[發明專利]改良粘附力的用于陽極的混合物以及含其的鋰二次電池

無效

• 申請號: 200680039932.0
• 申請日: 2006-10-16
• 公開（公告）號: CN101297419A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 柳志憲;李恩周;李在弼;崔政熙;金旻修;申榮埈
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 梁曉廣;陸錦華

技術領域

本發明涉及具有改良粘附力的陽極混合物(anode?mix)及含該陽極混合物的鋰二次電池。具體地，本發明涉及包含陽極活性材料、導電材料以及粘結劑的用于二次電池的陽極混合物，其中基于混合物的總重量，所述陽極混合物含有0.01至1.0重量％的具有小于1000nm的平均粒徑的氧化鋁；并涉及含該陽極混合物的鋰二次電池。

背景技術

因例如筆記型電腦、移動電話、可攜式攝像機和數碼相機等便攜式電子設備使用的快速膨脹，導致了對作為這些電子設備電力來源的具有高能量密度的二次電池需求增加，也對用于電動車輛(EV)的二次電池有所需求。這些二次電池的典型實例為，包含含碳材料的陽極、鋰金屬氧化物的陰極、聚烯烴材料的隔膜以及非水電解質的鋰二次電池。

鋰二次電池的電極一般通過在金屬箔上涂覆電極漿(electrodeslurry)制備。就此而論，電極漿通過在如NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)的適當溶劑中混合電極混合物制備，所述電極混合物通常由用于儲存能量的電極活性材料、用于賦予導電性的導電材料以及粘結電極薄片與導電材料的粘結劑組成。

根據所期望的目的和應用，通常在鋰二次電池中添加各種類型的材料。例如無機材料可能通常作為這種添加劑添加。本發明通過添加少量具有特定粒徑的氧化鋁至陰極混合物中，以達到電池壽命特性的改良。

關于這一點，一些使用氧化鋁作為電極成分的現有技術，將在下文回顧。

韓國專利登記No.508920公開了一種利用元素硫及硫基化合物作為陰極活性材料代替鋰過渡金屬氧化物的鋰-硫二次電池。根據此項技術，經由添加基于陰極混合物總重量為1至50重量％的具有小于35000nm的粒徑尺寸的氧化鋁，電池容量及壽命特性得到改善。此專利聲明當添加氧化鋁的量少于1重量％時，電池性能上所期望的改善無法因添加添加劑而獲得。

韓國專利早期公開No.2005-14189公開了一種技術，通過在錫和碳組成的陽極活性材料中添加1至3重量％的Al₂O₃和5至10重量％的LiCo₃，減少了鋰二次電池容量降低，并改善了鋰二次電池充電/放電循環特性。這個專利沒有明確描述氧化鋁(Al₂O₃)的粒徑，且僅顯示添加少于1重量％的氧化鋁不能導致電池容量的增加。

日本專利登記No.3245886公開了一種降低因高溫儲存下殘余堿的存在產生的電池效能惡化的技術，其涉及基于1摩爾陰極活性材料，添加0.002至0.2摩爾SiO₂、Al₂O₃等至LiCoO₂陰極活性材料中，從而減少殘余的堿量。該日本專利并沒有明確揭示在專利中使用的氧化鋁的粒徑，并且從其工程實例可以相信，低于以上指定的含量范圍添加這些添加劑，并不能解決與電池效能惡化相關的問題。此外，這個日本專利還聲明將此類添加劑添加至陰極活性材料而不是陽極活性材料中，來達到所期望的高溫儲存特性。

韓國專利早期公開No.2000-0056301公開了一種緩和電解質分布不均勻的技術，其經由添加1至5重量％的金屬氧化物，如氧化鋁至陽極混合物中，從而改善減少在充放電循環期間局部膨脹的發生和陽極未反應部分。同樣，該韓國專利也未提及所使用的金屬氧化物的粒徑，并敘述添加少于1重量％的金屬氧化物，電解質溶液的吸收效果不佳。

如上討論，可見一些常規技術已證實經由添加氧化鋁至電極等方法可產生一些所期望的效果。然而，根據這些常規技術，氧化鋁僅被說明作為添加至電極的金屬氧化物的實例，或被用于與其他材料結合。此外，這些技術都未揭示源于與其粒徑有關的氧化鋁的固有性質的技術細節。

此外，根據常規技術，其敘述若單獨使用氧化鋁，則僅當添加至少1重量％時才能發揮出所期望的效果。然而，當大量并非直接造成鋰二次電池中鋰離子吸附(嵌入)和脫附(脫出)的電極活性材料添加劑如上所述加入時，即使其他一般特性可被改善，仍不可能克服與減少電池能量密度有關的基本的限制因素。

發明內容

技術問題

因此，作出本發明以解決上述問題及其它也需要解決的技術問題。

作為解決上述問題的各種廣泛及透徹的研究和實驗結果，本發明的發明者已發現電池的壽命特性或充電/放電循環特性顯著地依賴于電極活性材料與導電材料間的粘附力以及電極活性材料至集流體的粘附力的事實，并使用具有預定粒徑的氧化鋁，甚至為微量，也能導致電池的壽命特性或循環特性明顯改良，這與相關領域通常所知或接受的觀念相反。本發明基于這些發現而完成。