阴极活性材料、含其的阴极组合物及含其的锂二次电池制造技术

一种阴极活性材料包括碳基活性材料和最小粒径(Dmin)在0.5μm～2.5μm的范围内、体积平均粒径(D50)在3.0μm～7.0μm的范围内、比表面积在0.1m2/g～2.5m2/g的范围内的硅基活性材料。提供了一种包含所述阴极活性材料的阴极组合物和锂二次电池。极组合物和锂二次电池。极组合物和锂二次电池。

【技术实现步骤摘要】
阴极活性材料、含其的阴极组合物及含其的锂二次电池
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年6月18日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请10
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2021
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0079208的优先权，其全部公开内容以引用方式并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种阴极活性材料、包含该阴极活性材料的阴极组合物以及包含该阴极活性材料的锂二次电池。更具体地，本专利技术涉及包含不同类型颗粒的阴极活性材料、包含该阴极活性材料的阴极组合物以及包含该阴极活性材料的锂二次电池。

技术介绍

[0004]随着信息通信和显示行业的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作诸如摄像机、手机、笔记本电脑等移动电子通信设备的电源。二次电池包括如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池因其高工作电压、高单位重量能量密度、高充电速度、尺寸紧凑等而备受瞩目。
[0005]例如，锂二次电池可包括电极组件，其包括阳极、阴极和隔离层(隔膜)，以及浸渍电极组件的电解质。锂二次电池还可包括用于容纳电极组件和电解质的例如袋状的外壳。
[0006]例如，阴极可采用碳基活性材料或硅基活性材料颗粒作为阴极活性材料。当电池反复充电/放电时，活性材料颗粒可能会发生机械和化学损伤，例如颗粒破裂，从而导致活性材料颗粒之间接触性下降或者短路。
[0007]如果改变阴极活性材料的组成和结构以提高活性材料颗粒的稳定性，则可能会降低导电率从而导致二次电池的功率变差。因此，需要开发能够提高寿命稳定性和功率/容量特性的阴极活性材料。
[0008]例如，韩国公布的专利申请No.2017
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0099748公开了一种用于锂二次电池的电极组件以及包括该电极组件的锂二次电池。

