二次电池用正极、其制造方法以及包含该正极的锂二次电池技术

技术编号:19076717 阅读:26 留言:0更新日期:2018-09-29 18:16
本发明专利技术涉及一种二次电池用正极的制造方法,该方法包括:在正极集电体上涂覆含有第一正极活性物质的第一正极浆料,通过一次压延被涂覆的第一正极浆料而形成第一正极合剂层,在已形成的第一正极合剂层上涂覆含有第二正极活性物质的第二正极浆料,并且通过二次压延被涂覆的第二正极浆料而形成层压在第一正极合剂层上的第二正极合剂层。如上制造的正极可以大幅降低与正极集电体相邻的电极的下层部分的伸长率,从而当钉子等金属体从外部穿透电极时增加穿透电阻。因此,本发明专利技术可以提供一种具有改善的稳定性的二次电池用正极以及包含该正极的二次电池,该正极能够通过抑制过电流而防止由过电流引起的电池着火或爆炸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用正极、其制造方法以及包含该正极的锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年11月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0156827号和2017年11月21日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0155472号的权益,通过援引将其公开内容完整并入本文。
本专利技术涉及二次电池用正极、其制造方法以及包含该正极的锂二次电池。
技术介绍
随着技术发展和对移动设备需求的增加,对作为能源的二次电池的需求正在迅速增加。在这些二次电池中,具有高能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商品化并广泛使用。作为锂二次电池的正极活性物质,已经使用锂过渡金属复合氧化物。在这些氧化物中,主要使用具有高工作电压和优异容量特性的LiCoO2锂钴复合金属氧化物。然而,LiCoO2由于锂脱嵌引起的不稳定晶体结构而具有非常差的热性能,并且价格昂贵,因此使用大量LiCoO2作为电动车辆等应用的电源存在限制。作为替代LiCoO2的材料,已经开发了锂锰复合氧化物(LiMnO2或LiMn2O4)、磷酸铁锂化合物(LiFePO4等)和锂镍复合氧化物(LiNiO2等)。在这些材料中,更积极地研究和开发了锂镍复合氧化物,其具有约200mAh/g的高可逆容量从而使更大容量的电池易于实施。然而,与LiCoO2相比,LiNiO2具有以下限制:其热稳定性较差,并且当在充电状态下由于来自外部的压力等发生内部短路时,正极活性物质本身分解,导致电池破裂和着火。因此,作为在保持LiNiO2的优异的可逆容量的同时改善低热稳定性的方法,已经提出了用钴(Co)或锰(Mn)取代一部分镍(Ni)的方法。然而,在一部分镍被钴取代的LiNi1-αCoαO2(α=0.1~0.3)的情况下,存在以下限制:获得了优异的充放电性能和寿命特性,但热稳定性低。此外,在一部分Ni被具有优异热稳定性的Mn取代的镍锰基锂复合金属氧化物的情况下和一部分Ni被Mn和Co取代的镍锰钴锰基锂复合金属氧化物(在下文中,简称为“NCM基锂氧化物”)的情况下,循环特性和热稳定性相对优异。然而,由于其低电阻,当钉子等金属体穿透时不会发生内部短路,从而会导致严重的安全问题,例如由于瞬时过电流引起的着火或爆炸。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供二次电池用正极和包含该正极的二次电池,所述正极具有高容量、高输出性能、优异的循环特性和热稳定性,并且当钉子等金属体从外部穿透电极时,具有增加的穿透电阻。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正极的制造方法,该方法包括:在正极集电体上涂覆含有第一正极活性物质的第一正极浆料,通过一次压延涂覆有第一正极浆料的集电体而形成第一正极合剂层,在上述形成的第一正极合剂层上涂覆含有第二正极活性物质的第二正极浆料,并且通过二次压延涂覆有第二正极浆料的第一正极合剂层而形成层压在第一正极合剂层上的第二正极合剂层。根据本专利技术的另一方面,提供一种二次电池用正极,该正极包括:正极集电体;第一正极合剂层,第一正极合剂层层压在正极集电体上并包含第一正极活性物质;和第二正极合剂层,第二正极合剂层层压在第一正极合剂层上并包含第二正极活性物质。第一正极合剂层与第二正极合剂层之间的伸长率之差为0.1%至1.0%。根据本专利技术的另一方面,提供一种包含所述正极的锂二次电池。优异效果根据本专利技术的制造方法制造的二次电池用正极,通过大幅降低与正极集电体相邻的电极下层部分的伸长率,能够在钉子等金属体从外部穿透电极时增加穿透电阻。因此,本专利技术可以提供具有改善的稳定性的二次电池用正极和包含该正极的二次电池,该正极能够通过抑制过电流来防止由过电流引起的电池着火或爆炸。附图说明附于说明书的以下附图通过实例说明了本专利技术的优选实施例,并且与下面给出的本专利技术的详细描述一起使本专利技术的技术构思能够得到进一步理解,因此,本专利技术不应仅仅用这些附图中的内容来解读。图1至图4是示意性地示出本专利技术实施方式的二次电池用正极的制造方法的图。图5是示出根据本专利技术的实施例和比较例制造的二次电池用正极的穿透电阻的图。具体实施方式在下文中,将更详细地描述本专利技术以更清楚地理解本专利技术。将理解的是,在本说明书和权利要求中使用的词语或术语不应被解释为常用词典中定义的含义。