本发明专利技术涉及一种二次电池、电池模块、电池组和包含电池组的装置。所述二次电池包含：正极，所述正极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含正极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述正极活性材料包含由LiNi0.5Mn1.5O4或LiNi0.4Mn1.6O4表示的氧化物，所述导电材料为碳纳米管(CNT)，且基于所述电极混合物的总重量以5％～10％的量包含所述导电材料；以及负极，所述负极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含负极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述负极活性材料包含由Li1.33Ti1.67O4或LiTi2O4表示的氧化物，所述导电材料为碳纳米管(CNT)，且基于所述电极混合物的总重量以0.1％～15％的量包含所述导电材料。本发明专利技术的二次电池具有优异的输出特性和充电速率。
【技术实现步骤摘要】
二次电池、电池模块、电池组和包含电池组的装置本专利技术专利申请是基于申请日为2013年4月18日，专利技术名称为“二次电池用电极和包含所述电极的二次电池”，申请号为201380015003.6的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种二次电池用电极，所述电极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含电极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述电极活性材料为正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料包含由下式1表示的氧化物，所述负极活性材料包含由下式2表示的氧化物，且基于所述电极混合物的总重量以0.1％～15％的量包含所述导电材料：LixMyMn2-yO4-zAz(1)其中0.9≤x≤1.2，0<y<2，且0≤z<0.2；M是选自如下元素中的至少一种元素：Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti和Bi；且A为至少一种一价阴离子或二价阴离子，LiaM’bO4-cAc(2)其中M’为选自如下元素中的至少一种元素：Ti、Sn、Cu、Pb、Sb、Zn、Fe、In、Al和Zr；0.1≤a≤4，和0.2≤b≤4，其中根据M’的氧化数确定a和b；0≤c<0.2，其中根据A的氧化数确定c；且A为至少一种一价阴离子或二价阴离子。
技术介绍
由于因化石燃料的耗尽而导致能源价格提高，且对环境污染的关注日益增加，所以对环境友好的替代能源的需求必定在未来中发挥越来越重要的作用。由此，持续对各种发电技术如核能、太阳能、风能、潮汐能等进行研究，且用于更有效使用产生的能量的电力存储装置也引起了更多的关注。特别地，随着对移动装置技术的持续开发和对其需求的日益增加，对锂二次电池的需求急剧增加。近来，使用锂二次电池作为电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的电源，且关于锂二次电池的市场通过智能电网技术而持续扩展至诸如辅助电力供应的应用。通常，锂二次电池具有其中电极组件浸渍有锂电解液的结构，所述电极组件包含：具有锂过渡金属氧化物作为电极活性材料的正极、具有碳基活性材料的负极以及多孔隔膜。通过将包含锂过渡金属氧化物的正极混合物涂布在Al箔上制造正极。通过将包含碳基活性材料的负极混合物涂布在Cu箔上制造负极。为了提高电导率，将导电材料添加到正极混合物和负极混合物。特别地，用作正极活性材料的锂过渡金属氧化物具有低电导率，由此必须将导电材料添加到正极混合物。在导电材料中，为了提高正极混合物的电导率而使用的常规导电材料具有如下缺点：在降低正极混合物厚度的压缩过程中不能增大装载密度。因此，对通过使用新导电材料提高二次电池性能的新技术的需求非常高，所述新导电材料可以取代常规使用的炭黑、石墨等。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是解决相关领域的上述问题并实现长期寻求的技术目标。作为各种广泛且细致研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人确认，如上所述，当使用涂布有包含特定量的预定电极活性材料和导电材料的电极混合物的二次电池用电极时，可以实现期望的效果，由此完成了本专利技术。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种二次电池用电极，所述电极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含电极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述电极活性材料为正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料包含由下式1表示的氧化物，所述负极活性材料包含由下式2表示的氧化物，且基于所述电极混合物的总重量以0.1％～15％的量包含所述导电材料：LixMyMn2-yO4-zAz(1)其中0.9≤x≤1.2，0<y<2，且0≤z<0.2；M是选自如下元素中的至少一种元素：Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti和Bi；且A为至少一种一价阴离子或二价阴离子，LiaM’bO4-cAc(2)其中M’为选自如下元素中的至少一种元素：Ti、Sn、Cu、Pb、Sb、Zn、Fe、In、Al和Zr；0.1≤a≤4，0.2≤b≤4，其中根据M’的氧化数确定a和b；0≤c<0.2，其中根据A的氧化数确定c；且A为至少一种一价阴离子或二价阴离子。