正极浆料组合物和使用其制造的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种正极浆料组合物，所述正极浆料组合物包含正极活性材料、分散剂、导电材料、粘合剂和溶剂，其中，所述正极活性材料包含锂铁磷酸盐，并且所述分散剂的重均分子量为10,000g/mol至150,000g/mol。10,000g/mol至150,000g/mol。10,000g/mol至150,000g/mol。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极浆料组合物和使用其制造的锂二次电池


[0001]本申请要求于2021年12月24日提交的韩国专利申请10
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2021
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0187722号和于2022年12月20日提交的韩国专利申请10
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2022
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0179775号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
[0002]本专利技术涉及一种正极浆料组合物和使用其制造的锂二次电池，更具体地，涉及一种包含低分子量分散剂的正极浆料组合物和使用其制造的锂二次电池。

技术介绍

[0003]随着对电动车辆和能量储存系统(ESS)的技术发展和需求的增加，对作为能量来源的电池的需求迅速增加，因此，已经对能够满足各种需求的电池进行了各种研究。特别地，正在对表现出优异的寿命和循环特性、同时具有高能量密度的锂二次电池作为装置的电源积极地进行研究。
[0004]作为锂二次电池的正极活性材料，已经使用锂钴类氧化物、锂镍钴锰类氧化物、锂铁磷酸盐等。
[0005]在以上列出的那些中，锂铁磷酸盐由于资源丰富并且包含低成本材料铁而是廉价的。并且，由于锂铁磷酸盐具有低毒性，因此当使用锂铁磷酸盐时可以减少环境污染。此外，由于锂铁磷酸盐具有橄榄石结构，与具有层状结构的锂过渡金属氧化物相比，活性材料结构可以在高温下稳定地保持。因此，电池的高温稳定性和高温寿命特性可以是优异的。
[0006]然而，与诸如锂镍钴锰氧化物的锂过渡金属氧化物相比，锂铁磷酸盐具有锂迁移率差和电导率低的问题。因此，通常，使用平均粒径小的锂铁磷酸盐以缩短锂的移动路线，用碳涂覆锂铁磷酸盐的表面以改善电导率，并使用过量的导电材料。
[0007]然而，随着锂铁磷酸盐的粒度减小，锂铁磷酸盐的比表面积增加，并且表面涂覆有碳的锂铁磷酸盐相对于溶剂表现出降低的润湿性。结果，锂铁磷酸盐发生严重的粒子团聚，由此正极浆料的稳定性和涂覆加工性降低。此外，当使用过量的导电材料时，在正极浆料中过度发生导电材料粒子之间的团聚。随着团聚的导电材料的量增加，能够参与电池充电/放电反应的锂铁磷酸盐的量相对减少，结果，锂二次电池的充电/放电电阻可能增加。
[0008]因此，需要抑制包含锂铁磷酸盐的正极浆料组合物和正极中的粒子团聚的技术。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本专利技术旨在通过改善正极浆料组合物中正极活性材料和/或导电材料的分散性并抑制粒子团聚来提供具有相对低的粘度和相对高的固形物含量的正极浆料组合物。
[0011]本专利技术还旨在通过改善正极中正极活性材料和/或导电材料的分散性并抑制粒子团聚来提供具有降低的放电电阻的锂二次电池。
[0012]技术方案
[0013]根据本专利技术的一个实施方案，提供了一种正极浆料组合物，所述正极浆料组合物
包含正极活性材料、分散剂、导电材料、粘合剂和溶剂，其中，正极活性材料包含锂铁磷酸盐，并且分散剂的重均分子量为10,000g/mol至150,000g/mol。
[0014]根据本专利技术的另一个实施方案，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包含正极，其中，正极包含正极活性材料、分散剂、导电材料和粘合剂，正极活性材料包含锂铁磷酸盐，并且分散剂的重均分子量为10,000g/mol至150,000g/mol。
[0015]有益效果
[0016]由于根据本专利技术的正极浆料组合物包含具有低重均分子量的分散剂，因此正极浆料组合物中所包含的锂铁磷酸盐粒子的溶剂润湿性和分散性得到改善，由此可以抑制锂铁磷酸盐的粒子团聚。因此，与具有相同粘度的其它正极浆料组合物相比，该正极浆料组合物可以具有低粘度并且还具有高固形物含量。
[0017]此外，由于可以抑制锂铁磷酸盐的粒子团聚，因此可以改善正极浆料组合物的稳定性和涂覆加工性。
