[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710762540.7
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN107799733B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙治皓;樸星彬;樸英旭;李珤琳;許赫;鄭王謨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社LG化學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陳海濤;穆德駿

本發(fā)明提供一種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，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(duì)于鈷的摩爾比為0.9以下的貧鋰狀態(tài)。所述貧鋰鈷酸鋰在4.4V以上的電壓下充電時(shí)較少地產(chǎn)生與電解液的反應(yīng)性更高的Co⁴⁺離子，因此提高在高電壓下的正極活性材料的表面穩(wěn)定性，從而可以發(fā)揮能夠防止二次電池的循環(huán)特性降低的效果。

本申請(qǐng)要求于2016年9月1日提交韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，申請(qǐng)?zhí)枮?0-2016-0112595的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有含鈷酸鋰的核及貧鋰的殼的鋰二次電池用正極活性材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和需求增加，作為能源的二次電池的需求也急劇增長(zhǎng)。在這些二次電池中，能量密度和工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、以及自放電率低的鋰二次電池實(shí)現(xiàn)了商品化并被廣泛使用。

另外，隨著對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，正在加大對(duì)電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛等的研究，因?yàn)殡妱?dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛可以取代空氣污染主要原因之一的使用化石燃料的車輛如汽油車輛、柴油車輛等。作為電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的電源，目前主要使用鎳-金屬氫化物二次電池，但是對(duì)使用能量密度和放電電壓高的鋰二次電池的研究正在積極進(jìn)行，而且一些鋰二次電池已進(jìn)入商品化階段。

目前，作為鋰二次電池的正極材料使用LiCoO₂、三元體系(NMC/NCA)、LiMnO₄、LiFePO₄等。

近來(lái)，為了提高二次電池的容量，正在研發(fā)一種在高電壓下使用電池系統(tǒng)的技術(shù)。通常，二次電池具有3.0V至4.2V的充放電范圍，但是正在研究通過(guò)適用更高的充電電壓(4.2V至4.5V)使二次電池具有更高容量。

尤其，LiCoO₂由于軋制密度等各種物理性能優(yōu)良以及循環(huán)特性等電化學(xué)性能優(yōu)良，目前為止還在廣泛使用LiCoO₂，但是LiCoO₂的充放電電流量較低約為150mAh/g，為了實(shí)現(xiàn)高容量需要適用更高的充電電壓(4.2V至4.5V)。

然而，將充電電壓設(shè)置為4.3V以上時(shí)，氧化能力變高而導(dǎo)致活性材料的晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并且充放電循環(huán)越多負(fù)極、正極劣化得越嚴(yán)重，鈷酸鋰的Co³⁺離子轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電解液的反應(yīng)性高的Co⁴⁺的量增加，致使電解液的分解反應(yīng)量增加，因此存在活性材料的表面穩(wěn)定性和電池壽命特性急劇下降，以及與電解液的反應(yīng)所導(dǎo)致的著火等問(wèn)題。

因此，急需研發(fā)出一種在高電壓下性能也不會(huì)降低且可確保表面穩(wěn)定性的基于鈷酸鋰的正極活性材料。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和一直以來(lái)要求解決的技術(shù)問(wèn)題。

本申請(qǐng)的發(fā)明人們經(jīng)過(guò)深入研究和各種實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，如下所述，當(dāng)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(duì)于鈷的摩爾比為0.9以下的貧鋰狀態(tài)時(shí)，可以發(fā)揮所希望的效果，從而完成了本發(fā)明。

技術(shù)方案

因此，根據(jù)本發(fā)明的二次電池用正極活性材料顆粒，其特征在于：

所述顆粒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(duì)于鈷的摩爾比為0.9以下的貧鋰狀態(tài)。