[发明专利]锂二次电池

说明书

锂二次电池包含正极活性材料，该正极活性材料包含具有浓度梯度区域的第一正极活性材料颗粒和具有单颗粒结构的第二正极活性材料颗粒，以获得改善的电学性能和机械稳定性。

相关申请的交叉引用和优先权声明

本申请要求于2018年1月18日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请第10-2018-0006460号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及锂二次电池。更具体地，本发明涉及包含锂金属氧化物的锂二次电池。

背景技术

随着信息和显示技术的发展，可以反复充电和放电的二次电池已被广泛用作诸如便携式摄像机、移动电话、膝上型计算机等移动电子设备的电源。近来，正在开发包括二次电池的电池组并将其用作诸如混合动力汽车的环保型车辆的电源。

二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于高工作电压和每单位重量的能量密度、高充电率、紧凑尺寸而突出。

例如，锂二次电池可包括电极组件以及浸没该电极组件的电解质，其中该电极组件包括正极、负极和隔膜层。锂二次电池还可包括具有例如袋状的外壳。

锂金属氧化物可以用作优选具有高容量、功率和寿命的锂二次电池的正极活性材料。此外，随着锂二次电池的工业应用的扩展，还需要锂二次电池或正极活性材料在高温或低温下的苛刻条件下的稳定性。另外，当锂二次电池或正极活性材料被外部物体穿刺时，还可能需要对诸如短路、燃烧或爆炸的故障的抗性。

然而，具有所有上述性质的正极活性材料可能不容易实现。例如，韩国专利申请公开第10-2017-0093085号公开了一种包括过渡金属化合物和离子吸附粘合剂的正极活性材料，其可能不具有足够的寿命和稳定性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有改善的电学和机械可靠性、长寿命和稳定性的锂二次电池。

根据示例性实施方式，锂二次电池包括由包含第一正极活性材料颗粒和第二正极活性材料颗粒的正极活性材料形成的正极、负极以及介于正极和负极之间的隔膜。第一正极活性材料颗粒包括锂金属氧化物，其在中心部分和表面之间包括浓度梯度区域。第二正极活性材料颗粒包括具有单颗粒结构的锂金属氧化物，并且由化学式1表示。

[化学式1]

Li_xM1'_aM2'_bM3'_cO_y

在化学式1中，M1'、M2'和M3'选自Ni、Co、Mn、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Ge、Sr、Ag、Ba、Zr、Nb、Mo、Al、Ga、W或B，并且0<x≤1.1，2≤y≤2.02，0.7≤a≤0.9，0.1≤b+c≤0.3且a+b+c＝1。

在一些实施方式中，单颗粒结构可包括单晶结构。

在一些实施方式中，第一正极活性材料颗粒可包括在中心部分和表面之间具有浓度降低区域的第一金属以及在中心部分和表面之间具有浓度增加区域的第二金属。

在一些实施方式中，第一正极活性材料颗粒还可包括从中心部分到表面具有恒定浓度的第三金属。

在一些实施方式中，第一正极活性材料颗粒可以由化学式2表示。

[化学式2]

Li_xM1_aM2_bM3_cO_y