[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201911058343.2
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN111146413B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(wù)所 11105
• 代理人: 金擬粲

本發(fā)明涉及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。公開了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，其中所述二次顆粒包括芯和圍繞所述芯的表層，并且所述表層包括多個一次顆粒和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。

對相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2018年11月2日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.10-2018-0133787的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，將其全部內(nèi)容通過引用引入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

公開了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。

背景技術(shù)

為了滿足多種設(shè)備的小型化和高性能，可再充電鋰電池在小型化和減重以及高的能量密度方面已經(jīng)變得日益重要。此外，可再充電鋰電池的高的容量和高溫穩(wěn)定性、以及在高電壓下的穩(wěn)定性對于應(yīng)用于電動車等而言變得重要。

為了實現(xiàn)用于應(yīng)用于所述用途的可再充電鋰電池，已經(jīng)研究了多種正極活性材料。

同時包括Ni、Co、和Mn的基于鎳的鋰過渡金屬氧化物提供比常規(guī)的LiCoO₂高的每單位重量的放電容量，但是由于低的填充密度而提供相對低的每單位體積的容量和放電容量。此外，所述基于鎳的鋰過渡金屬氧化物在高電壓下運(yùn)行期間可顯示出惡化的安全性。

因此，需要改善基于鎳的鋰過渡金屬氧化物的填充密度和熱穩(wěn)定性且提高正極板的混合物密度。

發(fā)明內(nèi)容

一種實施方式提供具有改善的充電和放電容量、效率、和循環(huán)壽命的正極活性材料。

另一實施方式提供制備所述正極活性材料的方法。

另一實施方式提供包括所述正極活性材料的可再充電鋰電池。

一種實施方式提供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，其中所述二次顆粒包括芯和圍繞所述芯的表層(表面層)，和所述表層包括多個一次顆粒和吸入(吸收)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。

所述二次顆粒可包括具有約2μm-約5μm的平均粒徑(D50)的小粒徑二次顆粒和具有約15μm-約20μm的平均粒徑的大粒徑二次顆粒。

所述基于鈷的鋰過渡金屬氧化物可具有約100nm-約200nm的平均粒徑。

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可為約5重量％-約15重量％。

所述基于鈷的鋰過渡金屬氧化物可為由化學(xué)式1表示的化合物：

[化學(xué)式1]

Li_aCo_xM_1-xO₂

在化學(xué)式1中，0.9≤a≤1.05，0.8≤x≤1.0，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。

所述表層可為與從所述正極活性材料的表面起的約150nm-約200nm的深度對應(yīng)的區(qū)域。

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)-電壓的充電曲線可不具有在約3.8V-約4.0V的范圍處的峰。

所述基于鎳的鋰過渡金屬氧化物可為由化學(xué)式2表示的化合物：

[化學(xué)式2]