一种具有改善的高温性能的二次电池制造技术

本发明专利技术公开了一种二次电池，其包括：正极集流体；设置在正极集流体上的包括第一正极活性材料和粘合剂的第一正极混合物层；和设置在第一正极混合物层上的包括第二正极活性材料和粘合剂的第二正极混合物层。第二正极活性材料的镍含量为第一正极活性材料的镍含量的80重量％或更少。通过提供包括包含镍含量不同的正极活性材料的多层结构的正极的二次电池，可以提供能够在保持能量密度的同时改善高温特性的二次电池。

【技术实现步骤摘要】
一种具有改善的高温性能的二次电池相关申请的交叉引用本申请要求于2019年6月12日向韩国知识产权局提交的第10-2019-0069468号韩国专利申请的权益，其全部公开内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术介绍
本专利技术涉及一种具有改善的高温性能的二次电池，更具体地，涉及一种包括多层正极的锂二次电池。随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能源的二次电池需求迅速增加，并且在这些二次电池中，具有高的能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛应用。锂二次电池是指在电极组件中包含含有锂离子的非水电解液的电池，该电极组件在包含能够储存和释放锂离子的正极活性材料的正极和包含能够储存和释放锂离子的负极活性材料的负极之间具有微孔隔膜。作为这种锂二次电池的正极活性材料，例如，可以使用诸如锂钴氧化物(LiCoO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4)或锂镍氧化物(LiNiO2)的锂过渡金属氧化物，以及一些过渡金属被其他过渡金属所取代的复合氧化物等。在正极活性材料中，由于具有诸如优异的循环特性等的优异的综合性能，LiCoO2目前得到了广泛的应用，但是其安全性相对较低，并且由于作为原材料的钴的资源限制导致价格昂贵，而且作为诸如电动汽车等领域的电源，其大量使用受到限制。诸如LiMnO2或LiMn2O4的锂锰氧化物具有使用资源丰富且环境友好的锰作为原料的优点，但是这些锂锰氧化物具有容量小和循环特性差的缺点。诸如LiNiO2的锂镍基氧化物比钴基氧化物便宜，但在4.3V下充电时表现出高放电容量。然而，LiNiO2基正极活性材料具有高容量的优点，但是有安全性低和放电工作电压低的缺点。近来，已经提出了一种锂过渡金属氧化物(LiNixCoyMnzO2)，其中一部分镍被另一种诸如锰或钴的过渡金属代替，并逐渐使用了具有高镍含量的正极活性材料。这种金属取代的镍基锂过渡金属氧化物具有相对优异的循环特性和容量特性的优点，但是随着镍含量的增加，由于在高温下与电解液发生副反应引起的容量劣化、电阻增加、由于产生气体而引起的膨胀、以及相对较低的化学稳定性等问题尚未得到充分解决。为了减少此类问题，可以列举在正极活性材料颗粒中具有受控的镍含量梯度的正极活性材料(例如，被控制为在正极活性材料颗粒内部具有高镍含量而在其外部具有低镍含量)。然而，在实际电极生产的辊压过程中，会出现诸如活性材料颗粒破裂的现象，因此，可能难以抑制高温特性的劣化。即使在将低镍含量的正极活性材料和高镍含量的正极活性材料均匀混合的单电极的情况下，也不能抑制引起镍和电解液在电极表面发生副反应的现象。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种包括多层正极的二次电池，其中镍含量相对较低的正极活性材料被放置在与相对大量的电解液反应的正极的上部，并且镍含量相对较高的正极活性材料被设置在与相对小量的电解液反应的正极的下层部分，从而在保持能量密度的同时改善高温特性。根据本专利技术的一个方面，二次电池包括：正极集流体；设置在正极集流体上的包括第一正极活性材料和粘合剂的第一正极混合物层；和设置在第一正极混合物层上的包括第二正极活性材料和粘合剂的第二正极混合物层，其中第二正极活性材料的镍含量为第一正极活性材料的镍含量的80重量％或更少。第一正极活性材料可以含有42重量％或更多的镍。第二正极活性材料可以含有37重量％或更少的镍。第二正极活性材料的含量可以为第一正极活性材料的50重量％或更少。第一正极混合物层的厚度可以为30μm-100μm。第二正极混合物层的厚度可以为1μm-50μm。第一正极活性材料可以是选自LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2中的至少一种。第二正极活性材料可以是选自LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2、LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.6O2和LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2中的至少一种。粘合剂可以是选自以下物质中的至少一种：聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、氟橡胶、苯乙烯单体(SM)、丁二烯(BD)，丙烯酸丁酯(BA)、贻贝蛋白(musselprotein)、聚烯烃基粘合剂和硅烷基粘合剂。