【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求2021年10月14日在韩国提交的韩国专利申请10-2021-0136709号、2022年4月20日在韩国提交的10-2022-0049184号和2022年9月23日在韩国提交的10-2022-0121173号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。本专利技术涉及一种锂二次电池，更具体地，涉及一种应用了包含单颗粒或准单颗粒的正极活性材料从而即使体积增加也能实现优异的热稳定性的锂二次电池。
技术介绍
1、随着电动车辆和便携式电子设备等技术的发展，对作为能源的锂二次电池的需求迅速增加。
2、锂二次电池根据电池外壳的形状分为如圆柱形或棱柱形等罐型电池，以及袋型电池。在这些电池中，罐型电池通过将果冻卷型电极容纳在电池罐中之后用盖板覆盖和密封电池罐的顶部制成。果冻卷型电极通过将片状的正极板、隔膜和负极板依次堆叠，然后沿一个方向卷绕堆叠体而制造。条状的正极极耳和负极极耳分别设置于正极板和负极板中。正极极耳和负极极耳与电极端子连接，从而与外部电源电连接。作为参考，正极端子是盖板，负极端子是电池罐。然而，在现有技术的具有上述结构的罐型电池中，电流集中在条状的电极极耳上，因此电阻增加，产生大量热量，集电效率劣化。
3、同时，随着近年来汽车技术的进步，对高容量电池的需求也在增加。因此，需要研发大体积的大型电池。在现有技术中常用的小型圆柱形电池(即具有1865或2170形状因子的圆柱形电池)中，其容量较小，因此电阻或发热并没有对电池性能产生显著的影响。然而，当将现有技术中的小型电池的规格直接应用于大型电池时，可能出现严
4、当电池的尺寸增加时，电池内部产生的热和气体量也会增加。电池内部的温度和压力由于热和气体而升高，电池可能会起火或爆炸。为了防止这种情况，电池内部的热和气体必须适当地排出到外部。因此，作为将热量排出到电池外部的通道的电池截面积必须随体积的增加而增大。然而，由于截面积的增量通常小于体积的增量，因此电池内部产生的热量随着电池变大而增加。因此，爆炸的风险增加，输出劣化。并且，在高电压下进行快速充电时，在短时间内在电极极耳周围产生大量热量，电池可能起火。
5、因此，为了实现高容量，需要研发一种在具有较大体积的同时显示高安全性的电池。
技术实现思路
1、技术问题
2、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种锂二次电池，其中，包含单颗粒和/或准单颗粒作为正极活性材料，即使电池体积增加也能实现优异的热稳定性。
3、技术方案
4、根据一个实例，本专利技术提供了一种锂二次电池，其包含：正极板、负极板和插入正极板和负极板之间的隔膜沿一个方向卷绕的电极组件；容纳电极组件的电池罐；以及密封电池罐的开放端的密封体，其中，正极板包含正极活性材料层，正极活性材料层包含平均粒径d50为5μm以下并包含单颗粒、准单颗粒或其组合的正极活性材料。基于正极活性材料层中存在的正极活性材料的总重量，单颗粒和/或准单颗粒的存在量可以为95重量％至100重量％、优选98重量％至100重量％、更优选99重量％至100重量％。
5、正极活性材料层可以包含具有在体积累积粒径分布图中显示单峰的单峰粒径分布的正极活性材料。
6、此外，正极活性材料可以包含基于过渡金属的总摩尔数含有80mol％以上的ni的含锂镍氧化物，例如，可以包含由以下化学式1表示的锂镍类氧化物：
7、lianibcocm1dm2eo2....[化学式1]
8、其中，在化学式1中，m1是选自由mn和al组成的组中的至少一种，m2是选自由zr、w、ti、mg、ca、sr和ba组成的组中的至少一种，0.8≤a≤1.2，0.83≤b<1，0<c<0.17，0<d<0.17，0≤e≤0.1。
9、此外，正极活性材料的一次粒径可以为0.5μm至5μm。
10、同时，负极板可以包含含硅负极活性材料。
11、此外，负极板可以包含含硅负极活性材料和含碳负极活性材料。此处，含硅负极活性材料和含碳负极活性材料可以以1:99至20:80的重量比提供。
12、同时，二次电池可以是形状因子之比为0.4以上的圆柱形电池，例如可以是46110电池、4875电池、48110电池、4880电池或4680电池。
13、此外，在本专利技术的二次电池中，正极板和负极板各自可以包含没有形成活性材料层的无涂层部。圆柱形锂二次电池可以是具有无极耳结构的电池，其中，无涂层部的正极板或负极板的至少一部分界定电极极耳。
14、正极板无涂层部和负极板无涂层部可以分别沿着与电极组件卷绕的方向平行的正极板一侧的端部和负极板一侧的端部布置。集电板可以与正极板无涂层部和负极板无涂层部各自结合，集电板可以连接到电极端子。
15、同时，正极板无涂层部和负极板无涂层部可以被加工成可独立弯曲的多个区段的形式，并且所述多个区段的至少一部分可以界定电极极耳并朝向电极组件的卷绕中心c弯曲。此外，弯曲的所述多个区段的至少一部分可以与电极组件的上端和下端重叠，并且集电板可以与重叠的所述多个区段结合。
16、同时，在正极板上，还可以设置绝缘层，其沿着与卷绕方向平行的方向覆盖正极活性材料层的一部分和无涂层部的一部分。
17、根据另一实例，本专利技术提供了：包含本专利技术的锂二次电池的电池包；以及包含该电池包的汽车。
18、有益效果
19、在本专利技术的锂二次电池中，包含单颗粒和/或准单颗粒作为正极活性材料，因此可以使在制造电池时由于颗粒破裂而产生的气体以及在充电和放电期间产生的内部裂纹最小化。因此，即使在体积增加的大型电池中，也可以实现优异的安全性。
20、此外，在本专利技术的锂二次电池中，可以使用平均粒径d50为5μm以下且具有单峰粒径分布的正极活性材料中包含的单颗粒和/或准单颗粒，因此可以因单颗粒或准单颗粒的应用而使电阻增加最小化。因此，可以实现优异的容量特性和输出特性。
