可再充电锂电池用的正极组合物、正极和可再充电锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的一个实施方式设及用于可再充电裡电池的正极组合物、用于可再充电裡 电池的正极和包括它的可再充电裡电池。
【背景技术】
[0002] 可再充电裡电池包括正极和负极，W及充满在所述正极和所述负极之间的有机电 解质溶液或聚合物电解质溶液，所述正极和所述负极各自分别包括能可逆地嵌入/脱嵌裡 离子的正极活性物质和负极活性物质。正极和负极可嵌入和脱嵌裡离子，并通过氧化和还 原反应产生电能。
[0003] 用于可再充电裡电池的正极活性物质可包括由裡和过渡金属组成并且具有能够 嵌入裡的结构的氧化物作为主要组分。正极活性物质的实例包括基于裡钻的氧化物、基于 裡儘的氧化物、基于裡儀的氧化物和基于憐酸铁裡的化合物等。
[0004] 运些正极活性物质可具有低电导率，通常与导电剂混合W制备电极浆料。
[0005] 因此，已日益需要高电流密度的可再充电裡电池，即每单位体积具有高能量密度 的可再充电裡电池。同样地，可需要改善可再充电裡电池的循环寿命特性和在低溫和室溫 下的倍率性能同时保证其安全性并提高可再充电裡电池的电流密度的方法。例如，可在电 动车中使用运种可再充电裡电池。
【发明内容】
[0006] 本发明的实施方式设及用于可再充电裡电池的正极组合物，所述可再充电裡电池 具有增加的电流密度、改善的循环寿命、在低溫和室溫下的改善的倍率性能、改善的安全性 和/或更低的每能量密度的制造成本。
[0007] 根据一个实施方式，用于可再充电裡电池的正极组合物包括正极活性物质、片状 导电材料和球状导电材料，基于1重量份的所述片状导电材料，所述球状导电材料的含量 为约1. 1至约10重量份。
[0008] 在一些实施方式中，基于所述正极组合物的总重量，所述球状导电材料的含量为 约1至约15wt%。
[0009] 在一些实施方式中，基于所述正极组合物的总重量，所述片状导电材料的含量为 约0. 1至约5wt%。
[0010] 在一些实施方式中，所述球状导电材料包括炭黑、乙烘黑、导电气凝胶或它们的组 么nO
[0011] 在一些实施方式中，所述球状导电材料具有约Inm至约500nm的平均粒径。
[0012] 在一些实施方式中，所述片状导电材料包括片状石墨、石墨締、鱗片状碳或它们的 组合。
[0013] 在一些实施方式中，所述片状导电材料具有约4ym至约7ym的长径。
[0014] 在一些实施方式中，所述正极活性物质包括基于裡儘的氧化物、基于裡儀的氧化 物、基于裡钻的氧化物、基于裡儀儘的氧化物、基于裡儀钻的氧化物、基于裡儀钻儘的氧化 物、基于裡儀钻侣的氧化物、基于憐酸铁裡的化合物、基于憐酸儘裡的化合物、基于憐酸钻 裡的化合物、基于憐酸饥裡的化合物或它们的组合。
[0015] 根据另一个实施方式，正极包括根据本发明的一个实施方式的正极组合物。
[0016] 在一些实施方式中，所述正极具有约33至约45mg/cm2的负载水平。
[0017] 根据又一个实施方式，可再充电裡电池包括根据本发明的一个实施方式的正极、 负极和电解质溶液。
[0018] 在一些实施方式中，所述可再充电裡电池具有约2至约8mA/cm2的电流密度。
[0019] 本发明的运些和其它实施方式在W下详细说明中被更加详细地描述。
[0020] 用于可再充电裡电池的正极组合物可提供具有每单位体积增加的能量密度、改善 的循环寿命、在室溫和低溫下改善的倍率性能、改善的安全性的可再充电裡电池，和/或可 具有关于能量密度的更低制造成本。
【附图说明】
[0021] 附图与说明书一起阐明本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的 原理。
[002引图1为显示根据实施例1的正极的扫描电子显微镜（SEM)图像。
[0023] 图2为显示实施例1、实施例2和对比例1的可再充电裡电池单元所测量的循环寿 命特性的曲线图。
【具体实施方式】