第一正极混合物层和第二正极混合物层可以进一步包括导电材料。导电材料可以是选自以下物质中的至少一种：诸如多壁CNT、单壁CNT等的碳纳米管；诸如天然石墨、人造石墨等的石墨；炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑或夏黑；诸如碳纤维、金属纤维等的导电纤维；氟化碳(carbonfluoride)；诸如铝粉和镍粉的金属粉末；氧化锌和钛酸钾的导电晶须；导电金属氧化物氧化钛；和聚亚苯基衍生物。具体实施方式提供以下详细描述以帮助读者获得对本文所述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，本文所述的方法、装置和/或系统的各种改变、修改和等同物对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。本文所述的操作顺序仅仅是示例，操作顺序不限于本文所述的那些，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，可以改变本文所述的操作顺序，这对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。此外，为了更加清晰和简洁，可以省略对本领域的普通技术人员公知的功能和结构的描述。本文使用的术语仅描述了特定实施方案，并且本专利技术不限于此。如本文所使用的，单数形式“一种(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应当理解，当在说明书中使用时，术语“包括”、“包含”和/或“含有”明确说明了存在所述的特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、元件和/或其组合。在整个说明书中，应当理解，当提到诸如层、区域或晶片(基材)的元件“在……上”、“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以直接“在……上”、“连接到”或“耦接到”另一元件，或可以存在介入其间的其他元件。相反，当提到一个元件“直接在......上”、“直接连接到”或“直接耦接到”另一个元件时，没有元件或层介于其间。相同的数字始终表示相同的元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括任何一个相关所列项目和多个相关所列项目的所有组合。根据示例性实施方案，可以提供具有优异的高温特性的二次电池。根据示例性实施方案，二次电池包括：正极集流体；设置在正极集流体上的包括第一正极活性材料和粘合剂的第一正极混合物层；和设置在第一正极混合物层上的包括第二正极活性材料和粘合剂的第二正极混合物层，其中第二正极活性材料的镍含量为第一正极活性材料的镍含量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，其包括：/n正极集流体；/n设置在所述正极集流体上的包括第一正极活性材料和粘合剂的第一正极混合物层；和/n设置在所述第一正极混合物层上的包括第二正极活性材料和粘合剂的第二正极混合物层，/n其中所述第二正极活性材料的镍含量为所述第一正极活性材料的镍含量的80重量％或更少。/n

【技术特征摘要】
20190612 KR 10-2019-00694681.一种二次电池，其包括：
正极集流体；
设置在所述正极集流体上的包括第一正极活性材料和粘合剂的第一正极混合物层；和
设置在所述第一正极混合物层上的包括第二正极活性材料和粘合剂的第二正极混合物层，
其中所述第二正极活性材料的镍含量为所述第一正极活性材料的镍含量的80重量％或更少。


2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一正极活性材料含有42重量％或更多的镍。


3.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第二正极活性材料含有37重量％或更少的镍。


4.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第二正极活性材料的含量为所述第一正极活性物质的50重量％或更少。


5.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一正极混合物层的厚度为30μm-100μm。


6.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第二正极混合物层的厚度为1μm-50μm。


7.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述第一正极活性材料为选自LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.9Co0.05Mn0.05O...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵载鈗，金廷娥，朴成埈，郑多彬，陈在奎，崔知焕，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR