[发明专利]二次电池用正极活性材料前体、正极活性材料和包含其的锂二次电池

说明书

本发明提供：一种二次电池用正极活性材料前体，所述二次电池用正极活性材料前体包含Co₃O₄或CoOOH的初级粒子，其中所述初级粒子含有3,000ppm以上的量的掺杂元素并且具有15μm以上的平均粒径(D₅₀)；和一种二次电池用正极活性材料，所述二次电池用正极活性材料包含锂钴类氧化物的初级粒子，其中所述初级粒子含有2,500ppm以上的量的掺杂元素并且具有15μm以上的平均粒径(D₅₀)。

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2017年9月19日提交的韩国专利申请10-2017-0120645号和2018年9月18日提交的10-2018-0111642号的权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性材料前体、正极活性材料和包含其的锂二次电池。

背景技术

近来，随着使用电池的电子设备诸如移动电话、笔记本电脑和电动车辆的快速普及，对具有相对高的容量并且尺寸小且重量轻的二次电池的需求已经迅速增加。特别地，因为锂二次电池重量轻并且具有高能量密度，所以锂二次电池作为便携式设备用驱动电源而备受关注。因此，已经积极进行了对改善锂二次电池的性能的研究和开发的努力。

锂二次电池是指如下电池，在该电池中包含：正极，所述正极包含能够嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料；负极，所述负极包含能够嵌入/脱嵌锂离子的负极活性材料；和含有锂离子的电解质，所述电解质被包含在具有设置在正极与负极之间的微孔隔膜的电极组件中。

使用锂过渡金属氧化物作为锂二次电池的正极活性材料，并且使用锂金属、锂合金、晶态或无定形碳或者碳复合材料作为负极活性材料。电极集电器可以涂覆有适当厚度和长度的活性材料，或者活性材料本身可以以膜的形式被涂覆，然后将所得产物与绝缘隔膜卷绕或堆叠在一起，以制备电极组件。之后，将电极组件放入罐或与其类似的容器中，然后通过注入电解质溶液来制备二次电池。

作为目前已经积极研究、开发并使用的锂二次电池的正极活性材料，有层状结构的锂钴氧化物(LiCoO₂)。锂钴氧化物(LiCoO₂)的优势在于它具有高工作电压和优异的容量特性，但锂钴氧化物的限制在于由于由脱锂引起的晶体结构不稳定而导致其热性能差，并且其结构在高电压下变得不稳定。

近来，对高容量锂二次电池的需求已经逐渐增加，其中，对于与三元正极活性材料不同的锂钴氧化物(LiCoO₂)来说，因为锂钴氧化物(LiCoO₂)能够仅通过增加电压来增加容量，所以需要开发一种即使在高于4.45V以下的典型电压的4.5V以上的电压下也可以确保结构稳定性的锂钴氧化物(LiCoO₂)。

为了制备在4.5V以上的高电压下稳定工作的锂钴氧化物(LiCoO₂)，已经尝试了掺杂过量掺杂元素的技术，但是，在这种情况下，因为过量的掺杂元素抑制正极活性材料的生长，所以存在的限制在于难以制备大粒子尺寸的正极活性材料。

发明内容

技术问题

通过掺杂有过量掺杂元素而即使在高电压下也具有结构稳定性的同时解决了由掺杂元素造成的粒子生长抑制的问题，从而本发明的一个方面提供了具有15μm以上的平均粒径(D₅₀)的大粒子尺寸的锂钴氧化物的正极活性材料。

技术方案