[发明专利]锂二次电池正极活性材料及其制备方法、锂二次电池

说明书

本发明公开一种锂二次电池正极活性材料，其包含由下述化学式1表示的化合物。[化学式1]Lisubgt;1+m/subgt;Nisubgt;1‑w‑x‑y‑z/subgt;Cosubgt;w/subgt;Mnsubgt;x/subgt;M1subgt;y/subgt;M2subgt;z/subgt;0subgt;2‑p/subgt;Xsubgt;p/subgt;在所述化学式1中，M1和M2互不相同，分别为选自Al、Mg、Zr、Sn、Ca、Ge、Ti、Cr、Fe、Zn、Y、Ba、La、Ce、Sm、Gd、Yb、Sr、Cu和Ga中的任何一种元素，X为选自F、N、S和P中的任何一种元素，w、x、y、z、p和m分别为0.125＜w＜0.202、0.153＜x＜0.225、0≤y≤0.1、0≤z≤0.1、0.34≤w+x≤0.36、0≤p≤0.1、‑0.1≤m≤0.2。

技术领域

本公开涉及一种良好的锂二次电池正极活性材料前体、锂二次电池正极活性材料及锂二次电池。

背景技术

近年来，随着AV设备和PC等电子设备的便携化和无线化迅速发展，作为这些设备的驱动电源，对小型、轻量具有高能量密度的二次电池的要求越来越高。另外，近年来，为了全球环境，已经针对电动车辆和混合动力车辆进行了开发和实用化，因此对中大型储存性能良好的锂离子二次电池的要求越来越高。在这种情况下，充放电容量大以及具有寿命优点的锂离子二次电池受到关注。

以往，作为可用于具有4V级电压的高能型锂离子二次电池的正极活性材料，通常已知尖晶石型结构的LiMn₂O₄、锯齿形层状结构的LiMnO₂、层状岩盐型结构的LiCoO₂、LiNiO₂等，而使用其中的LiNiO₂的锂离子二次电池作为具有较高的充放电容量的电池受到关注。然而，该材料在充电时的热稳定性和充放电循环耐久性差，因此需要进一步改善性能。

也就是说，LiNiO₂在脱出锂时，Ni³⁺成为Ni⁴⁺产生姜-泰勒(Jahn-Teller)形变，如果从脱出了0.45摩尔锂的区域再脱出锂，则晶体结构会从单斜晶变成六方晶。

因此，重复充放电反应导致晶体结构变得不稳定，循环特性会变差。

为了解决该问题，已经对加入Co和Al取代LiNiO₂的一部分Ni的材料进行了研究，但是尚未获得解决这种问题的材料，需要结晶性更高的Li-Ni基复合氧化物。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种锂二次电池正极活性材料，其抑制残留在表面上的锂的量，可以预期二次电池的良好的电化学性能。

技术方案

根据本发明的一个实施例的锂二次电池正极活性材料，其包含由下述化学式1表示的化合物。

[化学式1]

Li_1+mNi_1-w-x-y-zCo_wMn_xM1_yM2_zO_2-pX_p

在所述化学式1中，M1和M2互不相同，分别为选自Al、Mg、Zr、Sn、Ca、Ge、Ti、Cr、Fe、Zn、Y、Ba、La、Ce、Sm、Gd、Yb、Sr、Cu和Ga中的任何一种元素，X为选自F、N、S和P中的任何一种元素，w、x、y、z、p和m分别为0.125＜w＜0.202、0.153＜x＜0.225、0≤y≤0.1、0≤z≤0.1、0.34≤w+x≤0.36、0≤p≤0.1、-0.1≤m≤0.2。

所述正极活性材料可包含由下述化学式2表示的化合物。

[化学式2]