[发明专利]用于提高输出的锂二次电池复合电极用活性材料和包含所述活性材料的锂二次电池

说明书

技术领域

本文中公开的本发明涉及用于提高输出的锂二次电池复合电极用活性材料以及包含所述活性材料的锂二次电池，更特别地，涉及锂二次电池用电极和包含所述电极的锂二次电池，其中，在其中具有混合的两种以上活性材料的复合电极中，具有小粒度的活性材料通过聚集和二次粒化以使得混合活性材料粒子具有均匀的尺寸范围的方式形成复合电极，由此电导率提高以具有高输出特性。

背景技术

随着关于移动装置的技术进步和需求的日益提高，对用作能源的二次电池的要求也日益提高。在这种二次电池中，具有高能量密度和电压、长循环寿命和低自放电速率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。此外，随着对环境问题的日益关注，已经积极地对能够代替化石燃料车辆如汽油车辆和柴油车辆的电动车辆和混合电动车辆进行了大量研究，所述化石燃料车辆是空气污染的一个主要因素。近来，已经积极地对将具有高能量密度和放电电压的锂二次电池用作这种电动车辆和混合电动车辆的电源进行了研究，且某些研究正处于商业化阶段。

特别地，为了代替目前使用的LiMn₂O₄，已经对电动车辆用大容量锂二次电池的正极材料的开发进行了各种研究，近来，为了开发高容量电池，已经对LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂三元层状氧化物的使用进行了大量研究。

然而，关于三元层状氧化物，由于在过充期间的稳定性方面存在限制，所以为了克服这种限制，已经积极地对在过充期间不会释放O₂的在正极活性材料中使用三元层状氧化物和具有橄榄石结构的LiMPO₄(M=Fe、Mn、Co和Ni)锂金属磷酸盐、尤其是使用Fe的LiFePO₄的复合电极进行了研究。上述复合电极比单组分电极具有更高的容量，且会在寿命特性和过充安全性方面更好。因此，可提供用作中型和大型装置的电源的锂二次电池。

然而，关于上述的包含LiFePO₄的复合电极，由于电导率可能差，所以已经已知的是通过提高导电剂的含量来制备电极的技术。然而，关于通过使用上述方法制备的电极，可能难以提高锂二次电池的输出特性，这是因为在锂二次电池的放电期间会展现大的电阻。

因此，提高电极的电导率已经成为研究锂二次电池的重要问题。特别地，关于用作中型和大型装置的电源的锂二次电池，因为要求高输出特性并必须防止输出快速下降的现象，所以迫切需要引入一种技术以克服上述限制。

典型地，为了提高由具有两种以上组分的复合材料形成的电极的电导率，已经尝试向电极中添加大量导电剂的方法。

然而，必须一起添加粘合剂以在活性材料粒子之间进行结合或将活性材料布置在电极集电器上，从而形成电极。电极中所含的导电剂的含量越大，则不具有导电性的粘合剂的含量也越大。结果，当包含大量导电剂和粘合剂时，不仅电极的厚度会增大，而且电极的能量密度也会因在电极中活性材料的量相对下降而明显下降，且电导率会随所包含的粘合剂的含量而同样下降。

因此，典型地，尽管添加大量导电剂，但是提高电极活性材料的电导率所产生的效果仍不足，且相反会发生二次电池的容量和输出特性的下降。

发明内容

技术问题

在进行深入研究和各种实验之后，本发明的发明人发现了上述由其中具有混合的两种以上化合物的复合材料构成的电极的电导率下降的原因。

这是由具有不同电导率的组分之间的粒度差造成的。即，该问题的原因是，当两种以上混合材料的粒度差大时，表面积差变大，由此，电极中所含的导电剂的绝对量集中在具有更大表面积的任意一种化合物上。

即，当导电剂集中在具有更大表面积的任意一种活性材料上时，分布在其他活性材料的表面上的导电剂的绝对量变得相对小，且因为与使用由单种组分构成的电极的情况相比，导电剂的绝对量变得不足，所以相反会得到高电阻。

结果，整个电极的电导率就下降，且即使在导电剂的量可连续增加的情况中，上述限制仍会重复，由此会得到相同的结果。

本发明提供一种锂二次电池用复合电极，其中使两种以上活性材料之间的粒度差最小化，以将导电剂均匀分布在由两种以上活性材料构成的复合电极中，结果，即使在不向复合电极中添加过量导电剂的条件下，电导率仍明显提高。

本发明还提供一种高容量锂二次电池，所述锂二次电池通过包含上述电极而具有明显提高的输出特性。

技术方案