[发明专利]二次电池用正极材料和包含该正极材料的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种二次电池用正极材料，其包含第一正极活性材料和第二正极活性材料，其中，第一正极活性材料和第二正极活性材料由包含选自由镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)组成的组的至少两种过渡金属的锂复合过渡金属氧化物组成，第一正极活性材料的平均粒径(D₅₀)是第二正极活性材料的平均粒径(D₅₀)的两倍以上，并且在第一正极活性材料中，所述锂复合过渡金属氧化物中含有的Ni、Co和Mn的至少一种具有下述浓度梯度：在所述锂复合过渡金属氧化物的颗粒的中心与表面之间的浓度差为1.5摩尔％以上。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月21日提交的韩国专利申请10-2017-0155955号的优先权和权益，通过援引将其公开内容完整并入本文。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极材料和包含该正极材料的锂二次电池。

背景技术

近来，随着使用电池的电子装置(例如移动电话、笔记本电脑和电动车辆)的快速传播，对于小尺寸且重量轻并具有较高容量的二次电池的需求快速上升。特别是，由于锂二次电池尺寸小且重量轻并且具有高能量密度，其作为便携式装置的驱动电源引起了关注。结果，已积极进行了研发尝试来改善锂二次电池的性能。

锂二次电池包括填充在正极和负极(由能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料组成)之间的有机电解液或者聚合物电解液，并在锂离子嵌入正极和负极/从正极和负极脱嵌时通过氧化和还原产生电能。

作为锂二次电池的正极活性材料，已经使用锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)、锂锰氧化物(LiMnO₂或者LiMn₂O₄)或磷酸铁锂(LiFePO₄)等化合物。此外，作为保持LiNiO₂的优异可逆容量并改善低热稳定性的方法，已开发出其中部分镍(Ni)被钴(Co)或者锰(Mn)/铝(Al)取代的锂复合金属氧化物(在下文中，简称为“NCM类锂复合过渡金属氧化物”或者“NCA类锂复合过渡金属氧化物”)。

已进行研究来通过形成金属成分浓度梯度、增加镍含量或者增加正极活性材料层的辊压密度来增加锂复合过渡金属氧化物的单位体积的容量并增强稳定性。不过，仍然需要开发具有高容量并满足优异的热稳定性的正极活性材料。

发明内容

[技术问题]

本发明旨在提供一种二次电池用正极材料，其增加正极的电极密度、具有高容量、改善热稳定性且防止正极活性材料的颗粒破裂从而抑制与电解液的副反应。

[技术方案]

本发明提供了一种二次电池用正极材料，其包含第一正极活性材料和第二正极活性材料，其中，第一正极活性材料和第二正极活性材料由包含选自由镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)组成的组的至少两种过渡金属的锂复合过渡金属氧化物组成，第一正极活性材料的平均粒径(D₅₀)是第二正极活性材料的平均粒径(D₅₀)的两倍以上，第一正极活性材料具有下述浓度梯度：所述锂复合过渡金属氧化物中含有的Ni、Co和Mn中的至少一种在所述锂复合过渡金属氧化物的颗粒的中心与表面之间的浓度差为1.5摩尔％以上。

此外，本发明提供了包含该正极材料的正极和锂二次电池。

[有益效果]

根据本发明，通过使用作为第一正极活性材料的具有浓度梯度的大颗粒和作为第二正极活性材料的没有浓度梯度的小颗粒的混合物，能够增加正极的电极密度，并且能够确保高容量和优异的热稳定性。此外，没有浓度梯度的小颗粒可以防止具有浓度梯度的大颗粒的颗粒破裂，从而抑制与电解液的副反应。