[发明专利]用于锂二次电池的正极活性材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池的正极活性材料，更详细地，涉及一种用于锂二次电池的通过混合不同大小的正极活性材料来提高振实密度的正极活性材料，其特征是在所述混合正极活性材料中至少一个粒子其内具有浓度梯度。

背景技术

基于近来移动通信和电子信息工业的发展，对于高容量、质量轻的锂二次电池的需求日益增加。但是，随着移动设备的多功能化使该设备的消耗能量增加，对电池的功率和容量增加的要求越来越高。因此，正在广泛进行对电池的C-比率特性增加和容量增加的研究。然而，由于这俩功能带有彼此相反的倾向，因此当为了提高电池容量而提高负荷量或电极密度时，通常会出现的结果是电池的C-比率特性变差。

锂二次电池是考虑到活性材料的离子导电率，需要将电极的孔隙度(porosity)维持在一定的水平以上。为了提高负荷量或电极密度而对电极进行压延率极高的压延，则电极的孔隙度过度减少，导致C-比率急剧减小。

当使用具有不同粒径的活性材料时，即使在适当的压延下也可获得较高的电极密度，但是孔隙度被大大减少而导致C-比率急剧减小。因此，为了制备作为活性材料具有优良的放电容量、寿命特性、C-比率特性等的锂过渡金属化合物，目前需要进行关于通过调节活性材料的种类、粒子大小等来防止振实密度下降等的研究和开发。

发明内容

技术问题

为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种用于锂二次电池的既能减少孔隙度又能体现良好C-比率的正极活性材料。

技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于锂二次电池的正极活性材料，包含直径D1的粒子P1和直径D2的粒子P2的混合物，其中，所述粒子P1和所述粒子P2中的任意一个具有下面式1表示的核以及下面式2表示的表面部分。

[式1]Li_a1M1_x1M2_y1M3_z1M4_wO_2+δ

[式2]Li_a2M1_x2M2_y2M3_z2M4_wO_2+δ

(在式1和式2中，M1、M2和M3选自Ni、Co、Mn及其组合；M4选自Fe、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Ge、Sr、Ag、Ba、Zr、Nb、Mo、Al、Ga、B及其组合；0＜a1≤1.1、0＜a2≤1.1、0≤x1≤1、0≤x2≤1、0≤y1≤1、0≤y2≤1、0≤z1≤1、0≤z2≤1、0≤w≤0.1、0.0≤δ≤0.02、0＜x1+y1+z1≤1、0＜x2+y2+z2≤1、x1≤x2、y1≤y2和z2≤z1)。

本发明涉及一种由大小不同的正极活性材料粒子的混合物构成的正极活性材料：是由粒子其内金属离子浓度恒定的粒子和粒子其内核以及表面部分的组成不同的粒子的混合物构成；或者是由粒子其内核以及表面部分的组成不同的粒子混合物构成。也就是说，通过混合粒子大小不同的粒子，以减少制备电极时的孔隙，并使封装密度增加，随此体现振实密度增加的效果，并且，通过混合所述核以及表面部分的组成不同并且粒子其内呈浓度梯度的粒子、即热稳定性增加的粒子，随此还体现出提高混合物正极活性材料的热稳定性的效果，其中该热稳定性增加的粒子由于尚未形成金属浓度的急剧界限而具有稳定的晶体结构，从而热稳定性增加。

在本发明中，所述粒子P1可以具有所述式1表示的核以及所述式2表示的表面部分，P1的直径D1和P2的直径D2为2至20μm，满足D1＜D2，相对于100重量份整个活性材料，以5至95重量份比例包含所述粒子P1。

例如，粒子较小且核以及表面部分的组成不同的粒子填充在粒子较大且金属浓度恒定的粒子之间时，可由所述粒子较大且金属浓度恒定的粒子整体体现出高输出特性，还可由粒子较小且核以及表面部分的组成不同的粒子体现出热稳定性提高的特性。进一步地，粒子较小且核以及表面部分的组成不同的粒子填充在粒子较大且核以及表面部分的组成不同的粒子之间时，能够体现出高热稳定性和高容量。

进一步地，在本发明中，所述粒子P1可以具有所述式1表示的核以及所述式2表示的表面部分，P1的直径D1和P2的直径D2为2至20μm，满足D2＜D1，相对于100重量份整个活性材料，以5至95重量份比例包含所述粒子P1。