通常，基于电极混合物的总重量，可以以1～50重量％的量包含导电材料，且为了更优选的电导率的提高，基于电极混合物的总重量，可以以15～25重量％的量包含导电材料。因此，本专利技术人确认，使用具有非常高电导率的预定材料作为导电材料，即使当以0.1～15％的比例的量将所述材料包含在正极混合物中时，电导率仍可提高，且即使当将相对少量的导电材料添加到正极混合物时，仍具有优异的输出。所述预定材料可以为碳纳米管(CNT)或石墨烯。作为导电材料，基于电极混合物的总重量以1～10％、特别是5～10％的量包含这些材料。当导电材料的量太小时，电导率不易提高。然而，当导电材料的量太大时，电极活性材料的相对量减少，由此电池的容量下降。碳纳米管没有限制，只要其为本领域内已知的即可，且可以为特别地具有5～50nm平均直径和0.5～10μm长度、更特别地具有5～20nm平均直径和0.5～5μm长度的碳纳米管。作为正极活性材料的上式1的氧化物可以由下式3表示：LixNiyMn2-yO4(3)其中0.9≤x≤1.2，和0.4≤y≤0.5。更特别地，式3的氧化物可以为LiNi0.5Mn1.5O4或LiNi0.4Mn1.6O4。式1的氧化物可以具有5～30μm、特别是8～20μm的平均直径(D50)。具体地，本专利技术的氧化物的平均直径是指，其中多个粒子相互聚集的混合物的直径。正极活性材料的各个氧化物单元随制造过程期间的设置条件相互聚集而形成一种混合物。聚集的混合物具有优选的活性材料特性。因此，氧化物的平均直径具体是指，如上所述的聚集混合物的直径。作为负极活性材料的式2的氧化物可以为由下式4表示的氧化物：LiaTibO4(4)其中0.1≤a≤4，且0.2≤b≤4更特别地，式4的氧化物可以为Li1.33Ti1.67O4或LiTi2O4。由于这种锂钛氧化物的高电势，所以可以将具有相对高电势的LiNixMn2-xO4尖晶石锂锰复合氧化物用作正极活性材料，其中x＝0.01～0.6。本专利技术还提供包含所述二次电池用电极的二次电池。根据本专利技术的二次电池包含：正极，所述正极通过在将正极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物涂布在正极集电器上之后干燥并压制来制造；和通过所述方法制造的负极。还可以将填料添加到所述混合物。通常将正极集电器制成3～500μm的厚度。正极集电器没有特别限制，只要其在制造的二次电池中不会造成化学变化并具有高电导率即可。例如，正极集电器可以由如下物质制成：不锈钢；铝；镍；钛；烧结碳；或经碳、镍、钛、银等进行表面处理的铝或不锈钢。所述正极集电器在其表面具有细小的不规则处，从而提高正极活性材料与正极集电器之间的粘附力。另外，可以以包括膜、片、箔、网、多孔结构、泡沫和无纺布的多种形式中的任意形式使用所述正极集电器。正极活性材料可以为上面定义的材料，且另外可以为例如：层状化合物如锂钴氧化物(LiCoO2)和锂镍氧化物(LiNiO2)、或被一种或多种过渡金属置换的化合物；锂锰氧化物如式Li1+xMn2-xO4(其中0≤x≤0.33)的化合物、LiM本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二次电池，包含：正极，所述正极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含正极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述正极活性材料包含由LiNi0.5Mn1.5O4或LiNi0.4Mn1.6O4表示的氧化物，所述导电材料为碳纳米管(CNT)，且基于所述电极混合物的总重量以5％～10％的量包含所述导电材料；以及负极，所述负极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含负极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述负极活性材料包含由Li1.33Ti1.67O4或LiTi2O4表示的氧化物，所述导电材料为碳纳米管(CNT)，且基于所述电极混合物的总重量以0.1％～15％的量包含所述导电材料。
【技术特征摘要】
2012.04.18 KR 10-2012-0040163;2012.04.19 KR 10-2011.一种二次电池，包含：正极，所述正极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含正极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述正极活性材料包含由LiNi0.5Mn1.5O4或LiNi0.4Mn1.6O4表示的氧化物，所述导电材料为碳纳米管(CNT)，且基于所述电极混合物的总重量以5％～10％的量包含所述导电材料；以及负极，所述负极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含负极活性材料、粘合剂和导电材料，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：任修贤，李民熙，李允璟，金大洪，李在宪，朴兑镇，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。