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正极和包括该正极的二次电池制造技术

技术编号:41204957 阅读:5 留言:0更新日期:2024-05-07 22:30
本发明专利技术涉及一种正极,所述正极包括正极集电器和设置在所述正极集电器的至少一个表面上的正极活性材料层,其中所述正极活性材料层包括正极活性材料和导电材料,所述导电材料包括线性导电材料,所述正极活性材料包括含有镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)的锂复合过渡金属氧化物,所述锂复合过渡金属氧化物为单颗粒形式,所述正极活性材料具有2μm至10μm的平均粒径(D50),并且所述正极满足关于所述正极活性材料和所述线性导电材料的BET比表面积和量的特定方程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

相关申请的交叉引用本申请要求于2021年10月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0134107号的优先权,通过引用将上述专利申请的公开内容作为整体结合在此。本专利技术涉及一种正极和一种包括该正极的二次电池。


技术介绍

1、近来,电池供电的电子设备诸如移动电话、笔记本电脑和电动车辆的快速普及,带来了对小型、轻质和相对更高容量的二次电池的快速增长的需求。特别地,锂二次电池因为重量轻并且具有高能量密度而作为便携式电子设备的驱动电源受到关注。

2、通常,锂二次电池包括正极、负极、插置在正极和负极之间的隔板、电解质、有机溶剂和类似者。此外,关于正极和负极,可以在集电器上形成包括正极活性材料或负极活性材料的活性材料层。锂过渡金属氧化物通常被用作正极中的正极活性材料,并且相应地,不含锂的碳基活性材料或硅基活性材料被用作负极中的负极活性材料。

3、在这种情况下,锂钴氧化物(licoo2)、锂镍氧化物(linio2)、锂锰氧化物(limno2、limn2o4和类似者)、磷酸铁锂化合物(lifepo4)和类似物已被用作锂过渡金属氧化物。在这些材料中,锂钴氧化物(licoo2)具有高工作电压和优异的容量特性,因此被广泛使用,并被用作高电压用正极活性材料。然而,由于钴(co)的价格上涨和供应不稳定,在使用大量licoo2作为用于诸如电动车辆的应用的电源方面存在限制,因此出现了开发能够替代licoo2的正极活性材料的需要。

4、因此,已经开发了其中钴(co)的一部分被镍(ni)和锰(mn)取代的镍钴锰基锂复合过渡金属氧化物(在下文中,简称为“ncm基锂复合过渡金属氧化物”)。“ncm基锂复合过渡金属氧化物”具有比锂钴氧化物更快的充电速度,但是具有比锂钴氧化物更大的比表面积,从而需要大量的导电材料来进行导电,并且因此使得难以确保正极的能量密度。

5、[现有技术文献]

6、[专利文献]

7、韩国专利公开第10-2019-0042992号


技术实现思路

1、技术问题

2、本专利技术的一个方面提供一种具有高能量密度和优异的寿命特性的正极。

3、本专利技术的另一方面提供一种包括上述正极的二次电池。

4、技术方案

5、根据本专利技术的一个方面,提供一种正极,所述正极包括:正极集电器;和设置在所述正极集电器的至少一个表面上的正极活性材料层,其中所述正极活性材料层包括正极活性材料和导电材料,所述导电材料包括线性导电材料,所述正极活性材料包括含有镍(ni)、钴(co)和锰(mn)的锂复合过渡金属氧化物,所述锂复合过渡金属氧化物为单颗粒形式,所述正极活性材料具有2μm至10μm的平均粒径(d50),并且所述正极满足以下公式1。

6、[公式1]

7、1.2≤b/a≤4.7

8、在上述公式1中,a是正极活性材料的bet比表面积和正极活性材料的重量相对于正极活性材料层的重量的百分比的乘积,并且b是线性导电材料的bet比表面积和线性导电材料的重量相对于正极活性材料层的重量的百分比的乘积。

9、此外,根据本专利技术的另一方面,提供一种二次电池,所述二次电池包括:上述正极;面对所述正极的负极;设置在所述负极和所述正极之间的隔板;和电解质。

10、有益效果

11、根据本专利技术的正极,所述正极包括正极活性材料和线性导电材料,所述正极活性材料包括含有镍、钴和锰的锂复合过渡金属氧化物,所述正极活性材料满足特定的平均粒径范围,所述锂复合过渡金属氧化物为单颗粒形式,并且所述正极满足关于bet比表面积以及所述正极活性材料层中的所述正极活性材料和所述线性导电材料的量的特定公式。所述正极活性材料层中的线性导电材料设置在正极活性材料之间以形成导电网络,并且因此可以防止由于缺乏导电性而导致的寿命性能的降低和电阻的增加。此外,在满足特定公式1的正极中,防止了由于过量添加导电材料而导致的正极的能量密度的降低,因此,本专利技术的正极可具有高能量密度和改善的寿命性能,并且显著减少气体产生。

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【技术保护点】

1.一种正极,包括:

2.根据权利要求1所述的正极,其中所述正极活性材料层包括90重量%至99重量%的量的所述正极活性材料。

3.根据权利要求1所述的正极,其中所述正极活性材料具有0.2m2/g至3m2/g的比表面积。

4.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料是碳纳米管。

5.根据权利要求1所述的正极,其中所述导电材料由所述线性导电材料组成。

6.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料具有150m2/g至300m2/g的比表面积。

7.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料具有0.09g/cc至0.16g/cc的颗粒密度。

8.根据权利要求1所述的正极,其中所述正极活性材料层包括0.50重量%至1.75重量%的量的所述线性导电材料。

9.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料的BET比表面积是所述正极活性材料的BET比表面积的150至450倍。

10.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料相对于所述正极活性材料层的总重量的重量百分比是所述正极活性材料相对于所述正极活性材料层的总重量的重量百分比的0.006至0.018倍。

11.根据权利要求1所述的正极,其中所述正极活性材料层进一步包括粘合剂。

12.根据权利要求11所述的正极,其中所述正极活性材料层包括除所述正极活性材料和所述线性导电材料之外的剩余量的所述粘合剂。

13.一种二次电池,包括:

...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种正极,包括:

2.根据权利要求1所述的正极,其中所述正极活性材料层包括90重量%至99重量%的量的所述正极活性材料。

3.根据权利要求1所述的正极,其中所述正极活性材料具有0.2m2/g至3m2/g的比表面积。

4.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料是碳纳米管。

5.根据权利要求1所述的正极,其中所述导电材料由所述线性导电材料组成。

6.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料具有150m2/g至300m2/g的比表面积。

7.根据权利要求1所述的正极,其中所述线性导电材料具有0.09g/cc至0.16g/cc的颗粒密度。

8.根据权利要求1所述的正极,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵宇衡许珉智朴星彬
申请(专利权)人:株式会社LG新能源
类型:发明
国别省市:

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