[发明专利]锂二次电池用正极活性材料、其制造方法和包含所述正极活性材料的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种锂二次电池用正极活性材料、其制造方法和包含所述正极活性材料的锂二次电池，所述锂二次电池用正极活性材料通过将各种碳与正极活性材料混合并进行使用而可以改善电池性能。所述锂二次电池用正极活性材料包含两种以上的活性材料复合物，在所述活性材料复合物中硫被负载在其中所含的碳材料上，其中所述两种以上的活性材料复合物中的任一种活性材料复合物中所含的碳材料在平均粒度和形状中的至少一者方面不同于另一种活性材料复合物中所含的碳材料。

技术领域

本申请要求基于2018年11月8日提交的韩国专利申请第10-2018-0136482号和2019年10月25日提交的韩国专利申请第10-2019-0133909号的优先权的权益，这些韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

本发明涉及一种锂二次电池用正极活性材料、其制备方法和包含所述正极活性材料的锂二次电池，更具体地，涉及一种可以通过将各种碳与正极活性材料混合并进行应用而改善电池性能的锂二次电池用正极活性材料以及其制备方法和包含所述正极活性材料的锂二次电池。

背景技术

随着对能量储存技术的关注的增加，能量储存技术的应用领域已经扩展到移动电话、平板电脑、笔记本电脑和便携式摄像机的能源，并且进一步扩展到电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)，因此对用于能量储存的电化学装置的研究和开发正稳步增长。在这方面，电化学装置是最受关注的领域，并且在它们当中，能够充电/放电的诸如锂硫电池的锂基二次电池的开发已经成为关注的焦点。近年来，为了在开发这样的电池时改善容量密度和比能量，已经进行了关于新的电极和电池的研究和开发。

这些电化学装置当中、特别是锂二次电池当中的锂硫(Li-S)电池具有高的能量密度，因此作为可以代替锂离子电池的下一代二次电池而受到关注。在这样的锂硫电池中，在放电期间发生硫的还原反应和锂金属的氧化反应。此时，硫从环状结构的S₈形成线性多硫化锂(Li₂S₂、Li₂S₄、Li₂S₆、Li₂S₈)。锂硫电池具有显示出阶段性的放电电压直到多硫化物(PS)被完全还原成Li₂S为止的特性。

在这种锂硫电池中，硫正极是不导电的，并且大多数正极材料是通过将有助于电化学反应的硫与作为其载体的导电碳类材料混合而制备的。此时，根据所使用的碳质材料，硫的反应性、高倍率特性、寿命特性等会受到影响。然而，在锂硫电池的情况下，因为作为最终反应产物的Li₂S由于与S相比体积增加而改变电极结构，并且作为中间产物的多硫化物易于溶解在电解质中，所以在放电反应期间多硫化物不断地溶出，从而减少正极活性材料的量。由此，会加速电池的劣化并且会不可避免地降低电池的反应性和寿命特性。为了解决这些问题，尽管已经开发了用于改性碳表面的技术，但是存在需要诸如热处理之类的漫长且复杂的工序的困难，或者多硫化物的溶出减少程度较弱，因此到目前为止，还没有具体的解决方案。因此，需要能够优化影响电池性能的诸如形状、尺寸和电导率的因素的硫载体。

发明内容

【技术问题】

因此，本发明的目的在于提供一种锂二次电池用正极活性材料，其可以通过将各种碳与正极活性材料混合并进行应用而改善电池的性能；其制备方法和包含所述正极活性材料的锂二次电池。

【技术方案】

为了实现上述目的，本发明提供一种锂二次电池用正极活性材料，其包含两种以上的活性材料复合物，在所述活性材料复合物中硫被负载在其中所含的碳材料上，其中所述两种以上的活性材料复合物中的任一种活性材料复合物中所含的碳材料在平均粒度和形状中的至少一者方面不同于另一种活性材料复合物中所含的碳材料。