锂二次电池的制备方法和由其制备的锂二次电池与流程

本申请要求于2020年11月27日提交的韩国专利申请no.10-2020-0162322的优先权，其公开内容在此通过引用并入。本发明涉及一种制备锂二次电池的方法和由此制备的锂二次电池。

背景技术：

1、近来，随着使用电池的电子装置如移动电话、笔记本电脑和电动车辆的迅速普及，对具有相对高容量以及小尺寸和轻质的二次电池的需求迅速增加。特别地，由于锂二次电池轻质且具有高的能量密度，锂二次电池作为便携式装置的驱动电源正受到关注。因此，已经积极地进行了改善锂二次电池性能的研究和开发工作。

2、碳基材料，例如石墨，主要用作锂二次电池的负极材料，但是由于碳基材料具有低的单位质量容量，其缺点在于难以制备高容量锂二次电池。因此，已经开发了与锂形成金属间化合物的材料，例如硅、锡及其氧化物，并将其用作表现出比碳基材料容量更高的非碳基负极材料，但是这些负极材料的局限性在于在初始充电和放电期间的不可逆容量损失大。

3、为了解决该限制，已经研究并提出了一种通过使用可提供锂离子源或存储并在第一循环之后表现出电化学活性从而不降低电池整体性能的材料作为正极材料来克服负极的不可逆容量损失的方法。具体地，存在一种在正极中使用锂镍基氧化物如li2nio2作为牺牲正极材料或过放电抑制剂的方法。

4、然而，由于大多数锂镍基氧化物的限制在于价格昂贵且产生大量锂副产物以增加产生的气体量，因此需要一种替换它们的方法。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个方面提供了一种锂二次电池，其通过引入可补偿由具有高不可逆容量损失的负极材料引起的问题的正极材料，可最终仅降低锂消耗而不降低电阻和寿命特性。

3、技术方案

4、根据本发明的一个方面，提供了一种制备锂二次电池的方法，其包括以下步骤：

5、(1)通过将平均粒径(d50)小于7μm的小颗粒锂复合过渡金属氧化物与含硼原料混合并进行热处理来制备第一正极活性材料；

6、(2)通过将平均粒径(d50)为8μm以上的大颗粒锂复合过渡金属氧化物与含钴原料和含硼原料混合并进行热处理来制备第二正极活性材料；

7、(3)混合所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料以制备具有双峰粒径分布的正极材料；

8、(4)通过将正极材料涂覆在正极集电体上来制备正极；以及

9、(5)组装正极、包含硅基负电极活性材料的负极和隔膜。

10、根据本发明的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包括：包含具有双峰粒径分布的正极材料的正极；包含硅基负极活性材料的负极；和隔膜，

11、其中，所述正极材料包括第一正极活性材料和第二正极活性材料，

12、其中，所述第一正极活性材料包含平均粒径(d50)小于7μm的小颗粒锂复合过渡金属氧化物，和在所述小颗粒锂复合过渡金属氧化物上形成的含硼涂层，并且

13、第二正极活性材料包含平均粒径(d50)为8μm以上的大颗粒锂复合过渡金属氧化物，和在大颗粒锂复合过渡金属氧化物上形成的含钴和硼的涂层。

14、有利效果

15、本发明的制备锂二次电池的方法可以通过在使用高容量硅基负极活性材料的同时补偿双峰正极材料的不可逆容量损失的问题来制备具有改善的输出特性和高温寿命的锂二次电池。

技术特征：

1.一种制备锂二次电池的方法，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含硼原料是选自h3bo3和b2o3中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含钴原料是选自co3o4和co(oh)2中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述小颗粒锂复合过渡金属氧化物的总量，步骤(1)中的所述含硼原料的混合量为0.03重量％至0.25重量％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述大颗粒锂复合过渡金属氧化物的总量，步骤(2)中的所述含钴原料的混合量为0.1重量％至1.5重量％。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述大颗粒锂复合过渡金属氧化物的总量，步骤(2)中的所述含硼原料的混合量为0.03重量％至0.25重量％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)的热处理在250℃至400℃下进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)的热处理在250℃至400℃下进行。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中的所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料以10：90至40：60的重量比混合。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锂复合过渡金属氧化物由式1表示：

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅基负极活性材料是选自以下中的至少一种：si；siox，其中0<x<2；和si-y合金，其中y是选自碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、过渡金属、稀土元素及其组合的元素，并且不是si。

12.一种锂二次电池，其包括：包含具有双峰粒径分布的正极材料的正极，包含硅基负极活性材料的负极，和隔膜，

13.根据权利要求12所述的锂二次电池，其中，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料以10：90至40：60的重量比混合。

14.根据权利要求12所述的锂二次电池，其中，在所述锂复合过渡金属氧化物中，镍在过渡金属总量中的量为70mol％以上。

15.根据权利要求12所述的锂二次电池，其中，所述硅基负极活性材料是选自以下中的至少一种：si；siox，其中0<x<2；和si-y合金，其中y是选自碱金属、碱土金属、第13族元素、第14族元素、过渡金属、稀土元素及其组合的元素，并且不是si。

技术总结
本发明涉及一种制备锂二次电池的方法，所述方法包括以下步骤：(1)通过将平均粒径(D<subgt;50</subgt;)小于7μm的小颗粒锂复合过渡金属氧化物与含硼原料混合并进行热处理来制备第一正极活性材料；(2)通过将平均粒径(D<subgt;50</subgt;)为8μm以上的大颗粒锂复合过渡金属氧化物与含钴原料和含硼原料混合并进行热处理来制备第二正极活性材料；(3)混合所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料以制备具有双峰粒径分布的正极材料；(4)通过将正极材料涂覆在正极集电体上来制备正极；和(5)组装正极、包含硅基负极活性材料的负极和隔膜。

技术研发人员：白韶螺,金学允,许赫,金东晖,金亨镒,蔡瑟基,郑王谟,李东勋
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13