用于可再充电锂电池的正极活性物质和可再充电锂电池制造技术

本发明专利技术涉及用于可再充电锂电池的正极活性物质和可再充电锂电池。用于可再充电锂电池的正极包括正极活性物质和活性炭，其中相对于所述正极活性物质的100%的平均粒径，所述活性炭的平均粒径为约100%～约160%。

【技术实现步骤摘要】
用于可再充电锂电池的正极活性物质和可再充电锂电池
公开了用于可再充电锂电池的正极以及包括其的可再充电锂电池。
技术介绍
近来，由于便携式电子设备的尺寸和重量的减小以及便携式电子装置的普及，已经积极地进行了对作为便携式电子装置的电源的具有高能量密度的可再充电锂电池的研究。可再充电锂电池包括负极、正极和电解质，并且通过当锂离子嵌入正极和负极中以及从正极和负极脱嵌时的氧化和还原反应产生电能。这样的可再充电锂电池将锂金属、基于碳的(碳类)材料、Si等用于负极活性物质。对于可再充电锂电池的正极活性物质，已经使用能够嵌入和脱嵌锂离子的金属硫属化物化合物，和复合金属氧化物例如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0<x<1)、LiMnO2等。近来，已经进行了通过将电极制成薄膜而获得低电阻并且由此实现可再充电锂电池的高功率特性的尝试。然而，由于活性物质自身的特性，这样的电极仍然不是令人满意的。
技术实现思路
本专利技术实施方式的一个或多个方面涉及用于可再充电锂电池的正极，其具有优异的高倍率容量和循环寿命特性。本专利技术实施方式的另一方面涉及包括所述正极的可再充电锂电池。根据本专利技术的一个实施方式，用于可再充电锂电池的正极包括：正极活性物质；和活性炭，其具有相对于所述正极活性物质的100%的平均粒径在约100%～约160%范围内的平均粒径。相对于所述正极活性物质的100%的平均粒径，所述活性炭的平均粒径可在约100%～约140%范围内。所述正极活性物质和活性炭可以在约98:2～约60:40范围内的混合比存在。例如，所述正极活性物质和活性炭可以在约94:6～约69:31范围内的混合比存在。所述活性炭的平均粒径可在约1μm～约32μm范围内。例如，所述活性炭的平均粒径可在约1μm～约30μm范围内。所述正极可进一步包括导电材料和粘合剂。根据本专利技术的另一实施方式，提供可再充电锂电池，其包括：包括正极活性物质和活性炭的正极，所述活性炭具有相对于所述正极活性物质的100%的平均粒径在约100%～约160%范围内的平均粒径；包括负极活性物质的负极；和包括有机溶剂和锂盐的电解质。所述负极活性物质可为无定形碳。本专利技术实施方式的一个或多个方面涉及包括具有与正极活性物质的平均粒径相同或者比其大的平均粒径的活性炭的正极，并且因此可提供具有优异的高倍率充电和放电特性及循环寿命特性的电池。附图说明附图与说明书一起对本专利技术的示例性实施方式进行说明，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。这里，图1是显示根据一个实施方式的可再充电锂电池的示意图。具体实施方式在以下详细描述中，通过图示显示和描述本专利技术的仅一些示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，本专利技术可以许多不同的形式体现并且不应解释为限于本文中阐述的实施方式。而且，在本申请的上下文中，当第一元件被称为“在”第二元件“之上”时，其可直接在所述第二元件之上，或者可间接地在所述第二元件之上，其中在其间插入一个或多个中间元件。在整个说明书中，相同的附图标记始终是指相同的元件。根据本专利技术一个实施方式的正极包括正极活性物质和活性炭。所述正极活性物质可包括正极活性物质颗粒。在一个实施方式中，相对于所述正极活性物质的100%的平均粒径，所述活性炭的平均粒径在约100%～约160%并且特别是约100%～约140%范围内。根据本专利技术的一个实施方式，所述正极包括具有与所述正极活性物质的平均粒径(例如，平均粒度)相同或者比其大最大60%的平均粒径(例如，平均粒度)的活性炭，并且由于所述活性炭均匀地分散在所述活性物质内，因此可将所述正极制造成均匀的。此外，该均匀的电极可抑制或者减少否则由于反复的充电和放电(例如，高倍率输入和输出)引起的电极的部分退化，从而改善循环寿命特性。如果使用与所述正极活性物质相比具有更小的粒径(例如更小的平均粒径)的活性炭，则所述活性炭可具有更大的与所述正极活性物质的接触面积，但是由于以少的量包括的该添加剂(例如，所述活性炭)的分散特性(例如，所述分散特性是差的)而具有更少的有益效果。