[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

说明书

本发明涉及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。公开了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，其中所述二次颗粒包括芯和围绕所述芯的表层，并且所述表层包括多个一次颗粒和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。

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0133787的优先权和权益，将其全部内容通过引用引入本文中。

技术领域

公开了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。

背景技术

为了满足多种设备的小型化和高性能，可再充电锂电池在小型化和减重以及高的能量密度方面已经变得日益重要。此外，可再充电锂电池的高的容量和高温稳定性、以及在高电压下的稳定性对于应用于电动车等而言变得重要。

为了实现用于应用于所述用途的可再充电锂电池，已经研究了多种正极活性材料。

同时包括Ni、Co、和Mn的基于镍的锂过渡金属氧化物提供比常规的LiCoO₂高的每单位重量的放电容量，但是由于低的填充密度而提供相对低的每单位体积的容量和放电容量。此外，所述基于镍的锂过渡金属氧化物在高电压下运行期间可显示出恶化的安全性。

因此，需要改善基于镍的锂过渡金属氧化物的填充密度和热稳定性且提高正极板的混合物密度。

发明内容

一种实施方式提供具有改善的充电和放电容量、效率、和循环寿命的正极活性材料。

另一实施方式提供制备所述正极活性材料的方法。

另一实施方式提供包括所述正极活性材料的可再充电锂电池。

一种实施方式提供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，其中所述二次颗粒包括芯和围绕所述芯的表层(表面层)，和所述表层包括多个一次颗粒和吸入(吸收)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。

所述二次颗粒可包括具有约2μm-约5μm的平均粒径(D50)的小粒径二次颗粒和具有约15μm-约20μm的平均粒径的大粒径二次颗粒。

所述基于钴的锂过渡金属氧化物可具有约100nm-约200nm的平均粒径。

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可为约5重量％-约15重量％。

所述基于钴的锂过渡金属氧化物可为由化学式1表示的化合物：

[化学式1]

Li_aCo_xM_1-xO₂

在化学式1中，0.9≤a≤1.05，0.8≤x≤1.0，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。

所述表层可为与从所述正极活性材料的表面起的约150nm-约200nm的深度对应的区域。

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)-电压的充电曲线可不具有在约3.8V-约4.0V的范围处的峰。

所述基于镍的锂过渡金属氧化物可为由化学式2表示的化合物：

[化学式2]