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公開番号2025143318
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2025106128,2023542571
出願日2025-06-24,2022-11-22
発明の名称リチウム二次電池の活性化方法
出願人エルジーエナジーソリューションリミテッド
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類H01M 10/058 20100101AFI20250924BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気的性能と安全性を改善し得るリチウム二次電池の活性化方法を提供する。
【解決手段】(a)リチウム二次電池を充電する1次充電過程、
(b)酸素を含む内部ガスを前記リチウム二次電池の外部へ排出するか、またはガスポケット部に移動させる脱気過程、
(c)前記リチウム二次電池をエージングするエージング過程、
(e)前記リチウム二次電池を追加で充電する2次充電過程、
(d)前記リチウム二次電池のガスを除去する脱気過程を含み、
前記(a)1次充電過程、前記(b)脱気過程、前記(e)2次充電過程、前記(c)エージング過程、前記(d)脱気過程は順次に行われ、
前記(a)1次充電過程は、二次電池をSOC10～20%まで充電し、
前記(e)2次充電過程は、二次電池をSOC20～100%で充電する、リチウム二次電池の活性化方法である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）リチウム二次電池を充電する１次充電過程、
（ｂ）酸素を含む内部ガスを前記リチウム二次電池の外部へ排出するか、またはガスポケット部に移動させる脱気過程、
（ｃ）前記リチウム二次電池をエージングするエージング過程、および
（ｄ）エージングされた二次電池のガスを除去する脱気過程を含み、
前記（ｂ）脱気過程は、（ａ）１次充電過程と（ｃ）エージング過程との間で行う、リチウム二次電池の活性化方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記（ｂ）脱気過程は、二次電池の充電深度がＳＯＣ２０％～８０％であるときに開始される、請求項１に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項３】
前記（ｂ）脱気過程は、二次電池の充電深度がＳＯＣ４０％～７０％であるときに開始される、請求項１に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項４】
前記（ｄ）脱気過程は、前記（ｃ）エージング過程の後に行われる、請求項１に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項５】
（ｅ）前記リチウム二次電池を追加で充電する２次充電過程をさらに含み、
前記（ｅ）２次充電過程は、前記（ｂ）脱気過程と前記（ｃ）エージング過程との間で行う、請求項１に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項６】
前記（ｅ）２次充電過程は、ＳＯＣ２０％～ＳＯＣ１００％で充電する、請求項５に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項７】
前記リチウム二次電池は、下記化学式１で表される正極添加剤を含む正極を備えた、請求項１に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
［化学式１］
Ｌｉ
ｐ
Ｃｏ
（１－ｑ）
Ｍ
１
ｑ
Ｏ
４
前記化学式１において、
Ｍ
１
は、Ｗ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｂ、およびＭｏからなる群から選択される１種以上の元素であり、
ｐおよびｑはそれぞれ５≦ｐ≦７および０≦ｑ≦０．５である。
【請求項８】
前記化学式１において、Ｍ
１
はＺｎ元素であり、ｑは０．２≦ｑ≦０．４である、請求項７に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項９】
前記正極添加剤は、正極合剤全体の重量に対して０．１～５重量％で含まれる、請求項７に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
【請求項１０】
リチウム二次電池は、下記化学式２～化学式５で表される正極活物質から選択される１種または２種以上を含む正極を備えた、請求項１に記載のリチウム二次電池の活性化方法。
［化学式２］
Ｌｉ
ｘ
［Ｎｉ
ａ
Ｃｏ
ｂ
Ｍｎ
ｃ
］Ｏ
２
（０．９５≦ｘ≦１．０５、０≦ａ、ｂ、ｃ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であり、ただし、ａとｃは同時に０になり得ない）
［化学式３］
Ｌｉ［Ｌｉ
ｘ
Ｎｉ
ａ
Ｃｏ
ｂ
Ｍｎ
ｃ
］Ｏ
２
（０．０５≦ｘ≦０．６、ｘ＋ａ＋ｂ＋ｃ＝１である）
［化学式４］
Ｌｉ
ｘ
［Ｎｉ
ａ
Ｃｏ
ｂ
Ｍｎ
ｃ
］Ｏ
２
（０．９５≦ｘ≦１．０５、０＜ａ、ｂ、ｃ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．４＜ｃ＜１）
［化学式５］
ＬｉＭｎ
２－ｘ
Ｍ
ｘ
Ｏ
４
（Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、ＦｅおよびＡｌからなる群から選択される１つ以上の元素であり、０≦ｘ≦２である）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０２１年１１月２４日付の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６３３９０号および２０２２年１１月２１日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０１５６２９７号に基づく優先権の利益を主張する。
続きを表示（約 1,400 文字）【０００２】
本発明は、正極活物質または正極添加剤の特性により活性化過程中に酸素が多量に発生するリチウム二次電池の活性化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
モバイル機器に対する技術開発と需要が増加することにより、エネルギー源としての二次電池に対する需要が急激に増加している。このような二次電池のうち、高いエネルギー密度と作動電位を有し、サイクル寿命が長く、自己放電率が低いリチウム二次電池が常用化されて広く使用されている。
【０００４】
近年は、電気自動車などの中大型デバイスの電源としてリチウム二次電池が使用されることにより、リチウム二次電池の高容量、高エネルギー密度、および低コスト化がさらに求められており、電極に使用される非可逆添加剤に対してもより高い非可逆容量を有することが求められている。しかしながら、このような高い非可逆容量を有する正極添加剤の開発には限界があったことが事実である。
【０００５】
一方、上記Ｌｉ
６
ＣｏＯ
４
のような既存の非可逆添加剤は、一般的に、コバルト酸化物などを過量のリチウム酸化物と反応させて製造される。このように製造された非可逆添加剤は構造的に不安定であるため、大量の酸素ガス（Ｏ
２
）を発生させる。そして、高容量を有するリチウムまたはマンガンが豊富な正極活物質も、多量の酸素ガスを発生させることが知られている。このような酸素ガスは、電解液または皮膜と化学反応してガスの発生をさらに増加させ、正常的な皮膜の形成を妨げ、皮膜の性能を低下させる。
【０００６】
従来は、二次電池を活性化するために、電解液が含浸された二次電池を所定の範囲のＳＯＣに到達するまで充電する１次充電過程、１次充電された二次電池をエージングするエージング過程を行った後に、二次電池の内部のガスを排出する脱気過程を行った。
【０００７】
しかしながら、このような従来の活性化方法は、１次充電中に多量の酸素が発生する上述した正極活物質または正極添加剤を含む正極を備えた二次電池に適用する場合に、１次充電過程で多量に発生した酸素ガスが電解液またはＳＥＩ皮膜と反応し、ガスの発生をさらに増加させ、皮膜の形成を妨げ、皮膜の性能を低下させる。
【０００８】
したがって、正極活物質または正極添加剤を含む正極を備えたリチウム二次電池において、多量発生する酸素を除去するための活性化方法に対する技術開発が必要であるのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであり、リチウム二次電池の電気的性能と安全性を改善し得るリチウム二次電池の活性化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るリチウム二次電池の活性化方法は、（ａ）リチウム二次電池を充電する１次充電過程、（ｂ）酸素を含む内部ガスを二次電池の外部へ排出するか、またはガスポケット部に移動させる脱気過程、（ｃ）二次電池をエージングするエージング過程、および（ｄ）エージングされた二次電池のガスを除去する脱気過程を含み、上記（ｂ）脱気過程は、（ａ）１次充電過程と（ｃ）エージング過程との間で行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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