特别地，该效果在高倍率充电和放电期间可更加恶化或者降低，结果使高倍率充电和放电效率以及循环寿命特性恶化。此外，当在正极而不是负极中使用时，活性炭的所述效果(例如，锂离子的物理吸附和所述锂离子至所述正极活性物质的快速输送(delivery))可提高。特别地，所述正极在高倍率充电和放电期间具有更好的活性炭效果并且因此，可改善可再充电锂电池的高倍率充电和放电效率以及循环寿命特性。在本专利技术的一个实施方式中，所述活性炭的平均粒径在约1μm～约32μm范围内。例如，所述活性炭的平均粒径可在约1μm～约30μm范围内。在另一实施方式中，所述正极活性物质的平均粒径在约1μm～约20μm范围内。所述正极活性物质和活性炭可以在约98重量%:2重量%～约60重量%:40重量%且特别是约94重量%:6重量%～约69重量%:31重量%范围内的混合比(例如，重量比)存在。当将所述活性炭与所述正极活性物质以在以上混合比之外的比(例如，重量比)混合时，例如，通过包括以相对于所述正极活性物质大于约40%的量存在的所述活性炭时，具有比所述活性物质低的密度的所述活性炭可使电阻增大。此外，随着所述正极中包括的所述活性炭的量增加，所述正极中包括的所述正极活性物质的量降低，结果使电池容量降低。而且，由于所述活性炭具有高的硬度，并且从而在以较大的量包括所述活性炭时可降低所述正极的正极活性物质层的活性物质密度(activemassdensity)(例如，g/cc)，因此难以使用薄膜实现电池性能，从而使高倍率下的倍率容量恶化。此外，当将所述活性炭以在约2重量%:98重量%～约40重量%:60重量%范围内的所述活性炭与所述正极活性物质之比与所述正极活性物质一起使用并且所述活性炭具有比所述正极活性物质小的粒径时，所述活性炭可在电极中附聚并且不均匀地分布在其特定区域中，导致不均匀的输入和输出反应，这是不期望的。根据本专利技术一个实施方式的正极可进一步包括导电材料和粘合剂。例如，根据本专利技术一个实施方式的正极包括正极活性物质、活性炭、导电材料和粘合剂。在一个实施方式中，所述正极活性物质、活性炭、导电材料和粘合剂存在于形成于集流体上的正极活性物质层中。所述正极活性物质可包括可逆地嵌入和脱嵌锂的化合物(例如，锂化的插层(intercalation)化合物)。特别地，可使用钴、锰、镍、或其组合的至少一种和锂的复合氧化物。实例可为由下式表示的化合物：LiaA1-bXbD2(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5)；LiaA1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE1-bXbO2-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaE2-bXbO4-cDc(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05)；LiaNi1-b-cCobXcDα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.5，0<α≤2)；LiaNi1-b-cCobXcO2-αTα(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.5，0≤c≤0.05，0<α<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，包括：正极活性物质；和活性炭，其具有相对于所述正极活性物质的100%的平均粒径在100%～160%范围内的平均粒径。

【技术特征摘要】
2012.04.30 KR 10-2012-00454791.用于可再充电锂电池的正极，包括：正极活性物质；和与所述正极活性物质混合的活性炭，其具有相对于所述正极活性物质的100％的平均粒径在103％～160％范围内的平均粒径。2.权利要求1的用于可再充电锂电池的正极，其中相对于所述正极活性物质的100％的平均粒径，所述活性炭的平均粒径在103％～140％范围内。3.权利要求1的用于可再充电锂电池的正极，其中所述正极活性物质和活性炭以在98:2～60:40范围内的混合比存在。4.权利要求1的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：安正佑，沈揆允，石田澄人，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：