[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

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

本申請要求于2016年9月1日提交韓國知識產權局，申請號為10-2016-0112595的韓國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發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

隨著移動設備的技術進步和需求增加，作為能源的二次電池的需求也急劇增長。在這些二次電池中，能量密度和工作電壓高、循環壽命長、以及自放電率低的鋰二次電池實現了商品化并被廣泛使用。

另外，隨著對環境問題越來越關注，正在加大對電動車輛、混合動力電動車輛等的研究，因為電動車輛、混合動力電動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。作為電動車輛、混合動力電動車輛的電源，目前主要使用鎳-金屬氫化物二次電池，但是對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行，而且一些鋰二次電池已進入商品化階段。

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，為了提高二次電池的容量，正在研發一種在高電壓下使用電池系統的技術。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良以及循環特性等電化學性能優良，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，為了實現高容量需要適用更高的充電電壓(4.2V至4.5V)。

然而，將充電電壓設置為4.3V以上時，氧化能力變高而導致活性材料的晶體結構不穩定，并且充放電循環越多負極、正極劣化得越嚴重，鈷酸鋰的Co³⁺離子轉變為與電解液的反應性高的Co⁴⁺的量增加，致使電解液的分解反應量增加，因此存在活性材料的表面穩定性和電池壽命特性急劇下降，以及與電解液的反應所導致的著火等問題。

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

發明內容

技術問題

本發明的目的在于解決如上所述的現有技術的問題和一直以來要求解決的技術問題。

本申請的發明人們經過深入研究和各種實驗確認，如下所述，當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0.9以下的貧鋰狀態時，可以發揮所希望的效果，從而完成了本發明。

技術方案

因此，根據本發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于鈷的摩爾比為0.9以下的貧鋰狀態。