二次电池用正极及其制造方法以及包含其的锂二次电池技术

本发明专利技术提供一种二次电池用正极的制造方法，所述方法包括：在正极集流体上形成包含正极活性材料的正极合剂层，并且通过原子层沉积在所述正极合剂层上形成金属氧化物涂层，其中，所述正极活性材料包括锂复合过渡金属氧化物颗粒和形成在所述锂复合过渡金属氧化物颗粒上的含硼涂层，并且所述锂复合过渡金属氧化物颗粒包括镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，其中，镍(Ni)占除锂以外的所有金属的60摩尔％以上。(Ni)占除锂以外的所有金属的60摩尔％以上。(Ni)占除锂以外的所有金属的60摩尔％以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池用正极及其制造方法以及包含其的锂二次电池
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年12月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2018
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0158447号和于2019年12月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2019
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0160861号的优先权，通过援引将其公开内容完整并入本文。


[0003]本专利技术涉及二次电池用正极及其制造方法，以及包含其的锂二次电池。

技术介绍

[0004]最近，由于诸如手机、笔记本电脑和电动车辆等使用电池的电子设备的快速普及，对具有相对高容量的小型和轻量的二次电池的需求迅速增加。特别是，锂二次电池重量轻且具有高能量密度，因此作为便携式设备的驱动电源而备受关注。因此，已积极进行了研发工作来提高锂二次电池的性能。
[0005]当在由能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料制成的正极和负极之间填充有机电解质或聚合物电解质时，锂二次电池通过在锂离子从正极和负极嵌入/脱嵌时的氧化和还原反应来产生电能。
[0006]作为锂二次电池的正极活性材料，主要使用锂钴氧化物(LiCoO2)。另外，还考虑使用具有层状晶体结构的LiMnO2、具有尖晶石状晶体结构的锂锰氧化物(例如LiMn2O4)和锂镍氧化物(LiNiO2)。
[0007]最近，已经提出使用部分镍被另一种过渡金属(例如锰和钴)取代的形式的锂复合过渡金属氧化物。特别是，含有高含量镍的锂复合过渡金属氧化物具有容量特性相对优异的优点。
[0008]然而，存在的问题在于，上述高镍正极活性材料的电阻随着反复充电/放电而增加，因此难以确保所需的输出特性。
[0009]韩国专利未决公报10
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2016
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0053849号公开了一种正极活性材料以及包含其的二次电池。

