[發明專利]正極用添加劑、其制備方法、包含其的正極及包含其的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201880052824.X
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN111033834B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 全惠林;李東勛;李尚昱;盧恩率;鄭王謨;姜玟錫;白韶螺
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M10/052;C01G53/00;C01D15/02;C01G51/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 解延雷;龐東成

本發明涉及一種鋰二次電池用正極添加劑及其制備方法，該正極添加劑表現出高的不可逆容量，并且可以有效地應用于使用具有高能量密度的負極材料的高容量電池。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年11月29日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請10-2017-0161943號以及2018年11月21日提交的韓國專利申請10-2018-0144887號的優先權及權益，在此通過援引將其公開內容整體并入。

本發明涉及鋰二次電池的正極添加劑、其制備方法、包含其的正極以及包含其的鋰二次電池。正極添加劑表現出高的不可逆容量，并且可以有效地應用于使用具有高能量密度的負極材料的電池。

背景技術

近來，對作為能源的二次電池的需求已經快速增長。在二次電池中，具有高能量密度和電壓、長循環壽命和低自放電率的鋰二次電池已經商業化并廣泛使用。

盡管石墨主要用作鋰二次電池的負極材料，但由于石墨的單位質量的容量小至372mAh/g，而難以提高鋰二次電池的容量。因此，已開發了用于與鋰形成金屬間化合物的負極材料，例如硅、錫及其氧化物，并且其用作能量密度高于石墨的非碳負極材料以增加鋰二次電池的容量。然而，盡管非碳負極材料具有高容量，但初始效率低，這導致初始充電-放電期間的大量鋰消耗以及較大的不可逆容量損失。

在相關技術中，已經研究并提出了一種克服負極的不可逆容量損失的方法，該方法使用能夠向正極材料提供鋰離子源或存儲材料并且在首次循環之后顯示出電化學活性從而不會使整個電池的性能劣化的材料。例如，已使用含有過量鋰的氧化物(例如Li₂NiO₂)作為犧牲正極材料或正極的不可逆添加劑(或過放電防止劑)。

近年來，由于進一步要求負極材料具有高容量，因此不可逆添加劑也需要具有更高的不可逆容量。然而，尚難以開發具有高不可逆容量的正極添加劑。

然而，現有的不可逆添加劑如Li₂NiO₂通常通過使氧化鎳或碳酸鎳與過量的氧化鋰反應來制備。此時，未參與反應的副產物(例如未反應的氧化鋰(Li₂O))殘留在最終生成的不可逆添加劑中，這可能在充電-放電過程中引起氧化而在電池內部產生氧氣。作為參考，圖1示意性地顯示了由未反應的氧化鋰產生氧氣的機理。由此產生的氧氣可能引起體積膨脹等，這可能是導致電池性能劣化的主要因素之一。

另外，在制備用于形成電極的漿料組合物中，諸如氧化鋰等副產物可以與粘合劑組分等反應，從而引起組合物的粘度增加或凝膠化。結果，難以均勻地涂覆用于形成活性材料層的電極組合物，并且電池的特性可能劣化。

由于上述問題，一直需要開發具有高不可逆容量和很少殘余量的副產物如氧化鋰的正極添加劑。

發明內容

技術問題

本發明提供了一種鋰二次電池的正極添加劑及其制備方法，所述正極添加劑具有高得多的不可逆容量和很少殘留量的副產物如氧化鋰。

本發明還提供了包含如本文所述的正極添加劑的正極。

本發明還提供了包含如本文所述的正極的鋰二次電池。本發明的鋰二次電池即使在使用具有高能量密度的負極材料時也可以克服負極材料的不可逆容量損失，同時表現出高容量特性。

技術方案

本發明提供了一種鋰二次電池用正極添加劑。該正極添加劑可包含由以下化學式1表示的化合物：

[化學式1]

y(Li₂Ni_1-xM_xO₂)-z(Li₆Co_1-xM_xO₄)