[發明專利]鋰電池用正極活性材料、包括其的正極和使用其的鋰電池

有效

• 申請號: 200710148138.6
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN101207201A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 尹在久;樸圭成
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/48;H01M4/02;H01M6/14;H01M10/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 宋莉

相關專利申請的交叉引用

本申請要求于2006年12月13日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2006-0127191的優先權，其全部內容通過引用在此引入。

技術領域

本發明涉及用于鋰電池的正極活性材料、包括該正極活性材料的正極和使用該正極活性材料的鋰電池。

背景技術

鋰電池是高容量電池，因此在需要輕便和長壽命的便攜式信息和通信設備中廣泛應用。因此，鋰電池工業迅速發展。鋰電池的特性受正極活性材料的電化學性質以及負極、電解質溶液、隔膜等的顯著影響。

在目前商購的正極活性材料中，LiCoO₂是最廣泛使用的，且由于其固有特性具有高達140-150mAh/g的單位重量容量。預計用作下一代的基于高電壓的正極材料的預期材料具有高達180mAh/g的單位重量容量，且當轉化為單位體積容量時，僅600mAh/cc。

發明內容

在一個實施方式中，本發明提供用于鋰電池的正極活性材料，其對電極賦予改善的能量密度和高速率容量(rate?capability)。

在另一實施方式中，本發明提供包括該正極活性材料的正極。

在還一實施方式中，本發明提供使用該正極活性材料的鋰電池，且該電池具有高體積能量密度和改善的高速率容量。

根據本發明的實施方式，用于鋰電池的正極活性材料包括由下式1表示的鋰復合材料：

式1

yLi[Li_1/3Me_2/3]O₂-(1-y)LiMe′O₂

在式1中，0＜y≤0.8，Me是氧化值為+4的金屬基團且包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬，且Me′包括選自Ni、Mn、Co及其組合的過渡金屬。

根據本發明的實施方式，在式1中，Me可為由下式2表示的金屬基團：

式2

M′_aM_bMn_c

在式2中，M是選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬，M′是選自Ni、Cu、Zn、Co、Cr、Fe、Mg及其組合的金屬，0≤a≤0.33，0＜b≤0.33且a+b+c＝1。

根據本發明的另一實施方式，在式2中，M可為Mo、W或V。

根據本發明的另一實施方式，在式2中，M可為Mo，且M′可為Ni。

根據本發明的另一實施方式，在式1中，當Mo引入Me中時，基于包含在Me和Me′中的金屬的總摩爾數，Mo的含量可為約0.3-約10摩爾％。

根據本發明的另一實施方式，在式1中，Me′可為Ni_aMo_bMn_c。

根據本發明的另一實施方式，在式1中，Me′可為由下式3表示的金屬基團：

式3

Ni_a′Co_b′Mn_c′

在式3中，0≤a′≤0.5，0≤b′≤0.5且a′+b′+c′＝1。

根據本發明的另一實施方式，在式1中，0.4≤y＜0.7。

根據本發明的另一實施方式，提供包括上述正極活性材料的正極。

根據本發明的另一實施方式，提供包括正極、負極和電解質溶液的鋰電池，其中該正極包括上述正極活性材料。

附圖說明

通過參考當連同附圖一起考慮時的以下詳細描述，本發明的以上和其他特征和優點將變得更加明晰，其中：

圖1是說明根據本發明一個實施方式的正極活性材料的相圖；

圖2是說明制備根據本發明一個實施方式的正極活性材料的方法的流程圖；

圖3是比較對于使用根據實施例1和比較例1制備的正極活性材料的鋰電池的循環次數的體積電極能量密度的圖；

圖4是比較對于使用根據實施例2和3以及比較例2制備的正極活性材料的鋰電池的循環次數的體積電極能量密度的圖；

圖5是比較使用根據實施例1和比較例1制備的正極活性材料的鋰電池的速率容量的圖；和

圖6是根據本發明一個實施方式的鋰電池的示意性橫截面圖。

具體實施方式

現在將參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中顯示了本發明的示意性實施方式。