[发明专利]锂二次电池用正极和其制造方法

说明书

本发明涉及一种锂二次电池用正极，其包含在锂二次电池的正极活性材料层上形成的凝胶聚合物电解质涂层；更特别地，涉及一种具有能够解决由在常规的锂二次电池中产生的多硫化锂引起的问题的新型结构的正极；和一种包含所述正极的锂二次电池。

技术领域

本申请要求于2017年11月16日向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请号10-2017-0153234的优先权，该韩国专利申请的全部内容在此以引用的方式并入本文中。

本发明涉及一种能够解决由于多硫化锂引起的问题的锂二次电池用正极和其制造方法。

背景技术

近年来，电子产品、电子装置、通信装置等的小型轻便设计的趋势在迅速发展，并且对用作电动汽车用电源的二次电池的性能改善的需求也日益增加，这是因为由于环境问题而对这些产品有很大的需求。在这些当中，锂二次电池作为高性能电池已经成为焦点，这是因为它们具有高能量密度和高标准电极电位。

特别地，锂硫(Li-S)电池是一种二次电池，其中使用具有硫-硫键(S-S键)的含硫材料作为正极活性材料并且使用锂金属作为负极活性材料。作为正极活性材料的主要材料的硫具有以下优势：资源非常丰富，无毒并且原子量低。此外，由于锂硫电池具有1675mAh/1克硫的理论放电容量和2600Wh/kg的理论能量密度，这些值显著高于目前正在研究的其它电池系统的理论能量密度(Ni-MH电池：450Wh/kg；Li-FeS电池：480Wh/kg；Li-MnO₂电池：1000Wh/kg；以及Na-S电池：800Wh/kg)，因此锂硫电池是目前正在开发的最有前途的电池之一。

在锂硫电池的放电反应期间，在负极中发生锂的氧化反应，并且在正极中发生硫的还原反应。在锂硫电池中，在放电过程中会产生多硫化锂(Li₂S_x，其中x＝2至8)。这样的多硫化锂会溶解在电解质中并且扩散到负极中，从而引起各种副反应，并且还降低参与电化学反应的硫的容量。此外，多硫化锂在放电过程中会引起穿梭反应，从而导致充电/放电效率大幅下降。

为了解决上述问题，已经提出了添加具有吸附硫的性能的添加剂的方法。然而，由于这种方法会引起与电池劣化相关的问题，因此电池的另外的副反应已经作为新的问题出现。因此，为了延迟正极活性材料即硫的流出，已经提出了添加金属硫属元素化物、氧化铝等或者用氧化碳酸盐等涂布表面的方法。然而，这样的方法有以下缺点：硫在处理过程中损失，或该过程也很复杂，并且作为活性材料添加的硫的量(负载量)受到限制。

因此，为了使锂硫电池商业化，与多硫化锂相关的问题是首先要解决的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：注册韩国专利第10-0502357号(2005年7月20日)，“具有聚合物膜的正极和使用所述正极的锂硫电池”。

专利文献2：注册韩国专利第10-0454030号(2004年10月20日)，“锂硫电池用正极、其制造方法和包含所述正极的锂硫电池”。

发明内容

【技术问题】

因此，为了解决与在根据本发明的锂二次电池的正极侧产生的多硫化锂的溶出有关的问题并且抑制与电解液的副反应，本发明的发明人已经将凝胶聚合物电解质涂层的新型结构应用于正极表面，并且发现可以解决上述问题以改善锂二次电池的电池性能。因此，已经基于此完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种能够解决由多硫化锂引起的问题的锂二次电池用正极。

本发明的另一个目的在于提供一种锂二次电池，其包含所述正极，并且因此具有改善的电池性能。

【技术方案】

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种锂二次电池用正极，其包含：