[发明专利]二次电池用正极和包含其的二次电池

说明书

本发明提供一种二次电池用正极和包含其的二次电池，所述正极包含：正极集电器；多孔正极活性材料层，所述多孔正极活性材料层设置在所述正极集电器的表面上并且包含正极活性材料和第一碳纳米管；和导电层，所述导电层设置在所述正极活性材料层的表面上，其中所述导电层包含由多个第二碳纳米管形成的多孔网络结构，并且具有等于或大于所述正极活性材料层的孔隙率+10体积％的孔隙率。本发明的二次电池用正极可以通过使用具有优异的强度特性以及优异的导电性的碳纳米管在所述正极活性材料层的表面和内部形成导电网络而在保持所述活性材料层中的材料电阻低的同时显著降低电荷传递电阻，由此，可以显著改善电池的输出特性。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2015年11月30日提交的韩国专利申请10-2015-0169150号以及于2016年11月30日提交的韩国专利申请10-2016-0161525号的权益，并通过引用的方式将其全部公开内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极和包含其的二次电池，所述二次电池用正极可以通过经由在整个正极中形成导电网络以降低电荷传递电阻来改善电池的输出特性。

背景技术

随着移动装置的技术发展和对其需求的增加，对作为能源的二次电池的需求显著增加。在这些二次电池中，具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池是市售并被广泛使用的。

锂二次电池包含在电极组件中的含锂离子的非水电解质，在所述电极组件中将微孔隔膜设置在包含能够嵌入和脱嵌锂离子的正极活性材料的正极与包含能够嵌入和脱嵌锂离子的负极活性材料的负极之间。另外，使用本身具有导电性的材料如锂金属、与锂金属形成的合金和碳基材料作为锂二次电池的负极活性材料，且主要使用过渡金属氧化物如锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂锰氧化物(LiMn₂O₄)或锂镍氧化物(LiNiO₂)和其中这些过渡金属的一部分被其它过渡金属取代的复合氧化物作为正极活性材料。

关于正极活性材料，由于其本身的导电性低，所以在制备正极期间必须包含具有高导电性的导电剂。

在锂二次电池中，通过将正极活性材料组合物涂布在正极集电器上，然后对涂布的正极集电器进行干燥来制备正极，所述正极活性材料组合物通过将正极活性材料、导电剂和选择性的粘结剂在作为分散剂的溶剂中一起进行混合而制备。

然而，由于正极活性材料和导电剂通常以粉末形式进行使用，因此当将正极活性材料和导电剂一起添加到溶剂中并进行混合时，与溶剂的混溶性低，由此正极活性材料和导电剂可能不均匀地分散在正极活性材料组合物中。在通过利用如上所述其中诸如正极活性材料和导电剂的成分不均匀分散的正极活性材料组合物对正极集电器进行涂布来形成正极活性材料层的情况下，在正极集电器上的均匀涂布变得困难，结果，形成具有低厚度均匀性或具有表面缺陷的正极活性材料层，从而劣化电池性能和寿命特性。

另外，由于导电剂以几十纳米(nm)的微细粒子进行使用，所以内聚力强，由此当导电剂粒子分散在溶剂中时，微细的导电剂粒子可能容易发生聚集。因此，如果导电剂在组合物中发生不均匀分散，则改善正极活性材料层的导电性的效果不充分，由此电池的输出特性会降低。

此外，在通过使用导电剂来制备电极的情况下，由于正极材料混合物中的固体含量高于不使用导电剂的情况下的固体含量，所以电极中的粘结剂可能发生迁移。因此，正极活性材料层相对于正极集电器的粘合强度可能由于在制备正极期间的粘结剂的迁移而产生不均匀性，结果，正极活性材料层可从正极集电器分离并剥落。在这种情况下，剥落不仅会显著降低电池性能本身，而且还可能导致电池寿命特性降低。