[發明專利]正極活性材料、其制備方法以及包含其的鋰二次電池用正極和鋰二次電池

有效

• 申請號: 201880047150.4
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN110892565B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 金元泰;申先植;尹汝俊;樸洪奎;姜成勛;柳淙烈
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;C01G53/00;C01B32/991;C01G51/04
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發明涉及一種制備正極活性材料的方法，所述方法包括如下步驟：將鋰原料和含鎳的過渡金屬氫氧化物前體混合并進行第一熱處理，以制備含鎳的鋰過渡金屬氧化物，所述含鎳的過渡金屬氫氧化物前體基于過渡金屬的總摩爾數以65mol％以上的量含有鎳；將含硼和碳的原料和含鈷原料與含鎳的鋰過渡金屬氧化物混合，以形成混合物；以及對所述混合物進行第二熱處理，以在鋰過渡金屬氧化物的表面上形成包含B和Co的涂覆材料，本發明涉及一種由所述制備方法制備的正極活性材料，在所述正極活性材料上形成有包含特定量的Co的涂覆材料，并且本發明涉及一種包含所述正極活性材料的鋰二次電池用正極和鋰二次電池。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求在韓國知識產權局于2017年10月12日提交的韓國專利申請2017-0132681號和于2018年10月10日提交的2018-0120667號的權益，其公開內容通過引用被整體并入本文中。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池用正極活性材料、制備所述正極活性材料的方法以及包含所述正極活性材料的鋰二次電池用正極和鋰二次電池。

背景技術

隨著對移動設備的技術發展和需求的增加，對作為能源的二次電池的需求已經顯著增加。在這些二次電池中，具有高能量密度、高電壓、長循環壽命和低自放電率的鋰二次電池已經被商業化并被廣泛使用。

已經使用鋰過渡金屬復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，已經主要使用具有高工作電壓和優異容量特性的諸如LiCoO₂的鋰鈷復合金屬氧化物。然而，LiCoO₂由于因脫鋰引起的不穩定晶體結構而具有非常差的熱性能。此外，因為LiCoO₂昂貴，所以在使用大量的LiCoO₂作為用于諸如電動車輛的應用的電源方面存在限制。

已經開發了鋰錳復合金屬氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄)、鋰鐵磷酸鹽化合物(LiFePO₄等)或鋰鎳復合金屬氧化物(LiNiO₂等)作為替代LiCoO₂的材料。在這些材料中，已經較積極地對由于約200mAh/g的高可逆容量而可以容易實現大容量電池的鋰鎳復合金屬氧化物進行了研究和開發。然而，LiNiO₂的限制在于，與LiCoO₂相比，LiNiO₂具有較差的熱穩定性，并且當由于外部壓力而在充電狀態下發生內部短路時，正極活性材料自身分解，從而引起電池的破裂和著火。因此，作為在保持LiNiO₂的優異可逆容量的同時改善低的熱穩定性的方法，已經開發了一部分鎳(Ni)被鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)替代的鋰鎳鈷金屬氧化物。

然而，對于鋰鎳鈷金屬氧化物，結構穩定性和容量低，特別是當增加了鎳的量以增加容量特性時，隨著充電和放電的進行，鎳從Ni²⁺被氧化成Ni³⁺或Ni⁴⁺，以及因此，由于發生快速氧解吸，所以存在結構穩定性進一步降低的限制。

因此，需要開發一種正極活性材料，所述正極活性材料包含表現出高容量特性的具有高Ni含量的鋰鎳鈷金屬氧化物，其中由于鋰鎳鈷金屬氧化物的優異結構穩定性而可以制備高容量且長壽命的電池。

發明內容

技術問題

本發明的一個方面提供了一種制備正極活性材料的方法，在所述方法中，通過包含具有高鎳含量的鋰過渡金屬氧化物但還通過用特定原料來涂覆鋰過渡金屬氧化物的表面，可以實現高容量特性并且可以改善結構穩定性。

本發明的另一個方面提供了一種正極活性材料，在所述正極活性材料上形成有包含特定量的鈷(Co)的涂覆材料。

本發明的另一個方面提供了一種鋰二次電池用正極，所述鋰二次電池用正極包含所述正極活性材料。