[发明专利]电极和包含所述电极的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种电极和包含所述电极的锂二次电池，并且由于通过用于形成孔隙的添加剂而增加所述电极的孔隙率，因此可以提高在高负载下的电极反应性和初始电极容量。

技术领域

本申请要求于2017年7月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2017-0084684和于2018年6月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2018-0073277的优先权和权益，这些韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及一种用于提高锂二次电池的容量和反应性的电极和包含所述电极的锂二次电池。

背景技术

直到近年来，对于开发使用锂作为负极的高能量密度电池存在相当大的关注。例如，与具有由于非电活性材料的存在而增加负极的重量和体积、因而降低电池能量密度的插入有锂的碳电极和镍或镉电极的其它电化学系统相比，锂金属具有低重量和高容量性能，并且因此，作为电化学电池的负极活性材料而备受关注。锂金属负极或主要包含锂金属的负极提供形成与诸如锂离子电池、镍金属氢化物电池或镍镉电池的电池相比更轻并且具有更高能量密度的电池的机会。这些特性对于在低重量方面需要额外付费的诸如手机和笔记本电脑的便携式电子装置用电池是高度优选的。

这些类型的锂电池用正极活性材料是已知的，并且它们包含含有硫-硫键的含硫正极活性材料。通过硫-硫键的电化学切割(还原)和再形成(氧化)来实现高能量容量和可再充电性。

如上所述使用锂和碱金属作为负极活性材料并且使用硫作为正极活性材料的锂硫电池具有2800Wh/kg的理论能量密度。硫具有1675mAh/g的理论容量，这远远优于其它电池系统，并且在便携式电子装置方面已经受到关注，其优势在于由于资源丰富而价格便宜并且是环保材料。

然而，用作锂硫电池的正极活性材料的硫为非导电材料，并且因此存在以下问题：由电化学反应产生的电子的迁移是困难的，在充放电过程中发生多硫化物(Li₂S₈～Li₂S₄)溶出，并且由于硫和硫化锂(Li₂S₂/Li₂S)的电导率低而导致电化学反应的动力学低，因此电池寿命特性和倍率性能下降。

在这方面，最近已经报道了关于通过使用已经被广泛用作电化学催化剂的铂(Pt)提高锂硫电池的充放电过程中硫的氧化还原反应的动力学来获得高性能锂硫电池的研究(Hesham Al Salem等：“用于控制Li-S电池的氧化还原穿梭过程的多硫化物陷阱(Polysulfide Traps for Controlling Redox Shuttle Process of Li-S Batteries)”：J.Am.Chem.Soc.,2015,137,11542)。

然而，诸如铂的贵金属催化剂价格昂贵并且因此难以商业化，并且除此之外，由于在充放电过程中硫的氧化还原反应导致中毒的可能性，因此存在不容易用作锂硫电池的正极材料的问题。

如上所述，使用催化剂提高锂硫电池的性能具有局限性。鉴于上述情况，需要开发能够以其它方式如电极形式改变来提高包含锂硫电池的电池性能的技术。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国专利申请公开第2015-0142832号，“锂硫电池用正极组合物、包含所述锂硫电池用正极组合物的锂硫电池用正极和其制备方法”

韩国专利申请公开第2016-0118597号，“使用氧化石墨烯的全固态锂硫二次电池正极和其制备方法”

发明内容

【技术问题】