[发明专利]二次电池用正极活性材料、其制备方法及包含其的正极和锂二次电池

权利要求书

1.一种二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述正极活性材料具有含钴酸锂的核部和含贫锂钴酸锂的壳部，

所述壳部位于所述核部的外表面上，所述贫锂钴酸锂处于锂相对于钴的摩尔比为0.7～0.9的贫锂状态，

其中所述核部的钴酸锂具有以下化学式1的组分，

Li_aCo_1-bM_bO₂ (1)

在所述化学式中，

M为彼此独立地选自Ti、Mg、Al、Zr、Ba、Ca、Ti、Ta、Nb及Mo中的至少一种以上，

0.95≤a≤1.02，

0≤b≤0.2。

2.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述含贫锂钴酸锂的壳部与以1:1的化学计量比包含锂和金属的钴酸锂相比，在3.0V至4.6V的充放电区段相对较少地产生4价钴离子(Co⁴⁺)，从而提供壳部的钴酸锂颗粒表面的稳定性。

3.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述核部的钴酸锂为LiCoO₂。

4.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述壳部的贫锂钴酸锂具有以下化学式2的组分，

Li_aCo_1-bM_bO₂ (2)

在所述化学式中，

M为彼此独立地选自Ti、Mg、Al、Zr、Ba、Ca、Ti、Ta、Nb及Mo中的至少一种以上，

0.7≤a≤0.9，

0≤b≤0.2。

5.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述壳部的贫锂钴酸锂为Li_0.8CoO₂。

6.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述壳部包含浓度相对低于核部的锂，所述核部的锂以均匀的浓度分布在核部区域内，而所述壳部的锂分布成从核部和壳部的界面越往壳部的外表面递增的浓度梯度。

7.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述壳部的厚度为30nm至500nm。

8.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述正极活性材料的平均粒径D₅₀为15μm至25μm。

9.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述壳部的表面上涂覆有Al₂O₃。

10.根据权利要求9所述的二次电池用正极活性材料，其特征在于：

所述Al₂O₃的涂覆厚度为50nm至100nm。

11.一种制备根据权利要求1至10中任何一项所述的二次电池用正极活性材料的方法，其特征在于：

所述方法包含以下过程：

(a)将钴源材料和锂源材料混合后进行一次煅烧，以形成含球状钴酸锂的核部；

(b)在所述核部的外表面上均匀地涂覆钴源材料，然后加入锂源材料进行混合；以及

(c)将所述过程(b)的混合物进行二次煅烧，以形成壳部，

在所述过程(b)中，钴源材料和锂源材料的量取决于过程(c)的二次煅烧中形成的壳部中锂:钴的摩尔比为0.7:1至0.9:1。