[發明專利]正極活性材料及包括其的鋰二次電池

在審

• 申請號: 202110482044.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113823774A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 崔文豪;崔光奭;徐晙源;尹振暻;李重漢;崔升禹;裵中浩;金杜烈
• 申請（專利權）人: 艾可普羅BM有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/485;H01M4/131;H01M10/052;C01G53/00
• 代理公司: 北京鉦霖知識產權代理有限公司 11722
• 代理人: 李英艷;玉昌峰

本發明涉及一種正極活性材料及包括其的鋰二次電池，更具體而言，涉及如下的正極活性材料、包括上述正極活性材料的正極及使用上述正極的鋰二次電池，即，上述正極活性材料為包括平均粒徑不同的作為小顆粒的第一鋰復合氧化物和作為大顆粒的第二鋰復合氧化物的雙模(bimodal)形式的正極活性材料，上述正極活性材料可以改善由于當同時燒結上述小顆粒和上述大顆粒時任一種過燒結而引起的平均粒徑偏差增加、阻抗和壽命特性降低。

技術領域

本發明涉及一種正極活性材料及包括其的鋰二次電池，更具體而言，涉及如下的正極活性材料、包括上述正極活性材料的正極及使用上述正極的鋰二次電池，即，上述正極活性材料為包括平均粒徑不同的作為小顆粒的第一鋰復合氧化物和作為大顆粒的第二鋰復合氧化物的雙模(bimodal)形式的正極活性材料，上述正極活性材料可以改善由于當同時燒結上述小顆粒和上述大顆粒時任何一種過燒結而引起的平均粒徑偏差增加、阻抗和壽命特性降低。

背景技術

電池利用正極和負極的能夠電化學反應的物質來存儲電力。這樣的電池的代表性實例為在正極和負極的鋰離子的嵌入/脫嵌過程中由化學勢(chemical potential)的變化存儲電能的鋰二次電池。

上述鋰二次電池使用可逆地嵌入或脫嵌鋰離子的材料作為正極活性材料和負極活性材料，并在上述正極和負極之間填充有機電解液或聚合物電解液來制成。

作為鋰二次電池的正極活性材料，已經使用鋰復合氧化物，例如，正在研究LiCoO₂、LiMN₂O₄、LiNiO₂、LiMnO₂等的復合氧化物。

在上述正極活性材料中，盡管廣泛使用具有優異壽命和充放電效率的LiCoO₂，但是上述材料由于用作原料的鈷的資源有限而價格高，因此在價格競爭性方面具有局限性。

LiMnO₂、LiMN₂O₄等鋰錳氧化物雖然具有熱穩定性好，價格低廉的優點，但存在容量小，高溫特性不好等問題。另外，LiNiO₂基正極活性材料雖然具有高放電容量的電池特性，但因鋰和過渡金屬之間的陽離子混排(cation mixing)問題，合成非常難，隨之在率(rate)特性方面存在很大的問題。

另外，根據上述陽離子混合的深化程度，產生大量的鋰副產物，而因大部分鋰副產物由LiOH及Li₂CO₃的化合物構成，從而存在在制造正極漿料時發生凝膠(gel)化的問題和制造電極之后，隨著充放電的進行產生氣體的問題。殘留Li₂CO₃通過增加電池的膨脹現象，不僅減少循環，而且會導致電池的膨脹。

另一方面，最近，常常使用為了鋰二次電池的高容量化而混合平均粒徑不同的小顆粒和大顆粒的雙模(bimodal)形式的正極活性材料。當混合小顆粒和大顆粒時，平均粒徑相對小的小顆粒能夠填充大顆粒之間的空隙，從而提高單位體積內鋰復合氧化物的集成密度，因此可以增加每單位體積的能量密度。

但是，在將小顆粒和大顆粒混合后同時燒結時，平均粒徑相對小的小顆粒與大顆粒相比過燒結，因此導致平均粒徑偏差增加或阻抗和壽命特性降低等的問題。

(現有技術文獻)

(專利文獻)

(專利文獻1)韓國公開專利公報第10-2010-0131921號

發明內容

技術問題

在鋰二次電池市場中，電動汽車用鋰二次電池的成長在市場中起主導作用，而鋰二次電池中使用的正極材料的需求也在不斷變化。