[发明专利]二次电池用电极组件和包含其的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池用电极组件和包含其的锂二次电池。更特别地，本发明涉及一种电极组件和包含其的锂二次电池，所述电极组件包含正极、负极和隔膜，其中所述正极包含锂钴基氧化物和锂镍基复合氧化物作为正极活性材料，且所述锂镍基复合氧化物通过与含氟聚合物反应而在所述锂镍基复合氧化物的表面上形成涂层，所述负极包含碳和硅氧化物作为负极活性材料，运行电压为2.50V～4.35V，并且所述正极活性材料通过其中所述钴基氧化物的平均直径和所述锂镍基复合氧化物的平均直径不同的双峰形式而具有高压实密度(rolling density)。

背景技术

在近来越来越多地使用的二次电池中，主要使用含锂的钴氧化物(LiCoO₂)作为正极活性材料，另外，考虑使用含锂的锰氧化物如具有层状晶体结构的LiMnO₂、具有尖晶石晶体结构的LiMn₂O₄等，以及含锂的镍氧化物(LiNiO₂)。

在正极活性材料中，LiCoO₂具有优异的物理性质如优异的循环特性并从而被广泛使用。然而，LiCoO₂相对昂贵并且其充放电电流容量低，约150mAh/g。另外，LiCoO₂的晶体结构在4.3V以上不稳定，从而具有许多问题如因与电解质的反应而着火。

关于此，已经提议了利用金属(铝等)涂布LiCoO₂的外表面的技术、对LiCoO₂进行热处理或者将LiCoO₂与其他材料混合的技术等，以使得LiCoO₂可以在高电压下运行。由这种正极材料构成的二次电池在高电压下不稳定或者难以用于制造工艺中。

锂锰氧化物如LiMnO₂、LiMn₂O₄等的有利之处在于它们包含作为原料丰富且环境友好的Mn，因此作为能够替代LiCoO₂的正极活性材料引起了许多注意。然而，这种锂锰氧化物具有低容量和差的循环性能。

锂镍基氧化物如LiNiO₂等比钴基氧化物便宜并且当充电至4.3V时，锂镍基氧化物具有高放电容量。因此，经掺杂的LiNiO₂的可逆容量约为200mAh/g，这超过LiCoO₂的容量(约165mAh/g)。然而，LiNiO₂基氧化物具有诸如如下的问题：经过重复充放电伴随体积变化的晶体结构的快速相变、在循环期间产生大量气体等。

为了解决这些问题，提出了其中一部分镍被其他过渡金属如锰、钴等置换的锂过渡金属氧化物。尽管被其他金属置换的镍基锂过渡金属氧化物具有诸如循环特性和容量特性相对优异的优点，仍然存在尚未解决的问题如长期使用之后循环特性的显著劣化和高温储存期间的稳定性问题。

另外，移动装置已经持续地轻质化和小型化，并且同时通过提供多种功能而高功能化。另外，二次电池作为电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)等的电源而引起了注意，其中电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)等作为解决由现有的汽油车辆、柴油车辆等造成的空气污染的方案而被提出。因此，可以预期二次电池的使用增加并从而上述问题以及关于大量的高电位下的电池稳定性和高温存储特性的问题突显出来。

因此，迫切需要开发一种适用于高容量二次电池并且可以解决高温稳定性问题的技术。

发明内容

技术问题

因此，完成了本发明以解决尚未解决的上述和其他技术问题。

作为各种广泛且深入的研究和实验的结果，本发明的发明人确认，当使用具有双峰形式且包含表面处理过的锂钴基氧化物和锂镍基复合氧化物的正极活性材料、包含碳和硅氧化物的负极活性材料制造电极组件时，可以扩展电压区域并且可以降低放电终止电压，从而可以最大化容量，且提高正极活性材料的压实密度，并从而提高单位体积的容量且还提高高温储存特性，由此完成本发明。

技术方案