可再充电锂电池用正极、其制法和含其的可再充电锂电池制造技术

提供可再充电锂电池用正极、其制法和含其的可再充电锂电池，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括锂磷酸盐化合物颗粒和附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的纤维型碳。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及用于可再充电锂电池的正极、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。
技术介绍
可再充电锂电池作为用于小型便携式电子设备的能源近来已引起了注意。它们使用有机电解质溶液，并由此具有至少两倍于使用碱性水溶液的常规电池的放电电压且因此，具有高的能量密度。该可再充电锂电池通过如下使用将电解质注入包括正极和负极的电池单元中，所述正极包括可嵌入和脱嵌锂的正极活性物质，所述负极包括可嵌入和脱嵌锂的负极活性 物质。考虑到用于汽车如电动车(EV)、混合动力车(HEV)等的电池的近来越来越多的需求，对与其它正极活性物质相比具有优异稳定性的更稳定的LiFePO4存在越来越多的兴趣。而且，由于LiFePO4具有优异的循环寿命特性且同时通过使用廉价的材料而成本低，因此其可有用地应用于制备用于能量储存系统(ESS)的可再充电锂电池的正极活性物质。但是，由于低的电导率，在二次颗粒的表面上的LiFePO4可相对良好地参与充电和放电，而在二次颗粒内部的LiFePO4不能良好地参与充电和放电。
技术实现思路
一个实施方式提供用于可再充电锂电池的正极，其通过采用直到二次颗粒的中心的优异的电导率而具有优异的在高倍率下的循环寿命特性。另一实施方式提供所述用于可再充电锂电池的正极的制造方法。再一实施方式提供包括所述用于可再充电锂电池的正极的可再充电锂电池。根据一个实施方式，提供用于可再充电锂电池的正极，包括集流体；和设置在所述集流体上且包括正极活性物质的正极活性物质层。所述正极活性物质可包括锂磷酸盐(lithium phosphate)化合物颗粒和附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的纤维型碳。所述锂磷酸盐化合物颗粒可具有范围为IOO-1OOOnm的尺寸。所述锂磷酸盐化合物颗粒可包括由下式I表示的化合物。化学式ILiFe1^xMxPO4在化学式I中，M为Co、Mn、V、Mg或其组合，和O 彡 X彡 0.20。所述纤维型碳可包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米纤维、或其组合，且特别是碳纳米管、碳纳米纤维、或其组合。所述纤维型碳可具有范围为5-25nm的直径和范围为5-200 μ m的长度。附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的所述纤维型碳的长度可如下测量将其中附着所述纤维型碳的锂磷酸盐化合物颗粒溶解在酸溶液如硝酸溶液中O. 5-2小时，使附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的所述纤维型碳完全暴露，然后使用FE-SEM测量所暴露的纤维型碳的长度。基于100重量份的所述锂磷酸盐化合物颗粒，可以O. 01-20重量份的量包括所述纤维型碳。所述纤维型碳可为5-1000nm长地附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部。所述正极活性物质可具有球形形状和范围为5-30 μ m的粒径(D50)。所述粒径(D50)是指在直径分布图中其累计体积对应于50体积％的颗粒的平均直径。所述正极活性物质层可进一步包括基于碳的材料(碳类材料)。所述基于碳的材料可为粉末、不成形的(shapeless)或其组合且存在于锂磷酸盐化合物颗粒的外部、表面或内部的至少之一。根据另一实施方式，提供所述用于可再充电锂电池的正极的制造方法，其包括将锂磷酸盐化合物材料与纤维型碳混合；将混合物干燥；将干燥的产物热处理；和将热处理的正极活性物质涂布在集流体上。在一些实施方式中，所述干燥在盘式喷雾干燥器(约15000-约25000rpm的盘旋转速度、约200-约300°C的上部温度和约100-约130°C的出口温度)中进行。所述锂磷酸盐化合物材料可由选自Li2C03、Li0H和LiNO3的至少一种及选自FePO4和Fe3 (PO4)2 · 8H20的至少一种得到；或由选自Li2CO3' LiOH和LiNO3的至少一种，选自FeC2O4 · 2H20、FePO4 和 Fe3(PO4)2 · 8H20 的至少一种及选自(NH4)2HPO4 和 Li3PO4 的至少一种得到。