制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法、及使用所述组合物制造的正极和锂二次电池技术

本发明专利技术提供一种制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法、通过使用所述组合物制备的正极和锂二次电池，所述方法包括：通过将导电剂和分散剂初次分散在溶剂中来制备第一分散液；通过向所述第一分散液中添加粘合剂粉末并进行二次分散来制备第二分散液；以及向所述第二分散液中添加并混合正极活性材料。通过上述方法可以制备具有改善的分散性的用于形成锂二次电池正极的组合物，并且当通过使用所述组合物制备正极时，可以降低所述电池的内阻并且可以提高输出特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法、及使用所述组合物制造的正极和锂二次电池
相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2015年1月13日提交的韩国专利申请2015-0005960号和于2016年1月12日提交的韩国专利申请2016-0003822号的权益，通过参考将其内容以其完整形式并入本文中。
本专利技术涉及一种制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法和使用所述组合物制造的正极和锂二次电池。
技术介绍
随着关于移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求显著增加，在这些二次电池中，具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电速率的锂二次电池已被商业化并被广泛使用。在锂二次电池中，通过利用用于形成正极的组合物对正极集电器进行涂布，然后对涂布的正极集电器进行干燥来制备正极，所述组合物通过将正极活性材料、导电剂和粘合剂一起混合在溶剂中来制备。然而，由于正极活性材料和导电剂通常以粉末的形式使用，因此当将正极活性材料和导电剂一起添加到溶剂并混合时，与溶剂的混溶性低，由此正极活性材料和导电剂可能不均匀地分散在组合物中。在其中通过利用用于形成正极的组合物对正极集电器进行涂布来形成正极活性材料层的情况中，其中诸如正极活性材料和导电剂的组分如上所述地不均匀地分散，难以在正极集电器上进行均匀涂布，结果形成厚度均匀性低或具有表面缺陷的正极活性材料层，从而降低电池性能和寿命特性。此外，对于在制备用于形成正极的组合物的过程中所用的导电剂，由于导电剂通常是几十纳米(nm)的细粒子，内聚力很强，因此当导电剂粒子分散在溶剂中时，会容易发生细导电剂粒子的聚集。因此，促进了导电剂在用于形成正极的组合物中的不均匀分散，结果导致正极活性材料层的导电性变得不足。此外，在其中粘合剂在用于形成正极的组合物中发生不均匀分散的情况下，在制备正极期间正极活性材料层相对于正极集电器的粘合强度会出现不均匀性，结果是，正极活性材料层会与正极集电器分离并剥落。在这种情况下，剥落不仅会显著地降低电池性能本身，而且还可能是降低电池寿命特性的原因。因此，组分在用于形成正极的组合物中的均匀分散以及开发具有优异特性的电池组分对于改善电池性能和寿命特性是重要的。
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个方面提供一种制备用于形成锂二次电池的正极的组合物的方法、以及通过使用所述方法制备的用于形成锂二次电池的正极的组合物，所述方法不仅可以通过改善用于形成正极的组合物的分散性来降低电池的内阻并提高输出特性，而且还可以提高整个电极的粘合性。本专利技术的另一个方面提供一种锂二次电池用正极，所述正极是通过使用通过上述方法制备的用于形成正极的组合物制备的。本专利技术的另一个方面提供一种包含所述正极的锂二次电池、电池模块和电池组。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法，所述方法包括：通过将导电剂和分散剂初次分散在溶剂中来制备第一分散液；通过向所述第一分散液中添加粘合剂粉末并进行二次分散来制备第二分散液；以及将正极活性材料添加并混合到第二分散液中。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于形成锂二次电池的正极的组合物，所述组合物通过上述制备用于形成正极的组合物的方法来制备。根据本专利技术的另一个方面，提供一种锂二次电池用正极，所述正极通过使用上述用于形成正极的组合物来制备且包含正极活性材料、导电剂、粘合剂粉末和分散剂，其中所述粘合剂粉末与所述正极活性材料和所述导电剂发生点接触。根据本专利技术的另一个方面，提供包含所述正极的锂二次电池、电池模块和电池组。本专利技术的其他实施方案的细节包括在以下详细描述中。有益效果通过根据本专利技术的制备方法可以制备用于形成锂二次电池正极的组合物，其中用于形成正极的包含正极活性材料、导电剂和粘合剂的组合物的组分的分散性显著改善，且在正极的制备过程中，通过使用所述组合物，可以降低电池的内阻并提高输出特性。此外，通过控制粘合剂使粘合剂均匀分散在正极中，可以提高粘合剂与活性材料之间以及正极与正极集电器之间的粘合性。附图说明说明书的如下附图通过实例说明了本专利技术的优选实施例，并且使得能够与下面给出的专利技术的详细说明一起用于进一步理解本专利技术的技术概念，因此本专利技术不应仅用这种附图中的内容来解释。