[发明专利]二次电池用正极活性材料、其制备方法以及包含该正极活性材料的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种二次电池用正极活性材料，其包括含有镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)的锂复合过渡金属氧化物，以及在所述锂复合过渡金属氧化物的颗粒表面上形成的玻璃态涂层，其中，在所述锂复合过渡金属氧化物中，镍(Ni)的量为过渡金属总量的60mol％以上，并且锰(Mn)的量大于钴(Co)的量，并且所述玻璃态涂层包含由式1表示的玻璃态化合物。[式1]Li_aM¹_bO_c在式1中，M¹是选自由B、Al、Si、Ti和P组成的组的至少一种，并且1≤a≤4，1≤b≤8，1≤c≤20。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0008909号的优先权，通过援引将其公开内容完整并入本文。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性材料、其制备方法以及包含该正极活性材料的锂二次电池。

背景技术

最近，随着诸如移动电话、笔记本电脑和电动车辆等使用电池的电子设备的快速普及，对具有相对高容量以及小型和轻量的二次电池的需求迅速增加。特别是，由于锂二次电池轻量且具有高能量密度，锂二次电池作为便携式设备的驱动电源而备受关注。因此，积极地进行了研发工作来提高锂二次电池的性能。

在锂二次电池中，在分别由能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料形成的正极和负极之间填充有机电解液或聚合物电解液的状态下，通过正极和负极嵌入/脱嵌锂离子时的氧化和还原反应来产生电能。

作为锂二次电池的正极活性材料，已使用锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)、锂锰氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄等)或磷酸铁锂化合物(LiFePO₄)。而且，作为一种在保持LiNiO₂的优异的可逆容量的同时改善低热稳定性的方法，已开发出一部分镍(Ni)被钴(Co)和锰(Mn)取代的锂复合金属氧化物(下文简称为“NCM基锂复合过渡金属氧化物”)。然而，由于通常开发的NCM基锂复合过渡金属氧化物的容量特性不足，因此NCM基锂复合过渡金属氧化物的应用受到限制。

为了解决这些限制，最近进行了研究以增加NCM基锂复合过渡金属氧化物中的镍(Ni)含量。然而，对于高镍含量高的高Ni型正极活性材料，由于活性材料的结构稳定性和化学稳定性低，因此存在热稳定性迅速降低的局限性。而且，随着活性材料中镍含量的增加，在正极活性材料表面上以LiOH和Li₂CO₃形式存在的锂副产物增加，因此发生膨胀现象，因此，电池的寿命和稳定性可能降低。

此外，如果为了提高高Ni型正极活性材料的热稳定性而增加锰(Mn)的浓度，则活性材料的颗粒强度降低，从而在电极辊压期间引起颗粒破碎，并因此，存在高温寿命特性降低并且在高温存储期间产生气体的局限性。

发明内容

[技术问题]

本发明的一个方面提供一种二次电池用正极活性材料，其中，在高Ni型NCM基正极活性材料中包含60mol％以上的镍(Ni)以确保高容量，可以提高热稳定性，可以减少锂副产物的残留量，并且通过改善正极活性材料的颗粒强度，可以防止在电极辊压期间的颗粒破碎。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池用正极活性材料，其包含：含有镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)的锂复合过渡金属氧化物；以及在所述锂复合过渡金属氧化物的颗粒表面上形成的玻璃态涂层，其中，在所述锂复合过渡金属氧化物中，过渡金属总量中的镍(Ni)的量为60mol％以上，锰(Mn)的量大于钴(Co)的量，并且所述玻璃态涂层包含由式1表示的玻璃态化合物。

[式1]