[发明专利]二次电池用正极活性物质以及包含该物质的二次电池

说明书

本发明提供二次电池用正极活性物质和包含该物质的二次电池，所述正极活性物质为包含由以下化学式1表示的锂复合金属氧化物的具有整体式结构的一次颗粒，其中，该一次颗粒的平均粒径(D₅₀)为2μm～20μm，布鲁诺‑埃梅特‑特勒(BET)比表面积为0.15m²/g～1.9m²/g。[化学式1]Li_aNi_1‑x‑yCo_xM1_yM3_zM2_wO₂(在化学式1中，M1至M3、a、x、y、z和w与说明书所定义的相同)。根据本发明，二次电池用正极活性物质具有整体式结构，因此即使在充电和放电过程中也保持稳定的晶体结构，使得没有由于晶体结构的变化导致的容量急剧下降的顾虑，并且使表面杂质的生成最小化，由此在正极活性物质应用于电池时，能够表现出优异的高温稳定性和容量特性。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2015年11月30日提交的韩国专利申请第10-2015-0168679号、于2016年11月30日提交的韩国专利申请第10-2016-0161896号的优先权，通过援引将其公开内容整体上并入本文。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性物质和包括该物质的二次电池，所述二次电池用正极活性物质具有稳定的整体式(monolith)结构，由此能够改善电池的高温稳定性和容量特性。

背景技术

随着技术发展和对移动设备的需求增加，二次电池作为能源的需求急剧增加。在二次电池中，具有高能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池被商品化并广泛使用。

然而，锂二次电池具有随着重复充电和放电而其寿命急剧下降的问题。特别是，这种问题在高温下更严重。这是由于电池内的湿气或其它原因引起的电解质的分解、活性物质的劣化以及电池的内阻的增加而导致出现的现象。

因此，目前正在大力研究、开发和使用的锂二次电池用正极活性物质是具有层状结构的LiCoO₂。虽然LiCoO₂由于其优异的寿命特性和充电/放电效率而使用最多，但是由于其结构稳定性低，将LiCoO₂应用于增加电池容量的技术存在限制。

作为代替LiCoO₂的正极活性物质，已经开发了各种锂过渡金属氧化物，例如LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄或Li(Ni_x1Co_y1Mn_z1)O₂。其中，LiNiO₂具有表现出作为电池特性的高放电容量的优点。然而，LiNiO₂具有难以用简单的固态反应进行合成并且热稳定性和循环特性低的问题。另外，诸如LiMnO₂和LiMn₂O₄等锂锰类氧化物具有包括热稳定性优异、成本低在内的优点。然而，锂锰类氧化物具有包括容量低和高温特性低在内的问题。特别是，虽然LiMn₂O₄在一些低成本产品中商品化，但具有由于因Mn³⁺引起的结构变形(Jahn-Teller畸变)导致的较差的寿命特性。此外，虽然由于低成本和优异的稳定性目前正在对用于混合动力电动车辆(HEV)的LiFePO₄进行大量研究，但由于低电导率，LiFePO₄难以应用于其他领域。