包含正极添加剂的锂二次电池的活化方法技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池的活化方法，其优点在于，可以通过在活化的中间进行脱气步骤来去除副反应气体，从而在电极表面上形成稳定的SEI膜以提高电池性能和电池安全性。的SEI膜以提高电池性能和电池安全性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含正极添加剂的锂二次电池的活化方法


[0001]本申请要求基于2021年6月2日的韩国专利申请第10
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2021
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0071222号和2022年4月7日的韩国专利申请第2022
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0043177号的优先权，并且这些韩国专利申请文献中公开的所有内容均作为本说明书的一部分并入。
[0002]本专利技术涉及一种包含正极添加剂的锂二次电池的活化方法。

技术介绍

[0003]随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和工作电位、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经被商业化并广泛使用。
[0004]最近，随着锂二次电池被用作诸如电动车辆等中大型设备的电源，进一步要求锂二次电池具有高容量、高能量密度和低成本，并且对于用于电极的不可逆添加剂，要求具有更高的不可逆容量。然而，具有如此高的不可逆容量的正极添加剂的开发确实存在限制。
[0005]同时，常规的不可逆添加剂例如Li6CoO4一般通过使钴氧化物等与过量的锂氧化物反应而制备。以这种方式制备的不可逆添加剂在结构上不稳定，并且随着充电的进行如下产生大量的氧气(O2)，并且当不可逆添加剂在二次电池的初始充电期间没有完全反应而残留时，在初始充电后进行的充电和放电过程中可能发生反应以在电池内部产生大量氧气。由此产生的氧气可能导致电极组件的体积膨胀等，并且可能是导致电池性能劣化的主要因素之一。
[0006][0007]另外，常规使用的不可逆添加剂由于2D渗透网络而表现出约10
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S/cm的非常低的粉末电导率，这与非导体接近。这种低的粉末电导率会增加正极的电阻，并且在这种情况下，在低C倍率下表现出200mAh/g以上的大容量，但当C倍率增加时，由于大电阻，随着充电/放电的进行，性能迅速下降，因此电池的充电/放电容量降低，并且存在难以进行高速充电和放电的限制。
[0008]因此，需要开发具有优异的电性能以及改进的锂二次电池安全性的锂二次电池。

