[發明專利]二次電池用正極活性材料、其制備方法及包含其的正極和鋰二次電池

有效

• 申請號: 201710762540.7
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107799733B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 趙治皓;樸星彬;樸英旭;李珤琳;許赫;鄭王謨
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/052
• 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

1.一種二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述正極活性材料具有含鈷酸鋰的核部和含貧鋰鈷酸鋰的殼部，

所述殼部位于所述核部的外表面上，所述貧鋰鈷酸鋰處于鋰相對于鈷的摩爾比為0.7～0.9的貧鋰狀態，

其中所述核部的鈷酸鋰具有以下化學式1的組分，

Li_aCo_1-bM_bO₂ (1)

在所述化學式中，

M為彼此獨立地選自Ti、Mg、Al、Zr、Ba、Ca、Ti、Ta、Nb及Mo中的至少一種以上，

0.95≤a≤1.02，

0≤b≤0.2。

2.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述含貧鋰鈷酸鋰的殼部與以1:1的化學計量比包含鋰和金屬的鈷酸鋰相比，在3.0V至4.6V的充放電區段相對較少地產生4價鈷離子(Co⁴⁺)，從而提供殼部的鈷酸鋰顆粒表面的穩定性。

3.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述核部的鈷酸鋰為LiCoO₂。

4.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述殼部的貧鋰鈷酸鋰具有以下化學式2的組分，

Li_aCo_1-bM_bO₂ (2)

在所述化學式中，

M為彼此獨立地選自Ti、Mg、Al、Zr、Ba、Ca、Ti、Ta、Nb及Mo中的至少一種以上，

0.7≤a≤0.9，

0≤b≤0.2。

5.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述殼部的貧鋰鈷酸鋰為Li_0.8CoO₂。

6.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述殼部包含濃度相對低于核部的鋰，所述核部的鋰以均勻的濃度分布在核部區域內，而所述殼部的鋰分布成從核部和殼部的界面越往殼部的外表面遞增的濃度梯度。

7.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述殼部的厚度為30nm至500nm。

8.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述正極活性材料的平均粒徑D₅₀為15μm至25μm。

9.根據權利要求1所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述殼部的表面上涂覆有Al₂O₃。

10.根據權利要求9所述的二次電池用正極活性材料，其特征在于：

所述Al₂O₃的涂覆厚度為50nm至100nm。

11.一種制備根據權利要求1至10中任何一項所述的二次電池用正極活性材料的方法，其特征在于：

所述方法包含以下過程：

(a)將鈷源材料和鋰源材料混合后進行一次煅燒，以形成含球狀鈷酸鋰的核部；

(b)在所述核部的外表面上均勻地涂覆鈷源材料，然后加入鋰源材料進行混合；以及

(c)將所述過程(b)的混合物進行二次煅燒，以形成殼部，

在所述過程(b)中，鈷源材料和鋰源材料的量取決于過程(c)的二次煅燒中形成的殼部中鋰:鈷的摩爾比為0.7:1至0.9:1。