料混合在溶剂中以制备活性材料浆料；并且
[0037](e)将所述活性材料浆料施加至集流体的至少一个表面上，将其干燥并辊压，从而
形成电极。
[0038]作为选择，根据本专利技术的另一个实施方式，提供了一种制造正极的方法，包括以下步骤：
[0039](a
’
)制备能够吸留和释放锂的正极活性材料；
[0040](b
’
)将所述正极活性材料、粘合剂和导电材料混合在溶剂中以制备活性材料浆料；
[0041](c
’
)将所述活性材料浆料施加至集流体的至少一个表面上，将其干燥并辊压，从而形成空余电极；
[0042](d
’
)使所述空余电极暴露于大气水分环境以制备含有水分的空余电极；并且
[0043](e
’
)将所述含有水分的空余电极干燥以制备最终电极。
[0044]此处，所述水分环境可以是30％RH以上的环境，并且步骤(b)和(d')中的暴露于水分环境可以是：暴露直至在35％RH以上的环境中的锂副产物的含量满足下述关系式1：
[0045][关系式1][0046][0047]在关系式1中，
[0048]A是当所述正极活性材料中所含的过渡金属的总摩尔数为1时Ni的摩尔含量，并且B是锂副产物的含量，
[0049]当A为0.5以下时，B的最小值为6000ppm。
[0050]另一方面，根据本专利技术的又一个实施方式，提供了一种二次电池，其中电极组件设置在电池盒中并被电解质溶液浸渍，并且所述电极组件包含所述正极、负极以及置于所述正极和所述负极之间的隔膜。
附图说明
[0051]图1是示出根据实验例1进行的比较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池用正极，其中，包含正极活性材料的正极混合物形成在集流体的至少一个表面上，其中，基于所述正极混合物的总重量，所述正极包含满足下关系式1的锂副产物，并且其中，所述正极具有在挠度测试中在以上的测量杆中出现裂纹的硬度，在所述挠度测试中，将所述电极弯曲成两半以接触各pi的测量杆，并随后抬升所述正极的两端：[关系式1]在关系式1中，A是当所述正极活性材料中所含的过渡金属的总摩尔数为1时Ni的摩尔含量，并且B是以ppm计的锂副产物的含量，当A为0.5以下时，B的最小值为6000ppm。2.如权利要求1所述的正极，其中，所述锂副产物的含量B为8000ppm以下。3.如权利要求1所述的正极，其中，所述锂副产物是Li2CO3。4.如权利要求1所述的正极，其中，在所述正极混合物的表面上形成有岩盐层。5.如权利要求1所述的正极，其中，所述正极活性材料是由下述化学式1表示的锂过渡金属氧化物：[化学式1]Li
a
Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2‑
w
A
w
其中M是选自由Ti、Mg、Al、Zr、Mn和Ni组成的组中的至少一种，A是取代氧的卤素，1.00≤a≤1.05，0.6≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤1
‑
x
‑
y≤0.4且0≤w≤0.001。6.一种权利要求1所述的正极的制造方法，所述方法包括以下步骤：(a)制备能够吸留和释放锂的空余正极活性材料；(b)使所述空余正极活性材...

【专利技术属性】
技术研发人员：金学允，韩玑范，李尚昱，白韶螺，韩政珉，郑王谟，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：