[發(fā)明專利]鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法及包含該正極活性材料的鋰二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880010581.3
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN110268561B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金智惠;樸炳天;白韶螺;柳泰求;鄭王謨
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;C01G53/00;H01M10/052
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 武胐;龐東成

本發(fā)明涉及鋰二次電池用正極活性材料，其包括含有鎳(Ni)、鈷(Co)和錳(Mn)的鋰復(fù)合過渡金屬氧化物，其中，所述鋰復(fù)合過渡金屬氧化物的一部分鎳(Ni)位點被鎢(W)取代，并且殘留在鋰復(fù)合過渡金屬氧化物顆粒表面上的鋰鎢氧化物的量為1,000ppm以下。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2017年2月28日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2017-0026823號和2018年2月27日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第10-2018-0023733號的權(quán)益，通過援引將其公開內(nèi)容完整并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法以及包含該正極活性材料的鋰二次電池。

背景技術(shù)

隨著對于移動設(shè)備的技術(shù)開發(fā)和需求的增加，對作為能源的二次電池的需求顯著增加。在這些二次電池中，具有高能量密度、高電壓、長循環(huán)壽命和低自放電率的鋰二次電池已經(jīng)商品化并被廣泛使用。

已經(jīng)使用鋰過渡金屬復(fù)合氧化物作為鋰二次電池的正極活性材料，并且在這些氧化物中，已主要使用了具有高工作電壓和優(yōu)異容量特性的LiCoO₂鋰鈷復(fù)合金屬氧化物。然而，由于LiCoO₂具有非常差的熱性能(由鋰脫嵌所導(dǎo)致的不穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)造成)且價格昂貴，因此在使用大量LiCoO₂作為例如電動車輛等應(yīng)用的電源方面存在局限性。

作為替代LiCoO₂的材料，已經(jīng)開發(fā)出鋰錳復(fù)合金屬氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄)、磷酸鐵鋰化合物(LiFePO₄等)或鋰鎳復(fù)合金屬氧化物(LiNiO₂等)。在這些材料中，更為積極地研究和開發(fā)了鋰鎳復(fù)合金屬氧化物，其中由于約200mAh/g的高可逆容量而易于實現(xiàn)大容量電池。然而，LiNiO₂的局限性在于，與LiCoO₂相比，LiNiO₂的熱穩(wěn)定性差，并且當(dāng)在已充電的狀態(tài)下由于外部壓力而發(fā)生內(nèi)部短路時，正極活性材料本身被分解，從而導(dǎo)致電池的破裂和著火。

因此，作為一種在保持LiNiO₂的優(yōu)異可逆容量的同時改進低熱穩(wěn)定性的方法，已經(jīng)開發(fā)出部分鎳(Ni)被錳(Mn)和鈷(Co)取代的鎳鈷錳基鋰復(fù)合金屬氧化物(在下文中，簡稱為“NCM基鋰氧化物”)。然而，由于迄今為止開發(fā)出的典型NCM基鋰氧化物具有不充分的容量特性，NCM基鋰氧化物的應(yīng)用受到限制。

為了改善該限制，最近進行了增加NCM基鋰氧化物中的Ni量的研究。然而，隨著Ni量的增加，晶體在燒結(jié)期間快速生長，因此難以控制晶體尺寸，并且當(dāng)晶體尺寸快速增加時，存在電池容量和壽命特性迅速降低的局限性。而且，隨著正極活性材料中Ni量的增加，正極活性材料表面上的鋰副產(chǎn)物的殘留量增加，其中，電池的容量也可能因該鋰副產(chǎn)物而降低。

發(fā)明內(nèi)容

[技術(shù)問題]

本發(fā)明的一個方面提供一種鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法以及包含該正極活性材料的鋰二次電池，其中，在所述正極活性材料中，抑制了晶粒尺寸的快速增加(即使在高的燒結(jié)溫度下也是如此)、提高了結(jié)晶度并且減少了鋰副產(chǎn)物的殘留量，由此實現(xiàn)了優(yōu)異的容量特性、壽命特性、電阻特性和高溫安全性。

[技術(shù)方案]

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種鋰二次電池用正極活性材料，其包括含有鎳(Ni)、鈷(Co)和錳(Mn)的鋰復(fù)合過渡金屬氧化物，其中，所述鋰復(fù)合過渡金屬氧化物的一部分鎳(Ni)位點被鎢(W)取代，并且殘留在鋰復(fù)合過渡金屬氧化物顆粒表面上的鋰鎢氧化物的量為1,000ppm以下。