[发明专利]制备锂二次电池用正极活性材料的方法、锂二次电池用正极活性材料以及包含其的锂二次电池用正极和锂二次电池

说明书

根据本发明的制备锂二次电池用正极活性材料的方法包括如下步骤：将含有过渡金属的过渡金属氢氧化物、含锂原料和掺杂原料混合，并对它们进行第一煅烧处理，以制备掺杂有掺杂元素的锂复合过渡金属氧化物，所述过渡金属包含镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，所述掺杂原料包含选自如下中的至少一种掺杂元素：Al、Mg、Co、V、Ti、Zr和W；以及将所述锂复合过渡金属氧化物与涂覆原料混合，并对它们进行第二煅烧处理，以制备锂二次电池用正极活性材料，所述涂覆原料包含选自如下中的至少一种涂覆元素：Al、Mg、Co、Ti、Zr和B，在所述锂二次电池用正极活性材料中，含有所述涂覆元素的涂层形成在所述锂复合过渡金属氧化物上，其中以使得在所述锂二次电池用正极活性材料中所述掺杂元素的重量与所述涂覆元素的重量的比率在0.3至7的范围内的方式引入所述掺杂原料和所述涂覆原料。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月4日提交的韩国专利申请10-2018-0039359号和2019年3月20日提交的韩国专利申请10-2019-0031933号的优先权和权益，其全部内容通过引用被并入本文中。

技术领域

本发明涉及制备锂二次电池用正极活性材料的方法、锂二次电池用正极活性材料以及包含其的锂二次电池用正极和锂二次电池。

背景技术

近来，随着具有电池的电子设备(如移动电话、便携式笔记本计算机、电动车辆等)的使用的迅速普及，对小且轻但仍具有相对高容量的锂二次电池的需求日益增加，并且这种趋势持续加快。特别地，锂二次电池重量轻并且具有高能量密度，因此锂二次电池作为便携式设备用驱动电源而备受关注。因此，已经在用于改善锂二次电池的性能的研究和开发上积极进行了努力。

锂二次电池包含正极和负极以及插置在正极与负极之间的有机电解质或聚合物电解质，所述正极和负极包含允许锂离子的嵌入和脱嵌的活性材料。当锂离子嵌入正极和负极中以及从正极和负极脱嵌时，这样的锂二次电池随着氧化和还原反应而产生电能。

作为锂二次电池用正极活性材料，主要使用锂钴氧化物(LiCoO₂)。此外，还考虑使用：锂锰氧化物，如具有层状晶体结构的LiMnO₂或具有尖晶石晶体结构的LiMn₂O₄；锂镍氧化物(LiNiO₂)等。

在正极活性材料之中，尽管广泛使用了具有优异寿命和充电-放电效率的LiCoO₂，但是LiCoO₂具有如下缺点，诸如高温稳定性差，并且由于使用了作为有限矿物资源的钴而导致价格高，从而导致价格竞争力受限。

锂锰氧化物(如LiMnO₂、LiMn₂O₄等)具有诸如热稳定性优异、价格低和容易合成的优点，但也具有诸如容量低、高温特性差和导电性低的问题。

此外，锂镍氧化物(如LiNiO₂等)相对便宜，并且具有放电容量高的电池特性，但由于充电-放电循环期间的体积变化而导致显示出晶体结构中的快速相变，并且具有当暴露于空气和湿气时稳定性急剧降低的问题。

因此，最近，已经提出了其中氧化物中的镍由任何其它过渡金属(如锰、钴等)部分地置换的锂复合过渡金属氧化物来作为替代材料。这样的具有高镍含量的锂复合过渡金属氧化物具有优异的循环特性和容量性能，但是，当电池长时间使用时，循环特性急剧劣化，并且没有充分克服电池的一些问题，诸如由于气体产生而引起的电池膨胀、由于化学稳定性降低而引起的热稳定性劣化等。

因此，非常需要一种能够在表现出改善的输出和循环特性的同时解决热稳定性问题的正极活性材料。

[相关技术]

[专利文献]