[发明专利]锂二次电池及其制造方法

说明书

锂二次电池包括由阴极活性材料形成的阴极、阳极以及介于阴极和阳极之间的隔膜，阴极活性材料包括具有浓度梯度的锂金属氧化物颗粒，以及在该锂金属氧化物颗粒上形成的涂层，涂层包含铝、钛和锆。基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料包含2,000ppm至4,000ppm的铝、4,000ppm至9,000ppm的钛和400ppm至700ppm的锆。二次电池的性能可以在高温条件下保持。

相关申请的交叉引用和要求优先权

本申请要求于2019年4月12日在韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2019-0042856号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及锂二次电池及其制造方法。更具体地，本发明涉及包括基于锂金属氧化物的阴极活性材料的锂二次电池及其制造方法。

背景技术

随着信息和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作诸如便携式摄像机、移动电话、便携式计算机等的移动电子设备的电力输出源。近来，正在开发二次电池或包括该二次电池的电池组并将其用作诸如混合动力汽车的电动汽车的环保电力输出源。

二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于工作电压和每单位重量能量密度高、充电率高、尺寸紧凑等而备受关注。

例如，锂二次电池可以包括：电极组件以及浸渍电极组件的电解液，电极组件包括阴极、阳极和隔膜层；以及电解质，其浸没该电极组件。锂二次电池可以进一步包括具有例如袋状的外壳。

锂金属氧化物可以用作锂二次电池的阴极活性材料，并且锂二次电池需要高容量、高输出和高寿命特性。

然而，随着锂二次电池的应用范围的扩大，需要确保在诸如高温或低温环境的恶劣环境中的稳定性。例如，锂二次电池或阴极活性材料需要具有热稳定性，以防止当被外部物体穿透时发生短路、着火等。

随着锂二次电池的应用范围的扩大，对更长的寿命、容量和操作稳定性的需求增加。在用作阴极活性材料的锂金属氧化物中，由于锂沉淀可能导致化学结构的不均匀，可能无法获得具有所需容量和寿命的锂二次电池。此外，当重复进行充电和放电操作以时，锂金属氧化物的结构可能会变换或损坏，降低了寿命稳定性和容量保持能力。

然而，阴极活性材料不容易满足所有上述性质。例如，第10-2017-0093085号韩国公开专利申请公开了一种包含过渡金属化合物和离子吸附粘合剂的阴极活性材料，但是可能无法确保足够的寿命特性和稳定性。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种具有改善的可靠性的锂二次电池及其制造方法。

根据本发明的示例性实施方案，锂二次电池可包括由阴极活性材料形成的阴极、阳极以及介于阴极和阳极之间的隔膜，该阴极活性材料包括具有浓度梯度的锂金属氧化物颗粒，以及在该锂金属氧化物颗粒上形成的涂层，该涂层包含铝、钛和锆。基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料可包含2,000ppm至4,000ppm的铝、4,000ppm至9,000ppm的钛和400ppm至700ppm的锆。

在一些实施方案中，涂层可包括覆盖锂金属氧化物颗粒的表面的至少一部分的涂布层，或者包括从锂金属氧化物颗粒的表面掺入(mingled)锂金属氧化物颗粒内部的掺杂剂(doping)。

在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可包括芯部分、壳部分以及位于芯部分和壳部分之间的至少一部分内的浓度梯度区域。

在一些实施方案中，涂层可进一步包含硼。

在一些实施方案中，基于阴极活性材料的总重量，可以以100ppm至500ppm的量包含硼。

在一些实施方案中，阴极活性材料中钛与铝的比例可以为1.7-2.7。