氢氧化铝颗粒、其制备方法、包含氢氧化铝颗粒的分隔件、电极组件和锂二次电池与流程

    专利查询2025-11-16  1


    本公开内容涉及氢氧化铝颗粒、其制备方法、包含氢氧化铝颗粒的分隔件、电极组件和锂二次电池。本技术基于并要求在2023年2月24日向韩国特许厅提交的韩国专利申请第10-2023-0025344号和在2024年1月4日向韩国特许厅提交的韩国专利申请第10-2024-0001329号的优先权,其公开内容通过引用整体并入本文。


    背景技术:

    1、构成二次电池的电极组件的分隔件用作分隔膜,以允许离子在正极与负极之间的流动而不电连接。例如,分隔件允许电解质由此穿过,同时防止电解质的相同扩散,从而防止正极与负极之间的电短路。因此,由于分隔件可能影响二次电池的容量、充电和放电倍率以及寿命,因此分隔件的材料和结构被认为是决定二次电池的性能和安全性的重要因素。

    2、通常用作锂二次电池用分隔件的基于聚烯烃的多孔膜由于其材料特性和制造过程(包括拉伸)中的特征而在等于或大于100℃的温度下表现出严重的热收缩行为,因此,倾向于导致正极与负极之间的短路。为了解决由基于聚烯烃的多孔膜制成的分隔件的安全性问题,提出了使用无机颗粒的分隔件。

    3、通过将无机颗粒与聚合物混合并将混合物涂覆在非织造织物或者由聚合物例如聚烯烃制成的多孔聚合物膜的表面上来将无机颗粒施加至分隔件。或者,通过将无机颗粒与聚合物混合,将混合物涂覆在支撑体上,然后将涂层剥离来将无机颗粒施加至自支撑型分隔件。或者,通过将无机颗粒与聚合物混合并将混合物涂覆在正极或负极的表面或者两个电极的表面上来将无机颗粒施加至分隔件。


    技术实现思路

    1、技术问题

    2、本公开内容的一个方面提供了改善锂二次电池的容量保持率并且不会在锂二次电池中引起副反应的氢氧化铝颗粒。

    3、本公开内容的另一个方面提供了具有上述特性的氢氧化铝颗粒的制备方法。

    4、本公开内容的又一个方面提供了包含具有上述特性的氢氧化铝颗粒的分隔件、电极组件和锂二次电池。

    5、非常明显的是,本公开内容的目的和优点可以通过权利要求中描述的手段或方法及其组合来实现。

    6、技术方案

    7、本公开内容的一个方面提供了根据以下实施方案的氢氧化铝颗粒。

    8、第一实施方案涉及氢氧化铝颗粒,

    9、其具有约3.0μm或更小的d50、约3.0m2/g或更大的bet以及约500ppm或更大的锂(li)含量。

    10、第二实施方案涉及根据上述第一实施方案的氢氧化铝颗粒,并且

    11、d50为约2.5μm或更小、bet为约3.5m2/g或更大以及li含量为约800ppm或更大。

    12、第三实施方案涉及根据上述第一实施方案的氢氧化铝颗粒,并且

    13、d50为约2.7μm或更小、bet为约3.8m2/g或更大以及li含量为约900ppm或更大。

    14、第四实施方案涉及根据上述第一实施方案的氢氧化铝颗粒,并且

    15、d50为约2.2μm或更小、bet为约4.2m2/g或更大以及li含量为约1050ppm或更大。

    16、第五实施方案涉及根据上述第一实施方案至第四实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒,并且

    17、钠(na)含量为约900ppm或更小。

    18、第六实施方案涉及根据上述第一实施方案至第四实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒,并且

    19、na含量为约100ppm或更小。

    20、第七实施方案涉及根据上述第一实施方案至第四实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒,并且

    21、na含量为约10ppm或更小。

    22、本公开内容的一个方面提供了根据以下实施方案的分隔件。

    23、第八实施方案涉及根据上述第一实施方案至第七实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒的制备方法,制备方法包括:

    24、(s1)通过将铝土矿添加至含有li的碱性水溶液来获得洗出液;

    25、(s2)通过从在(s1)获得的洗出液过滤固体来分离洗出液;以及

    26、(s3)从经分离的洗出液析出氢氧化铝,其中氢氧化铝颗粒具有约3.0μm或更小的d50、约3.0m2/g或更大的bet以及约500ppm或更大的锂(li)含量。

    27、第九实施方案涉及根据上述第八实施方案的氢氧化铝颗粒的制备方法,

    28、制备方法还包括:在上述(s3)之前,将氢氧化铝晶种添加至经分离的洗出液,搅拌洗出液,然后过滤氢氧化铝晶种以再次分离洗出液。

    29、第十实施方案涉及根据上述第八实施方案或第九实施方案的氢氧化铝颗粒的制备方法,

    30、将从(s3)析出的氢氧化铝粉碎,然后将经粉碎的氢氧化铝代替铝土矿添加至(s1),以重复(s1)至(s3)。

    31、第十一实施方案涉及分隔件,其包括:

