[發明專利]正極活性物質及其制造方法、包含其的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201610252174.6
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN107204432B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 樸娜麗;樸晟淳;李琮熙
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;穆德駿

本發明涉及正極活性物質及其制造方法、包含該正極活性物質的鋰二次電池，上述正極活性物質的特征在于：包含鋰復合金屬氧化物和氧化鋯，并且所述氧化鋯的X射線衍射光譜具有在衍射角2θ為27～29°時出現的第一峰和在30.5～32.5°時出現的第二峰。在本發明的正極活性物質中，包含單斜晶系結構的氧化鋯不僅存在于表面，還存在于內部，因此在將其應用于鋰二次電池的情況下，能夠通過確保鋰離子的移動性和結構穩定性來提高鋰二次電池的容量和壽命特性。

技術領域

本發明涉及在制造鋰二次電池時使用的正極活性物質及其制造方法。

背景技術

電池是通過在正極和負極中使用能夠進行電化學反應的物質而發電的。作為這樣的電池中的代表性的例子，有在正極和負極中通過鋰離子嵌入/脫嵌時的化學勢(chemicalpotential)的變化而產生電能的鋰二次電池。

上述鋰二次電池是通過將鋰離子能夠反復嵌入/脫嵌的物質分別用作正極和負極的活性物質，并且在上述正極和負極之間填充有機電解液或聚合物電解液而制造的。

以往，作為鋰二次電池的正極活性物質，使用鋰和金屬(例如，Co、Mn、Ni、Al等)結合而成的鋰復合金屬氧化物，但由于上述鋰復合金屬氧化物的結構不穩定性、難以合成等原因，在提高鋰二次電池的壽命特性方面存在局限。

因此，作為解決鋰復合金屬氧化物的結構不穩定性的方法，提出了將鋰復合金屬氧化物的表面置換為氧化鋯而制造正極活性物質的技術。即，為了彌補鋰復合金屬氧化物的不穩定的結構，通過用氧化鋯涂覆其表面來制造正極活性物質(參照圖7)。

然而，通過上述技術制造的正極活性物質的氧化鋯只存在于表面，因此在確保鋰離子的移動通路方面存在局限。此外，由于所使用的氧化鋯只由容易發生相變的四方晶系和/或立方晶系結構構成，因此在鋰二次電池的使用過程中，還存在因氧化鋯的相變所導致的體積膨脹而引起鋰二次電池的穩定性降低的問題。

現有技術文獻

專利文獻

韓國公開專利公報第2003-0034762號

發明內容

所要解決的課題

為了解決上述問題，本發明的目的在于，提供結構穩定且能夠確保鋰離子的移動性的正極活性物質。

此外，本發明的目的在于，提供上述正極活性物質的制造方法。

此外，本發明的目的在于，提供利用上述正極活性物質制造的正極和包含上述正極的鋰二次電池。

解決課題的方法

為了實現上述目的，本發明提供一種正極活性物質，其特征在于，包含鋰復合金屬氧化物和氧化鋯，并且上述氧化鋯的X射線衍射光譜具有在衍射角(2θ)為27～29°時出現的第一峰和在衍射角(2θ)為30.5～32.5°時出現的第二峰。

在此，上述氧化鋯為置換鋰復合金屬氧化物的內部或者涂覆而彌補正極活性物質的腐蝕或表面缺陷(defect)的物質，因此可以存在于鋰復合金屬氧化物的內部，或存在于內部和表面。

在本發明中，上述氧化鋯具有單斜晶系晶體結構，在X射線衍射分析時，氧化鋯所包含的單斜晶系結構的比率(X_m)滿足下述數學式1。

[數學式1]

X_m＝1-X_t

上述數學式1中，

X_t為氧化鋯所包含的四方晶系結構和立方晶系結構的比率，

X_t的范圍為0≤X_t≤0.5。