本發(fā)明涉及一種鋰二次電池用正極及包括該正極的鋰二次電池。

背景技術(shù)：

1、由于便攜式電子設備的使用增加以及化石燃料的使用所帶來的co2排放等環(huán)境問題等，使用二次電池作為動力源的電動汽車的普及快速進展，由此對二次電池的需求急劇增加，隨著這種需求的增加，對二次電池的高容量和高安全性的需求也隨之增加。

2、在全球汽車用電池市場中，當根據(jù)用于鋰二次電池的正極活性物質(zhì)對正極進行分類時，大致可以列舉使用鎳鈷錳酸鋰等作為正極活性物質(zhì)的ncm基正極和使用磷酸鐵鋰(lfp)、磷酸錳鐵鋰(lfmp)等作為正極活性物質(zhì)的lfp基正極。

3、其中，用于所述lfp基正極的lfp基正極活性物質(zhì)的特征在于，具有穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu)，并且在鋰離子的脫嵌過程中結(jié)構(gòu)不會改變，而且具有優(yōu)異的高溫循環(huán)性能和安全性。

4、因此，磷酸鐵鋰正極活性物質(zhì)是具有高安全性的正極材料，通過使用其作為正極的正極活性物質(zhì)，可以有助于確保鋰二次電池的高安全性。但是，所述lfp基正極活性物質(zhì)存在電導率低且鋰離子擴散系數(shù)低的局限性。

5、此外，包含lfp基正極活性物質(zhì)的lfp基正極具有低電解液潤濕性(wettability)，因此電子的供應不順利，并且電解質(zhì)難以滲透到正極混合物層中。因此，如圖1所示，發(fā)生駝峰(hump)現(xiàn)象，當發(fā)生這種駝峰現(xiàn)象時，初始電芯不能表現(xiàn)出最大性能，并且在容量方面，存在在容量保持率穩(wěn)定之前無法使用電池所持有的最大容量的問題。

6、圖1是示出使用lfp基正極活性物質(zhì)的正極的根據(jù)循環(huán)的容量保持率變化的圖，如圖1所示，特征在于，初期沒有表現(xiàn)出100％的容量，而是出現(xiàn)緩慢增加的現(xiàn)象(駝峰現(xiàn)象)。

7、進一步地，使用lfp基正極活性物質(zhì)的正極混合物層與正極集流體的粘合力低，從而導致電阻的增加，因此存在電芯性能降低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問題

2、作為本發(fā)明的一個具體實施方案，其目的在于，通過使用lfp基正極活性物質(zhì)，保持電池的高安全性的同時改善包含lfp基正極活性物質(zhì)的正極中的能量密度低的問題。

3、此外，作為本發(fā)明的另一個具體實施方案，其目的在于，在鋰二次電池中，通過改善包含lfp基正極活性物質(zhì)的正極中的電解液潤濕性來改善電導率，并且提高與正極集流體的粘合力。

4、技術(shù)方案

5、根據(jù)本發(fā)明，提供一種正極，所述正極包括：集流體；第一正極混合物層，其形成在集流體的至少一面上；以及第二正極混合物層，其形成在所述第一正極混合物層上，其中，所述第一正極混合物層包含具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的第一正極活性物質(zhì)，所述第二正極混合物層包含具有橄欖石基晶體結(jié)構(gòu)的第二正極活性物質(zhì)，所述第一正極混合物層和所述第二正極混合物層具有1:9至4:6的厚度比。

6、所述第一正極活性物質(zhì)可以為由化學式1表示的鋰過渡金屬復合氧化物。

7、[化學式1]

8、lianixcoymnzm1wo2

9、在所述化學式1中，m1為選自al、mg、v、ti和zr中的至少一種，0.9≤a≤1.5，0.5≤x<1，0<y≤0.4，0<z≤0.4，0<w≤0.04，x+y+z+w＝1。

10、所述第二正極活性物質(zhì)可以為由化學式2表示的鋰過渡金屬氧化物。

11、[化學式2]

12、limpo4

13、在所述化學式2中，m為選自fe、mn、ni、co和v中的至少一種。

14、所述第二正極混合物層可以進一步包含第一正極活性物質(zhì)。

15、相對于包括第一正極混合物層和第二正極混合物層的整個正極混合物層中的包含第一正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)的總重量，所述第二正極混合物層可以包含0.5-30重量％的第一正極活性物質(zhì)。

16、相對于包含第一正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)的總重量，包括第一正極混合物層和第二正極混合物層的整個正極混合物層中包含的第二正極活性物質(zhì)的含量可以為50重量％以上。

