[发明专利]锂二次电池用正极材料、包括其的正极和锂二次电池

说明书

本发明涉及一种正极材料，其包括由式1表示的第一正极活性材料和由式2表示的第二正极活性材料，包括所述正极材料的正极，和包括所述正极的锂二次电池，其中，正极材料具有包括大直径颗粒和小直径颗粒的双峰型粒径分布，并且大直径颗粒和小直径颗粒的平均粒径(D₅₀)之差为3μm以上。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月21日在韩国知识产权局提交的10-2017-0155957优先权，将其公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用正极材料、包括其的正极和锂二次电池。

背景技术

随着技术发展和对移动设备的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这种二次电池中，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商业化并被广泛使用。

作为锂二次电池的正极活性材料，使用了锂过渡金属复合氧化物。在这种锂过渡金属复合氧化物中，主要使用了具有高的功能电压和优异的容量性质的锂钴复合金属氧化物，例如LiCoO₂。然而，由于脱锂使晶体结构不稳定，LiCoO₂的热性质非常差，并且其是昂贵的。因此，LiCoO₂在大量用作电动车辆等的电源方面有局限性。

作为代替LiCoO₂的材料，已开发了锂锰复合金属氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄等)、锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄等)或锂镍复合金属氧化物(LiNiO₂等)。在这些材料中，已经积极地对锂镍复合金属氧化物进行了研究和开发，锂镍复合金属氧化物具有约200mAh/g的高可逆容量，以轻松实现高容量电池。然而，当与LiCoO₂比较时，LiNiO₂的热稳定性较低。此外，LiNiO₂具有以下问题：当由于充电状态下的外部压力等而发生内部短路时，正极活性材料本身分解，导致电池的破裂和点燃。因此，作为提高LiNiO₂的热稳定性同时保持其优异的可逆容量的方法，通过用Mn和Co取代LiNiO₂的一部分Ni而开发了锂镍-钴-锰氧化物。

然而，锂镍-钴-锰氧化物的颗粒辊压密度低。特别是，当增加Ni含量以增加容量特性时，颗粒的辊压密度甚至降低，从而降低了能量密度。当为了增加辊压密度而对电极进行高压辊压时，存在集流体破裂和正极材料破裂的问题。

此外，在具有高Ni含量的锂镍-钴-锰氧化物的情况下，高温下的结构稳定性降低，使得诸如高温寿命等电化学性能劣化。

因此，需要开发具有优异的能量密度和容量特性以及高温寿命特性的正极活性材料。

发明内容

[技术问题]

本发明的一个方面提供了一种具有优异的高温寿命特性的高容量正极材料。

本发明的另一方面提供了包括该正极材料的正极和锂二次电池。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供了一种正极材料，其包括由式1表示的第一正极活性材料和由式2表示的第二正极活性材料，其中，所述正极材料具有包括大直径颗粒和小直径颗粒的双峰型(bimodal)粒径分布，并且大直径颗粒和小直径颗粒的平均粒径(D₅₀)之差为3μm以上。

[式1]

Li_a[Ni_bCo_cM¹_dM^a_e]O₂