[发明专利]用于锂二次电池的正极活性材料及含有该正极活性材料的锂二次电池

说明书

发明领域

本发明涉及一种可再充电锂电池的正极活性材料及包括所述正极活性材料的可再充电锂电池，且特别地，本发明涉及一种具有优良的热稳定性的用于可再充电锂电池的正极活性材料及包括所述正极活性材料的可再充电锂电池。

相关技术描述

近年来，由于便携式电子装置尺寸和重量的减小，需要开发用于便携式电子装置的兼有高性能和大容量的电池。

电池利用正极和负极的电化学反应材料来产生电能。这种电池的示例是锂可再充电电池，其通过在锂离子嵌入/脱嵌期间在正极和负极的化学势变化来产生电能。

锂可再充电电池包括在充电和放电反应期间可逆地嵌入和脱嵌锂离子的材料作为正极和负极活性材料，且锂可再充电电池通过在正极和负极之间充满有机电解质或聚合物电解质而制备。

锂金属氧化物通常被用于可再充电锂电池的正极活性材料，且金属氧化物复合物例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)、LiMnO₂等已被研究。

在正极活性材料中，锰基正极活性材料例如LiMn₂O₄和LiMnO₂易于合成，成本低于其他材料，与其他活性材料相比具有优良的热稳定性，且是环境友好的，但是这种锰基材料具有相对低的容量。

LiCoO₂具有良好的导电性，约3.7V的高槽电压，以及优良的循环寿命，稳定性，及放电容量，从而是目前商业化的代表性材料。然而，LiCoO₂如此昂贵以至于它构成了电池成本的30％以上并从而可能失去了价格竞争力。

另外，LiNiO₂在上述正极活性材料中具有最高的放电容量，但是难以合成。此外，其中的镍是高度氧化的且会使电池和电极的循环寿命劣化并从而会引起自放电和可逆性的严重劣化。而且，由于不完善的稳定性，它很难被商业化。发明的详细描述

发明概述

本发明的示例性的实施方案提供了一种用于可再充电锂电池的正极活性材料，其具有优良的热稳定性和低的成本。

本发明的另一个实施方案提供了包括正极活性材料的可再充电锂电池。

本发明的实施方案不限于上述技术目的，并且本领域的技术人员能够理解其他技术目的。

技术方案

本发明的第一实施方案提供了用于可再充电锂电池的正极活性材料，其包括由以下化学式1表示的氧化锂复合物。

[化学式1]

Li[Li_zA]O₂

A＝{M¹_1-x-y(M¹_0.78Mn_0.22)_x}M²_y

(其中，M¹和M²独立地是选自过渡元素、稀土元素或其组合的一种或多种元素，M¹和M²是彼此不同的元素，-0.05≤z≤0.1，0.8≤x+y≤1.8，0.05≤y≤0.35，且Ni具有2.01到2.4的氧化数。)

本发明的第二实施方案提供了包括正极活性材料的可再充电锂电池。有益效果

本发明可以提供正极活性材料，该正极活性材料通过控制其内包括的元素的氧化数而具有优良的热稳定性。

附图简述

图1显示了根据本发明的实施例1到9与对比实施例1和2的具有层状结构的正极活性材料中的锰、钴和镍组分的平衡图。

图2是显示了根据本发明的实施例1到9与对比实施例1和2的正极活性材料的热稳定性特征(DSC)的图。

图3和图4是显示了包括对比实施例1的正极活性材料的颗粒表面的扫描显微照片。

图5和图6是显示了包括本发明的对比实施例2的正极活性材料的颗粒表面的扫描显微照片。

图7和图8是显示了包括本发明的实施例1的正极活性材料的颗粒表面的扫描显微照片。

图9和图10是显示了包括本发明的实施例2的正极活性材料的颗粒表面的扫描显微照片。

图11和图12是显示了包括本发明的实施例3的正极活性材料的颗粒表面的扫描显微照片。

图13和图14是显示了包括本发明的实施例4的正极活性材料的颗粒表面的扫描显微照片。