正极活性材料用复合物、包含其的二次电池用正极和包含该正极的二次电池的制作方法

本申请要求基于2021年8月17日提交的韩国专利申请10-2021-0108241号和2022年7月27日提交的韩国专利申请10-2022-0092845号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及一种正极活性材料用复合物、包含其的二次电池用正极和包含该正极的二次电池。

背景技术：

1、最近对储能技术的兴趣逐渐增加。随着其应用领域扩展到移动电话、摄像机、笔记本电脑以及甚至电动汽车的能源，电化学装置的研究和开发工作正在越来越具体地进行。

2、电化学装置是这方面最值得注意的领域，其中，开发能够充电/放电的二次电池是关注的焦点。最近，在开发二次电池方面，为了提高容量密度和比能量，正在积极地进行新电极设计和电池设计的研究和开发。

3、目前，在已投入实际使用的二次电池中，锂离子电池因其与常规电池相比更高的工作电压和明显更高的能量密度等优点而成为焦点。

4、然而，由于使用电解液的锂离子电池具有负极和正极被隔膜隔开的结构，如果隔膜因变形或外部冲击而损坏，可能会发生短路，从而可能导致过热或爆炸的危险。为了解决上述问题，正在开发使用离子导电聚合物或无机材料的固体电解质材料和使用这些材料的全固态电池。

5、使用固体电解质的锂离子二次电池的优点在于提高了电池的安全性，可以防止电解液的泄漏，从而改善了电池的可靠性，以及容易制造薄型电池。这些固体电解质根据材料的特性可以大致分为聚合物电解质材料和无机固体电解质材料。已知使用固体电解质在例如安全性、高能量密度、高输出和长寿命等电池性能方面是有利的，甚至在简化制造工艺、扩大/压缩电池和降低成本方面也是有利的，因此最近引起了越来越多的关注。

6、固体电解质的锂离子电导率仍低于电解液，然而从理论上讲，由于据报道固体中的离子电导率高于液体，因此从充放电倍率和高输出的角度看，全固态锂离子电池正在引起人们的关注。当使用固体电解质时，活性材料和电解质必须紧密接触以确保离子电导率。因此，在制造电极时通过施加高压来在活性材料和电解质之间形成紧密接触的技术是已知的。

7、然而，在如现有技术那样简单地施加高压的情况下，在许多情况下，活性材料和电解质之间的接触并没有因高压而充分实现，而且由于担心电极和/或固体电解质可能因高压加压而损坏，因此需要开发一种更有效的方法。

8、同时，当使用固体电解质时，不仅需要活性材料和电解质之间的紧密接触，而且还需要活性材料和导电材料之间的紧密接触。

9、然而，目前制造全固态电池的电极的方法主要是通过简单混合组分的方法进行的，由于这种方法的局限性，无法充分降低电极的电阻。

10、[现有技术文献]

11、韩国公开专利10-2015-0064697号

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明旨在解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种正极活性材料用复合物、包含其的二次电池用正极和包含该正极的二次电池，所述复合物通过形成正极活性材料与固体电解质和导电材料紧密接触的结构而能够提供优异的离子电导率和电子电导率。

3、[技术方案]

4、为了实现上述目的，本发明提供了一种正极活性材料用复合物，其包含：

5、正极活性材料；和

6、形成在所述正极活性材料的孔和表面上的涂层，

7、其中，所述涂层由包含导电材料粉末和粒径(d50)为0.3μm至2μm的固体电解质粉末的涂覆组合物形成。

8、另外，本发明提供了一种包含所述正极活性材料用复合物的二次电池用正极。

9、另外，本发明提供了一种包含上述正极、负极和固体电解质的二次电池。

10、[有益效果]

11、本发明的正极活性材料用复合物通过用固体电解质和导电材料在正极活性材料表面及其孔的内部形成涂层，从而形成正极活性材料与固体电解质和导电材料紧密接触的结构，从而提供了优异的离子电导率和电子电导率。

12、另外，包含所述正极活性材料用复合物的二次电池用正极提供了优异的离子电导率和电子电导率。

13、另外，由于上述的正极的性能改善，包含该正极的二次电池提供了改善的电池容量、改善的充放电特性和寿命特性。

技术特征：

1.一种正极活性材料用复合物，其包含：

2.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，所述涂层是干涂法涂层。

3.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，所述正极活性材料包含直径d50为0.5μm至3μm的孔。

4.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，用于所述正极的所述导电材料粉末的粒径d50为0.02μm至2μm。

5.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，所述涂覆组合物中包含的所述导电材料与所述固体电解质的重量比为0.2:9.8至6:4。

6.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，相对于100重量份的所述正极活性材料用复合物，用于涂覆所述正极活性材料的所述导电材料和所述固体电解质的总重量为2重量份至50重量份。

7.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，所述正极活性材料具体地是选自由以下组成的组的至少一种：licoo2、linio2、limn2o4、licopo4、lifepo4和lini1-x-y-zcoxm1ym2zo2，其中m1和m2相互独立地是选自由al、ni、co、fe、mn、v、cr、ti、w、ta、mg和mo组成的组的任意一种，并且x、y和z相互独立地是构成所述氧化物的元素的原子分数，并且0≤x<0.5、0≤y<0.5、0≤z<0.5、0<x+y+z≤1。

8.如权利要求1所述的正极活性材料用复合物，其中，所述固体电解质粉末为硫化物类固体电解质粉末。

9.一种包含权利要求1至8中任一项所述的正极活性材料用复合物的二次电池用正极。

10.如权利要求9所述的二次电池用正极，其中，所述正极还包含导电材料和固体电解质。

11.如权利要求10所述的二次电池用正极，其中，所述正极还包含粘合剂。

12.一种包含权利要求9所述的正极、负极和固体电解质的二次电池。

技术总结
本发明提供了一种正极活性材料复合物、包含其的二次电池电极以及包含该电极的二次电池，所述正极活性材料复合物包括：正极活性材料；和形成在所述正极活性材料的孔和表面上的涂层，其中所述涂层由包含导电材料粉末和粒径(D50)为0.3μm至2μm的固体电解质粉末的涂覆组合物形成。

技术研发人员：金明洙,金明星,金泰坤
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：2024/1/14