本技术要求于2021年10月14日提交的韩国专利申请no.10-2021-0136710和2022年10月13日提交的韩国专利申请no.10-2022-0131651的优先权，在此通过引用将其整体并入。本发明涉及一种锂二次电池，更具体地，涉及应用了涂覆有纳米尺寸的导电材料的单颗粒或准单颗粒的正极活性材料的锂二次电池。
背景技术：
1、随着诸如电动车辆和便携式电子装置之类的技术的发展，对锂二次电池作为能源的需求正在迅速增加。
2、锂二次电池根据电池壳体的形状分类为罐型电池(诸如圆柱形或方形)和袋型电池。在这些电池当中，罐型电池是通过在将卷芯型电极容纳在电池罐中之后用盖板覆盖并密封电池罐的顶部而制成的。卷芯型电极是通过顺序层叠具有片形状的正极板、隔膜和负极板，然后沿一个方向卷绕该层叠体来制造的。具有带形状的正极接头和负极接头分别设置在正极板和负极板中。正极接头和负极接头连接至电极端子，从而电连接至外部电源。作为参考，正极端子是盖板，而负极端子是电池罐。然而，在根据相关技术的具有上述结构的罐型电池中，电流集中在具有带形状的电极接头上，因此，电阻增加，产生大量热量，并且集流效率劣化。
3、此外，随着近年来车辆技术的进步，对高容量电池的需求日益增加。因此，需要开发具有大体积的大型电池。在相关技术中通常使用的小型圆柱形电池(即，具有1865或2170形状因子的圆柱形电池)中，其容量较小，因此电阻或发热并未显著影响电池性能。然而，当相关技术中的小型圆柱形电池的规格直接应用于大型电池时，可能存在电池安全方面的严重问题。
4、当电池尺寸增大时，电池内部产生的热量和气体的量也随之增加。由于热量和气体，电池内的温度和压力升高，电池可能着火或爆炸。为了防止此情况，必须向外部适当地排放电池内的热量和气体。因此，用作向电池外部排放热量的路径的电池的截面面积必须随着体积的增加而增加。然而，由于截面积的增量通常小于体积的增量，因此电池内产生的热量随着电池变得更大而增加。因此，爆炸的风险增加，并且输出性能劣化。此外，当在高电压下执行快速充电时，短时间段内在电极接头周围产生大量热量，并且电池可能着火。
5、因此，需要开发具有优异安全性并且同时具有大体积以实现高容量的电池。
技术实现思路
1、技术问题
2、为了解决以上问题，本发明提供了如下锂二次电池：应用涂覆有导电纳米材料的单颗粒和/或准单颗粒作为正极活性材料，以即使电池体积增加也实现优异的高温稳定性和电化学特性。
3、技术方案
4、根据一个示例，本发明提供了一种锂二次电池，其包括：其中正极板、负极板以及置于正极板和负极板之间的隔膜沿一个方向卷绕的电极组件；容纳电极组件的电池罐；以及密封电池罐的开口端的密封体，其中正极板包括正极活性材料，该正极活性材料包括具有单颗粒或准单颗粒类型的芯和形成在芯上且包括导电纳米材料的涂覆层。
5、正极活性材料可以包括锂镍基氧化物，基于锂镍基氧化物中过渡金属的总摩尔数，锂镍基氧化物包括80mol％以上的量的ni。例如，正极活性材料可以包括由以下化学式1表示的锂镍基氧化物。
6、[化学式1]
7、lianibcocm1dm2eo2
8、其中，在化学式1中，m1为mn、al或其组合，m2为zr、w、ti、mg、ca、sr和ba，0.8≤a≤1.2、0.83≤b<1、0<c<0.17、0<d<0.17、且0≤e≤0.1。
9、此外，负极板可以包括硅基负极活性材料。
10、此外，负极板可以包括硅基负极活性材料和碳基负极活性材料。这里，硅基负极活性材料和碳基负极活性材料可以以1：99至20：80的重量比提供。
11、同时，二次电池可以是形状因子比为0.4以上的圆柱形电池，并且可以是例如46110单元、4875单元、48110单元、4880单元或4680单元。其中，形状因子之比是指圆柱形电池的直径除以高度获得的值。
12、此外，在根据本发明的二次电池中，正极板和负极板中的每一个可以包括其中未形成活性材料层的未涂覆部分，并且未涂覆部分的正极板或负极板的至少一部分可以限定电极接头。正极板未涂覆部分和负极板未涂覆部分可以分别沿平行于电极组件的卷绕方向的正极板的一侧的端部和负极板的一侧的端部处定位。集流板可以联接至正极板未涂覆部分和负极板未涂覆部分中的每一个，以及集流板可以连接至电极端子。
13、此外，正极板未涂覆部分和负极板未涂覆部分可以被加工成可独立弯曲的多个区段的形式，并且多个区段中的至少一部分可以限定电极接头并且朝向电极组件的卷绕中心c弯曲。此外，多个弯曲区段的至少一部分可以交叠在电极组件的上端和下端上，并且集流板可以联接到多个交叠的区段。
14、此外，在正极板上还可以设置有绝缘层，该绝缘层沿与卷绕方向平行的方向覆盖正极活性材料层的一部分和未涂覆部分的一部分。
15、根据另一示例，本发明提供了包括根据本发明的锂二次电池的电池组，以及包括该电池组的机动车。
16、技术效果
17、在根据本发明的锂二次电池中，应用了包括具有高颗粒强度的单颗粒或准单颗粒类型的芯的正极活性材料，因此，可以使在制造电池时由于颗粒破裂导致的气体产生以及在充电和放电期间内部裂纹的产生最小化。因此，即使在具有增加的体积的大型圆柱形电池中也可以实现优异的高温稳定性。
18、此外，在本发明中，在具有单颗粒或准单颗粒的芯上形成有包括导电纳米材料的涂覆层。因此，即使不向正极浆料添加单独的导电材料，也可以实现优异的导电性。当如本发明中应用其中单颗粒或准单颗粒的表面涂覆有导电纳米材料的正极活性材料时，不需要使用导致正极浆料聚集的导电材料。因此，可以降低正极浆料的粘度，可以增加固含量，并且可以改善电极涂覆加工性和电极粘合力。
