[发明专利]用于可再充电锂电池的正极活性材料、其制备方法和包括其的可再充电锂电池

权利要求书

1.用于可再充电锂电池的正极活性材料，其包括

基于镍的锂过渡金属氧化物，所述基于镍的锂过渡金属氧化物包括其中多个一次颗粒附聚的二次颗粒，

所述二次颗粒包括芯和围绕所述芯的表层，和

所述表层包括多个所述一次颗粒和吸入在所述一次颗粒之间的纳米尺寸的基于钴的锂过渡金属氧化物，

Co元素总体上分散在所述基于镍的锂过渡金属氧化物二次颗粒内部并且以高的密度存在于所述表层中，和所述表层为与从所述正极活性材料的表面起的150nm-200nm的深度对应的区域，

其中所述基于钴的锂过渡金属氧化物为由化学式1表示的化合物：

[化学式1]

Li_aCo_xM_1-xO₂

其中，在化学式1中，0.9≤a≤1.05，0.8≤x≤1.0，并且M为选自如下的至少一种金属元素：Ni、Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、和Ce，

其中所述二次颗粒包括具有2μm-3μm的平均粒径D50的小粒径二次颗粒和具有15μm-20μm的平均粒径的大粒径二次颗粒。

2.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述基于钴的锂过渡金属氧化物具有100nm-200nm的平均粒径。

3.如权利要求1所述的正极活性材料，其中基于所述正极活性材料的总量100重量％，所述基于钴的锂过渡金属氧化物的含量为5重量％-15重量％。

4.如权利要求1所述的正极活性材料，其中包括所述用于可再充电锂电池的正极活性材料的可再充电锂电池的微分充电容量dQ/dV-电压的充电曲线不具有在3.8V-4.0V的范围处的峰。

5.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述基于镍的锂过渡金属氧化物为由化学式2表示的化合物：

[化学式2]

Li_aNi_xCo_yM_zO₂

其中，在化学式2中，0.9≤a≤1.05，0.4≤x≤0.95，0.1≤y≤0.3，0.1≤z≤0.3，x+y+z＝1，M为选自如下的至少一种金属元素：Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、和Ce。

6.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述大粒径二次颗粒和所述小粒径二次颗粒混合比为90:10-50:50的重量比。

7.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述小粒径二次颗粒具有针形状、片形状、或其组合。

8.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述正极活性材料进一步包括设置在所述表层上的基于钴的锂过渡金属氧化物。

9.制备用于可再充电锂电池的正极活性材料的方法，包括：

将基于镍的过渡金属氢氧化物和锂盐混合以制备第一混合物；

将所述第一混合物在快速升温条件下在800℃-1000℃下进行第一热处理以制备包括残余锂的第一烧制产物；和

将所述第一烧制产物与基于钴的过渡金属氢氧化物混合并且将其在750℃-950℃下进行第二热处理以获得如权利要求1-8任一项所述的正极活性材料。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述基于镍的过渡金属氢氧化物以90:10-50:50的重量比包括具有15μm-20μm的平均粒径的大粒径二次颗粒和具有2μm-3μm的平均粒径的小粒径二次颗粒。

11.如权利要求9所述的方法，其中在所述第一混合物中，Li/(Ni+Co+Mn)的摩尔比大于或等于0.99。