正極材料、包括正極材料的正極和包括正極的鋰電池的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求于2014年8月13日在韓國知識產(chǎn)權局提交的第10-2014-0105324號 韓國專利申請的優(yōu)先權和權益，該韓國專利申請的全部內(nèi)容通過引用被包含于此。
技術領域
[0002] -個或更多個示例實施例涉及正極材料、包括正極材料的正極和包括正極的鋰電 池。
【背景技術】
[0003] 對于在用于信息和通信的移動電子裝置（包括個人數(shù)字助理、蜂窩電話和膝上型 電腦）和電動自行車或電動車中使用的二次電池的需求正在快速增長。鋰電池（例如，鋰 離子電池（LIB))具有高能量密度且容易設計，因此除了用于便攜式信息技術（IT)裝置中 之外，還用作電動車輛或電力存儲的電源。鋰離子電池應具有高能量密度和/或長壽命特 性。
[0004] 對正極材料的研究已經(jīng)在進行，以制造具有適合特性的鋰離子電池。然而，例如， 由于正極活性物質和集流體之間的接觸減少、導電材料的氧化、因電池的重復充電/放電 和/或在正極制造工藝期間使用的卷壓工藝引起的應力，會導致在正極活性物質中產(chǎn)生微 裂紋，因此，電池的容量會減小且電池的電阻會增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 示例實施例的一個或更多個方面包括通過增大電池容量并降低電阻而具有高能 量密度和/或長壽命特性的正極材料。
[0006] 示例實施例的一個或更多個方面包括具有正極材料的正極。
[0007] 示例實施例的一個或更多個方面包括具有正極的鋰電池。
[0008] 另外的方面將在接下來的描述中部分地進行闡述，并且部分地通過描述將是明顯 的，或者可以通過給出的實施例的實踐而得知。
[0009] 根據(jù)一個或更多個實施例，一種正極材料，包括：正極活性物質；二次顆粒的碳材 料，包括多個一次顆粒（例如，由多個一次顆粒組成），二次顆粒的碳材料具有等于或少于 彼此結合（或連接）的50個一次顆粒的平均鏈長度。
[0010] 根據(jù)一個或更多個實施例，一種正極包括正極材料和集流體。
[0011] 根據(jù)一個或更多個實施例，一種鋰電池包括：正極，包括正極材料；負極，包括負 極活性物質；電解質，位于正極和負極之間。
【附圖說明】
[0012] 通過下面結合附圖對示例實施例的描述，這些和/或其他方面將變得明顯且更容 易理解，在附圖中：
[0013] 圖1A是根據(jù)實施例的正極材料的示意圖；
[0014] 圖1B是根據(jù)對比示例1制備的正極材料的示意圖；
[0015] 圖2A和圖2B分別是根據(jù)示例1和對比示例1制備的正極的表面上的正極材料的 圖像，所述圖像使用分辨率達幾十納米（nm)的透射電子顯微鏡（HR-TEM)獲取；
[0016] 圖2C和圖2D分別是根據(jù)示例1和對比示例1制備的正極的表面上的正極材料的 圖像，所述圖像使用分辨率達幾百納米（nm)的透射電子顯微鏡（HR-TEM)獲??；
[0017] 圖3A和3B分別是根據(jù)示例1和對比示例1制備的正極的表面上的正極材料的圖 像，所述圖像使用分辨率達幾百nm的掃描電子顯微鏡（SEM)獲??；
[0018] 圖4是示出針對根據(jù)示例1和對比示例1制備的各正極的表面上的正極材料的相 對于剪切速率的粘度變化的曲線圖；
[0019] 圖5是根據(jù)實施例的鋰電池的分解透視圖；
[0020] 圖6是示意性地示出根據(jù)實施例的電池組的透視圖；
[0021] 圖7是示出根據(jù)示例3和對比示例3制備的各鋰電池的分別在S0C 20%、S0C 50%和S0C 90%下的電阻的曲線圖；
[0022] 圖8是示出根據(jù)示例3和對比示例3制備的鋰電池在保持60天之后的壽命特性 的曲線圖；
[0023] 圖9是示出關于18650電池的使用參考性能試驗測量的根據(jù)示例4和對比示例4 制備的鋰電池的使用壽命特性的曲線圖。
【具體實施方式】
[0024] 現(xiàn)在將對正極材料、包括正極材料的正極和包括正極的鋰電池的示例實施例做出 更詳細的參考，示例實施例的示例在附圖中示出，其中，同樣的附圖標記始終指示同樣的元 件。就這點而言，當前的示例實施例可以具有不同的形式并且不應該被解釋為限于這里闡 述的描述。因此，在下面通過參照附圖僅描述示例實施例，以解釋本描述的各方面。如這里 使用的，術語"和/或"包括一個或更多個相關所列項目的任意和所有組合。諸如"……中 的至少一種（個/者）"的表述在一系列要素后面時，修飾整個系列的要素，而不是修飾所 述系列中的單個要素。另外，在本申請的上下文中，當?shù)谝辉环Q作在第二元件"上"時， 第一元件可以直接在第二元件上，或者可以間接在第二元件上并使一個或更多個中間元件 置于第一元件和第二元件之間。如這里使用的，術語"基本上"、"大約"和類似術語作為近 似的術語而非程度的術語來使用，并且旨在說明本領域普通技術人員將認識到的測量值或 計算值的固有偏差。另外，這里敘述的任何數(shù)量范圍旨在包括敘述范圍內(nèi)包括的相同數(shù)值 精度的所有子范圍。例如，"1. 〇至10. 〇"的范圍旨在包括敘述的最小值1. 〇和敘述的最大 值10. 0之間（且包括最小值1. 0和最大值10. 0)的所有子范圍，即，具有等于或大于1. 0 的最小值和等于或小于10. 0的最大值，諸如，例如，2. 4至7. 6。這里敘述的任何最大值數(shù) 值上限旨在包括這里包括的所有較小的數(shù)值上限，并且本說明書中敘述的任何最小值數(shù)值 下限旨在包括這里包括的所有較大的數(shù)值下限。因此，申請人保留修改包括權利要求在內(nèi) 的本說明書的權利，以明確地敘述這里明確敘述的范圍內(nèi)包括的任何子范圍。所有這樣的 范圍旨在于本說明書中固有地描述，使得對于明確地敘述任何這樣的子范圍的修改將符合 相關要求。
[0025] 圖1A是根據(jù)實施例的正極材料的示意圖。圖1B是根據(jù)對比示例1制備的正極材 料的不意圖。
[0026] 參照圖1A，根據(jù)實施例，正極材料包括：正極活性物質1 ;二次顆粒的碳材料2,包 括多個一次顆?；蛴啥鄠€一次顆粒組成，其中，二次顆粒的碳材料2具有等于或少于彼此 結合（或連接）的50個一次顆粒的平均鏈長度。例如，二次顆粒的碳材料2可以具有等于 或少于彼此結合（或連接）的30個一次顆粒的平均鏈長度。例如，二次顆粒的碳材料2可 以具有等于或少于彼此結合（或連接）的20個一次顆粒的平均鏈長度。例如，二次顆粒的 碳材料2可以具有等于或少于彼此結合（或連接）的15個一次顆粒的平均鏈長度。例如， 二次顆粒的碳材料2可以具有彼此結合（或連接）的范圍為大約2個至大約15個一次顆 粒的平均鏈長度。可以通過圖2A至圖2D、圖3A和圖3B中的透射電子顯微鏡（TEM)圖像和 掃描電子顯微鏡（SEM)圖像來測量二次顆粒的碳材料2的平均鏈長度。
[0027] 二次顆粒的碳材料2可以總體具有例如短于例如如圖1B中所示的其他正極材料 中包括的碳材料的平均鏈長度的平均鏈長度。例如，如圖1B中可見的，根據(jù)對比示例1制 備的正極材料包括：正極活性物質3 ;二次顆粒的碳材料4,平均鏈長度長于彼此結合（或 連接）的50個一次顆粒。就這點而言，相對于包括平均鏈長度長于彼此結合（或連接）的 50個一次顆粒的二次顆粒的碳材料的正極材料，包括在正極材料中的正極活性物質1和碳 材料2的分散度可以增大，電子的通路的各段距離可以減小，因此正極材料的電子導電性 (電導率）可以增大。另外，正極材料的能量密度和/或壽命特性可以改善。
[0028] 一次顆粒的平均粒徑可以在大約5nm至大約30nm的范圍內(nèi)。例如，一次顆粒的 平均粒徑可以在大約10nm至大約28nm的范圍內(nèi)。例如，一次顆粒的平均粒徑可以在大約 18nm至大約28nm的范圍內(nèi)。也可以通過圖2A至圖2D、圖3A和圖3B中的透射電子顯微鏡 (TEM)圖像和掃描電子顯微鏡（SEM)圖像來測量一次顆粒的平均粒徑。
[0029] 碳材料2的比表面積可以在大約100m2/g至大約300m2/g的范圍內(nèi)。例如，碳材料 2的比表面積可以在大約100m2/g至大約200m2/g的范圍內(nèi)。例如，碳材料2的比表面積可 以在大約120m2/g至大約200m2/g的范圍內(nèi)?？梢酝ㄟ^布魯諾爾-埃米特-泰勒（BET)分 析來測量碳材料2的比表面積。
[0030] 當一次顆粒具有在以上范圍內(nèi)的平均粒徑時，包括在正極材料中的正極活性物質 1和碳材料2的分散度可以進一步增大，一次顆粒的比表面積可以增大，因此，包括一次顆 粒的正極材料的電子