17、所述第二正極混合物層可以包含縱橫比為2以上的線型導電劑。

18、相對于第二正極混合物層的總重量，所述線型導電劑的含量可以為1-10重量％。

19、所述第二正極混合物層可以包含線型導電劑，所述線型導電劑為碳納米管；碳纖維；選自銅、鎳、鋁和銀中的至少一種金屬纖維。

20、所述第一正極混合物層可以進一步包含選自碳纖維、碳納米管、石墨、炭黑(乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑、熱裂炭黑)、金屬纖維、金屬粉末、導電晶須、導電性金屬氧化物和導電性聚合物中的至少一種導電劑。

21、相對于第一正極混合物層的總重量，所述導電劑的含量可以為1-10重量％。

22、所述第一正極混合物層和所述第二正極混合物層中的至少一個可以進一步包含除第一正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)以外的第三正極活性物質(zhì)。

23、所述第三正極活性物質(zhì)可以為選自li2mno3、li2pto3、limn2o4和lini0.5mn1.5o4中的至少一種。

24、作為另一個方面，根據(jù)一個具體實施方案，提供一種鋰二次電池，在所述鋰二次電池中，負極和正極交替層疊，并且隔膜設置在所述負極和所述正極之間，所述正極是如上所述的正極。

25、有益效果

26、根據(jù)本發(fā)明的正極包含具有高容量特性的ncm基正極活性物質(zhì)，從而可以改善lfp基正極活性物質(zhì)所具有的低電導率、對正極集流體的低粘合力以及對電解液的低潤濕性。

27、因此，通過使用本發(fā)明的正極，可以在包含lfp基正極活性物質(zhì)的同時改善電芯的電阻，并且可以解決初始容量的駝峰問題。

技術(shù)特征：

1.一種正極，所述正極包括：集流體；第一正極混合物層，其形成在集流體的至少一面上；以及第二正極混合物層，其形成在所述第一正極混合物層上，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述第一正極活性物質(zhì)為由化學式1表示的鋰過渡金屬復合氧化物：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述第二正極活性物質(zhì)為由化學式2表示的鋰過渡金屬氧化物：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述第二正極混合物層進一步包含第一正極活性物質(zhì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正極，其中，相對于包括第一正極混合物層和第二正極混合物層的整個正極混合物層中的包含第一正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)的總重量，所述第二正極混合物層包含0.5-30重量％的第一正極活性物質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正極，其中，相對于包含第一正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)的總重量，包括第一正極混合物層和第二正極混合物層的整個正極混合物層中包含的第二正極活性物質(zhì)的含量為50重量％以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述第二正極混合物層包含縱橫比為2以上的線型導電劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的正極，其中，相對于第二正極混合物層的總重量，所述線型導電劑的含量為1-10重量％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述第二正極混合物層包含線型導電劑，所述線型導電劑為碳納米管；碳纖維；選自銅、鎳、鋁和銀中的至少一種金屬纖維。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極，其中，所述第一正極混合物層進一步包含選自碳纖維、碳納米管、石墨、炭黑、金屬纖維、金屬粉末、導電晶須、導電性金屬氧化物和導電性聚合物中的至少一種導電劑。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的正極，其中，所述炭黑包括乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑和熱裂炭黑。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的正極，其中，相對于第一正極混合物層的總重量，所述導電劑的含量為1-10重量％。

13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的正極，其中，所述第一正極混合物層和所述第二正極混合物層中的至少一個進一步包含除第一正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)以外的第三正極活性物質(zhì)。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的正極，其中，所述第三正極活性物質(zhì)為選自li2mno3、li2pto3、limn2o4和lini0.5mn1.5o4中的至少一種。

15.一種鋰二次電池，在所述鋰二次電池中，負極和正極交替層疊，并且隔膜設置在所述負極和所述正極之間，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鋰二次電池用正極及包括該正極的鋰二次電池，并且提供一種正極，所述正極包括：集流體；第一正極混合物層，其形成在集流體的至少一面上；以及第二正極混合物層，其形成在所述第一正極混合物層上，其中，所述第一正極混合物層包含具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的第一正極活性物質(zhì)，所述第二正極混合物層包含具有橄欖石基晶體結(jié)構(gòu)的第二正極活性物質(zhì)，所述第一正極混合物層和第二正極混合物層具有1:9至4:6的厚度比。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡洙雄,崔承烈
受保護的技術(shù)使用者：SK新能源株式會社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30