将进一步理解的是,应该基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义来最佳地解释本专利技术的原则,将这些词语或术语解释为具有与其在相关技术语境中的含义和本专利技术的技术构思一致的含义。附图是为了清楚地说明本专利技术,而并非意在将本专利技术限于附图中所示的实施方式。附图中要素的形状和尺寸可以夸大以便清楚,并且省略与描述无关的部分,并且在相同的附图标记中,相同的附图标记用于相同部件。本专利技术的一个方面的二次电池用正极的制造方法包括:在正极集电体上涂覆含有第一正极活性物质的第一正极浆料,通过一次压延涂覆有第一正极浆料的集电体而形成第一正极合剂层,在上述形成的第一正极合剂层上涂覆含有第二正极活性物质的第二正极浆料,并且通过二次压延涂覆有第二正极浆料的第一正极合剂层而形成层压在第一正极合剂层上的第二正极合剂层。第一正极活性物质的平均粒径(D50)可以为第二正极活性物质的平均粒径(D50)的5%至80%。即,根据本专利技术的实施方式,具有相对较小平均粒径(D50)的第一正极活性物质可以涂覆在电极的下层部分上,以与正极集电体相邻,而具有相对较大平均粒径(D50)的第二正极活性物质可以涂覆在电极的上层部分上。结果,可以降低与正极集电体相邻的第一正极合剂层的伸长率,并且可以增加设置在电极的上层部分上的第二正极合剂层的伸长率。在本专利技术中,平均粒径(D50)可以定义为对应于粒径分布曲线中50%体积累积量的粒径。例如,平均粒径(D50)可以使用激光衍射法测量。例如,测量正极活性物质的平均粒径(D50)的方法可以通过下述方式来进行:将正极活性物质的颗粒分散在分散介质中,将经分散的颗粒引入市售的激光衍射粒度测量装置(例如,MicrotracMT3000)中,以60W的输出对其照射约28kHz的超声波,并测量对应于测量装置中50%体积累积量的平均粒径(D50)。在本专利技术中,每个正极合剂层的伸长率是指使用UTM设备测量的值,并且当安装正极合剂层并以约5mm/min的速度进行拉伸直至电极(正极合剂层)被拉伸到最大值时,通过与现有正极合剂层的长度相比的长度变化来测量伸长率。另一方面,在常规地形成具有多层结构的正极时,将浆料涂覆在多层上然后一次压延,这使得设置在电极的下层部分上的层的压延率差,并且伸长率的降低存在限制。然而,在本专利技术中,涂覆用于形成与正极集电体相邻的第一正极合剂层的第一正极浆料,然后一次压延,并且涂覆用于形成第二正极合剂层的第二正极浆料,然后二次压延,以制成具有多层结构的正极,这提高了在电极下层部分上的第一正极合剂层的压延率。结果,有效地大幅降低了与正极集电体相邻的第一正极合剂层的伸长率,从而在金属体从外部穿透电极时显著增加了穿透电阻,并且通过抑制过电流,防止了由过电流引起的电池着火或爆炸。图1是示意性地示出本专利技术实施方式的二次电池用正极的制造方法的图。参见图1,本专利技术实施方式的二次电池用正极的制造方法包括在正极集电体10上涂覆含有第一正极活性物质的第一正极浆本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种二次电池用正极的制造方法,其包括:在正极集电体上涂覆含有第一正极活性物质的第一正极浆料;通过一次压延涂覆有第一正极浆料的所述正极集电体而形成第一正极合剂层;在上述形成的第一正极合剂层上涂覆含有第二正极活性物质的第二正极浆料;和通过二次压延涂覆有第二正极浆料的第一正极合剂层而形成层压在第一正极合剂层上的第二正极合剂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.23 KR 10-2016-0156827;2017.11.21 KR 10-2011.一种二次电池用正极的制造方法,其包括:在正极集电体上涂覆含有第一正极活性物质的第一正极浆料;通过一次压延涂覆有第一正极浆料的所述正极集电体而形成第一正极合剂层;在上述形成的第一正极合剂层上涂覆含有第二正极活性物质的第二正极浆料;和通过二次压延涂覆有第二正极浆料的第一正极合剂层而形成层压在第一正极合剂层上的第二正极合剂层。2.如权利要求1所述的方法,其中,第一正极活性物质的平均粒径(D50)为第二正极活性物质的平均粒径(D50)的5%至80%。3.如权利要求1所述的方法,其中,第一正极活性物质的平均粒径(D50)为1μm至15μm。4.如权利要求1所述的方法,其中,第二正极活性物质的平均粒径(D50)为10μm至100μm。5.如权利要求1所述的方法,其中,第一正极合剂层的伸长率为0.2%至1.2%。6.如权利要求1所述的方法,其中,第二正极合剂层的伸长率为0.6%至2.0%。7.如权利要求1所述的方法,其中,第一正极合剂层和第二正极合剂层的伸长率之差为0.1%至1.0%。8.如权利要求1所述的方法,其中,包含第一正极合剂层和第二正极合剂层的正极的总伸长率小于1.4%。9.如权利要求1所述的方法,其中,第一正极活性物质和第二正极活性物质中的至少一种包含由以下式1表示的锂过渡金属氧化物:[式1]LiaNi1-x-yCoxMnyMzO2其中,M是选自由Al、Zr、Ti、Mg、Ta、Nb、Mo和Cr组成的组的任何一种或多种元素,并且0.9≤a≤1.5,0≤x≤0.5,0≤y≤0.5,0≤z≤0.1,0≤x+y≤0.7。10.一种二次电池用正极,其包括:正极集电体;第一正极合剂层,其层压在所...

【专利技术属性】
技术研发人员:金惠彬尹钟建吴松泽崔正锡
申请(专利权)人:株式会社LG化学
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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