[发明专利]锂二次电池正极活性材料及包括该材料的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种锂二次电池正极活性材料及包括该材料的锂二次电池，所述锂二次电池正极活性材料包括由化学式1表示的第一化合物和由化学式2表示的第二化合物，以正极活性材料100重量％计，所述第一化合物的含量为65重量％以上。[化学式1]Li_a1Ni_b1Co_c1Mn_d1M1_e1M2_f1O_2‑f1[化学式2]Li_a2Ni_b2Co_c2Mn_d2M3_e2M4_f2O_2‑f2化学式1和化学式2的各成分及摩尔比如说明书中所定义。

技术领域

本发明的实施方案涉及具有优异的电池输出特性、寿命特性以及高温环境下电阻特性的锂二次电池正极活性材料及包括该材料的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池构件之一的正极活性材料不仅直接对电池能量密度的表征做贡献，而且成为决定寿命特性的因素。

在此方面，由于镍(Ni)含量越大越能表现高容量，因此正在蓬勃开展针对层状结构镍基锂金属氧化物的研究。

然而，对于镍基锂金属氧化物，镍含量越高结构越不稳定，在高温下进行充放电循环时，电阻会大大增加。

因此，急需开发一种镍含量高以及具有优异的高温环境下电阻特性和结构稳定性的正极活性材料。

发明内容

技术问题

实施例旨在提供一种锂二次电池正极活性材料及包括该材料的锂二次电池，在高温环境下也具有优异的电阻特性，并且能够同时实现高容量化及结构稳定化。

技术方案

根据一实施例的锂二次电池正极活性材料，其包括：掺杂有Zr及Al的镍基锂金属氧化物颗粒；以及位于所述镍基锂金属氧化物颗粒表面上的涂层，其中，所述镍基锂金属氧化物颗粒包括核部和壳部，所述壳部围绕所述核部，并形成从所述壳部与所述核部的边界面越往外围方向镍的浓度逐渐降低的浓度梯度(gradient)，所述涂层可以包括稀土元素的羟基氧化物。

所述稀土元素可以为铈(Ce)、钴(Co)、钨(W)、镧(La)、铪(Hf)和硒(Se)中的至少一种。

并且，所述镍基锂金属氧化物颗粒的初级颗粒可以呈纵横比大于1的杆(rod)状。

所述包括核部及壳部的镍基金属氧化物颗粒可以具有由以下化学式4表示的平均成分。

[化学式4]

Li_m4[Ni_{1-w4-x4-y4-z4}Co_w4M1_x4M2_y4M3_z4]_n4O_2-p4X_p4

在所述化学式4中，M1为选自Mn、Mg、Sn、Ca、Ge及Ga中的任何一种元素，M2为Zr，M3为Al，X为选自F、N及P中的任何一种元素，w4、x4、y4、z4及p4分别为0＜w4≤0.2、0＜x4≤0.2、0＜y4≤0.006、0＜z4≤0.006、0＜w4+x4+y4+z4≤0.4、0≤p4≤0.1，m4为0.95≤m4≤1.1，n4为0.95≤n4≤1.1。

所述镍基锂金属氧化物颗粒中Zr的掺杂量可以为2,000ppm至5,000ppm。

所述镍基锂金属氧化物颗粒中Al的掺杂量可以为100ppm至1,500ppm。

所述镍基锂金属氧化物颗粒中Zr∶Al的摩尔比可以为15∶1至0.4∶1。