正极、其制造方法、及包括所述正极的锂电池技术

正极、其制造方法和包括所述正极的锂电池，所述正极包括集流体和形成在所述集流体上的正极活性物质层，其中所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和具有网络结构的含硼的无机粘合剂。

【技术实现步骤摘要】

一个或多个实施方式涉及正极、其制造方法、及包括所述正极的锂电池，且更具体地，涉及包含具有网络结构的无机粘合剂的正极、其制造方法、及包括所述正极的锂电池。
技术介绍
近来，作为小型便携式电子设备的电源，锂电池已经引起重大关注。使用有机电解质溶液的锂电池具有为使用碱性水溶液作为电解质的电池的放电电压的至少大约两倍高的放电电压和比使用碱性水溶液的电池的能量密度高的能量密度。锂电池具有高的电压和高的能量密度，且具有增强的稳定性。由于这些性质，锂电池用作便携式电子设备的电源。但是，由于更小且轻型的便携式电子应用越来越多地开发，因此需要开发与常规锂电池相比具有更高的驱动电压、更长的寿命和更高的能量密度的电池。具有这些性能的这样的电池可通过改善各种电池组件的性能开发。例如，电池的性质取决于其中包括的电极活性物质、电解质和其它电池材料。特别地，电极的性质取决于电极活性物质、集流体和提供所述电极活性物质与集流体之间的粘合力的粘合剂。由于结合到活性物质的锂离子的量取决于活性物质的量和种类，因此可使用更多的活性物质和使用具有大的固有容量的活性物质制造具有高容量的电池。另外，当粘合剂提供在活性物质之间或在活性物质和集流体之间的强的粘合力时，电子和锂离子在电极内平稳地移动，且电极的内阻降低。结果，可实现相对高的充电/放电效率。高容量电池需要包括例如金属和石墨的复合电极，因为复合电极的活性物质在充电和放电期间在很大程度上膨胀和收缩。因此，除了优异的粘合力外，粘合剂还应具有优异的弹性和回复性质，使得即使在反复的膨胀和收缩后也可保持粘合剂的原始粘合力和电极结构。 用作粘合剂材料的基于聚偏氟乙烯(PVDF)的聚合物当使用时溶解在溶剂如N-甲基-2-吡咯烷酮中。基于PVDF的聚合物具有强的粘合力。但是，基于PVDF的聚合物的膨胀非常小，为约10%，因此使用大量的基于PVDF的聚合物以得到充分的粘合力。另外，基于PVDF的聚合物在使用前溶解在有机溶剂中，由此使制造过程复杂化。用作粘合剂材料的丁苯橡胶(SBR)具有优异的弹性性能。但是，SBR的粘合力非常弱，使得在多个充电/放电循环后，电极结构变化且包括这样的电极的电池的容量和寿命降低。尽管已通常使用这两种粘合剂材料的混合物，但是需要改善粘合剂的性能。需要开发具有优异的弹性和粘合力的水性(水基,waterborne)粘合剂以开发具有更长寿命的电池。
技术实现思路
—个或多个实施方式包括具有长寿命和优异稳定性的正极。一个或多个实施方式包括所述正极的制造方法。一个或多个实施方式包括包含所述正极的锂电池。另外的方面将在以下描述中部分地阐明，且部分地从该描述明晰，或可通过所提供的实施方式的实践获悉。根据一个或多个实施方式，正极包括集流体、和形成在所述集流体上的正极活性物质层，其中所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和具有网络结构的含硼的无机粘合剂。根据一个或多个实施方式，正极的制造方法包括:通过将正极活性物质、导电剂、含硼的无机材料和溶剂混合而制备正极活性物质浆料，其中所述含硼的无机材料通过所述混合转变为含硼的无机粘合剂；和将所述正极活性物质浆料涂覆在集流体上，并将所涂覆的浆料在约100-约150°C范围内的温度下干燥约30-约120分钟。根据一个或多个实施方式，锂电池包括:如上讨论的正极；负极；和介于所述正极和负极之间的隔板。附图说明由结合附图考虑的实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中:图1是根据实施方式的锂电池的结构的示意图；图2是说明根据实施例1-4和对比例1-3制备的锂电池的寿命特性的图。具体实施例方式现在将详细介绍实施方式，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本 实施方式可具有不同的形式并且不应解释为限于本文中所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式，以解释本描述的各方面。如本文中使用的表述“…的至少一种(个)”当在要素列表之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。下文中，将描述正极、其制造方法和包括所述正极的锂电池。根据实施方式的正极包括集流体和形成在所述集流体上的正极活性物质层，其中所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和具有网络结构的含硼的无机粘合剂。在一些电池中，在正极活性物质和电解质溶液之间经常发生副反应。具体地，如果包括Mn基正极活性物质例如LiMn2O4的电池连续地充电和放电(特别是在高温下)，在LiMn2O4的表面上发生与电解质溶液的副反应。因为通过H2O和LiPF6之间的反应产生HF，和所述HF攻击布置在所述Mn基正极活性物质的表面上的Mn，且Mn被洗脱到所述电解质溶液中，因此发生该副反应。由于这样的副反应，LiMn2O4活性物质的Mn被溶解在所述电解质溶液中，使得所述正极活性物质至少部分地被破坏。因此，电池的寿命迅速降低。粘合剂为帮助所述活性物质和导电剂等的粘合以及所述活性物质和集流体的粘合的成分。在本领域中通常使用的聚合物粘合剂可导致与所述电解质溶液的多种副反应以使锂电池的性能恶化。可通过使用无机粘合剂代替所述聚合物粘合剂而防止与所述电解质溶液的副反应。具有网络结构的含硼的无机粘合剂具有充足的粘合能力，因为蛛网状的结构粘住所述活性物质。因此，所述无机粘合剂是非常稳定的，具有低的与电解质溶液的反应性，不导致与正极活性物质或电解质溶液的副反应，和帮助形成正极。根据实施方式，所述具有网络结构的含硼的无机粘合剂可包括基于硼的氧化物。所述基于硼的氧化物可抑制电解质溶液和正极活性物质之间的副反应，因为其具有低的与电解质溶液的反应性。为了通过使用所述无机粘合剂制备正极活性物质浆料，所述无机粘合剂应溶解在水或醇中或者应具有非常低的熔点。所述基于硼的氧化物是水溶性的和容易溶解在醇中。所述含硼的无机粘合剂的实例包括B203、H3BO3和Li2B4O7,但不限于此。在本文中可使用在本领域中通常使用的任何正极活性物质。所述正极活性物质可为由下式的任一种表示的化合物，但不限于此。LiUbD2 (其中 0.95 彡 a 彡 1.1 和 O 彡 b 彡 0.5) ^iaE1AO2-CDc (其中0.95 彡 a 彡 1.1，0 彡 b 彡 0.5 和 O 彡 c 彡 0.05) ;LiE2_bXb04_cDc (其中 O 彡b 彡 0.5 和O 彡 c 彡 0.05) !LiaNi1^cCobBcDa (其中 0.95 彡 a 彡 1.1，O 彡 b 彡 0.5，O 彡 c 彡 0.05和 0〈a ( 2) ;LiaNi卜b_cCobXc02_aMa (其中 0.95 彡 a 彡 1.1，O 彡 b 彡 0.5，O 彡 c 彡 0.05和 0〈α〈2) ;LiaNi卜b_cCobXc02_aM2(其中 0.95 彡 a 彡 1.1，O 彡 b 彡 0.5，O 彡 c 彡 0.05 和0〈a〈2) !LiaNi1JnbXcDa (其中 0.95 彡 a 彡 1.1，O 彡 b 彡 0.5，O 彡 c 彡 0.05 和 0〈 α 彡 2)；LiaNi卜b_cMnbXc02_aMa (其中 0.95 彡 a 彡 1.1，O 彡 b 彡 0.5，O 彡 c 彡 0.05 和 0〈 α〈2)；LiaNi卜本文档来自技高网...

