[發明專利]用于可再充電鋰電池的正極活性材料、其制備方法和包括其的可再充電鋰電池

有效

• 申請號: 201911058343.2
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN111146413B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 洪淳基;金榮基;樸晸浚;李淳律;蔡榮周;崔益圭;洪明子
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

1.用于可再充電鋰電池的正極活性材料，其包括

基于鎳的鋰過渡金屬氧化物，所述基于鎳的鋰過渡金屬氧化物包括其中多個一次顆粒附聚的二次顆粒，

所述二次顆粒包括芯和圍繞所述芯的表層，和

所述表層包括多個所述一次顆粒和吸入在所述一次顆粒之間的納米尺寸的基于鈷的鋰過渡金屬氧化物，

Co元素總體上分散在所述基于鎳的鋰過渡金屬氧化物二次顆粒內部并且以高的密度存在于所述表層中，和所述表層為與從所述正極活性材料的表面起的150nm-200nm的深度對應的區域，

其中所述基于鈷的鋰過渡金屬氧化物為由化學式1表示的化合物：

[化學式1]

Li_aCo_xM_1-xO₂

其中，在化學式1中，0.9≤a≤1.05，0.8≤x≤1.0，并且M為選自如下的至少一種金屬元素：Ni、Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、和Ce，

其中所述二次顆粒包括具有2μm-3μm的平均粒徑D50的小粒徑二次顆粒和具有15μm-20μm的平均粒徑的大粒徑二次顆粒。

2.如權利要求1所述的正極活性材料，其中所述基于鈷的鋰過渡金屬氧化物具有100nm-200nm的平均粒徑。

3.如權利要求1所述的正極活性材料，其中基于所述正極活性材料的總量100重量％，所述基于鈷的鋰過渡金屬氧化物的含量為5重量％-15重量％。

4.如權利要求1所述的正極活性材料，其中包括所述用于可再充電鋰電池的正極活性材料的可再充電鋰電池的微分充電容量dQ/dV-電壓的充電曲線不具有在3.8V-4.0V的范圍處的峰。

5.如權利要求1所述的正極活性材料，其中所述基于鎳的鋰過渡金屬氧化物為由化學式2表示的化合物：

[化學式2]

Li_aNi_xCo_yM_zO₂

其中，在化學式2中，0.9≤a≤1.05，0.4≤x≤0.95，0.1≤y≤0.3，0.1≤z≤0.3，x+y+z＝1，M為選自如下的至少一種金屬元素：Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、和Ce。

6.如權利要求1所述的正極活性材料，其中所述大粒徑二次顆粒和所述小粒徑二次顆粒混合比為90:10-50:50的重量比。

7.如權利要求1所述的正極活性材料，其中所述小粒徑二次顆粒具有針形狀、片形狀、或其組合。

8.如權利要求1所述的正極活性材料，其中所述正極活性材料進一步包括設置在所述表層上的基于鈷的鋰過渡金屬氧化物。

9.制備用于可再充電鋰電池的正極活性材料的方法，包括：

將基于鎳的過渡金屬氫氧化物和鋰鹽混合以制備第一混合物；

將所述第一混合物在快速升溫條件下在800℃-1000℃下進行第一熱處理以制備包括殘余鋰的第一燒制產物；和

將所述第一燒制產物與基于鈷的過渡金屬氫氧化物混合并且將其在750℃-950℃下進行第二熱處理以獲得如權利要求1-8任一項所述的正極活性材料。

10.如權利要求9所述的方法，其中所述基于鎳的過渡金屬氫氧化物以90:10-50:50的重量比包括具有15μm-20μm的平均粒徑的大粒徑二次顆粒和具有2μm-3μm的平均粒徑的小粒徑二次顆粒。

11.如權利要求9所述的方法，其中在所述第一混合物中，Li/(Ni+Co+Mn)的摩爾比大于或等于0.99。