[发明专利]正极活性材料及其制备方法、正极以及锂离子二次电池

说明书

技术领域

实施例涉及一种用于锂离子二次电池的正极活性材料、一种制备所述正极活性材料的方法以及一种包括所述正极活性材料的锂离子二次电池，更具体地说，涉及一种通过包括锑而能够抑制高温下的阻抗增加并改善寿命特性的正极活性材料、一种制备所述正极活性材料的方法以及一种包括所述正极活性材料的锂离子二次电池。

背景技术

近来，为了满足便携式电子设备例如移动电话、笔记本电脑和个人数字助理(PDA)的小型化和质量轻的需求，需要改善用作这些电子设备的电源的锂(Li)离子二次电池的诸如高容量、长寿命和高安全性的特性。另外，对汽车电气化的关注已经增加，用作电动车辆的电源的锂离子二次电池已经作为强有力的替代物出现。

因为LiNiCoMnO₂氧化物是工业上最多地用作锂离子二次电池的正极活性材料，相对地环境友好，比LiCoO₂便宜，并且具有比LiMn₂O₄高的容量，所以LiNiCoMnO₂氧化物已经在需要具有高功率和高能量密度的电池的领域(例如移动电话和电动汽车)中受到了关注。

最近受到关注的正极活性材料是组成为Li₂MnO₃-LiMO₂(M是镍(Ni)、钴(Co)或锰(Mn))的固溶体材料，该固溶体材料可表现出比一般的正极的活性材料高的容量并可在高电压下使用，因此可制备出具有高能量密度的锂离子二次电池。

然而，因为基本上层状结构的正极活性材料在锂离子脱嵌之后在结构上不稳定，并且由于在高温下充电和放电的过程中电阻(阻抗)的增加导致其寿命会迅速下降，所以层状结构的正极活性材料会难以在电动车辆中使用。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种改善了在高温下充放电过程中的寿命特性并抑制了阻抗增加的正极活性材料。

本发明的另一方面提供了一种制备上述正极活性材料的方法和一种使用该正极活性材料的锂离子二次电池。

根据至少一个实施例，一种用于锂离子二次电池的正极活性材料由下面的化学式1表示并且包含锑：

yLi₂MnO₃-(1-y)LiM_(1-x)Sb_xO₂  (1)

其中，M是选自于由镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)组成的组中的一种或多种，并且，0＜x＜1，0＜y＜1。

锑的含量可在基于全部正极活性材料的0.1mol％至2mol％的范围内。

根据另一个实施例，一种制备本公开的用于锂离子二次电池的正极活性材料的方法包括：用醇稀释含锑化合物；将yLi₂MnO₃-(1-y)LiMO₂(其中M是选自于由镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)组成的组中的一种或多种，0＜y＜1)加入到所得到的稀释后的含锑化合物溶液中，然后进行搅拌；在完成搅拌后加热该溶液以使醇挥发；执行热处理。

含锑化合物可以是氧化锑。

可加入yLi₂MnO₃-(1-y)LiMO₂以使包括的锑的含量在0.1mol％至2mol％的范围内。

可在500℃至750℃的范围内的温度下执行热处理3小时到10小时。

根据另一个实施例，一种锂离子二次电池包括含有本公开的正极活性材料的正极、电解质和负极。

附图说明

包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图并入到本说明书中，并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的示例性实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是对比根据本公开的正极活性材料的高温寿命特性的曲线。

具体实施方式