所述热处理可在范围为650_800°C的温度下进行。所述混合可包括将基于碳的材料添加到所述混合物中，所述基于碳的材料为粉末、不成形的或其组合。 根据另一实施方式，提供可再充电锂电池，其包括所述正极；负极；和电解质溶液。所述正极活性物质具有改善的内部电导率并实现具有优异的在高倍率下的循环寿命特性的可再充电锂电池。一些实施方式涉及用于可再充电锂电池的正极活性物质，包括由下式表示的锂磷酸盐化合物颗粒LiFei_xMxP04，其中M为Co、Mn、V、Mg或其组合，且O彡x彡O. 20 ;和纤维型碳，其中所述纤维型碳的至少一部分附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部。在一些实施方式中，所述纤维型碳包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米纤维、或其组合。 在一些实施方式中，所述纤维型碳具有约5nm_约25nm的直径和约5 μ m_约200 μ m的长度。在一些实施方式中，基于100重量份的所述锂磷酸盐化合物颗粒，以约O. 01-约20重量份的量包括所述纤维型碳。在一些实施方式中，附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的所述纤维型碳的所述部分的长度为约5nm-约lOOOnm。在一些实施方式中，所述颗粒包括一次颗粒，其中所述纤维型碳的至少一部分附着在所述一次颗粒的内部。在一些实施方式中，所述一次颗粒具有约IOOnm-约IOOOnm的尺寸。在一些实施方式中，多个一次颗粒一起形成至少一个二次颗粒，所述二次颗粒具有球形形状和约5 μ m-约30 μ m的粒径。在一些实施方式中，所述正极活性物质进一步包括粉末形式、不成形形式或其组合的基于碳的材料。一些实施方式涉及用于可再充电锂电池的正极活性物质的制造方法，包括将纤维型碳与由式LiFehMxPO4表示的锂磷酸盐化合物材料混合，其中M为Co、Mn、V、Mg或其组合，且O < X < O. 20 ;将混合物干燥；和将干燥的产物热处理。在一些实施方式中，所述锂磷酸盐化合物材料由选自Li2C03、Li0H和LiNO3的至少一种及选自？6 04和Fe3(PO4)2 ·8Η20的至少一种得到；或由选自Li2C03、Li0H和LiNO3的至少一种，选自 FeC2O4 · 2H20、FePO4 和 Fe3 (PO4) 2 · 8H20 的至少一种及选自(NH4) 2ΗΡ04 和 Li3PO4的至少一种得到。在一些实施方式中，所述热处理在约650-约800°C的温度下进行。在一些实施方式中，混合包括向所述混合物添加基于碳的材料，所述基于碳的材料为粉末形式、不成形形式或其组合。在一些实施方式中，所述纤维型碳包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米纤维、或其组合。一些实施方式涉及可再充电锂电池，包括正极、负极和电解质，其中所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括由下式表示的锂磷酸盐化合物颗粒IiFehMxPO4,其中M为Co、Mn、V、Mg或其组合，且O彡x彡O. 20 ;和纤维型碳，其中所述纤维型碳的至少一部分附着在锂磷酸盐化合物颗粒内部。在一些实施方式中，所述纤维型碳包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米纤维、或其组合。在一些实施方式中，所述纤维型碳具有约5nm_约25nm的直径和约5 μ m_约200 μ m的长度。在一些实施方式中，附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的所述纤维型碳的所述部分的长度为约5nm-约lOOOnm。在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于可再充电锂电池的正极活性物质，包括：由下式表示的锂磷酸盐化合物颗粒：LiFe1?xMxPO4，其中M为Co、Mn、V、Mg或其组合，且0≤x≤0.20；和纤维型碳，其中所述纤维型碳的至少一部分附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒的内部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋在爀，朴商仁，朴韩尔，金志贤，金起贤，刘容赞，李夏英，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：