技术实现思路

[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有改进的稳定性和电性能的阴极活性材料。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有改进的稳定性和电性能的阴极组合物。
[0011]根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有改进的稳定性和电性能的二次电池。
[0012]根据本专利技术的实施例，阴极活性材料包括碳基活性材料和最小粒径(Dmin)在0.5μm～2.5μm的范围内、体积平均粒径(D50)在3.0μm～7.0μm的范围内、比表面积在0.1m2/g～2.5m2/g的范围内的硅基活性材料。
[0013]在一些实施例中，硅基活性材料中直径为1μm或更小的颗粒的体积分数可为5％或更低。
[0014]在一些实施例中，硅基活性材料的最小粒径(Dmin)可在1.5μm～2.5μm的范围内。
[0015]在一些实施例中，硅基活性材料的D10可在1.5μm～4.5μm的范围内。
[0016]在一些实施例中，硅基活性材料的D90可在7μm～10μm的范围内。
[0017]在一些实施例中，硅基活性材料的数均粒径(Dn)可在1.0μm～5.0μm的范围内。
[0018]在一些实施例中，碳基活性材料的比表面积可在0.1m2/g～3m2/g的范围内。
[0019]在一些实施例中，碳基活性材料的体积平均粒径(D50)可在10μm～15μm的范围内。
[0020]在一些实施例中，基于阴极活性材料的总重量，硅基活性材料的含量可在5wt％～20wt％的范围内。
[0021]示例性实施例的阴极组合物包括阴极活性材料和碳纳米管(carbon nanotube，CNT)。
[0022]在一些实施例中，基于阴极组合物的总固体含量，碳纳米管(CNT)的含量可在0.05wt％～1.5wt％范围内。
[0023]在一些实施例中，基于阴极组合物的总固体含量，碳纳米管(CNT)的含量可在0.1wt％～0.5wt％范围内。
[0024]在一些实施例中，阴极组合物还可包括溶剂、粘合剂、增稠剂和分散剂中至少一种。
[0025]示例性实施例的锂二次电池包括可含有上述阴极活性材料的阴极和面向阴极的阳极。
[0026]根据示例性实施例，阴极活性材料可包括碳基活性材料和具有在预定范围内的最小粒径(Dmin)、体积平均粒径(D50)和比表面积的硅基活性材料。可通过硅基活性材料提供提高的能量密度和充电/放电容量，并且可通过碳基活性材料提高阴极活性材料的电化学稳定性。
[0027]硅基活性材料可以具有高最小粒径和低比表面积，从而可以减少与电解质的副反应以及由于副反应引起的电解质消耗。因此，可以提高二次电池的容量保持率和高温稳定性。
[0028]硅基活性材料具有在预定范围内的粒度分布，从而可以防止在充电和放电期间阴极活性材料的破裂和体积膨胀。此外，还可以防止阴极活性材料颗粒之间接触性下降或者短路。
[0029]碳基活性材料可以具有在预定范围内的比表面积，从而可以在阴极中充分地提供电子/离子移动路径。因此，可以提高二次电池的电化学稳定性，并且可以获得高容量和高倍率特性。
[0030]根据示例性实施例，即使在阴极组合物中包含少量导电材料时，也可以提供增强的初始充电/放电特性和容量保持率。即使包含少量的电解液或电解液添加剂，示例性的二次电池也可以具有改进的寿命特性，以提供增强的高温运行稳定性。
附图说明
[0031]图1是示出根据示例性实施例的二次电池的示意性俯视图。
[0032]图2是示出根据示例性实施例的二次电池的示意性截面图。
[0033]图3是示出根据合成实例的硅基活性材料的体积加权粒度分布图。
[0034]图4是示出根据合成实例的硅基活性材料的数量加权粒度分布图。
具体实施方式
[0035]根据本专利技术的示例性实施例，提供一种阴极活性材料，其包括碳基活性材料及具有预定尺寸和表面特性的硅基活性材料。此外，提供了包含所述阴极活性材料的阴极组合物和包含所述阴极活性材料的锂二次电池。
[0036]在下文中，将参照实验例和附图对本专利技术进行详细描述。然而，提供参考附图描述的这些实施例是为了使得本领域技术人员进一步理解本专利技术的精神，不应局限于实施例及附图所示内容解释本专利技术的范围。
[0037]阴极活性材料
[0038]根据示例性实施例，阴极活性材料(例如，用于二次电池的阴极活性材料)可包括碳基活性材料和硅基活性材料。例如，阴极活性材料可以是均匀混合/分散的碳基活性材料和硅基活性材料的混合物。
[0039]硅基活性材料的最小粒径(Dmin)可以在0.5μm～2.5μm的范围内。可以使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)或光散射法测量最小粒径(Dmin)。本文使用的术语“粒径”可以指任何颗粒的最长直径。
[0040]例如，最小粒径(Dmin)可以指的是在将硅基活性材料分散在分散介质中之后使用激光衍射粒度分析仪测量的最小粒径。
[0041]图3和图4分别是显示体积加权粒度分布曲线和数量加权粒度分布曲线的图。例如，在图3和图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴极活性材料，包括：碳基活性材料；和硅基活性材料，其最小粒径Dmin在0.5μm～2.5μm的范围内、体积平均粒径D50在3.0μm～7.0μm的范围内、比表面积在0.1m2/g～2.5m2/g的范围内。2.根据权利要求1所述的阴极活性材料，其中，在所述硅基活性材料中，直径为1μm或更小的颗粒的体积分数为5％或更小。3.根据权利要求2所述的阴极活性材料，其中，所述硅基活性材料的最小粒径Dmin在1.5μm～2.5μm的范围内。4.根据权利要求1所述的阴极活性材料，其中，所述硅基活性材料的D10在1.5μm～4.5μm的范围内。5.根据权利要求1所述的阴极活性材料，其中，所述硅基活性材料的D90在7μm～10μm的范围内。6.根据权利要求1所述的阴极活性材料，其中，所述硅基活性材料的数均粒径Dn在1.0μm～5.0μm的范围内。7.根据权利要求1所述的阴极活性材料，其中，所述碳基活性材料的比表面积在0.1m2/g...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焕浩，柳相百，朴贵玉，郑周昊，金汶成，金孝美，陆承炫，韩俊喜，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：