[發明專利]用于可再充電鋰電池的正極活性物質、其制造方法以及包括其的可再充電鋰電池

在審

• 申請號: 201980056732.3
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN112640162A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 金秀玄;金鐘珉
• 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;H01M4/505;H01M4/62;H01M10/052;C01G53/00;C01D15/04
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 王東賢;樸圣潔

提供了用于可再充電鋰電池的正極活性物質，正極活性物質包括相對于除鋰之外的總金屬量含有大于或等于60mol％的鎳含量的鎳類復合氧化物以及設置在鎳類復合氧化物的表面上的涂層，其中涂層包括氟化鋰(LiF)和通過燃燒金屬氧化物和氟類有機材料產生的金屬氟化物。

技術領域

公開了用于可再充電鋰電池的正極活性物質、用于制備該正極活性物質的方法以及包括該正極活性物質的可再充電鋰電池。

背景技術

隨著便攜電子設備、通信設備等的發展，需要開發具有高能量密度的可再充電鋰電池。

可再充電鋰電池包括正電極和負電極，該正電極和負電極包括形成在電極集電器上的包括電極活性物質的電極活性物質層。正極活性物質主要是鋰離子的嵌入材料，并且可以是諸如鋰鈷氧化物(Li_xCoO₂)、鋰鎳氧化物(Li_xNiO₂)、鋰鎳鈷氧化物(Li_x(NiCoMn)O₂)、鋰鎳鈷錳氧化物(Li_x(NiCoMn)O₂)、尖晶石型鋰錳氧化物(Li_xMn₂O₄)、二氧化錳(MnO₂)的氧化物，或諸如鋰鐵磷酸鹽(Li_xFePO₄)、鋰錳磷酸鹽(Li_xMnPO₄)等的橄欖石型或NASICON型磷酸鹽，硅酸鹽，聚合物材料等。

負極活性物質可以是能夠嵌入金屬鋰、其合金或鋰離子的化合物，并且可以是聚合物材料或碳材料，例如諸如人造或天然石墨等的石墨類材料，非石墨化碳，或石墨化碳，碳納米管(CNT)，碳納米纖維(CNF)，碳納米壁(CNW)。

發明內容

[技術問題]

實施方式提供了用于可再充電鋰電池的正極活性物質，該正極活性物質能夠在充電和放電期間促進鋰的嵌入/脫嵌，并且具有優異的循環壽命特性和表面上殘余鋰的低存量。

另一實施方式提供了制備用于可再充電鋰電池的正極活性物質的方法。

另一實施方式提供了包括用于可再充電鋰電池的正極活性物質的可再充電鋰電池。

[技術方案]

根據實施方式，用于可再充電鋰電池的正極活性物質包括鎳類復合氧化物和鎳類復合氧化物的表面上的涂層，鎳類復合氧化物相對于除鋰以外的金屬總量具有大于或等于60mol％的鎳含量，

其中涂層包括氟化鋰(LiF)；以及通過燃燒金屬氧化物和氟類有機材料而產生的金屬氟化物。

鎳類復合氧化物可以是由化學式1表示的復合氧化物。

[化學式1]

Li_a(Ni_1-x-y-zCo_xMn_yM_z)O₂

在化學式1中，M是選自硼(B)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋯(Zr)以及鋁(Al)的元素，

0.95≤a≤1.3，x≤(1-x-y-z)，y≤(1-x-y-z)，0x1，0≤y1，并且0≤z1。

氟化鋰和金屬氟化物可以以納米級微粒的形式存在。

涂層可以包括10wt％至90wt％的氟化鋰和10wt％至90wt％的金屬氟化物。

金屬氧化物可以是包括選自除鎳以外的過渡金屬中的元素、能夠與氟反應的第13族元素以及能夠與氟反應的第14族元素的氧化物。