[發明專利]電極和包含所述電極的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201880039648.6
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN110800135B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 趙恩京;金倫耕;孫權男;梁斗景
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/134;H01M4/62;H01M10/052;H01M4/38;H01M4/36
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發明涉及一種電極和包含所述電極的鋰二次電池，并且由于通過用于形成孔隙的添加劑而增加所述電極的孔隙率，因此可以提高在高負載下的電極反應性和初始電極容量。

技術領域

本申請要求于2017年7月4日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2017-0084684和于2018年6月26日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請號10-2018-0073277的優先權和權益，這些韓國專利申請的全部內容以引用的方式并入本文中。

本發明涉及一種用于提高鋰二次電池的容量和反應性的電極和包含所述電極的鋰二次電池。

背景技術

直到近年來，對于開發使用鋰作為負極的高能量密度電池存在相當大的關注。例如，與具有由于非電活性材料的存在而增加負極的重量和體積、因而降低電池能量密度的插入有鋰的碳電極和鎳或鎘電極的其它電化學系統相比，鋰金屬具有低重量和高容量性能，并且因此，作為電化學電池的負極活性材料而備受關注。鋰金屬負極或主要包含鋰金屬的負極提供形成與諸如鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池或鎳鎘電池的電池相比更輕并且具有更高能量密度的電池的機會。這些特性對于在低重量方面需要額外付費的諸如手機和筆記本電腦的便攜式電子裝置用電池是高度優選的。

這些類型的鋰電池用正極活性材料是已知的，并且它們包含含有硫-硫鍵的含硫正極活性材料。通過硫-硫鍵的電化學切割(還原)和再形成(氧化)來實現高能量容量和可再充電性。

如上所述使用鋰和堿金屬作為負極活性材料并且使用硫作為正極活性材料的鋰硫電池具有2800Wh/kg的理論能量密度。硫具有1675mAh/g的理論容量，這遠遠優于其它電池系統，并且在便攜式電子裝置方面已經受到關注，其優勢在于由于資源豐富而價格便宜并且是環保材料。

然而，用作鋰硫電池的正極活性材料的硫為非導電材料，并且因此存在以下問題：由電化學反應產生的電子的遷移是困難的，在充放電過程中發生多硫化物(Li₂S₈～Li₂S₄)溶出，并且由于硫和硫化鋰(Li₂S₂/Li₂S)的電導率低而導致電化學反應的動力學低，因此電池壽命特性和倍率性能下降。

在這方面，最近已經報道了關于通過使用已經被廣泛用作電化學催化劑的鉑(Pt)提高鋰硫電池的充放電過程中硫的氧化還原反應的動力學來獲得高性能鋰硫電池的研究(Hesham Al Salem等：“用于控制Li-S電池的氧化還原穿梭過程的多硫化物陷阱(Polysulfide Traps for Controlling Redox Shuttle Process of Li-S Batteries)”：J.Am.Chem.Soc.,2015,137,11542)。

然而，諸如鉑的貴金屬催化劑價格昂貴并且因此難以商業化，并且除此之外，由于在充放電過程中硫的氧化還原反應導致中毒的可能性，因此存在不容易用作鋰硫電池的正極材料的問題。

如上所述，使用催化劑提高鋰硫電池的性能具有局限性。鑒于上述情況，需要開發能夠以其它方式如電極形式改變來提高包含鋰硫電池的電池性能的技術。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

韓國專利申請公開第2015-0142832號，“鋰硫電池用正極組合物、包含所述鋰硫電池用正極組合物的鋰硫電池用正極和其制備方法”

韓國專利申請公開第2016-0118597號，“使用氧化石墨烯的全固態鋰硫二次電池正極和其制備方法”

發明內容

【技術問題】