【技术保护点】
正极，包括集流体、和形成在所述集流体上的正极活性物质层，其中所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和具有网络结构的含硼的无机粘合剂。

【技术特征摘要】
2012.01.26 KR 10-2012-00077941.正极，包括集流体、和形成在所述集流体上的正极活性物质层， 其中所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和具有网络结构的含硼的无机粘合剂。2.权利要求1的正极，其中所述具有网络结构的含硼的无机粘合剂为基于硼的氧化物。3.权利要求1的正极，其中所述含硼的无机粘合剂包括选自Β203、Η3Β03和Li2B4O7的至少一种。4.权利要求1的正极，其中所述含硼的无机粘合剂为B203。5.权利要求1的正极，其中所述正极活性物质为LiMn204。6.权利要求1的正极,其中所述正极包括1-10重量份的所述导电剂和1-10重量份的所述具有网络结构的含硼的无机粘合剂，基于100重量份的所述正极活性物质。7.正极的制造方法，所述方法包括: 通过将正极活性物质、导电剂、含硼的无机材料和溶剂混合而制备正极活性物质浆料，其中所述含硼的无机材料通过所述混合转变为含硼的无机粘合剂；和将所述正极活...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤德，朴容彻，宋美兰，徐真亭，金玟周，刘螺凛，许京宰，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：