[發(fā)明專利]鋰二次電池及其制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010280690.6
• 申請(qǐng)日: 2020-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN111816923A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉炅儐;黃德哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: SK新技術(shù)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/058
• 分類號(hào): H01M10/058;H01M10/052;H01M4/66;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 羅達(dá);安玉

鋰二次電池包括由陰極活性材料形成的陰極、陽(yáng)極以及介于陰極和陽(yáng)極之間的隔膜，陰極活性材料包括具有濃度梯度的鋰金屬氧化物顆粒，以及在該鋰金屬氧化物顆粒上形成的涂層，涂層包含鋁、鈦和鋯。基于陰極活性材料的總重量，陰極活性材料包含2,000ppm至4,000ppm的鋁、4,000ppm至9,000ppm的鈦和400ppm至700ppm的鋯。二次電池的性能可以在高溫條件下保持。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用和要求優(yōu)先權(quán)

本申請(qǐng)要求于2019年4月12日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(KIPO)提交的第10-2019-0042856號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰二次電池及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及包括基于鋰金屬氧化物的陰極活性材料的鋰二次電池及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著信息和顯示技術(shù)的發(fā)展，可重復(fù)充電和放電的二次電池已被廣泛用作諸如便攜式攝像機(jī)、移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)等的移動(dòng)電子設(shè)備的電力輸出源。近來(lái)，正在開發(fā)二次電池或包括該二次電池的電池組并將其用作諸如混合動(dòng)力汽車的電動(dòng)汽車的環(huán)保電力輸出源。

二次電池包括例如鋰二次電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等。鋰二次電池由于工作電壓和每單位重量能量密度高、充電率高、尺寸緊湊等而備受關(guān)注。

例如，鋰二次電池可以包括：電極組件以及浸漬電極組件的電解液，電極組件包括陰極、陽(yáng)極和隔膜層；以及電解質(zhì)，其浸沒(méi)該電極組件。鋰二次電池可以進(jìn)一步包括具有例如袋狀的外殼。

鋰金屬氧化物可以用作鋰二次電池的陰極活性材料，并且鋰二次電池需要高容量、高輸出和高壽命特性。

然而，隨著鋰二次電池的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，需要確保在諸如高溫或低溫環(huán)境的惡劣環(huán)境中的穩(wěn)定性。例如，鋰二次電池或陰極活性材料需要具有熱穩(wěn)定性，以防止當(dāng)被外部物體穿透時(shí)發(fā)生短路、著火等。

隨著鋰二次電池的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，對(duì)更長(zhǎng)的壽命、容量和操作穩(wěn)定性的需求增加。在用作陰極活性材料的鋰金屬氧化物中，由于鋰沉淀可能導(dǎo)致化學(xué)結(jié)構(gòu)的不均勻，可能無(wú)法獲得具有所需容量和壽命的鋰二次電池。此外，當(dāng)重復(fù)進(jìn)行充電和放電操作以時(shí)，鋰金屬氧化物的結(jié)構(gòu)可能會(huì)變換或損壞，降低了壽命穩(wěn)定性和容量保持能力。

然而，陰極活性材料不容易滿足所有上述性質(zhì)。例如，第10-2017-0093085號(hào)韓國(guó)公開專利申請(qǐng)公開了一種包含過(guò)渡金屬化合物和離子吸附粘合劑的陰極活性材料，但是可能無(wú)法確保足夠的壽命特性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種具有改善的可靠性的鋰二次電池及其制造方法。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，鋰二次電池可包括由陰極活性材料形成的陰極、陽(yáng)極以及介于陰極和陽(yáng)極之間的隔膜，該陰極活性材料包括具有濃度梯度的鋰金屬氧化物顆粒，以及在該鋰金屬氧化物顆粒上形成的涂層，該涂層包含鋁、鈦和鋯。基于陰極活性材料的總重量，陰極活性材料可包含2,000ppm至4,000ppm的鋁、4,000ppm至9,000ppm的鈦和400ppm至700ppm的鋯。

在一些實(shí)施方案中，涂層可包括覆蓋鋰金屬氧化物顆粒的表面的至少一部分的涂布層，或者包括從鋰金屬氧化物顆粒的表面摻入(mingled)鋰金屬氧化物顆粒內(nèi)部的摻雜劑(doping)。

在一些實(shí)施方案中，鋰金屬氧化物顆粒可包括芯部分、殼部分以及位于芯部分和殼部分之間的至少一部分內(nèi)的濃度梯度區(qū)域。

在一些實(shí)施方案中，涂層可進(jìn)一步包含硼。

在一些實(shí)施方案中，基于陰極活性材料的總重量，可以以100ppm至500ppm的量包含硼。

在一些實(shí)施方案中，陰極活性材料中鈦與鋁的比例可以為1.7-2.7。