用于锂二次电池的正极及其制造方法技术

本公开内容涉及一种用于锂二次电池的正极，包括：正极集电器；设置在正极集电器的至少一个表面上的下部正极活性材料层；和设置在下部正极活性材料层上的上部正极活性材料层，其中下部正极活性材料层包括90％或以上的球型碳质导电材料作为导电材料，上部正极活性材料层包括90％或以上的针型碳质导电材料作为导电材料，并且下部正极活性材料层中包含的导电材料的含量大于上部正极活性材料层中包含的导电材料的含量。

Positive Electrode for Lithium Secondary Battery and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂二次电池的正极及其制造方法
本公开内容涉及用于锂二次电池的正极及其制造方法。更具体地，本公开内容涉及同时提高了高温存储性能、界面电阻和扩散电阻的用于锂二次电池的正极及其制造方法。本申请要求于2017年6月27日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0081351号的优先权，通过引用将上述专利申请的公开内容结合在此。
技术介绍
近来，储能技术受到越来越多的关注。随着储能技术的应用已经扩展到移动电话、摄像机和笔记本电脑，甚至扩展到用于电动车辆的能源，电化学装置的研究和开发努力已越来越多地得以实现。在这种情况下，电化学装置最受关注。在这些电化学装置中，可充电二次电池的开发一直受到关注。近来，当开发这种电池时，为了提高容量密度和比能量，已经对设计新的电极和电池进行了研究和开发。在商用二次电池中，20世纪90年代早期开发的锂二次电池受到关注，因为与使用含水电解质的诸如镍氢电池、镍镉电池和硫酸铅蓄电池之类的传统电池相比，它们具有更高的工作电压和明显更高的能量密度。图1示出了用于锂二次电池的电极的一实施方式。如图1所示，在正极集电器10上形成包括正极活性材料、导电材料和粘合剂聚合物的正极活性材料层20，以提供正极。已经进行了许多研究以改善这种锂二次电池的性能。然而，在满足电池的高温存储性能的同时，难以同时满足扩散电阻和界面电阻。
技术实现思路
技术问题本公开内容旨在提供一种用于锂二次电池的正极，该用于锂二次电池的正极同时提高高温存储性能、扩散电阻和界面电阻至令人满意的水平。本公开内容还旨在提供一种制造用于锂二次电池的正极的方法。技术方案在本公开内容的一个方面中，提供一种用于锂二次电池的正极，包括：正极集电器；设置在正极集电器的至少一个表面上的下部正极活性材料层；和设置在下部正极活性材料层上的上部正极活性材料层，其中下部正极活性材料层包括90％或以上的球型(spheretype)碳质导电材料作为导电材料，而上部正极活性材料层包括90％或以上的针型(needletype)碳质导电材料作为导电材料，并且下部正极活性材料层中包含的导电材料的含量大于上部正极活性材料层中包含的导电材料的含量。基于下部正极活性材料层的总重量，球型碳质导电材料可以以1.0-3.0重量％的量存在。基于上部正极活性材料层的总重量，针型碳质导电材料可以以0.2-1.0重量％的量存在。球型碳质导电材料可包括炭黑，针型碳质导电材料可包括碳纳米管(CarbonNanoTube,CNT)、气相生长碳纤维(Vapor-growncarbonfiber,VGCF)、碳纳米纤维(carbonnanofiber,CNF)、或它们中的两种或更多种的组合。上部正极活性材料层和下部正极活性材料层可具有90:10至50:50的厚度比。在本公开内容的另一方面，还提供一种制造用于锂二次电池的正极的方法，所述方法包括：将第一正极活性材料、第一导电材料和第一粘合剂聚合物分散到溶剂中，以制备用于下部正极活性材料层的浆料，并将第二正极活性材料、第二导电材料和第二粘合剂聚合物分散到溶剂中，以制备用于上部正极活性材料层的浆料；将用于下部正极活性材料层的浆料施加至正极集电器的至少一个表面上；和在将用于下部正极活性材料层的浆料干燥之前或之后，进一步将用于上部正极活性材料层的浆料施加至所述用于下部正极活性材料层的浆料上，其中用于下部正极活性材料层的浆料包括90％或以上的球型(spheretype)碳质导电材料作为导电材料，而用于上部正极活性材料层的浆料包括90％或以上的针型(needletype)碳质导电材料作为导电材料，并且用于下部正极活性材料层的浆料中包含的导电材料的含量大于用于上部正极活性材料层的浆料中包含的导电材料的含量。在本公开内容的又一方面，提供一种包括所述用于锂二次电池的正极的锂二次电池。有益效果根据本公开内容的一个实施方式，提供一种用于锂二次电池的正极，其同时提高高温存储性能、扩散电阻和界面电阻至令人满意的程度。附图说明附图示出了本公开内容的优选实施方式，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开内容的技术特征的进一步理解，因此，本公开内容不应被解释为限于附图。图1是示出根据现有技术的正极的截面图。图2是示出根据本公开内容实施方式的正极的截面图。图3是根据实施例1-1的正极的截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图4是根据实施例2-1的正极的截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图5是示出根据实施例和比较例的正极的粘附性的评估结果的图。