正极、包括所述正极的二次电池、和制备所述正极的方法技术

本发明专利技术涉及正极、包括所述正极的二次电池、和制备所述正极的方法。正极包括正极集流体层、和在正极集流体层表面上的正极活性材料层。所述正极活性材料层包括具有基于锂的氧化物的多个晶粒的烧结的多晶材料，和多个晶粒各自包括晶种模板和在晶种模板周围的基体晶体，其中所述晶种模板是单晶并且具有板形状。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及包括烧结的多晶材料(其中晶向设置为促进电子移动)的正极、包括所述正极的二次电池、和制备所述正极的方法。
技术介绍
随着电子技术发展，各种移动电子设备例如移动电话、游戏设备、智能电话、智能平板、电子书终端、平板电脑、或人体穿戴的移动医疗设备的市场已显著增长。因此，随着移动电子设备相关市场的增长，对于适于驱动移动电子设备的电池的需求已增长。不同于一次电池，二次电池是可再充电的。最近，对锂电池的需求已增长，因为相比于镍镉电池或镍氢电池，锂电池具有更高的电压和更高的每单位重量的能量密度。根据所使用的电解质的类型，锂电池典型地分成液体电解质电池和固体聚合物电解质电池。使用液体电解质的电池称作锂离子电池，和使用固体聚合物电解质的电池称作锂聚合物电池。在锂电池中，基于锂的氧化物主要用作正极活性材料，和碳材料主要用作负极活性材料。总体上，活性材料颗粒、导电材料、和粘合剂的混合物主要用作正极活性材料。
技术实现思路
另外的方面将在接下来的描述中阐明，和部分地由所述描述明晰，或可由所示的示例性实施方式的实践获悉。根据一个示例性实施方式，正极包括正极集流体层和在所述正极集流体层表面上的正极活性材料层，其中正极活性材料层包括具有基于锂的氧化物的多个晶粒的烧结的多晶材料，并且多个晶粒各自包括晶种(种子)模板和在晶种模板周围的基体晶体，其中所述晶种模板是单晶并且具有板形状。在示例性实施方式中，面对正极集流体层表面的具有板形状的晶种模板的表面基本上可平行于正极集流体层表面。在示例性实施方式中，面对正极集流体层表面的具有板形状的晶种模板的表面和正极集流体层表面之间的锐角可在约±45°的范围内。在示例性实施方式中，晶种模板和基体晶体可具有相互不同的组成。在示例性实施方式中，多个晶粒可取向(定向)，使得垂直于正极集流体层表面的方向和在多个晶粒各自中的由成层的锂元素定义的锂平面的方向之间的锐角可在约±45°的范围内。在示例性实施方式中，多个晶粒的一些可以如下方式取向：使得在多个晶粒各自中的由成层的锂元素定义的锂平面基本上垂直于正极集流体层表面。在示例性实施方式中，垂直于正极集流体层表面的多个晶粒的晶向可包括方向<h00>、<0k0>、<hk0>、<101>、<012>、<104>、<113>、<021>、和<024>中的至少之一，其中“h”和“k”是大于或等于1的整数。在示例性实施方式中，基于锂的氧化物可包括LixMO2，其中“M”可为钴(Co)、镍(Ni)、和锰(Mn)中的至少之一，且“x”在0.2<x<1.2的范围内。在示例性实施方式中，正极活性材料层可直接接触正极集流体层。根据另一示例性实施方式，正极包括正极集流体层、垂直于正极集流体层且电接触正极集流体层的多个正极活性材料层、和设置在多个正极活性材料层中且电接触正极集流体层的导电层，其中多个正极活性材料层各自可包括具有由基于锂的氧化物形成的多个晶粒的烧结的多晶材料，和多个晶粒各自可包括晶种模板和在晶种模板周围的基体晶体，所述晶种模板为单晶并且具有板形状。在示例性实施方式中，面对导电层表面的具有板形状的晶种模板的表面可平行于导电层表面。在示例性实施方式中，面对导电层表面的具有板形状的晶种模板的表面和导电层表面之间的锐角可在约±45°的范围内。在示例性实施方式中，垂直于导电层表面的多个晶粒的晶向可包括方向<h00>、<0k0>、<hk0>、<101>、<012>、<104>、<113>、<021>、和<024>中的至少之一，其中“h”和“k”是大于或等于1的整数。在示例性实施方式中，多个晶粒可取向使得垂直于导电层表面的方向和在多个晶粒各自中的由成层设置的锂元素形成的锂平面的方向之间的锐角在约±45°的范围内。根据另一示例性实施方式，二次电池包括负极集流体层、在所述负极集流体层表面上的负极活性材料层、正极集流体层、和在所述正极集流体层表面上的正极活性材料层，其中正极活性材料层包括具有由基于锂的氧化物形成的多个晶粒的烧结的多晶材料，并且多个晶粒各自包括晶种模板和在晶种模板周围的基体晶体，所述晶种模板为单晶并且具有板形状。根据另一示例性实施方式，二次电池包括相互面对的正极集流体层和负极集流体层、电接触正极集流体层并且垂直于正极集流体层的多个正极活性材料层、电接触负极集流体层并且垂直于负极集流体层的多个负极活性材料层、在多个正极活性材料层和多个负极活性材料层之间以锯齿形状形成的电解质层、和电接触正极集流体层并且设置在多个正极活性材料层中的第一导电层，其中多个正极活性材料层各自包括具有由基于锂的氧化物形成的多个晶粒的烧结的多晶材料，和多个晶粒各自包括晶种模板和在晶种模板周围的基体晶体，所述晶种模板为单晶并且具有板形状。在示例性实施方式中，电解质层的锯齿形状可设置在多个正极活性材料层和多个负极活性材料层之间、在多个正极活性材料层和负极集流体层之间、和在多个负极活性材料层和正极集流体层之间。在示例性实施方式中，二次电池可进一步包括设置在多个负极活性材料层中并且电接触负极集流体层的第二导电层。根据另一示例性实施方式，二次电池包括正极集流体层、面对正极集流体层的负极集流体层、电接触正极集流体层并且垂直于正极集流体层的多个正极活性材料层、沿着多个正极活性材料层表面和正极集流体层表面且具有接触多个正极活性材料层和正极集流体层的第一表面和在第一表面相反侧的第二表面的锯齿形状的电解质层、电接触负极集流体层并且垂直于负极集流体层的沿着电解质层的第二表面的多个负极活性材料层、和设置在多个正极活性材料层中并且电接触正极集流体层的第一导电层。在这样的实施方式中，多个正极活性材料层各自包括具有基于锂的氧化物的多个晶粒的烧结的多晶材料，并且多个晶粒各自包括晶种模板和在晶种模板周围的基体晶体，其中所述晶种模板是单晶并且具有板形状。在示例性实施方式中，负极活性材料层可为沿着锯齿形状的电解质层的第二表面的锯齿形状。在示例性实施方式中，负极活性材料层可设置在由锯齿形状的电解质层的第二表面限定的谷中。根据另一示例性实施方式，制造正极的方法包括：通过混合包括基于锂的氧化物的正极活性材料的粉末、粘合剂和溶剂形成活性材料浆料；在活性材料浆料中混合多个晶种模板，所述晶种模板为单晶且具有板形状；通过将活性材料浆料以厚膜带的形式流延和干燥形成活性材料带；在干燥的活性材料带的表面上形成正极集流体；和通过烧结活性材料带形成具有多个晶粒的正极活性材料层，其中晶种模板以如下方式排列：使得混合在干燥的活性材料带中的多个晶种模板各自的表面和正极活性材料层表面之间的锐角在约±45°的范围内。在示例性实施方式中，形成活性材料带可包括：经由带流延方法通过经过堰(dam)的开口将活性材料浆料排出在载体膜上而将活性材料浆料在载体膜上涂布至均匀厚度，其中所述开口具有大于其高度的宽度；和将涂布于载体膜上的活性材料浆料加热，和其中混合于活性材料浆料中的为单晶的多个晶种模板由于作用在排出活性材本文档来自技高网...

