[發明專利]鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法和包含其的鋰二次電池用正極

有效

• 申請號: 201910406670.6
• 申請日: 2015-10-02
• 公開（公告）號: CN110224117B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 姜玟錫;趙治皓;柳志勛;申先植;鄭王謨
• 申請（專利權）人: 株式會社LG新能源
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 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

本發明涉及一種鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法和包含所述鋰二次電池用正極活性材料的鋰二次電池用正極、鋰二次電池、電池模塊和電池組。所述正極活性材料包含：鋰鈷氧化物粒子；和位于所述鋰鈷氧化物粒子的表面上的表面處理層，其中所述鋰鈷氧化物粒子包含所述粒子的表面側中的貧鋰的鋰鈷氧化物，所述貧鋰的鋰鈷氧化物具有小于1的Li/Co摩爾比、包含在Fd?3m空間群中并且具有立方型晶體結構，并且所述表面處理層包含選自過渡金屬和13族元素中的至少一種元素。本發明可以抑制與電解質的副反應，并且可以獲得高堆積密度和容量性能，以及改善的倍率特性和初始容量性能。

本發明專利申請是基于申請日為2015年10月2日，發明名稱為“鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法和包含其的鋰二次電池”，申請號為201580054006.X的中國專利申請的分案申請。

技術領域

對相關申請的交叉引用

本申請要求2014年10月2日提交的韓國專利申請號2014-0133466和2014-0133473以及2015年10月1日提交的韓國專利申請號2015-0138718的優先權的權益，在相應韓國專利申請的公開內容中描述的全部內容在此作為本說明書的一部分并入本文中。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池用正極活性材料、其制備方法和包含所述鋰二次電池用正極活性材料的鋰二次電池。

背景技術

隨著對移動裝置的技術開發和需求的不斷增長，對作為能源的二次電池的需求正快速增長。在二次電池中，具有高能量密度和電壓、長循環壽命、和低放電率的鋰二次電池被商業化并被廣泛使用。

然而，鋰二次電池的缺陷在于，其壽命經重復充放電而快速降低。特別地，該缺陷在高溫下更嚴重。原因在于，電解質可能由于電池中的水或其它因素而分解、活性材料可能劣化、或電池的內阻可能增加。

正積極進行研究、開發和使用的鋰二次電池用正極活性材料為具有層狀結構的LiCoO₂。LiCoO₂可以容易地合成，并具有良好的包含壽命性能的電化學性能，而且是最廣泛使用的材料。然而，LiCoO₂具有低結構穩定性，其應用于具有高容量的電池受到限制。

作為正極活性材料的替代品，已經開發了各種鋰過渡金屬氧化物如LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄和Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂。LiNiO₂具有提供高充電容量的電池性能的優點，然而其難以通過簡單的固相反應合成，并且具有低熱穩定性和循環性能。另外，鋰錳氧化物如LiMnO₂和LiMn₂O₄具有熱穩定性良好和成本低的優點，然而其具有容量小和在高溫下性能差的缺陷。具體地，對于LiMn₂O₄而言，一些產品可以以低成本商業化，然而其壽命性能由于因Mn³⁺導致的Jahn-Teller形變而不良。因為LiFePO₄便宜且安全，因此為將其用于混合動力車輛(HEV)而在進行大量研究，然而由于導電性低的原因，將其應用于其它領域是困難的。

鑒于這樣的情況，鋰鎳錳鈷氧化物Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂(其中x、y和z為各獨立的氧化物構成元素的原子分數，并且滿足0x≤1，0y≤1，0z≤1且0x+y+z≤1)作為LiCoO₂的替代性正極活性材料而備受關注。該材料比LiCoO₂便宜并且具有在高容量和高電壓下使用的優點。然而，該材料具有在高溫下不提供良好的倍率特性和壽命性能的缺點。為了增加鋰鎳錳鈷氧化物的結構穩定性，增加相對于氧化物中包含的過渡金屬的量的Li的量。