[0018]另外，由于根据本专利技术的正极浆料组合物具有相对高的固形物含量，因此正极的制造中浆料干燥工序所需的时间缩短，由此可以降低工艺成本。
[0019]此外，由于分散剂具有低的重均分子量，因此导电材料在正极中以球状形态团聚，由此与以线状形态团聚的导电材料相比，可以使团聚的导电材料的表面积最小化。结果，定位为与团聚的导电材料相邻并且由此不参与锂嵌入/脱嵌反应的正极活性材料的表面积最小化，由此可以降低使用正极浆料组合物制造的锂二次电池的放电电阻。
附图说明
[0020]图1是实施例1的锂二次电池中正极的截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0021]图2是实施例2的锂二次电池中正极的截面的SEM图像。
[0022]图3是实施例3的锂二次电池中正极的截面的SEM图像。
[0023]图4是比较例1的锂二次电池中正极的截面的SEM图像。
具体实施方式
[0024]以下将参照附图详细描述的示例性实施方案，本专利技术的优点和特征以及用于实现本专利技术的方法将是明显的。然而，本专利技术不限于下述的示例性实施方案，并且可以以各种不同的形式实现。相反地，已经提供的示例性实施方案使本专利技术的公开充分和完整，并将本专利技术的范围完全告知本专利技术所属领域中的普通技术人员，并且本专利技术仅由权利要求书的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的要素。
[0025]除非另有定义，否则本文中所使用的所有术语，包括技术或科学术语，应解释为具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员通常理解的相同的含义。因此，除非明确定义，否则诸如在常用词典中定义的那些术语不应以理想或过度正式的意义来解释。
[0026]本文中所使用的术语用于描述示例性实施方案，并且不旨在限制本专利技术。在本说明书中，除非在短语中特别说明，否则单数形式可以包含复数形式。如本文中所用的，术语“包含”和/或“包括”不排除除了所提及的组分之外存在或添加一种以上其它组分。
[0027]在本说明书中，当组分被称为“含有”、“包含”、“包括”或“具有”另一组分时，应当理解，除非另有明确说明，否则该组分不排除其它组分，而是也可以包含其它组分。
[0028]在本说明书中，提及“A和/或B”是指A、B或者A和B。
[0029]在本说明书中，除非另有明确描述，否则“％”是指重量％。
[0030]在本说明书中，D
50
是指对应于粒径分布曲线中50％的累积体积的粒径。D
50
可以例如通过激光衍射法测量。激光衍射法通常能够测量亚微米至几毫米范围内的粒径，并且可以获得具有高再现性和高分辨率的结果。
[0031]在本说明书中，通过BET法测量“比表面积”，并且可以使用可购自BEL日本公司的BELSORP
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mini II在液氮温度(77K)下从吸附的氮气量具体计算。
[0032]在本说明书中，在将正极浆料组合物在室温和1％的相对湿度下冷却一小时之后，使用粘度计(Brookfield公司)在25℃和10
‑2rpm的剪切速率下测量正极浆料组合物的粘度。该粘度测量在2小时内进行，包括制备正极浆料组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种正极浆料组合物，所述正极浆料组合物包含：正极活性材料、分散剂、导电材料、粘合剂和溶剂，其中，所述正极活性材料包含锂铁磷酸盐，并且所述分散剂的重均分子量为10,000g/mol至150,000g/mol。2.根据权利要求1所述的正极浆料组合物，其中，所述锂铁磷酸盐为由以下化学式1表示的化合物，[化学式1]Li
1+a
Fe1‑
x
M
x
(PO4‑
b
)X
b
其中，在化学式1中，M为选自Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn和Y中的任一种或两种以上元素，X为选自F、S和N中的任一种或两种以上元素，并且a、b和x分别满足
‑
0.5≤a≤0.5，0≤b≤0.1和0≤x≤0.5。3.根据权利要求1所述的正极浆料组合物，其中，所述分散剂为氢化的腈类丁二烯橡胶。4.根据权利要求1所述的正极浆料组合物，其中，相对于所述正极浆料组合物中的100重量份固形物，所述分散剂的含量为0.2重量份至1.0重量份。5.根据权利要求1所述的正极浆料组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：权五贞，金民铉，曹玧哲，金珠炼，曹贞根，金基雄，安寅究，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：