[发明专利]具有改善的寿命特性的二次电池

说明书

本发明涉及一种具有改善的寿命性能的二次电池，其包含高电压正极材料和即使与该高电压正极活性材料一起使用时孔也不被阻塞的隔膜，且因防止隔膜的孔的阻塞和在负极中形成树枝状晶体而可以具有优异的电池寿命。

技术领域

本申请要求2014年4月4日在韩国提交的韩国专利申请第10-2014-0040650的优先权，该申请的内容在此通过引证的方式纳入本文中。

本发明涉及一种具有改善的寿命特性的二次电池，更具体地，通过包含用于高电压的正极活性材料(“高电压正极活性材料”)以及和该高电压正极活性材料一起使用其孔也不会阻塞的隔膜，从而呈现改善的寿命特性的二次电池。

背景技术

二次电池需要小型化及轻量化，以满足使用该电池的各种装置的小型化和高性能。此外，为用于电动车辆，二次电池在高温和高电压下的稳定性、高速率特性及良好循环特性变得重要。因此，已研究各种正极活性材料以实现此用途的高压二次电池。

正极活性材料中的一种是市售可得的LiCoO₂，但其具有高价和140至150mAh/g的实际电容量(仅是其理论电容量的50％)的缺点。因此，已积极进行许多研究以提供用于替换LiCoO₂的其他正极活性材料。

此外，具有层状结构的Li₂MoO₃或具有尖晶石型结构的LiM_xMn_2-xO₄(0＜x＜2，M为Ni等)作为正极活性材料时具有高电容量的优点。然而，电解质溶液中的锂盐或有机溶剂在高电压(4.9V)及高温下的充电和放电过程期间会分解，且由锂盐与水的反应而产生的HF会释放锰和钼。特别地，这些材料在高温的条件下劣化充电和放电特性。

同时，二次电池包括隔膜以防止正极与负极之间短路，且已广泛使用由聚烯烃基树脂制成的多孔层。然而，由于聚烯烃基树脂的熔点为200℃或更低，因此在高温下当其经历用于调整其孔径或孔隙度的拉伸过程时，其易于收缩到原来大小。结果，当电池的温度因内部和/或外部因素而升高时，隔膜会容易收缩或熔融，从而导致正极与负极之间的短路的可能性变高，且由此引发的电能的放出使电池具有爆炸等高危险性。

由于隔膜的厚度越薄电极的放电容量越大，这被认为是由于隔膜周围的液体电解质的浓度高且可促进物质的移动。然而，当聚烯烃基隔膜与高电压正极活性材料一起使用时，从该正极活性材料中释放的金属粒子在负极上形成树枝状晶体且阻塞该隔膜的孔，从而造成二次电池在高温下的循环电容量迅速降低。

发明内容

技术问题

设计本发明以解决上述问题：当使用高电压正极活性材料时，正极活性材料被释放出而阻塞隔膜的孔。

此外，本发明提供了一种在高温下具有优异循环电容量的二次电池。技术方案

根据本发明的一个方案，提供了一种电极组件，其包括正极、负极及插在正极与负极之间的隔膜，其中该正极包含能被施以高电压的正极活性材料，且该隔膜包含多孔基材和在该多孔基材的至少一个表面上形成且含有无机粒子和有机粘合剂聚合物的多孔涂层，且具有最长直径为10nm至5μm的孔。

所述正极活性材料可为选自式(I)至(IV)的锂氧化物及其混合物中的任一种：

Li_x[Ni_aCo_bMn_c]O₂ (I)

(0.95≤x≤1.05,0≤a,b,c≤1,a+b+c＝1,且a和c不同时为0)

Li[Li_xNi_aCo_bMn_c]O₂ (II)