技术实现思路

[0010][技术问题][0011]本专利技术的一个方面提供了一种二次电池用正极的制造方法，该正极有效地降低由充电/放电引起的电阻增加程度并且具有优异的输出特性。
[0012]本专利技术的另一方面提供了一种二次电池用正极的制造方法，该正极防止与电解质溶液发生副反应并且具有优异的寿命特性。
[0013]而且，本专利技术的另一方面提供了一种二次电池用正极，该正极有效地降低由充电/放电引起的电阻增加程度并且具有优异的输出特性。
[0014]而且，本专利技术的另一方面提供了一种二次电池用正极，该正极防止与电解质溶液
发生副反应并且具有优异的寿命特性。
[0015]而且，本专利技术的另一方面提供了一种包含上述二次电池用正极的锂二次电池。
[0016][技术方案][0017]根据本专利技术的一个方面，提供了一种二次电池用正极的制造方法，所述方法包括：在正极集流体上形成包含正极活性材料的正极合剂层，并且通过原子层沉积在所述正极合剂层上形成金属氧化物涂层，其中，所述正极活性材料包括锂复合过渡金属氧化物颗粒和形成在所述锂复合过渡金属氧化物颗粒上的含硼涂层，并且所述锂复合过渡金属氧化物颗粒包括镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，其中，镍(Ni)占除锂以外的所有金属的60摩尔％以上。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种二次电池用正极，所述正极包括正极集流体、形成在所述正极集流体上并且包含正极活性材料的正极合剂层、以及形成在所述正极合剂层上的金属氧化物涂层，其中，所述正极活性材料包括锂复合过渡金属氧化物颗粒和形成在所述锂复合过渡金属氧化物颗粒上的含硼涂层，并且所述锂复合过渡金属氧化物颗粒包括镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，其中，镍(Ni)占除锂以外的所有金属的60摩尔％以上，并且所述金属氧化物涂层的厚度为1nm至30nm。
[0019]根据本专利技术的又一个方面，提供了一种锂二次电池，其包括上述二次电池用正极、与所述二次电池用正极相对的负极、置于所述二次电池用正极和所述负极之间的隔膜、以及电解质。
[0020][有益效果][0021]根据本专利技术的二次电池用正极的制造方法，形成了包含含有含硼涂层的正极活性材料的正极合剂层和通过原子层沉积形成在正极合剂层上的金属氧化物涂层。含硼涂层可以充分地防止正极活性材料与电解质溶液之间的直接接触而不抑制锂的进入和离开。另外，通过原子层沉积形成得薄且均匀的金属氧化物涂层可以有效地防止与电解质溶液的副反应，同时防止正极电阻的过度增加。即，通过上述制造方法制造的锂二次电池用正极可以有效地降低由反复充电/放电引起的电阻增加，因此，对于提高输出特性是优选的，并且有效地防止与电解质溶液的副反应，因此，寿命特性优异。
[0022]另外，本专利技术的二次电池用正极包括：包含含有含硼涂层的正极活性材料的正极合剂层，和形成在正极合剂层上并具有特定厚度范围的金属氧化物涂层。含硼涂层可以充分地防止正极活性材料与电解质溶液之间的直接接触而不抑制锂的进入和离开。另外，具有特定厚度范围的金属氧化物涂层有效地防止与电解质溶液的副反应，同时防止正极电阻的过度增加。因此，二次电池用正极以及包含其的锂二次电池可以具有改进的输出特性和改进的防止与电解质溶液的副反应的效果。
附图说明
[0023]图1是示出实施例1至3、比较例2和比较例3各自的锂二次电池的根据充电/放电循环的容量保持率的图；并且
[0024]图2是示出测量得到的实施例1至3、比较例2和比较例3各自的锂二次电池的根据充电/放电循环的电阻的图。
具体实施方式
[0025]将理解的是，本专利技术的说明书和权利要求书中使用的词语或术语不应被解释为局限于具有常用词典中定义的含义。将进一步理解的是，基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含义以最好地解释本专利技术的原则，词语或术语应被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。
[0026]本文所使用的术语仅出于描述具体示例性实施方式的目的，而并不旨在限制本专利技术。除非上下文另外明确指出，否则单数形式的术语可以包括复数形式。
[0027]在本说明书中，应当理解，术语“包含”、“包括”或“具有”旨在指定存在所陈述的特征、数字、步骤、要素或其组合，但不排除存在或添加一种或多种其他特征、数字、步骤、要素或其组合。
[0028]在本说明书中，平均粒径(D
50
)可以定义为对应于颗粒的粒径分布曲线中50％的体积累积的粒径。平均粒径(D
50
)可以通过例如激光衍射法测量。激光衍射法通常能够测量从亚微米区到几毫米的粒径，因此可以获得高再现性和高分辨率的结果。
[0029]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0030]<二次电池用正极的制造方法>
[0031]本专利技术涉及二次电池用正极的制造方法，具体而言，涉及锂二次电池用正极的制造方法。
[0032]本专利技术的二次电池用正极的制造方法包括：在正极集流体上形成包含正极活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池用正极的制造方法，所述方法包括：在正极集流体上形成包含正极活性材料的正极合剂层；并且通过原子层沉积在所述正极合剂层上形成金属氧化物涂层，其中所述正极活性材料包括锂复合过渡金属氧化物颗粒和形成在所述锂复合过渡金属氧化物颗粒上的含硼涂层，并且所述锂复合过渡金属氧化物颗粒包括镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，其中，镍(Ni)占除锂以外的所有金属的60摩尔％以上。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述锂复合过渡金属氧化物颗粒含有占除锂以外所有金属的80摩尔％以上的镍(Ni)。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属氧化物涂层包括选自由Al2O3、BaO、TiO2和MnO组成的组中的至少一种。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述金属氧化物涂层的厚度为1nm至30nm。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述原子层沉积进行至少一个由以下步骤组成的循环：将所述正极合剂层置于腔室中；将金属前体添加到所述腔室中；将吹扫气体添加到所述腔室中；将氧化剂添加到所述正极合剂层上以形成金属氧化物涂层；以及将吹扫气体添加到所述腔室中以去除未反应的残留氧化剂。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴星彬，李东勋，曹炯万，韩政珉，黄进泰，郑王谟，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：