19、此外，根据本发明的锂二次电池使用dmin为1.0μm以上的正极活性材料粉末，因此可以进一步改善电池的热稳定性。根据发明人的研究，即使在使用单颗粒和/或准单颗粒作为正极活性材料时，发现依据其颗粒尺寸也难以实现以下效果：抑制颗粒破裂并且提高在轧制正极活性材料粉末之后热稳定性。具体而言，当正极活性材料粉末中包括颗粒直径为1.0μm以下的颗粒时，由于轧制工序中的压区压力的增加，颗粒的破裂可能增加，并且热稳定性可能劣化，从而当应用于大型电池时，可能无法充分保证热稳定性。因此，在本发明中，通过使用最小颗粒尺寸(dmin)被控制为1.0μm以上的正极活性材料粉末，可以使改善热稳定性的效果最大化。
20、此外，在根据本发明的锂二次电池中，应用了其中适当控制d50、dmax和颗粒尺寸分布(psd)的正极活性材料粉末。因此，可以使由于应用单颗粒而导致的电阻增加最小化，并且因此可以实现优异的容量特性和输出特性。
21、另外，在根据本发明的锂二次电池中，可以包括具有大容量的硅基负极活性材料作为负极活性材料。在此情况下，可以获得更高的能量密度。
22、此外，根据本发明的锂二次电池可以具有其中正极板和负极板的未涂覆部分用作电极接头的结构，例如无接头结构。根据相关技术的罐型电池具有其中电极板经由电极接头连接至电极引线的结构。在此情况下，由于充电期间大量电流集中在电极接头上，所以在电极接头周围产生大量热。具体而言，在快速充电期间，这种现象加剧，从而存在电池着火或爆炸的风险。另一方面，根据本发明实施方式的锂二次电池可以具有其中在正极板和负极板中的每一个的端部处形成没有活性材料层的未涂覆部分的结构。未涂覆部分通过焊接到具有大截面面积的集流板而连接到电极端子。具有以上结构的电池比根据相关技术的具有电极接头的电池具有更小的电流集中，因此可以有效地减少电池内部的热量产生。因此，可以获得电池热稳定性的改善。
1.一种锂二次电池，该锂二次电池包括：
2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述芯是由以下化学式1表示的锂镍基氧化物，
3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述导电纳米材料是选自由碳纳米管和碳纳米颗粒组成的组中的一种或更多种。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料粉末具有1.0μm以上的dmin。
5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料粉末具有5μm以下的d50。
6.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料粉末具有12μm至17μm的dmax。
7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料的颗粒尺寸分布(psd)由下式1表示并且具有3以下的值：
8.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料粉末具有在体积累积颗粒尺寸分布图中呈现单峰的单峰颗粒尺寸分布。
9.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料具有0.5μm至5μm的初级颗粒直径。
10.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极板包括硅基负极活性材料。
11.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述负极板包括硅基负极活性材料和碳基负极活性材料。
12.根据权利要求11所述的锂二次电池，其中，所述硅基负极活性材料和所述碳基负极活性材料以1：99至20：80的重量比存在。
13.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述锂二次电池是形状因子比为0.4以上的圆柱形电池。
14.根据权利要求13所述的锂二次电池，其中，所述圆柱形电池为46110单元、4875单元、48110单元、4880单元或4680单元。
15.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，所述正极板和所述负极板中的每一个包括其中未形成活性材料层的未涂覆部分，
16.根据权利要求15所述的锂二次电池，其中，所述正极板未涂覆部分和所述负极板未涂覆部分沿所述电极组件卷绕的方向分别形成在所述正极板的一侧的端部和所述负极板的一侧的端部处，
17.根据权利要求16所述的锂二次电池，其中，所述正极板未涂覆部分和所述负极板未涂覆部分中的每一个被加工成能独立弯曲的多个区段的形式，并且
18.根据权利要求17所述的锂二次电池，其中，弯曲的多个区段的至少一部分交叠在所述电极组件的上端和下端上，并且
19.根据权利要求15所述的锂二次电池，其中，在所述正极板上还设置有绝缘层，该绝缘层沿与卷绕方向平行的方向覆盖所述正极活性材料层的一部分和所述未涂覆部分的一部分。
20.一种电池组，该电池组包括根据权利要求1至19中的任一项所述的锂二次电池。
21.一种机动车，该机动车包括根据权利要求20所述的电池组。
