JP7118477B2 - 二次電池用正極及びこれを含む二次電池 - Google Patents
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Description
本出願は、2018年5月21日に出願された韓国特許出願第10-2018-0057962号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
Li1+x[NiyCozMnwMv]O2-p X p
前記化学式1において、0≦x≦0.3、0.8≦y<1、0<z<0.2、0<w<0.2、0≦v≦0.1、0≦p≦0.1であり、Mは、W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B、及びMoでなる群から選択される1種以上の元素であり、前記Xは、F、Cl、Br、I、At及びSでなる群から選択された1種以上の元素である。
本発明の正極は、正極活物質及び金属酸化物を含む正極活物質層を含む。
Li1+x[NiyCozMnwMv]O2-p X p
前記化学式1において、Mは、遷移金属(Ni、Co、Mn)サイト(site)で置換されたドーピング元素であり、W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B及びMoでなる群から選択される1種以上の元素であってよい。好ましくは、前記Mは、Al、Zr、W、Ti、Nb及びBでなる群から選択される1種以上であってよい。
次に、本発明による二次電池に対して説明する。
正極活物質として濃度勾配を有するLi[Ni0.83Co0.075Mn0.075Al0.02]O2、金属酸化物MoO3、カーボンブラック導電材及びPVdFバインダーをN-メチルピロリドン溶媒中に97.2:0.3:1:1.5の重量比で混合して正極合剤を製造し、これをアルミニウム集電体に塗布してから130℃で乾燥後、圧延して正極を製造した。
金属酸化物としてMoO3の代わりにV2O5を用いた点を除いては、実施例1と同一の方法で正極及び二次電池を製造した。
金属酸化物としてMoO3の代わりにZrO2を用いた点を除いては、実施例1と同一の方法で正極及び二次電池を製造した。
金属酸化物としてMoO3の代わりにTiO2を用いた点を除いては、実施例1と同一の方法で正極及び二次電池を製造した。
金属酸化物を用いず、濃度勾配を有するLi[Ni0.83Co0.075Mn0.075Al0.02]O2、カーボンブラック導電材及びPVdFバインダーをN-メチルピロリドン溶媒中に97.5:1:1.5の重量比で混合して正極合剤を製造した点を除いては、実施例1と同一の方法で正極及び二次電池を製造した。
金属酸化物を用いず、均一な組成を有するLi[Ni0.83Co0.075Mn0.075Al0.02]O2、カーボンブラック導電材及びPVdFバインダーをN-メチルピロリドン溶媒中に97.5:1:1.5の重量比で混合して正極合剤を製造した点を除いては、実施例1と同一の方法で正極及び二次電池を製造した。
実施例1~4及び比較例1~2によって製造されたそれぞれの二次電池を2個ずつ準備し、前記2個の二次電池の間に温度計を挿入した後、アルミニウムバンドを用いて結束し、試料を製作した。その後、前記試料を加熱装置が備えられたチャンバに入れ、昇温速度2℃/minで120℃まで昇温した後、温度を2時間維持し、前記維持時間が完了すると再び昇温速度2℃/minで150℃まで昇温してから温度を2時間維持し、再び昇温速度2℃/minで205℃まで昇温した後、温度を30分間維持するようにチャンバ温度を設定した。その後、試料の温度をモニタリングし、自己発熱発生の有無、自己発熱発生区間における二次電池の温度及び自己発熱発生時間を測定しており、これに基づいて瞬間発熱量を測定した。
Claims (8)
- ニッケル、コバルト及びマンガンを含み、遷移金属全体のうちニッケルの原子比率が80atm%以上であるリチウム遷移金属酸化物を含む正極活物質と、
リチウムとの結合ポテンシャルが0.5から4Vである金属元素を含む金属酸化物と、
を含む正極活物質層を含み、
前記金属酸化物は、前記正極活物質層の全重量を基準に0.1から2重量%で含まれるものである、二次電池用正極。 - 前記金属酸化物は、Mo、V、Ti、Zr、Fe、Nb、W、Cu、Ni、Mn、Co、Bi、Sb、Ga、及びGeでなる群から選択された1種以上の金属元素を含むものである、請求項1に記載の二次電池用正極。
- 前記金属酸化物は、MoO3、V2O5、ZrO2、TiO2、WO3、CuO、NiO、MnO2、Co3O4、Bi2O3、Sb2O3、Ga2O3、及びGeO2でなる群から選択された1種以上である、請求項1に記載の二次電池用正極。
- 前記リチウム遷移金属酸化物は、平均組成が下記化学式1で表されるものである、請求項1から3の何れか一項に記載の二次電池用正極。
[化学式1]
Li1+x[NiyCozMnwMv]O2-pXp
前記化学式1において、0≦x≦0.3、0.8≦y<1、0<z<0.2、0<w<0.2、0≦v≦0.1、0≦p≦0.1であり、Mは、W、Cu、Fe、V、Cr、Ti、Zr、Zn、Al、Ta、Y、In、La、Sr、Ga、Sc、Gd、Sm、Ca、Ce、Nb、Mg、B、及びMoでなる群から選択される1種以上の元素であり、前記Xは、F、Cl、Br、I、At及びSでなる群から選択された1種以上の元素である。 - 前記リチウム遷移金属酸化物は、ニッケル、コバルト及びマンガンのうち少なくとも一つの元素が濃度勾配を有するものである、請求項1から4の何れか一項に記載の二次電池用正極。
- 請求項1から5の何れか一項に記載の正極;負極;分離膜;及び電解質を含む二次電池。
- 前記二次電池は、加速速度熱量測定法(Accelerating rate calorimetry)を用いて測定した205℃に到達するまでの自己発熱時間が、同一組成のリチウム遷移金属酸化物を含み金属酸化物を含まない正極を含む二次電池の自己発熱時間に比べて30%以上増加したものである、請求項6に記載の二次電池。
- 前記二次電池は、加速速度熱量測定法(Accelerating rate calorimetry)を用いて測定された自己発熱区間における二次電池の温度を、時間によって1次微分した値の瞬間発熱量が0.3以下である、請求項7に記載の二次電池。
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