[發(fā)明專利]電極混合物、其制備方法以及包含其的二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680026551.2
• 申請(qǐng)日: 2016-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN107636864B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳正宇;李赫武;樸智慧;吳松澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG化學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/131
• 分類號(hào): H01M4/131;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;穆德駿

本發(fā)明的電極混合物包含：電極活性材料；粘合劑；和導(dǎo)電材料。當(dāng)對(duì)所述電極混合物的橫截面成像，使得將在多個(gè)分割像素中用所述導(dǎo)電材料100％填充的像素認(rèn)為是凝聚像素并且將通過(guò)對(duì)凝聚像素進(jìn)行計(jì)數(shù)而得到的值認(rèn)為是團(tuán)聚程度時(shí)，所述電極混合物中的所述導(dǎo)電材料在所述電極混合物深度方向上的團(tuán)聚程度具有小于3.0的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如上所述的電極混合物包括均勻分布在其中的導(dǎo)電材料，由此具有低的電極電阻。因此，所述電極混合物能夠提高已經(jīng)應(yīng)用了所述電極混合物的鋰二次電池的輸出和壽命性能。

技術(shù)領(lǐng)域

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2015年5月27日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng) 10-2015-0073786號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過(guò)參考將其內(nèi)容以其完整形式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有低的導(dǎo)電材料團(tuán)聚程度的電極混合物和包含所述電極混合物的二次電池，且更具體地，涉及制備能夠降低導(dǎo)電材料的團(tuán)聚程度的電極混合物的方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)設(shè)備的技術(shù)開發(fā)和需求的增加，對(duì)作為能源的二次電池的需求正在迅速增長(zhǎng)，并且在這些二次電池中具有高的能量密度和電壓的鋰二次電池已經(jīng)商業(yè)化并被廣泛使用。

在鋰二次電池中，使用鋰金屬氧化物作為正極活性材料，并且使用鋰金屬、鋰合金、結(jié)晶或無(wú)定形碳或碳復(fù)合材料作為負(fù)極活性材料。將活性材料施加到集電器上以具有適當(dāng)?shù)暮穸群烷L(zhǎng)度，或者將活性材料自身以膜形式施加，然后與作為絕緣體的隔膜卷繞或?qū)訅涸谝黄鹨灾苽潆姌O組。然后，將電極組放入罐或類似容器中，然后注入電解液以制造二次電池。

LiNiO₂基正極活性材料具有較低的成本，并展示諸如高放電容量的電池特性，但是晶體結(jié)構(gòu)隨充放電循環(huán)期間的體積變化而發(fā)生相變，且當(dāng)LiNiO₂基正極活性材料暴露于空氣和水分下時(shí)，穩(wěn)定性急劇降低。

此外，鋰錳氧化物如LiMnO₂、LiMn₂O₄等表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性并且具有低成本，但表現(xiàn)出低容量、差的循環(huán)特性和差的高溫特性。

在這樣的鋰錳氧化物中，尖晶石LiMn₂O₄在4V區(qū)域(3.7～4.3V) 和3V區(qū)域(2.7～3.1V)中表現(xiàn)出相對(duì)平坦的電位。然而，由于在3V 區(qū)域內(nèi)循環(huán)和儲(chǔ)存特性顯著降低，因此已知尖晶石LiMn₂O₄難以使用。原因可能是如下現(xiàn)象，其中尖晶石LiMn₂O₄在4V區(qū)域中以立方相單相存在，并且在3V區(qū)域中因揚(yáng)-泰勒畸變(Jahn-Teller distortion)的相變而變?yōu)榱⒎较嗪退姆较鄡上啵约翱赡苁侨缦卢F(xiàn)象，其中錳在電解液中溶出。基于該原因，當(dāng)使用3V區(qū)域中的尖晶石鋰錳氧化物時(shí)，實(shí)際容量通常低于理論容量，并且倍率性能也低。

因此，已經(jīng)對(duì)在高壓和一般電壓范圍內(nèi)具有優(yōu)異的容量和輸出特性的鋰二次電池的正極活性材料進(jìn)行了研究。鋰錳正極活性材料能夠提供具有高能量和高容量并且在2～4.6V的寬范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的容量和壽命特性的鋰二次電池。

然而，富Mn基正極活性材料必須經(jīng)歷高電壓活化過(guò)程，并用于高電壓范圍以展示高容量。然而，當(dāng)電池在高電壓下驅(qū)動(dòng)時(shí)，極易發(fā)生活性材料和電解液的副反應(yīng)，并且正極材料的錳容易被溶出，由此溶出的錳沉積在負(fù)極材料上。因此，最終鋰二次電池的性能會(huì)劣化而縮短壽命。

因此，常規(guī)上，使用LiBF₄作為電解液添加劑以提高應(yīng)用了富Mn 基正極活性材料的鋰二次電池的特性，或者使用LiBOB以防止因錳的溶出而造成的鋰二次電池的壽命的劣化，所述錳的溶出是通過(guò)產(chǎn)生氟化氫氣體的諸如LiPF₆的鋰鹽而導(dǎo)致的。