正极以及包括该正极的二次电池的制作方法

本发明涉及一种正极以及包括该正极的二次电池。

背景技术：

1、随着电动汽车市场的发展，需要制造一次充电即可行驶长距离的电池。为了增加电动汽车的行驶距离，电池需要具有高能量密度。锂二次电池表现出高能量密度，因此最适合用作电动汽车的电池。

2、正在研究开发电动汽车用锂二次电池的正极材料以取代目前使用的licoo2。当licoo2用于高能量密度应用领域中时，由于结构的不稳定性而成为电池爆炸的主要原因。为了改善licoo2的稳定性问题，考虑使用层状结构的limno2、尖晶石结构的limn2o4等含锂锰氧化物，并且最近正在对使用层状结构的ni、co、mn三元金属氧化物进行研究。层状结构的ni、co、mn三元金属氧化物在高荷电状态(state of charge，soc)区间表现出大功率，但在低soc(soc为30％以下)区间发生功率急剧降低的问题。

3、因此，需要一种可以提高锂二次电池的稳定性、提高低soc区间的功率以及使急剧的电压降最小化的方法。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、本发明提供一种正极以及包括该正极的二次电池，所述正极通过使急剧的电压降最小化来改善电压降时的电阻增加幅度。

3、技术方案

4、根据本发明的实施方案的正极可以包括：正极集流体，所述正极集流体包括第一面和第二面；第一正极材料，所述第一正极材料形成在所述正极集流体的所述第一面上；以及第二正极材料，所述第二正极材料形成在所述正极集流体的所述第二面上。所述第一正极材料和所述第二正极材料可以各自包含第一正极活性物质和第二正极活性物质。所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质可以具有彼此不同的工作电压范围。所述第一正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比和所述第二正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比可以彼此不同。

5、根据实施方案，所述第一正极活性物质可以包含层状结构的锂过渡金属氧化物，所述第二正极活性物质可以包含橄榄石结构的磷酸锂化合物。

6、根据实施方案，所述层状结构的锂过渡金属氧化物可以由以下化学式1表示。

7、[化学式1]

8、li1+anixmnyco1-x-yo2

9、在所述化学式1中，0≤a<0.5，0<x<1，0<y<0.5。

10、根据实施方案，由所述化学式1表示的氧化物可以为lini0.8co0.1mn0.1o2。

11、根据实施方案，所述橄榄石结构的磷酸锂化合物可以由以下化学式2表示。

12、[化学式2]

13、limpo4

14、在所述化学式2中，m是选自fe、mn、ni、co和v中的一种以上的元素。

15、根据实施方案，由所述化学式2表示的化合物可以为lifepo4。

16、根据实施方案，所述第一正极活性物质可以包含尖晶石结构的锂镍锰基氧化物，所述第二正极活性物质可以包含橄榄石结构的磷酸铁锂化合物。

17、根据实施方案，所述尖晶石结构的锂镍锰基氧化物可以由以下化学式3表示。

18、[化学式3]

19、lixniymn2-yo4

20、在所述化学式3中，0.95≤x<1.05，0.30≤y≤1.00。

21、根据实施方案，由所述化学式3表示的氧化物可以为lini0.5mn1.5o4。

22、根据实施方案，所述第一正极材料和所述第二正极材料可以各自进一步包含与所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质不同的正极活性物质。

23、根据实施方案，所述第一正极材料和所述第二正极材料中包含的第一正极活性物质与第二正极活性物质的重量比可以为9:1至1:9。

24、根据实施方案，所述第一正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比可以为1:9至6:4，所述第二正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比可以为1:9至6:4。

25、根据实施方案，所述第一正极材料和所述第二正极材料可以各自进一步包含导电材料和粘合剂。

26、根据本发明的实施方案的二次电池可以包括：正极；负极；以及隔膜，所述隔膜设置在所述正极和所述负极之间。

27、有益效果

28、根据本发明的实施方案的正极包含具有彼此不同的工作电压范围的正极活性物质，因此具有可在低soc区间提高二次电池的功率的效果。

29、此外，根据本发明的实施方案的正极包含具有彼此不同的工作电压范围的正极活性物质的同时在正极集流体的彼此不同面改变正极活性物质的含量比(例如，重量比(ratio)、重量％)，因此在各自不同的soc区间产生二次电池的电压降区间，并且整个电压曲线显示出正极集流体的彼此不同面的电压平均值，从而具有可改善电压降时的电阻增加幅度并可提高二次电池的性能的效果。

技术特征：

1.一种正极，其包括：

2.根据权利要求1所述的正极，其中，所述第一正极活性物质包含层状结构的锂过渡金属氧化物，所述第二正极活性物质包含橄榄石结构的磷酸锂化合物。

3.根据权利要求2所述的正极，其中，所述层状结构的锂过渡金属氧化物由以下化学式1表示：

4.根据权利要求3所述的正极，其中，由所述化学式1表示的氧化物为lini0.8co0.1mn0.1o2。

5.根据权利要求2所述的正极，其中，所述橄榄石结构的磷酸锂化合物由以下化学式2表示：

6.根据权利要求5所述的正极，其中，由所述化学式2表示的化合物为lifepo4。

7.根据权利要求1所述的正极，其中，所述第一正极活性物质包含尖晶石结构的锂镍锰基氧化物，所述第二正极活性物质包含橄榄石结构的磷酸铁锂化合物。

8.根据权利要求7所述的正极，其中，所述尖晶石结构的锂镍锰基氧化物由以下化学式3表示：

9.根据权利要求8所述的正极，其中，由所述化学式3表示的氧化物为lini0.5mn1.5o4。

10.根据权利要求1所述的正极，其中，所述第一正极材料和所述第二正极材料各自进一步包含与所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质不同的正极活性物质。

11.根据权利要求1所述的正极，其中，所述第一正极材料和所述第二正极材料中包含的第一正极活性物质与第二正极活性物质的重量比为9:1至1:9。

12.根据权利要求1所述的正极，其中，所述第一正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比为1:9至6:4，所述第二正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比为1:9至6:4。

13.根据权利要求1所述的正极，其中，所述第一正极材料和所述第二正极材料各自进一步包含导电材料和粘合剂。

14.一种二次电池，其包括：

技术总结
根据本发明的实施方案的正极可以包括：正极集流体，所述正极集流体包括第一面和第二面；第一正极材料，所述第一正极材料形成在所述正极集流体的所述第一面上；以及第二正极材料，所述第二正极材料形成在所述正极集流体的所述第二面上。所述第一正极材料和所述第二正极材料可以各自包含第一正极活性物质和第二正极活性物质。所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质可以具有彼此不同的工作电压范围。所述第一正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比和所述第二正极材料中包含的所述第一正极活性物质与所述第二正极活性物质的重量比可以彼此不同。

技术研发人员：徐正玟,南艺瑟,孙昌根,崔承烈,韩智洙
受保护的技术使用者：SK新能源株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12