[发明专利]包括多层活性物质层的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及在集电体上包括多层电极活性物质层的锂二次电池。

背景技术

随着对于移动设备的技术开发和需要增加，对于作为能源的二次电池的需要急剧增加，而在这种二次电池中，具有高的能量密度和电压、循环寿命长、且自放电率低的锂二次电池被普及而广泛使用。

锂二次电池是指在包含可吸藏放出锂离子的正极活性物质的正极和包含可吸藏放出锂离子的负极活性物质的负极之间介入微细多孔性隔膜的电极组件中包含含有锂离子的非水电解质的电池。

例如，作为锂二次电池的正极活性物质，使用锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂锰氧化物(LiMn₂O₄)或锂镍氧化物(LiNiO₂)等过渡金属氧化物、这些过渡金属的一部分取代为另一过渡金属的复合氧化物等。

就上述正极活性物质中的LiCoO₂而言，循环特性等各种物性优良，因而当前被普遍使用，但由于其安全性低、且作为原料的钴的资源受限，因而价格昂贵，在大量用作电动车等领域的动力源方面受限。

LiMnO₂或LiMn₂O₄等锂锰氧化物具有使用原料资源丰富、且环保的锰的优点，因而作为可代替LiCoO₂的正极活性物质备受瞩目。但是，这些锂锰氧化物存在容量少、循环特性等差的缺点。

作为构成锂二次电池的负极的负极活性物质，初期使用了锂金属。但是，锂存在可逆性及安全性低的问题，从而当前作为锂二次电池的负极活性物质，主要使用碳类活性物质。碳材料虽然与锂金属相比容量少，但具有体积变化少、可逆性突出、且在价格方面有利的优点。

这种碳类活性物质可区分为非晶质碳类活性物质和石墨之类的结晶质碳类活性物质。非晶质碳类活性物质具有高的放电容量，并具有优良的速率特性，却存在不可逆容量高、充放电效率下降、体积密度及电导率低，导致能量密度差的缺点。相反，结晶质碳类活性物质的放电容量低，但电导率及能量密度非常高、电位平坦性良好，且与非晶质碳类化合物相比，充放电过程的可逆性相对优良。

考虑这种特性，选择可提高电池的性能的活性物质层尤为重要。通常，就电极而言，正极及负极应形成电荷平衡(charge balance)，因正极或负极中的一个的功率特性过于好而导致不能形成电荷平衡时，有可能出现各种问题。即，正极的功率特性好于负极的情况下，由于将锂的出入最大化，因而产生锂的过度出入引起的问题，使得锂二次电池的寿命特性有可能降低。相反，负极的功率特性大于正极的情况下，锂有可能不插入于正极内而发生副反应。

发明内容

本发明的目的在于，解决如上所述的现有技术的问题和以往一直寻求解决的技术问题。

本发明要解决的问题在于，提供能够同时提高高功率及高能量特性的锂二次电池。

为了解决上述问题，本发明提供一种锂二次电池，上述锂二次电池包含：(1)正极，依次形成有正极集电体、第一正极活性物质层及第二正极活性物质层，上述第一正极活性物质层形成在上述正极集电体的至少一面，包含尖晶石结构的锂锰氧化物活性物质，上述第二正极活性物质层形成在上述第一正极活性物质层上，包含层状结构的锂复合氧化物活性物质；以及(2)负极，依次形成有负极集电体、第一负极活性物质层及第二负极活性物质层，上述第一负极活性物质层形成在上述负极集电体的至少一面，包含非晶质碳类活性物质，上述第二负极活性物质层形成在上述第一负极活性物质层上，包含选自由结晶质碳类、过渡金属氧化物、Si类及Sn类组成的组中的一种或两种以上的活性物质。

发明的效果

本发明的锂二次电池通过在正极及负极各自的集电体上包括具有高功率特性的第一活性物质层和具有高容量特性的第二活性物质层，不仅能够提高初期效率，而且还能够同时提高高功率和高容量。

附图说明

本说明书中的附图用于例示本发明的优选实施例，这种附图与如上所述的发明内容一同起到更加理解本发明的技术思想的作用，因而本发明不应仅局限于这种图中所记载的事项而解释。

图1为表示本发明一实施例的包括正极、负极以及隔膜的锂二次电池的模式图，上述正极包括多层正极活性物质层，上述负极包括多层负极活性物质层，上述隔膜介于上述正极和负极之间。

具体实施方式

以下，为了帮助理解本发明，对本发明进行更为详细的说明。