[发明专利]用于可再充电锂电池的正极活性材料、其制备方法及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，包括：

由化学式1表示的第一化合物和由化学式2表示并且具有比所述第一化合物小的平均粒径D50的第二化合物，

所述第一化合物和所述第二化合物的至少一种包括芯和围绕所述芯的表面层，

所述表面层的除Li之外的金属中的以原子%计的Ni原子浓度高于所述芯的除Li之外的金属中的以原子%计的Ni原子浓度，且

阳离子混合小于或等于3%：

[化学式1]

Li_a1Ni_x1Co_y1M¹_1-x1-y1O₂

其中，在化学式1中，0.9 ≤ a1 ≤ 1.05，0.3 ≤ x1 ≤ 0.95，0.1 ≤ y1 ≤ 0.3，以及M¹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，

[化学式2]

Li_a2Ni_x2Co_y2M²_1-x2-y2O₂

其中，在化学式2中，0.9 ≤ a2 ≤ 1.05，0.3 ≤ x2 ≤ 0.95，0.1 ≤ y2 ≤ 0.3，以及M²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，

其中所述表面层的除Li之外的金属中的Ni原子浓度相对于所述芯的除Li之外的金属中的Ni原子浓度的比率为1.03至1.20，

其中所述第二化合物具有针状、片状、或其组合。

2.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具有范围30原子%至60原子%的除Li之外的金属中的Ni原子浓度。

3.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述第一化合物具有15μm至20μm的平均粒径D50。

4.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述第二化合物具有2μm至5μm的平均粒径D50。

5.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述第一化合物和所述第二化合物以90：10至50：50的重量比混合。

6.如权利要求1所述的正极活性材料，其中所述表面层为对应于距表面200 nm的深度的区域。

7.制备正极活性材料的方法，包括：

将由化学式1A表示的化合物1A、具有比化合物1A小的粒径的由化学式2A表示的化合物2A、和锂盐混合以制备混合物；

在快速升温的条件下对所述混合物进行第一热处理以制备包括残留锂的第一烧制产物；以及

对所述第一烧制产物进行第二热处理以制备如权利要求1-6任一项所述的正极活性材料，

[化学式1A]

Ni_x1Co_y1M¹_1-x1-y1(OH)₂

其中，在化学式1A中，0.3 ≤ x1 ≤ 0.95，0.1 ≤ y1 ≤ 0.3，以及M¹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，

[化学式2A]

Ni_x2Co_y2M²_1-x2-y2(OH)₂

其中，在化学式2A中，0.3 ≤ x2 ≤ 0.95，0.1 ≤ y2 ≤ 0.3，以及M²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，

其中化合物2A具有针状、片状、或其组合。