图6是示出根据实施例和比较例的正极的粘合剂迁移的评估结果的图。图7是示出根据实施例和比较例的正极的电阻的评估结果的图。图8是示出根据实施例和比较例的正极的高温存储性能的评估结果的图。最佳实施方式下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的优选实施方式。在描述之前，应当理解的是，本说明书及所附权利要求书中使用的术语不应解释为受限于一般意义和字典意义，而是应在允许专利技术人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上，根据与本公开内容的技术方面对应的意义和概念来解释。因此，本文中给出的描述仅仅是为了说明目的的优选实施例，并非旨在限制本公开内容的范围，因此应当理解，可在不背离本公开内容的范围的情况下对其进行其他等同替换和修改。在本公开内容的一个方面中，提供一种用于锂二次电池的正极，包括：正极集电器；设置在正极集电器的至少一个表面上的下部正极活性材料层；和设置在下部正极活性材料层上的上部正极活性材料层，其中下部正极活性材料层包括与上部正极活性材料层相比更大量的导电材料。在根据本公开内容实施方式的正极中，邻近集电器的下部正极活性材料层的导电材料实质上包括球型(spheretype)导电材料。换句话说，下部正极活性材料层包括球型碳质导电材料作为导电材料，其含量为90％或以上，具体是95％或以上，更具体是98％或以上。在此，“球型(spheretype)”是指球形颗粒形状，其平均直径(D50)为10-500nm，具体是15-100nm，或15-40nm。球型碳质导电材料与粘合剂一起填充活性材料颗粒之间的孔隙，即空余空间，以改善活性材料颗粒之间的物理接触，从而降低界面电阻并改善下部活性材料层与集电器之间的粘附性。因此，可以解决由集电器与活性材料层之间的界面电阻引起的电阻增加和高温存储性能劣化的问题，以及由集电器与活性材料层之间的界面处(即，在集电器与活性材料层之间实现粘合的区域处)发生的粘合剂迁移引起的粘附力不足而产生的集电器与活性材料层之间的分离导致的电阻增加的问题。球型碳质导电材料可以以1.0-3.0重量％的量存在于下部正极活性材料层中。当球型碳质导电材料的含量小于1.0重量％时，可能无法实现导电材料的主要功能，即形成导电网络。因此，难以赋予足够的导电性。当球型碳质导电材料的含量大于3.0重量％时，活性材料层的孔隙被阻塞，导致扩散电阻增加。另外，导电材料的使用量不必要地大，这是一种浪费。此外，活性材料的含量减少可能导致电池单元容量的降低。球型碳质导电材料可以是炭黑，包括Denkablack，其具体示例包括FX35(可从Denka获得)、SB50L(可从Denka获得)、Super-P、或类似者，但不限于此。在根据本公开内容实施方式的正极中，如上所述，上部正极活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的正极，包括：正极集电器；设置在所述正极集电器的至少一个表面上的下部正极活性材料层；和设置在所述下部正极活性材料层上的上部正极活性材料层，其中所述下部正极活性材料层包括90％或以上的球型(sphere type)碳质导电材料作为导电材料，所述上部正极活性材料层包括90％或以上的针型(needle type)碳质导电材料作为导电材料，并且所述下部正极活性材料层中包含的导电材料的含量大于所述上部正极活性材料层中包含的导电材料的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.27 KR 10-2017-00813511.一种用于锂二次电池的正极，包括：正极集电器；设置在所述正极集电器的至少一个表面上的下部正极活性材料层；和设置在所述下部正极活性材料层上的上部正极活性材料层，其中所述下部正极活性材料层包括90％或以上的球型(spheretype)碳质导电材料作为导电材料，所述上部正极活性材料层包括90％或以上的针型(needletype)碳质导电材料作为导电材料，并且所述下部正极活性材料层中包含的导电材料的含量大于所述上部正极活性材料层中包含的导电材料的含量。2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极，其中基于所述下部正极活性材料层的总重量，所述球型碳质导电材料以1.0-3.0重量％的量存在。3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极，其中基于所述上部正极活性材料层的总重量，所述针型碳质导电材料以0.2-1.0重量％的量存在。4.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极，其中所述球型碳质导电材料可是炭黑。5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极，其中所述针型碳质导电材料是(carbonnanotube,CNT)、气相生长碳纤维(vapor-growncarbonfiber,V...

【专利技术属性】
技术研发人员：白株烈，薛琮宪，金叡隣，金帝映，柳正根，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR