[發明專利]正極活性物質、包括其的正極和鋰電池、及其制備方法

有效

• 申請號: 201310581826.7
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103915610B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 金明勛;尹在久;樸珉植;樸晉煥
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 金擬粲

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年1月7日提交的韓國專利申請No.10-2013-0001784的優先權和權益、以及由其產生的全部權益，其內容通過參考全部引入本文。

技術領域

本公開內容涉及正極活性物質、包括所述正極活性物質的正極、包括所述正極活性物質的鋰電池、和制備所述正極活性物質的方法，和更具體地，涉及提供改善的放電電壓容量和循環壽命特性的正極活性物質。

背景技術

鋰電池例如鋰離子電池(“LIB”)由于其高的能量密度和其簡單的設計已被用作用于許多便攜式裝置的電源。近年來，除用于便攜式信息技術(“IT”)裝置的電源之外，LIB還已被用作用于電動車和電力存儲的電源，且因此關于用于實現LIB的高的能量密度或長的壽命的研究正在發展。

作為用于鋰電池的正極活性物質，使用過渡金屬d氧化物例如LiNiO₂、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiNi_xCo_1-xO₂(其中0≤x≤1)、和LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(其中0≤x≤0.5和0≤y≤0.5)、或過渡金屬和鋰的氧化物。

然而，LiCoO₂是相對昂貴的且其比容量為約140毫安時/克(mAh/g)，且因此LiCoO₂具有有限的電容量。當LiCoO₂在最高達4.2V或更大的增加的充電電壓下使用時，50%或更多的鋰被除去以提供Li_1-xCoO₂(其中x>0.5)。Li_1-xCoO₂(其中x>0.5)形式的氧化物是結構上不穩定的，且其容量隨著隨后的充電和放電循環快速降低。

正極活性物質例如LiNi_xCo_1-xO₂(其中x<1)或LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(其中0≤x≤0.5和0≤y≤0.5)在高的電壓下具有降低的結構穩定性。

Li[Li_xM'_1-x]O₂(其中x>0和M'表示多種過渡金屬)形式的鋰金屬氧化物理論上具有約250～280mAh/g的比容量，且可提供增加的電容量。然而，包括過量的鋰的鋰金屬氧化物在高的電壓下具有降低的結構穩定性，使得放電電壓快速降低且其循環壽命特性變差。

因此，仍然存在對于具有高的容量、抑制放電電壓下降、在高的電壓下具有改善的結構穩定性并具有改善的循環壽命特性的正極活性物質和制備所述新的正極活性物質的方法的需要。

發明內容

提供具有高的容量、抑制放電電壓下降并具有改善的循環壽命特性的正極活性物質。

提供包括所述正極活性物質的正極。

提供包括所述正極活性物質的鋰電池。

提供制備所述具有高的容量、抑制放電電壓下降并具有改善的循環壽命特性的正極活性物質的方法。

另外的方面將部分地在以下的描述中闡明，和部分地將從所述描述明晰。

根據一個方面，正極活性物質包括包含第一域(疇，domain)和第二域且由式1表示的鋰金屬氧化物復合物：

式1

x[Li_2-y(M1)_1-z(M2)_y+zO₃]-(1-x)[LiMeO₂]

其中

0<x<1，

0≤y<1，

0≤z<1，

0<y+z<1,

M1包括至少一種過渡金屬，

M2包括選自如下的至少一種金屬：鎂(Mg)、鋁(Al)、釩(V)、鋅(Zn)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鑭(La)、和釕(Ru)，和