21、此外，在本专利技术的锂二次电池中，可以包含具有大容量的含硅负极活性材料作为该负极活性材料。在这种情况下，可以实现更高的能量密度。
22、此外，本专利技术的锂二次电池可以没有单独的电极极耳，可以具有正极板无涂层部和负极板无涂层部充当电极极耳的无极耳结构。对于现有技术中形成有电极极耳的电池而言，在充电期间大量电流集中在电极极耳上，因此在电极极耳周围产生大量热量。特别是，在快速充电期间，这种现象更加严重，因此存在电池起火或爆炸的风险。另一方面，在本专利技术的具有无极耳结构的锂二次电池中，在正极板和负极板各自的端部形成了没有活性材料层的无涂层部。无涂层部通过贴合到具有大截面积的集电板而与电极端子连接。与现有技术中具有电极极耳的电池相比，具有无极耳结构的电池的电流集中较少，因此可以有效地降低电池内部的发热。因此，可以改善电池的热稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锂二次电池，其包含：
2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料由单颗粒、准单颗粒或其组合组成。
3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料层包含具有在体积累积粒径分布图中显示单峰的单峰粒径分布的正极活性材料。
4.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料包含基于过渡金属的总摩尔数含有80mol％以上的Ni的含锂镍氧化物。
5.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料包含由以下化学式1表示的含锂镍氧化物，
6.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料的一次粒径为0.5μm至5μm。
7.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极板包含含硅负极活性材料。
8.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极板包含含硅负极活性材料和含碳负极活性材料。
9.如权利要求8所述的锂二次电池，其中，所述含硅负极活性材料和所述含碳负极活性材料以1:99至20:80的重量比存在。
10.如权利要求1所述的锂二次电池，其中
11.如权利要求10所述的锂二次电池，其中，所述圆柱形电池是46110电池、4875电池、48110电池、4880电池或4680电池。
12.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极板和所述负极板各自包含没有形成活性材料层的无涂层部，
13.如权利要求12所述的锂二次电池，其中，所述正极板无涂层部和所述负极板无涂层部沿着所述电极组件卷绕的方向分别形成在所述正极板的一侧的端部和所述负极板的一侧的端部，
14.如权利要求13所述的锂二次电池，其中，所述正极板无涂层部和所述负极板无涂层部各自被加工成能够独立弯曲的多个区段形式，并且
15.如权利要求14所述的锂二次电池，其中，弯曲的所述多个区段的至少一部分与所述电极组件的上端和下端重叠，并且
16.如权利要求13所述的锂二次电池，其中，在所述正极板上，还设置有绝缘层，所述绝缘层沿着与卷绕方向平行的方向覆盖所述正极活性材料层的一部分和所述无涂层部的一部分。
17.包含权利要求1至权利要求16中的任一项所述的锂二次电池的电池包。
18.包含权利要求17所述的电池包的汽车。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种锂二次电池，其包含：
2.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料由单颗粒、准单颗粒或其组合组成。
3.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料层包含具有在体积累积粒径分布图中显示单峰的单峰粒径分布的正极活性材料。
4.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料包含基于过渡金属的总摩尔数含有80mol％以上的ni的含锂镍氧化物。
5.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料包含由以下化学式1表示的含锂镍氧化物，
6.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料的一次粒径为0.5μm至5μm。
7.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极板包含含硅负极活性材料。
8.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极板包含含硅负极活性材料和含碳负极活性材料。
9.如权利要求8所述的锂二次电池，其中，所述含硅负极活性材料和所述含碳负极活性材料以1:99至20:80的重量比存在。
10.如权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述锂二次电池是形状因子之比为0.4以上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李炳九，柳德铉，李宽熙，李明安，金秀珍，
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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