    32、多孔聚合物膜;和

    33、有机-无机复合涂层,该有机-无机复合涂层形成在多孔聚合物膜的至少一个表面上并且包含无机颗粒和聚合物的混合物,

    34、无机颗粒包括根据上述第一实施方案至第七实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒。

    35、第十二实施方案涉及分隔件,其包括:

    36、多孔聚合物非织造织物;和

    37、有机-无机复合涂层,该有机-无机复合涂层涂覆在多孔聚合物非织造织物的至少一个表面上并且包含无机颗粒和聚合物的混合物,

    38、无机颗粒包括根据上述第一实施方案至第七实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒。

    39、第十三实施方案涉及分隔件,

    40、其包括包含无机颗粒和聚合物的混合物的自支撑型有机-无机复合膜,

    41、其中无机颗粒包括根据上述第一实施方案至第七实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒。

    42、本公开内容的一个方面提供了根据以下实施方案的电极组件。

    43、第十四实施方案涉及电极组件,其包括:

    44、正极、负极以及插置在正极与负极之间的分隔件,

    45、分隔件为根据上述第十一实施方案至第十三实施方案中的任一者的分隔件。

    46、第十五实施方案涉及电极组件,

    47、其包括形成在正极、负极或者正极和负极二者的至少一个表面上并且包含无机颗粒和粘结剂聚合物的混合物的多孔有机-无机复合涂层的分隔件,

    48、无机颗粒包括根据上述第一实施方案至第七实施方案中的任一者的氢氧化铝颗粒。

    49、本公开内容的一个方面提供了根据以下实施方案的锂二次电池。

    50、第十六实施方案涉及包括根据上述第十四实施方案或第十五实施方案中的任一者的电极组件的锂二次电池。

    51、有益效果

    52、根据本公开内容的一个实施方案,在包含预定含量或更多的li同时d50和bet控制在预定范围内的氢氧化铝颗粒中,为剩余在颗粒中的杂质的li不会在锂二次电池中引起副反应,而相反改善了锂二次电池的容量保持率。

    53、以下将更详细地描述本公开内容的各个组件的效果。


    技术特征:

    1.一种氢氧化铝颗粒,包括约3.0μm或更小的d50、约3.0m2/g或更大的bet、以及约500ppm或更大的li含量。

    2.根据权利要求1所述的氢氧化铝颗粒,其中所述颗粒的d50为约2.5μm或更小,bet为约3.5m2/g或更大,以及li含量为约800ppm或更大。

    3.根据权利要求1所述的氢氧化铝颗粒,其中所述颗粒的d50为约2.7μm或更小,bet为约3.8m2/g或更大,以及li含量为约900ppm或更大。

    4.根据权利要求1所述的氢氧化铝颗粒,其中所述颗粒的d50为约2.2μm或更小,bet为约4.2m2/g或更大,以及li含量为约1050ppm或更大。

    5.根据权利要求1所述的氢氧化铝颗粒,其中na含量为约900ppm或更小。

    6.根据权利要求1所述的氢氧化铝颗粒,其中na含量为约100ppm或更小。

    7.根据权利要求1所述的氢氧化铝颗粒,其中na含量为约10ppm或更小。

    8.一种氢氧化铝颗粒的制备方法,所述制备方法包括:

    9.根据权利要求8所述的制备方法,其中所述含有li的碱性水溶液为lioh。

    10.根据权利要求8所述的制备方法,还包括:

    11.根据权利要求8所述的制备方法,其中将从(s3)析出的所述氢氧化铝粉碎,然后将经粉碎的氢氧化铝代替所述铝土矿添加至(s1),以重复(s1)至(s3)。

    12.一种分隔件,包括:

    13.一种分隔件,包括包含无机颗粒和聚合物的混合物的自支撑型有机-无机复合膜,

    14.一种电极组件,包括正极、负极以及插置在所述正极与所述负极之间的分隔件,

    15.一种电极组件,包括:

    16.一种电极组件,包括形成在正极、负极或者所述正极和所述负极二者的至少一个表面上并且包含无机颗粒和粘结剂聚合物的混合物的多孔有机-无机复合涂层的分隔件,

    17.一种锂二次电池,包括根据权利要求14所述的电极组件。

    18.一种锂二次电池,包括根据权利要求15所述的电极组件。

    19.一种锂二次电池,包括根据权利要求16所述的电极组件。


    技术总结
    公开了氢氧化铝颗粒,其中颗粒的D50为约3.0μm或更小,BET为约3.0m2/g或更大,以及Li含量为约500ppm或更大。

    技术研发人员:郑邵美,金成埈,金玲何,方智贤,尹汝朱
    受保护的技术使用者:株式会社LG新能源
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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