[發明專利]含有具有高能量密度的正極材料和有機/無機復合多孔隔膜的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201080010708.5
• 申請日: 2010-03-03
• 公開（公告）號: CN102341939A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 崔升銀;高恩英;李香穆;姜熙京
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M2/14;H01M4/62;H01M10/05
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;穆德駿

1.一種二次電池，其包含正極、負極、隔膜和電解質，

其中所述正極包含如下定義的第一正極材料和第二正極材料的混合物，其中所述兩種正極材料的混合比(第一正極材料∶第二正極材料)為50∶50～90∶10，所述第二正極材料選自如下定義的第二正極材料(a)、如下定義的第二正極材料(b)、及其組合，且

所述隔膜為有機/無機復合多孔隔膜，其包含(a)聚烯烴基隔膜基材和(b)活性層，其中選自基材表面和存在于基材中的一部分孔的一個以上區域涂覆有無機粒子和粘合劑聚合物的混合物，

其中所述活性層具有如下結構：所述無機粒子通過所述粘合劑聚合物相互連接并固定，且通過所述無機粒子之間的空隙體積形成多孔結構，

第一正極材料

由下式1表示的正極材料：

Li_x(Co_yA_mD_z)O_t????(1)

其中0.8≤x≤1.2、D≤z≤0.3、1.8≤t≤4.2、(0.8-m-z)≤y≤(2.2-m-z)、0≤m≤0.3，A為選自Mg和Ca中的至少一種，D為選自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta；Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Au、Ag、Zn、Cd、Hg、B、Al、Ga、In、TI、C、Si、Ge、Sn、Pb、N、P、As、Sb和Bi中的至少一種；

第二正極材料(a)

由下式2a表示的正極材料：

Li_x(Ni_1-a-bMn_aCo_b)_yO₂????(2a)

其中0.05≤a≤0.4、0.1≤b≤0.4、0.4≤1-a-b≤0.7、0.95≤x≤1.05、1.9≤x+y≤2.3；

第二正極材料(b)

含有Ni、Mn和Co的過渡金屬混合物的正極材料，且除鋰外全部過渡金屬的平均氧化值大于+3，并且滿足下列方程式2b和2c：

1.1＜m(Ni)/m(Mn)＜1.5??????(2b)

0.4＜m(Ni²⁺)/m(Mn⁴⁺)＜1????(2c)

其中m(Ni)/m(Mn)是鎳對錳的摩爾比，且m(Ni²⁺)/m(Mn⁴⁺)是Ni²⁺對Mn⁴⁺的摩爾比。

2.如權利要求1所述的二次電池，其中所述正極材料的混合比為50∶50～70∶30。

3.如權利要求1所述的二次電池，其中所述第一正極材料為LiCoO₂。

4.如權利要求1所述的二次電池，其中在所述第二正極材料(a)中，鋰離子在混合的過渡金屬氧化物層(“MO層”)之間嵌入和脫嵌，且源自MO層的一些Ni離子插入到鋰離子的嵌入和脫嵌層(“可逆鋰層”)中從而結合MO層。

5.如權利要求4所述的二次電池，其中Ni²⁺和Ni³⁺在所述MO層中共存，且一些Ni²⁺插入到所述可逆鋰層中。

6.如權利要求5所述的二次電池，其中基于所述第二正極材料(a)的過渡金屬的總重量，插入到所述第二正極材料(a)的所述可逆鋰層中的Ni²⁺的摩爾分數為0.03～0.07。

7.如權利要求1所述的二次電池，其中在所述第二正極材料(b)中，m(Ni)/m(Mn)滿足1.2≤m(Ni)/m(Mn)≤1.4。

8.如權利要求1所述的二次電池，其中在所述第二正極材料(b)中，除鋰外過渡金屬的平均氧化值大于3.0且小于或等于3.5。

9.如權利要求1所述的二次電池，其中在所述第二正極材料(b)中的所述鎳由鎳(a)和鎳(b)構成，所述鎳(a)以與錳含量相比過量的量存在，且所述鎳(b)以與錳含量相對應的量存在。

10.如權利要求1所述的二次電池，其中在所述第二正極材料(b)中的所述鎳具有高于2+的平均氧化值。