[发明专利]锂钴类正极活性材料、其制备方法以及包含其的正极和二次电池

说明书

本发明涉及一种锂钴类正极活性材料，所述锂钴类正极活性材料包含：核部，所述核部包含由式1表示的锂钴类氧化物；和壳部，所述壳部包含由式2表示的锂钴类氧化物，其中所述锂钴类正极活性材料基于其总重量包含2500ppm以上、优选3000ppm以上的掺杂元素M，在对包含所述锂钴类正极活性材料的二次电池进行充电和放电期间测得的电压曲线中不出现拐点。

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11月13日提交的韩国专利申请10-2017-0150921号和于2018年11月13日提交的韩国专利申请10-2018-0138703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

本发明涉及锂钴类正极活性材料、其制备方法、包含其的正极以及包含所述正极的锂二次电池，更具体地，涉及一种通过抑制气体产生和钴溶出而即使在4.45V以上的高电压驱动期间也具有优异的输出性能和寿命性能并且能够实现优异的高温存储性能的锂钴类正极活性材料、其制备方法、包含其的正极以及包含所述正极的锂二次电池。

背景技术

随着技术发展和对移动装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已经迅速增加。在这样的二次电池中，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已经被商业化并被广泛使用。

已经积极开发并使用的锂二次电池用正极活性材料的一个实例是层状结构的LiCoO₂。LiCoO₂是最广泛使用的，因为其合成容易实现，并且其电化学性能(包括寿命性能)优异。然而，由于其结构稳定性差，所以在将LiCoO₂应用到高容量电池技术的方面存在限制。

另外，近年来，随着电子装置变得越来越小，应用于电子装置的电池需要小型化和高容量。为了实现高容量电池，每电池单元体积的能量必须高，这需要高的活性材料填充密度。为了增加填充密度，具有大粒径的活性材料是有利的。然而，大粒径的锂钴类氧化物粒子具有相对小的比表面积，使得与电解液接触的有效面积窄。此外，由于大粒径的锂钴类氧化物粒子具有二维层状结构，因此锂移动速率慢，使得倍率性能和初始容量低。

在韩国专利特开2016-0038893号中，公开了一种通过在制备锂钴类氧化物时添加具有高的与锂的反应性的掺杂剂以使得掺杂剂与锂反应从而在锂钴类氧化物的表面上形成锂缺陷部的技术。

在上述具有形成在其表面上的锂缺陷部的正极活性材料中，锂缺陷部的晶体结构被转化为三维尖晶石状结构，以增加锂离子的移动速度，从而改善输出性能和倍率性能。

然而，根据本发明人的研究，具有锂缺陷部的锂钴类正极活性材料在被应用于以小于4.45V的电压驱动的电池时不存在问题。然而，当被应用于以4.45V以上的电压驱动的电池时，迅速发生气体的产生和钴的溶出，使得寿命性能和高温存储性能显著劣化。因此，已经确认，不能将具有锂缺陷部的锂钴类正极活性材料应用于以4.45V以上的电压驱动的电池。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种在具有在其表面上的锂缺陷部的同时即使在4.45V以上的高电压驱动期间也能够有效地抑制气体产生和钴溶出的锂钴类正极活性材料。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种锂钴类正极活性材料，其包含：核部，所述核部包含由下式1表示的锂钴类氧化物；和壳部，所述壳部包含由下式2表示的锂钴类氧化物，其中基于正极活性材料的总重量，所述锂钴类正极活性材料包含2500ppm以上、优选3000ppm以上的掺杂元素M，并且在对包含所述锂钴类正极活性材料的二次电池进行充电/放电期间测得的电压曲线中不出现拐点。

[式1]