锂二次电池用正极及包含其的锂二次电池的制作方法

本申请要求于2021年10月20日提交的韩国专利申请第10-2021-0140210号的优先权权益，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本发明涉及一种锂二次电池用正极和包含其的锂二次电池。

背景技术：

1、随着锂二次电池的使用范围不仅扩展到便携式电子装置和通信装置，还扩展到电动车辆(ev)和电力储存系统(ess)，对用作它们的电源的锂二次电池的高容量的需求一直在增长。

2、在各种锂二次电池中，锂硫电池是使用具有硫-硫键的硫类材料作为正极活性材料并使用锂金属、其中发生锂离子的嵌入/脱嵌的碳类材料、或者与锂形成合金的硅或锡作为负极活性材料的电池系统。

3、存在的优点在于，作为锂硫电池中正极活性材料的主要材料的硫具有低原子量，资源非常丰富并且由此易于供应和接收，并且价格便宜，无毒且环境友好。

4、此外，锂硫电池具有源自正极中锂离子与硫的转化反应(s8+16li++16e-→8li2s)的1,675mah/g的理论放电容量，并且如果将锂金属(理论容量：3,860mah/g)用作负极，则理论能量密度为2,600wh/kg。因为锂硫电池的能量密度远高于目前正在研究的其它电池系统的理论能量密度(ni-mh电池：450wh/kg；li-fes电池：480wh/kg；li-mno2电池：1,000wh/kg；na-s电池：800wh/kg)和锂离子电池(250wh/kg)的理论能量密度，所以锂硫电池作为迄今为止已经开发的二次电池中容量高、环境友好且成本低的锂二次电池而备受关注，并且是正在进行多项研究的下一代电池系统。

5、在锂硫电池放电期间，在正极处发生硫接受电子的还原反应，并且在负极处发生锂离子化的氧化反应。锂硫电池在放电期间在正极中产生多硫化锂(li2sx，x＝2至8)，并且多硫化锂易于溶解在电解质中并从正极溶出，由此正极的可逆容量大大降低，而且溶解的多硫化锂扩散到负极，由此引起各种副反应。此外，在充电过程期间，多硫化锂引起穿梭反应，从而显著降低充电/放电效率。

6、因为多硫化锂的这种溶出不利地影响电池的容量和寿命特性，所以已经提出了各种技术来解决多硫化锂的问题。

7、例如，韩国未决专利公开第2017-0139761号公开了：通过提供正极活性材料层和包含掺杂有氮的碳材料的保护层，并将作为粘合剂的壳聚糖引入正极活性材料层中，从而延迟多硫化锂的溶出，可以改善电池的容量和寿命。

8、此外，韩国未决专利公开第2016-0046775号公开了：通过在含有硫-碳复合材料的正极的活性部的部分表面上设置由两亲性聚合物制成的正极涂层，从而抑制多硫化锂的溶出并促进锂离子的运动，可以改善电池的循环特性。

9、此外，韩国未决专利公开第2016-0037084号公开了：通过在含硫的碳纳米管聚集体上涂覆石墨烯，防止多硫化锂溶解，并且能够提高硫-碳纳米管复合材料的导电性和硫的负载量。

10、这些专利通过将能够吸附多硫化锂的物质以添加剂或涂层的形式引入正极中或者通过改变正极的材料或结构以防止多硫化锂的溶出，在一定程度上改善了锂硫电池的性能或寿命劣化的问题，但效果不充分。此外，由于新引入的材料而可能会出现劣化问题，并且这些专利公开文本中所示的方法不仅有些复杂，而且具有能够放入到正极活性材料中的量(即，负载量)受限的问题。因此，有必要通过解决多硫化锂的溶出问题来开发具有优异性能的锂硫电池。

11、现有技术文献

12、专利文献

13、(专利文献1)韩国未决专利公开第2017-0139761号

14、(专利文献2)韩国未决专利公开第2016-0046775号

15、(专利文献3)韩国未决专利公开第2016-0037084号

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明的发明人为了解决上述问题而从各种角度进行了研究，结果，通过确认了如果将用碱处理的mo6s8作为添加剂引入到锂二次电池用正极的正极活性材料层中，则能够解决包含该正极的锂二次电池、特别是锂硫电池中发生的多硫化锂溶出的问题，并且改善了正极活性材料层的稳定性以降低锂硫电池的过电压，并改善放电容量和输出特性，从而完成了本发明。

3、因此，本发明的一个目的在于提供一种能够抑制多硫化锂的溶出并改善锂硫电池的特性的锂二次电池用正极。

4、此外，本发明的另一个目的在于提供一种包含该正极的锂二次电池。

5、技术方案

6、为了实现上述目的，本发明提供一种锂二次电池用正极，所述正极包含：

7、集电器；以及设置在集电器的至少一个表面上的正极活性材料层，

8、其中，正极活性材料层包含正极活性材料和添加剂，其中，添加剂包含经碱处理的mo6s8。

9、此外，本发明提供一种锂二次电池，所述锂二次电池包含：本发明的正极；负极；介于正极与负极之间的隔膜；以及电解质。

10、有益效果

11、根据本发明的锂二次电池用正极通过将经碱处理的mo6s8作为添加剂引入正极活性材料层中而具有优异的抑制多硫化锂溶出的效果，并且能够改善正极活性材料层的稳定性。

12、因此，包含根据本发明的锂二次电池用正极的锂二次电池可以表现出降低过电压以及改善放电容量和输出特性的效果。

1.一种锂二次电池用正极，所述正极包含：

2.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极，其中，所述碱包含氢氧化锂或氢氧化钾。

3.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极，其中，所述正极活性材料层的ph为7至9。

4.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极，其中，基于所述正极活性材料层中所包含的基础固体的总重量为100重量％，所述添加剂的含量为1重量％至10重量％。

5.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极，其中，所述正极活性材料包含选自如下中的至少一种：单质硫(s8)、li2sn(n≥1，n为整数)、有机硫化合物和碳-硫聚合物[(c2sx)n，2.5≤x≤50，n≥2，x和n为整数]。

6.根据权利要求5所述的锂二次电池用正极，其中，所述正极活性材料包含硫-碳复合材料。

7.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极，其中，所述正极活性材料层进一步包含粘合剂和导电材料中的至少一种。

8.一种锂二次电池，所述锂二次电池包含：

9.根据权利要求8所述的锂二次电池，其中，所述锂二次电池为锂硫电池。