[發明專利]鋰二次電池用正極活性材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201880064115.3
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN111164806A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 柳泰求;樸英旭;黃進泰;鄭王謨;樸星彬
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;C01G53/00;H01M10/052
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 武胐;龐東成

本發明提供兩個實施方式的單體顆粒形式的正極活性材料及其各自的制備方法。具體地，兩個實施方式的單體顆粒具有如下共同特征：1)均是鎳基鋰復合金屬氧化物單體顆粒；2)均包含多個晶粒，晶粒的Cu?Kα?X射線(X?rα)測得的尺寸為180至300nm；3)均包含摻雜在晶格中的金屬(選自由M＝Al,Ti,Mg,Zr,W,Y,Sr,Co,F,Si,Mg,Na,Cu,Fe,Ca,S和B組成的組的至少一種金屬)；4)但兩個實施方式的單體顆粒可通過是否經表面涂覆而彼此區分。更具體地，(4?1)一個實施方式的單體顆粒包含摻雜在其晶格中的金屬但表面未經涂覆。(4?2)另一實施方式的單體顆粒包含摻雜在其晶格中的金屬和涂覆在其表面上的金屬氧化物。(4?3)但在第一和第二單體顆粒中，摻雜在其晶格中的金屬和涂覆在其表面上的金屬氧化物中的金屬的總量控制在2500至6000ppm。

相關申請的交叉引用

本申請基于并要求于2017年11月22日提交的韓國專利申請10-2017-0156745號和于2018年11月20日提交的韓國專利申請10-2018-0143840號的優先權，在此通過援引將其公開內容整體并入。

技術領域

本發明涉及具有改善的在高電壓下的壽命特性的鋰二次電池用正極活性材料及其制備方法。

背景技術

隨著技術發展和對移動設備的需求的增加，對作為能源的二次電池的需求迅速增加。在此類二次電池中，具有高能量密度和電壓、長循環壽命和低自放電率的鋰二次電池已經被商業化并廣泛使用。

由于近來鈷(Co)的價格躍升，已經進行了許多嘗試以用價廉的鋰鎳鈷錳氧化物(NCM)代替目前用作小電池的正極活性材料的鋰鈷氧化物(LCO)來提高價格競爭力。

在NCM的情況下，市售電池中的電壓上限為4.2V。當在小型裝置中使用電壓上限為4.35V的NCM時，存在與LCO相比性能較差的問題。這是因為在相同的電壓上限下NCM比LCO的Li脫嵌更高，并且在高充電狀態(SOC)下NCM變得更不穩定。結果，當NCM在4.35V以上的高電壓下使用時，壽命特性快速惡化。

因此，有必要開發具有改善的壽命特性的NCM正極活性材料作為可在高電壓下工作的價廉正極活性材料。

發明內容

[技術問題]

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種鋰二次電池用正極活性材料及其制備方法，所述鋰二次電池用正極活性材料具有改善的高電壓壽命特性。

[技術方案]

本發明的一個實施方式提供了包含多個晶粒(grain)的鎳基鋰復合金屬氧化物單體顆粒(single?particle)。

具體地，所述單體顆粒可以包含：摻雜在單體顆粒的晶格中的金屬(選自由M＝Al、Ti、Mg、Zr、W、Y、Sr、Co、F、Si、Mg、Na、Cu、Fe、Ca、S和B組成的組的一種或多種金屬)；或者涂覆在單體顆粒的表面上的金屬(選自由M’＝Al、Ti、Mg、Zr、W、Y、Sr、Co、F、Si、Mg、Na、Cu、Fe、Ca、S和B組成的組的一種或多種金屬)化合物和摻雜在單體顆粒的晶格中的金屬(選自由M＝Al、Ti、Mg、Zr、W、Y、Sr、Co、F、Si、Mg、Na、Cu、Fe、Ca、S和B組成的組的一種或多種金屬)，其中，摻雜的金屬或表面涂覆的金屬化合物中的金屬的總含量為2500ppm至6000ppm，并且所述單體顆粒中包含的每個晶粒的用Cu?KαX射線(X-rα)測得的尺寸為180nm至300nm。