正极和包括其的锂二次电池的制作方法

文档序号:43761184发布日期:2025-11-14 23:52阅读:13来源:国知局

[相关申请的交叉引用]本申请要求于2023年8月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2023-0115742号的权益,其内容通过引用并入本文。[]本发明涉及正极和包括其的锂二次电池。


背景技术:

1、随着电动车辆、便携式电子装置等方面的技术的进展,对作为能源的锂二次电池的需求正在迅速增加。随着电动车辆、便携式电子装置等方面的技术的进展,对作为能源的锂二次电池的需求正在迅速增加。其中,随着电动车辆技术的最新进展,需要具有高能量密度的电池。

2、为了提高锂二次电池的能量密度,可以增加电极组件中包含的活性材料的量,以改善电池内部的有限空间的利用率。然而,如果增加活性材料的负载量以实现具有高能量密度的锂二次电池,则存在进行电极组件的卷绕过程期间芯部中的电极集流体中出现裂纹的问题。如果裂纹变得严重,则锂二次电池的锂移动路径被切断,并引起另外的副反应,从而使锂二次电池的长期性能劣化。


技术实现思路

1、技术问题

2、本发明旨在提供其中在卷绕电极组件期间在芯部中不出现裂纹的正极。

3、技术方案

4、[1]本发明提供了用于锂二次电池的正极,所述正极包括:正极集流体;和定位在正极集流体上的正极活性材料层,并且满足以下式(1)。

5、式(1):y=10×l/(p×t2)<7

6、在式(1)中,l为正极的负载量(mg/cm2),p为正极的孔隙率(%),以及t为正极活性材料层中包含的正极活性材料的振实密度(g/cc)。

7、[2]本发明可以提供根据[1]的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料层中包含的正极活性材料的振实密度为1.8 g/cc至2.5 g/cc。

8、[3]本发明可以提供根据[1]或[2]的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料层的负载量为44 mg/cm2至56 mg/cm2。

9、[4]本发明可以提供根据[1]至[3]中至少一者的用于锂二次电池的正极,其中正极的孔隙率为22.5%至30.0%。

10、[5]本发明可以提供根据[1]至[4]中至少一者的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料层中包含的正极活性材料为除锂之外的过渡金属中镍含量为90原子%或更大的基于锂镍的过渡金属氧化物。

11、[6]本发明可以提供根据[5]的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料为由以下式2表示的基于锂镍的氧化物。

12、[式2]

13、lianibcocm1dm2eo2

14、在式2中,m1为mn、al或其组合,m2为选自zr、w、y、ba、ca、ti、mg、ta和nb中的一者或更多者,0.8≤a≤1.2,0.9≤b<1,0<c<0.1,0<d<0.1,以及0≤e≤0.05。

15、[7]本发明可以提供根据[1]至[6]中至少一者的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料由单颗粒、伪单颗粒或其组合构成。

16、[8]本发明可以提供根据[1]至[7]中至少一者的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料层包含具有单峰颗粒尺寸分布的正极活性材料,其在体积累积颗粒尺寸分布图中表现出单峰。

17、[9]本发明可以提供根据[1]至[8]中至少一者的用于锂二次电池的正极,其中正极活性材料的平均粒径d50为3 μm至6 μm。

18、[10]本发明可以提供根据[1]至[9]中至少一者的用于锂二次电池的正极,其中正极的脆性力为35 gf或更小。

19、[11]本发明可以提供根据[10]的用于锂二次电池的正极,其中测量脆性力的断裂点距正极的表面的深度大于21 mm。

20、[12]本发明可以提供锂二次电池,包括电极组件,所述电极组件包括根据[1]至[12]中至少一者的正极、负极和分隔件。

21、[13]本发明可以提供根据[12]的锂二次电池,其中电极组件为具有其中正极、负极和介于正极与负极之间的分隔件沿一个方向卷绕的结构的卷绕型(jelly-roll type)。

22、[14]本发明可以提供根据[12]或[13]的锂二次电池,其中锂二次电池是圆柱形的。

23、[15]本发明可以提供根据[12]至[14]中至少一者的锂二次电池,其中,在电极组件中,在正极中匝数3以内不出现裂纹。

24、有益效果

25、在卷绕正极期间,正极端部处出现的台阶在随后的正极图案中引起对电极的外力,从而导致变形。如果变形的程度变得严重,则正极可能无法再承受变形并且出现塑性变形,而如果塑性变形变得更严重,则在正极中出现裂纹,从而导致永久变形。如果在正极中出现裂纹,则在充电和放电期间发生与电解液的副反应,从而使寿命特性劣化并引起气体生成问题。

26、根据本发明的正极调节正极的负载量、孔隙率和正极活性材料层中包含的正极活性材料的振实密度以满足特定关系,从而增加对塑性变形的抗性,使得不容易出现永久变形,或者即使出现塑性变形,也将永久变形的程度调节为小的,从而抑制正极的起始部处的永久变形,并且解决锂二次电池的寿命特性和气体生成问题。



技术特征:

1.一种用于锂二次电池的正极,所述正极包括:正极集流体;和定位在所述正极集流体上的正极活性材料层,所述正极满足以下式(1):

2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料层中包含的所述正极活性材料的振实密度为1.8 g/cc至2.5 g/cc。

3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料层的负载量为44 mg/cm2至56 mg/cm2。

4.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极的孔隙率为22.5%至30.0%。

5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料层中包含的所述正极活性材料为除锂之外的过渡金属中镍含量为90原子%或更大的基于锂镍的过渡金属氧化物。

6.根据权利要求5所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料为由以下式2表示的基于锂镍的氧化物:

7.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料由单颗粒、伪单颗粒或其组合构成。

8.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料层包含具有单峰颗粒尺寸分布的正极活性材料,其在体积累积颗粒尺寸分布图中表现出单峰。

9.根据权利要求8所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极活性材料的平均粒径d50为3 μm至6 μm。

10.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极,其中所述正极的脆性力为35 gf或更小。

11.根据权利要求10所述的用于锂二次电池的正极,其中测量所述脆性力的断裂点距所述正极的表面的深度大于21 mm。

12.一种锂二次电池,包括电极组件,所述电极组件包括根据权利要求1所述的正极、负极和分隔件。

13.根据权利要求12所述的锂二次电池,其中所述电极组件为具有其中所述正极、所述负极和介于所述正极与所述负极之间的所述分隔件沿一个方向卷绕的结构的卷绕型。

14.根据权利要求12所述的锂二次电池,其中所述锂二次电池是圆柱形的。

15.根据权利要求13所述的锂二次电池,其中,在所述电极组件中,在所述正极中匝数3以内不出现裂纹。


技术总结
本发明提供了用于锂二次电池的正极,其包括:正极集流体;和定位在正极集流体上的正极活性材料层,并且满足以下式(1)。在式(1)中,L为正极的负载量(mg/cm2),P为正极的孔隙率(%),以及T为正极活性材料层中包含的正极活性材料的振实密度(g/cc)。式(1):Y=10×L/(P×T2)<7

技术研发人员:张雪熙,金度亨
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:2025/11/13
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