[发明专利]镍类正极活性物质及其制备方法和锂电池

说明书

技术领域

本发明一个或多个实施方式涉及镍(Ni)类正极活性物质及其制备方法和使用该镍类正极活性物质的锂电池。

背景技术

对于二次电池的需求正显著增加，这种电池可在通过使用用于信息和交流的便携式电子设备，如个人数字助理(PAD)、手机、笔记本电脑、电动单车或电动汽车电源被反复充放电时使用。

特别是锂电池最引人注意，因为锂电池具有高电压和高能量密度。

锂电池通过锂离子从正极和负极嵌入/解嵌时的氧化还原反应产生电能，正极和负极各自包含能够嵌入和解嵌锂离子的活性物质，而在正极和负极之间填充有有机电解液或聚合物电解液。

锂电池正极中使用的各种正极活性物质中的镍(Ni)类复合氧化物需要改进，因为镍类复合氧化物由于在充电期间解嵌的大量锂而具有不稳定的结构；经过充放电在这种Ni-类复合氧化物中容易产生容量劣化；且由于跟电解液反应，镍类复合氧化物的热稳定性可能会变差。

发明内容

一个或多个实施方式包括一种效率改善且电化学特性改善的正极活性物质。

一个或多个实施方式还包括一种效率改善且电化学特性改善的正极活性物质的制造方法。

一个或多个实施方式还包括一种包括效率改善且电化学特性改善的正极活性物质的锂电池。

如上所述，根据一个或多个以上实施方式，由于正极活性物质从表面部分向核心部分以不同的浓度梯度分布锂离子，锂电池具有优异的效率和改善的电化学特性。

具体实施方式

现将对实施方式进行详细说明。在这方面，本实施方式可具有不同的形式并不应解释为受限于文中所做说明。因此，下面仅说明了各实施方式以解释本发明的各方面。

一个或多个实施方式包括一种正极活性物质，其中锂离子从锂镍复合氧化物的表面部分向核心部分以连续降低的浓度梯度分布。

上述锂镍复合氧化物可由以下通式1表示：

通式1：Li_a[Ni_xCo_yMn_z]O₂

在此，0.8≤a≤1.2，0.5≤x≤0.6，0.2≤y≤0.3，0.2≤z≤0.3，且x+y+z＝1。

上述锂镍复合氧化物可包括由通式2表示的表面部分和由以下通式3表示的核心部分：

通式2：Li_a[Ni_xCo_yMn_z]O₂

在此，1.1≤a≤1.2，0.5≤x≤0.6，0.2≤y≤0.3，0.2≤z≤0.3，且x+y+z＝1。

通式3：Li_a[Ni_xCo_yMn_z]O₂

在此，0.8≤a≤0.9，0.5≤x≤0.6，0.2≤y≤0.3，0.2≤z≤0.3，且x+y+z＝1。

或者，上述锂镍复合氧化物可包括由以下通式4表示的表面部分和由以下通式5表示的核心部分：

通式4：Li_a[Ni_xCo_yMn_z]O₂

在此，1.1≤a≤1.2，0.5≤x≤0.6，0.2≤y≤0.3，0.2≤z≤0.3，且x+y+z＝1。

通式5：Li_a[Ni_xCo_yMn_z]O₂

在此，a＝0，0.5≤x≤0.6，0.2≤y≤0.3，0.2≤z≤0.3，且x+y+z＝1。

上述锂镍复合氧化物粒子总体具有约20μm以下的平均直径。这里，平均直径是指与粒子具有同样体积的球体直径。

例如，上述粒子的平均直径可为约3或5μm以下，但不限于此。粒径优选用Beckman Coulter制造的符合国际标准ISO 13320-1的LSI3 320激光衍射分析仪测量，并优选使用颗粒的超声波分散。

上述表面部分是指正极活性物质的表面和表面的周围区域，例如，可为粒子从表面到核心的半径的约10％。

上述核心部分是指正极活性物质的核和核的周围区域，例如，可为粒子从核心到表面的半径的约50％。