[发明专利]可再充电锂电池用正极、其制法和含其的可再充电锂电池

说明书

技术领域

本公开内容涉及用于可再充电锂电池的正极、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。

背景技术

可再充电锂电池作为用于小型便携式电子设备的能源近来已引起了注意。它们使用有机电解质溶液，并由此具有至少两倍于使用碱性水溶液的常规电池的放电电压且因此，具有高的能量密度。

该可再充电锂电池通过如下使用：将电解质注入包括正极和负极的电池单元中，所述正极包括可嵌入和脱嵌锂的正极活性物质，所述负极包括可嵌入和脱嵌锂的负极活性物质。

考虑到用于汽车如电动车(EV)、混合动力车(HEV)等的电池的近来越来越多的需求，对与其它正极活性物质相比具有优异稳定性的更稳定的LiFePO₄存在越来越多的兴趣。

而且，由于LiFePO₄具有优异的循环寿命特性且同时通过使用廉价的材料而成本低，因此其可有用地应用于制备用于能量储存系统(ESS)的可再充电锂电池的正极活性物质。但是，由于低的电导率，在二次颗粒的表面上的LiFePO₄可相对良好地参与充电和放电，而在二次颗粒内部的LiFePO₄不能良好地参与充电和放电。

发明内容

一个实施方式提供用于可再充电锂电池的正极，其通过采用直到二次颗粒的中心的优异的电导率而具有优异的在高倍率下的循环寿命特性。

另一实施方式提供所述用于可再充电锂电池的正极的制造方法。

再一实施方式提供包括所述用于可再充电锂电池的正极的可再充电锂电池。

根据一个实施方式，提供用于可再充电锂电池的正极，包括：集流体；和设置在所述集流体上且包括正极活性物质的正极活性物质层。所述正极活性物质可包括锂磷酸盐(lithium phosphate)化合物颗粒和附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的纤维型碳。

所述锂磷酸盐化合物颗粒可具有范围为100-1000nm的尺寸。

所述锂磷酸盐化合物颗粒可包括由下式1表示的化合物。

化学式1

LiFe_1-xM_xPO₄

在化学式1中，

M为Co、Mn、V、Mg或其组合，和

0≤x≤0.20。

所述纤维型碳可包括碳纳米管、气相生长碳纤维、碳纳米纤维、或其组合，且特别是碳纳米管、碳纳米纤维、或其组合。

所述纤维型碳可具有范围为5-25nm的直径和范围为5-200μm的长度。附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的所述纤维型碳的长度可如下测量：将其中附着所述纤维型碳的锂磷酸盐化合物颗粒溶解在酸溶液如硝酸溶液中0.5-2小时，使附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部的所述纤维型碳完全暴露，然后使用FE-SEM测量所暴露的纤维型碳的长度。

基于100重量份的所述锂磷酸盐化合物颗粒，可以0.01-20重量份的量包括所述纤维型碳。

所述纤维型碳可为5-1000nm长地附着在所述锂磷酸盐化合物颗粒内部。

所述正极活性物质可具有球形形状和范围为5-30μm的粒径(D50)。所述粒径(D50)是指在直径分布图中其累计体积对应于50体积%的颗粒的平均直径。

所述正极活性物质层可进一步包括基于碳的材料(碳类材料)。所述基于碳的材料可为粉末、不成形的(shapeless)或其组合且存在于锂磷酸盐化合物颗粒的外部、表面或内部的至少之一。

根据另一实施方式，提供所述用于可再充电锂电池的正极的制造方法，其包括：将锂磷酸盐化合物材料与纤维型碳混合；将混合物干燥；将干燥的产物热处理；和将热处理的正极活性物质涂布在集流体上。在一些实施方式中，所述干燥在盘式喷雾干燥器(约15000-约25000rpm的盘旋转速度、约200-约300℃的上部温度和约100-约130℃的出口温度)中进行。