技术实现思路

[0009][技术问题][0010]因此，本专利技术的目的在于提供一种锂二次电池的活化方法，其能够提高锂二次电池的电性能和安全性。
[0011][技术方案][0012]为了解决上述问题，在一个实施方式中，本专利技术涉及一种锂二次电池的活化方法，该锂二次电池容纳有电极组件和电解液，所述电极组件包括含有正极活性材料和正极添加剂的正极，并且该方法包括将锂二次电池充电至100％充电状态(SOC)的活化步骤。
[0013]在这种情况下，在活化步骤中，其特征在于，进行一次或多次用于在充电至100％SOC的过程中去除二次电池内部气体的脱气过程。
[0014]在一个实施方式中，活化步骤根据锂二次电池的SOC水平被划分为两个或更多个步骤。另外，脱气过程在根据锂二次电池的SOC水平划分的步骤之间进行。
[0015]在另一个实施方式中，活化步骤根据锂二次电池的SOC水平被划分为两个或更多个步骤，并且在SOC水平低的初始阶段进行0.5C以下的低倍率充电，并且在SOC水平更高的后续阶段进行大于0.5C的高倍率充电。
[0016]在一个具体实施方式中，脱气过程可以进行两次或三次。
[0017]在另一个实施方式中，活化步骤可以包括：活化步骤1，将锂二次电池充电至20％以下的SOC；活化步骤2，将经过活化步骤1的锂二次电池充电至SOC大于20％且40％以下；活化步骤3，将经过活化步骤2的锂二次电池充电至SOC大于40％且70％以下；以及活化步骤4，将经过活化步骤3的锂二次电池充电至90％以上的SOC。在这种情况下，在活化步骤1至3中的至少一个之后，可以进行脱气过程。
[0018]在一个具体实施方式中，在活化步骤1至3中的一个或多个之后，可以进行脱气过程。在这种情况下，进行三次脱气过程。
[0019]在另一个具体实施方式中，在活化步骤1中，在0.5C以下的条件下进行低倍率充电，并且在活化步骤2至4中，在大于0.5C的条件下进行高倍率充电。例如，活化步骤1通过以0.01C至0.2C范围内的恒定电流对锂二次电池进行充电来进行，并且活化步骤2至4通过以0.15C至1C范围内的恒定电流对锂二次电池进行充电来进行。
[0020]另外，脱气过程可以在真空状态下进行。
[0021]而且，活化步骤还可以包括对锂二次电池加压的步骤，并且活化步骤可以在40℃至70℃的温度条件下进行。另外，活化步骤可以在3.3V至4.5V的电压条件下进行。
[0022]此外，正极添加剂可以是以下化学式1表示的锂钴氧化物。
[0023][化学式1][0024]Li
p
Co
(1
‑
q)
M
1q
O4[0025]其中，M1是选自由W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、In、Ta、Y、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B和Mo组成的组中的一种或多种元素，并且p和q分别为5≤p≤7和0≤q≤0.5。
[0026]具体而言，在化学式1中，M1可以是Zn元素，并且q可以满足0.2≤q≤0.4。
[0027]另外，基于合剂层的总重量，正极添加剂的含量可以为0.1至5重量％。
[0028]另外，在活化步骤之后，该方法可以包括在40℃至80℃的温度下对活化的锂二次电池进行老化的老化步骤。
[0029]另外，在一个实施方式中，本专利技术提供包括电极组件以及电解液的锂二次电池，该电极组件包括正极；负极；置于正极和负极之间的隔膜；
[0030]其中，该正极具有正极集流体、位于该正极集流体上的正极合剂层，该正极合剂层包含正极活性材料、以下化学式1表示的正极添加剂、导电材料和粘合剂，并且
[0031]该锂二次电池用正极活性材料是以下化学式2表示的锂镍复合氧化物。
[0032][化学式1][0033]Li
p
Co
(1
‑
q)
M
1q
O4[0034][化学式2][0035]Li
x
[Ni
y
Co
z
Mn
w
M
2v
]O
u
[0036]其中，M1是选自由W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、In、Ta、Y、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B和Mo组成的组中的一种或多种元素，并且p和q分别为5≤p≤7和0≤q≤0.5，
[0037]M2是选自由W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、In、Ta、Y、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B和Mo组成的组中的至少一种元素，并且x、y、z、w、v和u分别为1.0≤x≤1.30，0.1≤y<0.95，0.01&l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】1.一种锂二次电池的活化方法，在所述锂二次电池中容纳有电极组件和电解质，所述电极组件包括含有正极活性材料和正极添加剂的正极，所述方法包括将所述锂二次电池充电至90％以上的充电状态(SOC)的活化步骤，其中，在所述活化步骤中，进行一次或多次用于在充电至90％以上的SOC的过程中去除二次电池内部气体的脱气过程。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述活化步骤根据所述锂二次电池的SOC水平被划分为两个或更多个步骤，并且所述脱气过程在根据所述锂二次电池的SOC水平划分的所述步骤之间进行。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述脱气过程进行两次或三次。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述活化步骤根据所述锂二次电池的SOC水平被划分为两个或更多个步骤，并且在SOC水平低的初始阶段进行0.5C以下的低倍率充电，在SOC水平更高的后续阶段进行大于0.5C的高倍率充电。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述活化步骤包括：活化步骤1，将所述锂二次电池充电至20％以下的SOC；活化步骤2，将经过活化步骤1的锂二次电池充电至SOC大于20％且40％以下；活化步骤3，将经过活化步骤2的锂二次电池充电至SOC大于40％且70％以下；以及活化步骤4，将经过活化步骤3的锂二次电池充电至90％以上的SOC；在活化步骤1至3中的至少一个之后，进行脱气过程。6.如权利要求5所述的方法，其中，在活化步骤1至3中的每一个之后进行脱气过程。7.如权利要求5所述的方法，其中，在活化步骤1中，在0.5C以下的条件下进行低倍率充电，并且在活化步骤2至4中，在大于0.5C的条件下进行高倍率充电。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述活化步骤还包括对所述锂二次电池加压。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述活化步骤在40℃至70℃的温度条件下进行。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述正极添加剂是以下化学式1表示的锂钴氧化物：[化学式1]Li
p
Co
(1
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q)
M
1q
O4其中，M1是选自由W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、In、Ta、Y、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：金书奇，吴相丞，金惠显，赵治皓，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：