【技术保护点】
正极，包括：正极集流体层；和在正极集流体层表面上的正极活性材料层，其中正极活性材料层包括具有基于锂的氧化物的多个晶粒的烧结的多晶材料，和多个晶粒各自包括：晶种模板；和在晶种模板周围的基体晶体，其中晶种模板是单晶并且具有板形状。

【技术特征摘要】
2015.08.04 KR 10-2015-01102321.正极，包括：正极集流体层；和在正极集流体层表面上的正极活性材料层，其中正极活性材料层包括具有基于锂的氧化物的多个晶粒的烧结的多晶材料，和多个晶粒各自包括：晶种模板；和在晶种模板周围的基体晶体，其中晶种模板是单晶并且具有板形状。2.权利要求1的正极，其中面对正极集流体层表面的具有板形状的晶种模板的表面基本上平行于正极集流体层表面。3.权利要求1的正极，其中面对正极集流体层表面的具有板形状的晶种模板的表面和正极集流体层表面之间的锐角在±45°的范围内。4.权利要求1的正极，其中晶种模板和基体晶体具有相互不同的组成。5.权利要求1的正极，其中多个晶粒以如下方式取向：使得垂直于正极集流体层表面的方向和在多个晶粒各自中的由成层的锂元素定义的锂平面的方向之间的锐角在±45°的范围内。6.权利要求1的正极，其中多个晶粒的一些以如下方式取向：使得在多个晶粒各自中的由成层的锂元素定义的锂平面基本上垂直于正极集流体层表面。7.权利要求1的正极，其中垂直于正极集流体层表面的多个晶粒的晶向包括方向<h00>、<0k0>、<hk0>、<101>、<012>、<104>、<113>、<021>、和<024>中的至少之一，其中“h”和“k”是大于或等于1的整数。8.权利要求1的正极，其中基于锂的氧化物包括LixMO2，其中“M”是钴(Co)、镍(Ni)、和锰(Mn)的至少之一，并且“x”在0.2<x<1.2的范围内。9.权利要求1的正极，其中正极活性材料层直接接触正极集流体层。10.正极，其包括：正极集流体层；垂直于正极集流体层并且电接触正极集流体层的多个正极活性材料层；和设置在多个正极活性材料层中并且电接触正极集流体层的导电层，其中多个正极活性材料层各自包括具有基于锂的氧化物的多个晶粒的烧结的多晶材料，和多个晶粒各自包括：晶种模板；和在晶种模板周围的基体晶体，和其中晶种模板是单晶并且具有板形状。11.权利要求10的正极，其中面对导电层表面的具有板形状的晶种模板的表面基本上平行于导电层表面。12.权利要求10的正极，其中在面对导电层表面的具有板形状的晶种模板的表面和导电层表面之间的锐角为在±45°的范围内。13.权利要求10的正极，其中垂直于导电层表面的多个晶粒的晶向包括方向<h00>、<0k0>、<hk0>、<101>、<012>、<104>、<113>、<021>、和<024>中的至少之一，其中“h”和“k”是大于或等于1的整...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆勋，南承勋，朴辉烈，梁好晶，郑熙树，许晋硕，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR