[發(fā)明專利]鋰二次電池的陰極活性材料及其制造方法、包括該陰極活性材料的陰極和鋰二次電池

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911017066.0
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN111326737A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳承旼;高琦錫;呂悅梅;李尹圣;李智殷;金東俊;樸相睦
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社;起亞自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/058;H01M10/052;C01G53/00;C01G3/12
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉

本發(fā)明提供一種鋰二次電池的陰極活性材料及其制造方法、包括該陰極活性材料的陰極和鋰二次電池。鋰二次電池的陰極活性材料包括內(nèi)核和包覆層，所述內(nèi)核包括鋰金屬氧化物，所述包覆層在所述內(nèi)核的表面和內(nèi)晶界上形成，其中所述包覆層包括金屬硫化物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰二次電池的陰極活性材料、包括該陰極活性材料的陰極和鋰二次電池及制造該陰極活性材料的方法。鋰二次電池的陰極活性材料可以防止鋰二次電池的壽命降低。

背景技術(shù)

在相關(guān)領(lǐng)域中，已經(jīng)主要基于使用蒸餾水和溶劑的水基涂料對陰極活性材料進(jìn)行表面改性。然而，具有高鎳含量的陰極活性材料容易受潮，并且會(huì)在蒸餾水和其它溶劑中惡化。因此，難以將常規(guī)的水基涂料應(yīng)用于具有高鎳含量的陰極活性材料的表面改性。

由于例如高反應(yīng)性的Ni⁴⁺存在于陰極活性材料表面以及在充電/放電過程中由相變引起的晶格突變，因此用于高容量鋰二次電池的具有高鎳含量的陰極活性材料具有與電解質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)的問題。

因此，在相關(guān)領(lǐng)域中，已經(jīng)使用了穩(wěn)定的材料以島狀的形式在陰極活性材料的表面包覆陰極活性材料的方法。然而，在充電/放電過程中發(fā)生的晶格突變會(huì)導(dǎo)致晶體中的裂紋。因此，還存在電解質(zhì)滲入顆粒的問題，造成內(nèi)晶界變差，導(dǎo)致壽命特性迅速降低。

因此，需要通過抑制與滲入晶界和裂紋的電解質(zhì)的副反應(yīng)來改進(jìn)具有高鎳含量的陰極活性材料的壽命特性。

發(fā)明內(nèi)容

在優(yōu)選的方面，提供了一種鋰二次電池的陰極活性材料、包括該陰極活性材料的陰極和鋰二次電池以及該陰極活性材料的制造方法，所述陰極活性材料通過抑制與沿陰極活性材料的晶界和裂紋滲入的電解質(zhì)的副反應(yīng)而具有改進(jìn)的壽命特性。

一方面，提供了一種鋰二次電池的陰極活性材料，其可以包括內(nèi)核和包覆層；所述內(nèi)核包括鋰金屬氧化物，所述包覆層在所述內(nèi)核的表面和內(nèi)晶界上形成。優(yōu)選地，包覆層可以包括金屬硫化物。

本文使用的術(shù)語“鋰金屬氧化物”表示包括鋰組分(例如，元素或其陽離子)、其他金屬組分(例如，陽離子形式的堿金屬、堿土金屬或過渡金屬)或其陽離子和氧離子(O^2-)的化合物或材料。鋰金屬氧化物可以進(jìn)一步包括非金屬元素或其離子(例如，陰離子)，例如O、N、鹵素(例如F)、S和P。優(yōu)選地，鋰金屬氧化物中的金屬組分可適當(dāng)?shù)匕ㄒ环N以上的過渡金屬或其陽離子。

本文使用的術(shù)語“金屬硫化物”表示包括金屬組分(例如，陽離子形式的堿金屬、堿土金屬或過渡金屬)或其陽離子和硫離子(S^2-)的化合物或材料。優(yōu)選地，金屬硫化物中的金屬組分可適當(dāng)?shù)匕ㄒ环N以上的過渡金屬或其陽離子。

本文使用的術(shù)語“內(nèi)晶界”表示多晶材料(例如，內(nèi)核中的鋰金屬氧化物)中的兩個(gè)晶粒(或微晶)之間的界面。

例如，金屬硫化物可適當(dāng)?shù)匕ㄖ辽僖环N選自Ni、Co、Ti、Fe、Mn、V、Cu、Zr、Zn、Al、As、Mo和W中的金屬的硫化物(S^2-)。

基于陰極活性材料的總摩爾數(shù)，包覆層可適當(dāng)?shù)匕s0.5至2摩爾％的量的金屬硫化物。