[发明专利]用于具有高度安全性的锂蓄电池的阴极活性材料及其制备方法以及包含所述材料的锂蓄电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及用于具有高度安全性的锂蓄电池的阴极活性材料及其以及包含所述材料的锂蓄电池，具体涉及能够提高用于锂离子蓄电池或者锂离子聚合物电池的安全性特别是过充特性的阴极活性材料，以及制备所述材料的方法。 

【背景技术】

随着电子、通讯和计算机工业的迅速发展，便携式摄像机、移动电话或者笔记本电脑(个人计算机)得到显著发展。并且，作为驱动所述便携式电子通讯设备的电源，对于锂蓄电池的需求日益增加。特别是，在电动车辆、不间断电源、电动工具或者人造卫星应用中，有关锂蓄电池作为环境友好电源的研究和开发在包括日本、欧洲和美国在内的国内外正活跃地进行着。 

氧化锂钴(LiCoO₂)主要被用作锂蓄电池的阴极活性材料，但目前其它层状阴极材料也被使用，例如氧化锂镍(Li(Ni-Co-Al)O₂)和锂复合金属氧化物(Li(Ni-Co-Mn)O₂)，除此之外低价格高稳定性的尖晶石型结构的氧化锂镁(LiMn₂O₄)和橄榄型结构的磷酸铁锂复合物(LiFePO₄)也引起了人们的兴趣。 

然而，尽管使用氧化锂钴、氧化锂镍或者氧化锂金属复合物的锂蓄电池具有极好的基本电池特性，但安全性不足，特别是在过充特性方面。为了改进这种不足，已经引入了各种安全设备例如隔板的断路功能，电 解质液和保险装置例如保护电路或PTC(正温度系数)的加入，但在这种情况下设计的这些设备，阴极活性材料的充填程度不高。因此，当阴极活性材料的充填程度增加以便符合高容量的需要时，安全设备运行不足，从而导致安全性的破坏。 

而且，使用尖晶石型结构的锂镁氧化物的锂蓄电池曾经被应用于移动电话。但是，在电池面对追求高级功能的移动电话市场之后，其低价格和高安全性的优点由于能量密度的减小而不再被使用。 

而且，橄榄型结构的磷酸铁锂复合物具有低价格和高安全性的优点，但其具有非常低的电子电导率，使其难以预期良好的电池特性和低平均运行电位，不能满足高容量的需要。 

因此，已经进行了各种研究来解决上述问题，但仍未提出有效的解决方案。 

例如，日本专利公开号2001-143705公开了一种阴极活性材料，其中锂钴氧化物和锂镁氧化物被混合。但是，该现有技术简单混合了具有高安全性的锂镁氧化物，因此其没有实现足够的安全改善效果。 

而且，日本专利公开号2002-143708提出了一种阴极活性材料，其中具有不同组分的锂镍复合氧化物在两层中形成。但是，该现有技术应用了两层具有不同组分的锂镍复合氧化物形成的阴极活性材料，因此其不能被认为是彻底并充分地改善了由过充引起的安全性。 

为了改善过充特性的目的，日本专利公开号2007-012441应用一种具有至少两层阴极活性材料的阴极层，并提出橄榄型结构的磷酸铁锂氧化物或者尖晶石型结构的锂镁氧化物作为与阴极集流器相邻的层。预期可改进过充特性，但是形成的氧化物层厚度低于其平均粒子的尺寸，即大约在几个微米，并且该氧化物层不包括导电材料或者导电添加剂，因此不能认为其放电特性是充分的。 

日本专利公开号2006-318815公开了使用锂盐或者氧化锂涂覆次级 粒子表面以便改善锂镍氧化物的耐用性的技术。但是，其难以以均匀厚度涂覆阴极活性材料次级粒子的整个表面，因此耐用性改善效果并不显著，除此之外湿涂覆工艺和干涂覆工艺被加入，因而产率极大地降低。 

日本专利公开号2006-19229提出了使用锂钴锆氧化物涂覆次级粒子表面以改善锂镍氧化物的较差安全性。然而，湿涂覆工艺被应用以使用锂钴锆氧化物涂覆次级粒子的表面，因此安全性改善效果显著，但产率受到限制。 

因此，需要提出具有极好安全性以及极好电池特性的阴极活性材料，以及用于制备具有极好产率的这种阴极活性材料的方法。 

【发明内容】

【技术问题】 

本发明的目的在于提供能够极大地改善安全性、特别是过充特性而不破坏基本电池特性的阴极活性材料，以及制备具有极好产率和可再现性的阴极活性材料的方法。 

【技术方案】 

为了实现上述目的，本发明的用于锂蓄电池的阴极活性材料包括通过锂金属氧化物初级粒子的聚集而形成的锂金属氧化物次级粒子芯部，和通过使用橄榄型结构的磷酸锂铁氧化物涂覆次级粒子芯部形成的壳部。