正极浆料组合物制造技术

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

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


[0001]本申请要求于
2021
年
12
月
24
日提交的韩国专利申请第
10
‑
2021
‑
0187190
号和
2022
年
12
月
19
日提交的韩国专利申请第
10
‑
2022
‑
0178086
号的优先权，所述专利申请的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以及使用其制造的正极和锂二次电池，更具体地，涉及一种具有优异的正极粘附力的正极形成用正极浆料组合物以及使用其制造的正极和锂二次电池
。

技术介绍

[0003]随着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
(LCO)、
锂镍钴锰类氧化物
(LNCMO)、
锂铁磷酸盐
(LFP)
等
。
[0005]锂铁磷酸盐由于资源丰富并且含有低成本材料铁而是廉价的
。
此外，因为锂铁磷酸盐毒性低，所以当使用锂铁磷酸盐时能够减少环境污染
。
此外，因为锂铁磷酸盐具有橄榄石结构，所以与具有层状结构的锂过渡金属氧化物相比，活性材料结构能够在高温下稳定地保持
。
因此，能够改善高温稳定性和高温寿命特性
。
[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导电性低的问题
。
因此，通常，在通过用碳涂覆锂铁磷酸盐的表面来改善导电性并且通过减小锂铁磷酸盐的平均粒径而缩短锂的移动路径来改善锂离子的迁移率之后，使用锂铁磷酸盐
。
然而，随着锂铁磷酸盐粒子的尺寸减小，比表面积增大，因此严重地发生粒子团聚
。
结果，正极浆料的稳定性降低，并且涂覆加工性降低
。
此外，当在正极浆料中发生团聚时，锂铁磷酸盐和粘合剂不会有效地混合，从而降低所制造的正极中集电器与正极活性材料层之间的粘附力
(
下文中，称为正极粘附力
)。
[0007]尽管使用分散剂来抑制浆料团聚，但当分散剂的含量增加时，电极电阻增加，活性材料表面中分布有分散剂的区域增加以减少活性材料与粘合剂之间的接触面积，从而电极粘附力反而降低
。
[0008]当正极粘附力降低时，在电极的制造中或者在充电和放电期间，正极活性材料层分离，从而电池电阻增加，并且二次电池的容量下降
。
[0009]通常，为了解决上述问题，已知如下用于改善正极粘附力的技术：通过增加正极活性材料层中的总粘合剂含量；通过在集电器与正极活性材料层之间插入具有高粘合剂含量的诸如底涂层的粘附层；或者通过延长电极涂覆期间的干燥时间而减轻粘合剂迁移来提高集电器与活性材料层之间的界面处的粘合剂含量
。
[0010]然而，当活性材料层中的粘合剂含量增加时，存在电极的电阻特性和单位体积的
能量密度降低的缺点
。
此外，当干燥时间延长时，存在电极和二次电池的制造成本增加的局限
。

技术实现思路

[0011]技术问题
[0012]本专利技术旨在提供一种具有优异正极粘附力的正极形成用正极浆料组合物
。
[0013]本专利技术还旨在提供一种具有优异正极粘附力的正极和通过包含这种正极而使电阻特性的降低最小化的锂二次电池
。
[0014]然而，本专利技术的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员将通过如下描述清楚地理解上文中未描述的其它目的
。
[0015]技术方案
[0016]根据本专利技术的一个实施方案，提供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
、
导电材料
、
粘合剂
、
分散剂和溶剂，其中，正极活性材料包含锂铁磷酸盐，所述锂铁磷酸盐的平均粒径
D
50
为
1.5
μ
m
以上，并且相对于正极浆料组合物中的
100
重量份固形物，分散剂的含量为
0.2
重量份至
0.9
重量份
。
[0017]根据本专利技术的另一个实施方案，提供一种正极，所述正极包含集电器和设置在集电器上的正极活性材料层，其中，正极活性材料层包含正极活性材料
、
导电材料
、
粘合剂和分散剂，正极活性材料包含锂铁磷酸盐，锂铁磷酸盐的平均粒径
D
50
为
1.5
μ
m
以上，并且正极活性材料层中分散剂的含量为
0.2
重量％至
0.9
重量％
。
[0018]根据本专利技术的又一个实施方案，提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含正极
、
负极
、
隔膜和电解质，其中，正极包含在正极活性材料层中的正极活性材料
、
导电材料
、
粘合剂和分散剂，正极活性材料包含锂铁磷酸盐，锂铁磷酸盐的平均粒径
D
50
为
1.5
μ
m
以上，并且正极活性材料层中分散剂的含量为
0.2
重量％至
0.9
重量％
。
[0019]有益效果
[0020]因为根据本专利技术的正极浆料组合物包含平均粒径
D
50
为
1.5
μ
m
以上的锂铁磷酸盐，所以即使用相对少量的常规分散剂也能够有效地防止粒子团聚
。
因此，锂铁磷酸盐和粘合剂能够在均匀混合的同时存在于正极活性材料层中，从而能够改善正极粘附力
。
[0021]此外，因为不对正极粘附力做贡献的分散剂的含量可能较低，所以能够使正极粘附力的降低最小化
。
因此，防止正极活性材料层分离，从而能够减少电池电阻的增加，并且能够改善电池的寿命特性
。
[0022]此外，当锂铁磷酸盐粒子的平均粒径满足上述范围时，在辊压期间对集电器的粘附力得到改善，从而能够防止辊压后的电极分离
。
[0023]此外，如在本专利技术中那样，当使用具有相对较大粒径的锂铁磷酸盐并且分散剂的含量减少时，分散剂在锂铁本文档来自技高网...

【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
、
导电材料
、
粘合剂
、
分散剂和溶剂，其中，所述正极活性材料包含锂铁磷酸盐，所述锂铁磷酸盐的平均粒径
D
50
为
1.5
μ
m
以上，并且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
0.9
重量份
。2.
根据权利要求1所述的正极浆料组合物，其中，所述锂铁磷酸盐呈二次粒子的形态，所述二次粒子具有多个锂铁磷酸盐一次粒子
。3.
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如下化学式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。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，所述锂铁磷酸盐的含量为
94.8
重量份至
98.0
重量份
。5.
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
0.7
重量份
。6.
根据权利要求1所述的正极浆料组合物，其中，所述分散剂为氢化丁腈橡胶
。7.

【专利技术属性】
技术研发人员：权五贞，崔净勋，金珠炼，张民哲，金基雄，安寅究，姜龙熙，金知恩，曹贞根，
申请(专利权)人：株式会社，
类型：发明
国别省市：