[0024] 在下面的详细说明中，通过举例说明的方法仅显示和描述了本发明的某些示例性 实施方式。还结合附图描述了实施方式。本领域技术人员将认识到所描述的实施方式可通 过不同的方式改变，因而不应解释为限制本发明的范围。如本文使用的，与一系列元素使用 的术语"和/或"包括在该列中的一个或多个元素的任意和全部组合。诸如"……中的至少 一个"的表述在一系列元素之前时，修饰的是整列元素，而并非修饰该列中的单个元素。当 使用术语"可"描述本发明的实施方式时，是指"本发明的一个或多个实施方式"。
[00巧]并且，在本发明的上下文中，当第一元素被称为"在"第二元素"上"时，所述第一 元素可直接在所述第二元素上，或者所述第一元素可间接地在所述第二元素上，而在所述 第一元素和所述第二元素之间插入有一个或多个中间元素。此外，当第一元素被描述为"结 合"至或"连接"到第二元素时，所述第一元素可直接地"结合"至或"连接"到所述第二元 素，或者一个或多个其它的中间元素可位于所述第一元素和所述第二元素之间。
[0026] 另外，如本文使用的，术语"使用"、"在使用"和"使用的"可认为分别与术语"利 用"、"在利用"和"利用的"同义。
[0027] 此外，如本文使用的，术语诸如"在……上面"和"在……上"在相关意义中使用，因 而不应被认为是限制性的，因为根据视角，在另一个元素上面的一个元素可反而在又一个 元素的下面。
[002引如本文使用的，术语"基本上"、"约"和类似术语用作近似的术语而非程度的术语， 并且旨在说明测量值或计算值的固有偏差，运是本领域普通技术人员会认识到的。
[0029] 根据一个实施方式的用于可再充电裡电池的正极组合物包括正极活性物质、球状 导电材料和片状导电材料。在一些实施方式中，基于1重量份的所述片状导电材料，所述球 状导电材料的含量为约1. 1至约10重量份。
[0030] 为了提供每单位体积具有高能量密度的电池，可提高电池的电流密度。然而，为了 提高常用可再充电裡电池（例如，使用通过混合正极活性物质、球状导电材料、粘结剂等W 制备正极而制成的正极组合物的可再充电裡电池）的电流密度，会提高所述正极的负载水 平。然而，在运情况下，所述正极板可破裂、折断和/或弯曲。根据本发明的实施方式，所述 正极组合物提供了具有改善的循环寿命特性、在低溫和室溫下改善的倍率性能、改善的安 全性W及改善的电导率的正极。此外，在一些实施方式中，所述正极组合物提供了对集电器 的改善的粘结力，并且与一些常用的正极组合物相比，可呈现更少的膨胀和每单位体积更 高的能量密度。
[0031] 根据一个实施方式的正极组合物包括正极活性物质、球状导电材料和片状导电材 料，而一些常规正极组合物包括正极活性物质和球状导电材料。
[0032] 根据一个实施方式，正极包括所述正极组合物。根据一个实施方式的正极显示出 有效电子运动的增加，运可归因于电子通道数量的增加，反过来，可改善在低溫下的倍率性 能。与根据本发明的一些实施方式的正极相比，常用的正极可具有更多的无效电子运动。此 夕F，与一些常用的正极相比，根据一些实施方式的正极可显示出在每个充电循环中更少的 膨胀增加，因而与一些常用的正极相比，可具有改善的维持用于有效电子运动的通道的能 力。因此，根据一些实施方式，与常规正极相比，所述正极可具有改善的循环寿命特性，常规 正极可显示出在每个循环中更多的膨胀和更小的维持用于有效电子运动的通道的能力，因 此可具有劣化的循环寿命特性。具体实验数据在实施例部分说明，具体地在评价例1和评 价例2中说明。
[0033] 根据一个实施方式的正极组合物可应用于可再充电裡电池W制造高电流密度电 池。在一些实施方式中，电流密度可为约2至约8mA/cm2、约2. 4至约8mA/cm2、或者约2. 4 至约5mA/cm2。目P，所述正极组合物可用于具有约2至约8mA/cm2、约2. 4至约8mA/cm2、或者 约2. 4至约5mA/cm2的电流密度的电池。
[0034] 在一些实施方式中，所述正极组合物可将正极的负载水平提高至大于或等于约 33mA/cm2。目P，所述正极组合物可应用于正极