图1是显示粘合剂与正极活性材料的表面之间的氢键的示意图；图2a～图2c是比较例中制备的正极在各种放大倍率下的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)图像；图3a～3c是实施例1中制备的正极在各种放大倍率下的FE-SEM图像；图4是显示在室温(25℃)下对实施例1和比较例中制备的锂二次电池的电阻降低效果进行研究的结果的图；图5是显示在低温(10℃)下对实施例1和比较例中制备的锂二次电池的电阻降低效果进行研究的结果的图；图6是显示实施例1和比较例中制备的正极的粘合性的测量结果的图；图7是显示实施例1和比较例中制备的正极的薄层电阻的测量结果的图；以及图8是显示通过使用制备例3-1～3-6的正极用组合物制备的正极中粘合剂与活性材料之间的粘合性随位置的变化的图。具体实施方式下文中，将对本专利技术进行更详细的描述以使得更清楚地理解本专利技术。应理解，说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应被解释为常用字典中定义的含义。应进一步理解，在专利技术人可以适当定义词语或术语的含义以最好地解释本专利技术的原则的基础上，将所述词语或术语解释为具有与其在本专利技术的相关技术和技术理念的上下文中的含义一致的含义。通常，在制备正极期间，通过将正极活性材料和导电剂粉末与液体粘合剂混合而制备的浆料组合物已被用于将粘合剂均匀分散在用于形成正极的组合物中。然而，在其中粘合剂溶解在溶剂中并按上述加以使用的情况下，粘合剂可以包围正极活性材料和导电剂粒子的外表面。结果是，缺陷在于，即使制备的正极浸渍在电解液中，存在于正极活性材料层中的正极活性材料和导电剂也不能与电解液充分接触。已经提出使用粘合剂粉末来克服上述缺陷，但是粘合剂粉末容易不均匀地分散在用于形成正极的组合物中，因此正极活性材料层对正极集电器的粘合性会下降，并发生分离。在本专利技术中，在制备用于形成正极的包含正极活性材料、导电剂和粘合剂的组合物期间，使用粘合剂粉末以使粘合剂与正极活性材料和导电剂发生点接触，因此可以防止电池特性的典型降低，所述降低是由于因包围正极活性材料和导电剂的粘合剂造成的阻止与电解液的接触而造成的。此外，首先使用分散剂而不使用粘合剂对具有低分散性的导电剂进行分散之后，依次添加并分散粘合剂粉末和正极活性材料，由此增加了用于形成正极的组合物中的组分的分散。因此，可以降低电池的内阻，可以提高输出特性，并且可以提高在整个电极上的粘合性。即，根据本专利技术的一个实施方案的制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法包括以下步骤：通过将导电剂和分散剂初次分散在溶剂中来制备第一分散液的步骤(步骤1)；通过向所述第一分散液中添加粘合剂粉末并进行二次分散来制备第二分散液的步骤(步骤2)；以及将正极活性材料添加并混合到所述第二分散液中的步骤(步骤3)。下文中，将对各个步骤进行详细说明。(步骤1)在根据本专利技术实施方案的制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法中，步骤1是使用分散剂将导电剂首先分散在溶剂中的步骤。在步骤1中，导电剂用于向正极提供导电性，其中可以使用任何导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法，所述方法包括：通过将导电剂和分散剂初次分散在溶剂中来制备第一分散液；通过向所述第一分散液中添加粘合剂粉末并进行二次分散来制备第二分散液；以及向所述第二分散液中添加并混合正极活性材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.13 KR 10-2015-0005960;2016.01.12 KR 10-2011.一种制备用于形成锂二次电池正极的组合物的方法，所述方法包括：通过将导电剂和分散剂初次分散在溶剂中来制备第一分散液；通过向所述第一分散液中添加粘合剂粉末并进行二次分散来制备第二分散液；以及向所述第二分散液中添加并混合正极活性材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电剂的平均粒径为所述正极活性材料的平均粒径的60％～80％。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电剂的长宽比大于1。4.根据权利要求1所述的方法，其中基于100重量份的所述正极活性材料，所述导电剂的用量为1重量份～20重量份。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述分散剂是纤维素类化合物。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述分散剂包含重均分子量为2000000g/mol～3000000g/mol的羧甲基纤维素。7.根据权利要求1所述的方法，其中基于100重量份的所述正极活性材料，所述分散剂的用量为0.1重量份～10重量份。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述初次分散包括多级分散工艺，其中以1000rpm～5000rpm的旋转速度实施第一分散工艺，然后通过喷射流以10000rpm～25000rpm的旋转速度实施第二分散工艺。9.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志妍，李泽秀，朴峻秀，崔相勋，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR