[发明专利]二次电池、电池模块、电池组和包含电池组的装置

说明书

本发明专利申请是基于申请日为2013年4月18日，发明名称为“二次电池用电极和包含所述电极的二次电池”，申请号为201380015003.6的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种二次电池用电极，所述电极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含电极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述电极活性材料为正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料包含由下式1表示的氧化物，所述负极活性材料包含由下式2表示的氧化物，且基于所述电极混合物的总重量以0.1％～15％的量包含所述导电材料：

Li_xM_yMn_2-yO_4-zA_z (1)

其中0.9≤x≤1.2，0<y<2，且0≤z<0.2；

M是选自如下元素中的至少一种元素：Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti和Bi；且

A为至少一种一价阴离子或二价阴离子，

Li_aM’_bO_4-cA_c (2)

其中M’为选自如下元素中的至少一种元素：Ti、Sn、Cu、Pb、Sb、Zn、Fe、In、Al和Zr；0.1≤a≤4，和0.2≤b≤4，其中根据M’的氧化数确定a和b；0≤c<0.2，其中根据A的氧化数确定c；且A为至少一种一价阴离子或二价阴离子。

背景技术

由于因化石燃料的耗尽而导致能源价格提高，且对环境污染的关注日益增加，所以对环境友好的替代能源的需求必定在未来中发挥越来越重要的作用。由此，持续对各种发电技术如核能、太阳能、风能、潮汐能等进行研究，且用于更有效使用产生的能量的电力存储装置也引起了更多的关注。

特别地，随着对移动装置技术的持续开发和对其需求的日益增加，对锂二次电池的需求急剧增加。近来，使用锂二次电池作为电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的电源，且关于锂二次电池的市场通过智能电网技术而持续扩展至诸如辅助电力供应的应用。

通常，锂二次电池具有其中电极组件浸渍有锂电解液的结构，所述电极组件包含：具有锂过渡金属氧化物作为电极活性材料的正极、具有碳基活性材料的负极以及多孔隔膜。通过将包含锂过渡金属氧化物的正极混合物涂布在Al箔上制造正极。通过将包含碳基活性材料的负极混合物涂布在Cu箔上制造负极。

为了提高电导率，将导电材料添加到正极混合物和负极混合物。特别地，用作正极活性材料的锂过渡金属氧化物具有低电导率，由此必须将导电材料添加到正极混合物。在导电材料中，为了提高正极混合物的电导率而使用的常规导电材料具有如下缺点：在降低正极混合物厚度的压缩过程中不能增大装载密度。

因此，对通过使用新导电材料提高二次电池性能的新技术的需求非常高，所述新导电材料可以取代常规使用的炭黑、石墨等。

发明内容

技术问题

本发明的目的是解决相关领域的上述问题并实现长期寻求的技术目标。

作为各种广泛且细致研究和实验的结果，本发明的发明人确认，如上所述，当使用涂布有包含特定量的预定电极活性材料和导电材料的电极混合物的二次电池用电极时，可以实现期望的效果，由此完成了本发明。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供一种二次电池用电极，所述电极包含涂布在集电器上的电极混合物，所述电极混合物包含电极活性材料、粘合剂和导电材料，其中所述电极活性材料为正极活性材料和/或负极活性材料，所述正极活性材料包含由下式1表示的氧化物，所述负极活性材料包含由下式2表示的氧化物，且基于所述电极混合物的总重量以0.1％～15％的量包含所述导电材料：

Li_xM_yMn_2-yO_4-zA_z (1)

其中0.9≤x≤1.2，0<y<2，且0≤z<0.2；

M是选自如下元素中的至少一种元素：Al、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ti、Cu、B、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、W、Ti和Bi；且

A为至少一种一价阴离子或二价阴离子，