[发明专利]锂二次电池用正极活性材料和包含其的正极

说明书

本发明涉及具有改善的容量特性和循环寿命特性的正极活性材料及其制备方法，并且具体地涉及锂二次电池用正极活性材料及其制备方法，在所述正极活性材料中，所述正极活性材料包含由式1表示的并且能够可逆地嵌入/脱嵌锂的化合物，并且根据利用里特维德法实施的所述正极活性材料的晶体结构分析，MO平板的厚度为以下，平板间的厚度为以上，并且Li与Ni之间的阳离子混合比为0.5％以下，在所述里特维德法中基于X射线衍射分析将空间群R‑3m用于晶体结构模型中。

技术领域

相关申请的交叉参考

本申请要求在韩国知识产权局于2016年3月31日提交的韩国专利申请10-2016-0039391号和于2017年3月30日提交的10-2017-0040482号的权益，通过参考将其内容以其完整形式并入本文中。

技术领域

本发明涉及具有改善的容量特性和循环寿命特性的正极活性材料以及包含所述正极活性材料的正极。

背景技术

近来，与移动装置等的尺寸减小和重量减轻的趋势相关，对作为这些装置的能源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，具有高的能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。

而且，随着对环境问题的日益关注，对可替代使用化石燃料的车辆如汽油车辆和柴油车辆的环境友好的电动车辆已经进行了大量研究，所述使用化石燃料的车辆是空气污染的主要原因之一。作为这些电动车辆的电源，需要开发具有高能量密度、其在高电压下稳定驱动并具有优异的循环寿命特性的锂二次电池。

近来，已经稳定地对使用Ni、Mn和Co的三组分层状氧化物作为这种锂二次电池用正极活性材料进行了研究。

作为三组分层状氧化物中最有代表性的材料的Li[Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]O₂(NCM)根据充电时的充电深度将Ni²⁺变为Ni³⁺或Ni⁴⁺。然而，与稳定的Ni²⁺不同，Ni³⁺或Ni⁴⁺由于不稳定性而发生的突然的氧脱离(decalation)而被还原为Ni²⁺。然后脱离的氧与电解质反应以改变电极的表面性质，或者增加表面的电荷转移阻抗，从而引起容量或高倍率特性劣化等问题，由此降低能量密度。

为了解决这种问题，提出了Li_x[Ni_1-y-zCo_yAl_z]O₂(0.96≤x≤1.05，0≤y≤0.2，0≤z≤0.1)(下文中为NCA)，其为额外掺杂有少量稳定的13族金属如B、Al、In和Ti等的LiNi_xCo_1-xO₂。

由于诸如Al的稳定的三价金属离子在充电和放电期间在NiO₂的层之间移动或分散，并且稳定了六方晶系的结构，所以在当今市场上可获得的锂二次电池用正极活性材料中已知NCA具有高的稳定性和最高的容量。

然而，随着Ni量的增加，所有这些正极活性材料的稳定性受到阻碍，由此其循环寿命特性降低。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供一种正极活性材料，所述正极活性材料通过调节具有高镍含量的三组分正极活性材料中的钴和锰的量而具有改善的容量和循环寿命特性。

本发明的另一个方面提供一种制备本发明的正极活性材料的方法。

本发明的另一个方面提供一种锂二次电池用正极，所述正极包含本发明的正极活性材料。

本发明的另一个方面提供一种包含本发明正极的锂二次电池。