复合正极活性物质、制备其的方法和锂二次电池技术

本申请提供了一种包括锂镍钴铝复合氧化物的复合正极活性物质。锂镍钴铝复合氧化物的(104)面的峰的半幅全宽(FWHM)为0.15或更小，并且锂镍钴铝复合氧化物的(108)面的峰的FWHM为0.15或更小，所述峰使用CuKαX‑射线通过X‑射线衍射分析获得。本申请也公开了制备复合正极活性物质的方法和包括含该复合正极活性物质的正极的锂二次电池。

Composite positive electrode active material, method for producing the same, and lithium two cell

The present application provides a composite positive electrode material comprising lithium, nickel, cobalt, aluminum, and composite oxides. Lithium nickel cobalt aluminum oxides (104) the peak half width full width (FWHM) of 0.15 or less, and lithium nickel cobalt aluminum composite oxide (108) of the peak FWHM of 0.15 or less, the use of CuK X peak alpha ray was analyzed by X ray diffraction. The present application also discloses a method for preparing a composite positive electrode active material and a lithium two cell including an anode of the composite positive active material.

【技术实现步骤摘要】
复合正极活性物质、制备其的方法和锂二次电池相关申请的交叉引用将2015年10月30日在韩国知识产权局提交的名称为“复合正极活性物质、制备其的方法和包括含该复合正极活性物质的正极的锂二次电池”的韩国专利申请号10-2015-0152524通过引用以其整体并入本文。
本公开的实施方式涉及复合正极活性物质、制备其的方法以及包括含该复合正极活性物质的正极的锂二次电池。
技术介绍
锂钴氧化物被广泛用作锂二次电池的正极活性物质。镍类锂复合氧化物的制备成本不算昂贵并且与锂钴氧化物相比可具有更优异的性能。
技术实现思路
本公开的实施方式涉及包括锂镍钴铝复合氧化物的复合正极活性物质。锂镍钴铝复合氧化物的(104)面的峰的半幅全宽(FWHM)为0.15或更小，并且锂镍钴铝复合氧化物的(108)面的峰的FWHM为0.15或更小，所述峰使用CuKαX-射线通过X-射线衍射分析获得。相对于钴、镍和铝的总量，复合正极活性物质中铝的量可以在约5mol％至约10mol％的范围内。基于锂位点的总量，复合正极活性物质的锂层中的阳离子混合比可为5.0％或更低。复合正极活性物质可具有800nm或更小的平均晶粒尺寸。复合正极活性物质可为由以下式1表示的化合物：[式1]LiNiaCobAlcO2，其中在式1中，0.7≤a<1.0、0<b≤0.3且0.05≤c≤0.1。复合正极活性物质可为LiNi0.8Co0.1Al0.1O2、LiNi0.7Co0.2Al0.1O2、LiNi0.7Co0.25Al0.05O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或LiNi0.9Co0.05Al0.05O2。复合正极活性物质中剩余的锂的量可在约0.5wt％至约0.6wt％的范围内。本公开的实施方式还涉及制备复合正极活性物质的方法，该方法包括在氧化气体气氛下对由以下式2表示的镍钴氧化物和氧化铝进行第一热处理，以获得由以下式3表示的镍钴铝氧化物，以及在氧化气体气氛下对镍钴铝氧化物和锂前体进行第二热处理，以获得复合正极活性物质。[式2]NixCo1-xO其中在式2中，0.7≤x<1.0。[式3]NixCo1-x-yAlyO2其中在式3中，0.7≤x<1.0且0.05≤y≤0.1，优选地，0.7≤x<0.95且0.05≤y≤0.1。第一热处理可在氧化气体气氛下在约400℃和约1,200℃之间的温度下进行。第二热处理可在氧化气体气氛下在约400℃和约1,200℃之间的温度下进行。本公开的实施方式还涉及包括含复合正极活性物质的正极的锂二次电池，所述复合正极活性物质包括锂镍钴铝复合氧化物，其中锂镍钴铝复合氧化物的(104)面的峰的半幅全宽(FWHM)为0.15或更小，并且锂镍钴铝复合氧化物的(108)面的峰的FWHM为0.15或更小，所述峰使用CuKαX-射线通过X-射线衍射分析获得。相对于镍、钴和铝的总量，复合正极活性物质中铝的量可以在约5mol％至约10mol％的范围内。基于锂位点的总量，复合正极活性物质的锂层中的阳离子混合比可为5.0％。复合正极活性物质可具有800nm或更小的平均晶粒尺寸。复合正极活性物质可为由以下式1表示的化合物：[式1]LiNiaCobAlcO2其中，0.7≤a<1.0、0<b≤0.3且0.05≤c≤0.1。复合正极活性物质可为LiNi0.8Co0.1Al0.1O2、LiNi0.7Co0.2Al0.1O2、LiNi0.7Co0.25Al0.05O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或LiNi0.9Co0.05Al0.05O2。复合正极活性物质中剩余的锂的量可在约0.5wt％至约0.6wt％的范围内。附图说明参考附图，通过详细描述示例性实施方式，本专利技术的特征将对本领域技术人员变得明显，其中：图1图示了根据本公开的示例性实施方式的锂二次电池的图；图2和图3图示了根据实施例1以及比较例1和2制备的复合正极活性物质的X-射线衍射分析结果；和图4图示了显示根据制备例1以及比较制备例1和2制造的硬币型半电池的寿命特性的图表。具体实施方式下文将参考附图更充分地描述示例性实施方式；然而，其可具体化为不同的形式并且不应解释为限于本文阐释的实施方式。而是，提供这些实施方式以使本公开将是透彻的和完整的，并且将充分将示例性实施传达给本领域技术人员。在附图中，为了解释清楚，层和区域的尺寸可被放大。表述如“……中的至少一个”当在一系列要素之后时，修饰整列要素，而不是修饰该列中的单个要素。在下文，将进一步详细描述根据示例性实施方式的复合正极活性物质和包括含该复合正极活性物质的正极的锂二次电池。本公开的实施方式提供了包括锂镍钴铝复合氧化物的复合正极活性物质，该锂镍钴铝复合氧化物的(104)面的峰的半幅全宽(FWHM)为0.15或更小，并且该锂镍钴铝复合氧化物的(108)面的峰的FWHM为0.15或更小，所述峰使用CuKαX-射线通过X-射线衍射分析获得。在根据一个实施方式的复合正极活性物质中，(104)面的峰的FWHM可在例如约0.12至约0.15的范围内，且(108)面的峰的FWHM可在约0.12至约0.15的范围内。如本文中使用的术语“FWHM(104)”和“FWHM(108)”分别是指(104)面的峰的最高值的中点处的宽度(即，FWHM)和(108)面的峰的最高值的中点处的宽度(即，FWHM)。(104)面和(108)面的峰提供了关于分层的和立方晶岩盐的结构的信息。(104)面的峰出现在约42°至约46°的2θ处。(108)面的峰出现在约62°至约66°的2θ处。当FWHM(104)和FWHM(108)在上述范围内时，复合正极活性物质可具有非常高的结晶度和非常低的阳离子混合比。因此，当使用这样的复合正极活性物质时，可制造具有高容量和长寿命的锂二次电池。在稳定的分层结构中结晶度增加，因此锂转移较少受阻。当使用上述复合正极活性物质时，可制造具有增加的寿命特性的锂二次电池。相对于镍、钴和铝的总量，复合正极活性物质中铝(Al)的量可以在约5mol％至约10mol％，或者，例如，约8mol％至约9.5mol％。相对于锂层中锂位点的总量，复合正极活性物质的阳离子混合比可为5.0％或更低，或者，例如约2.0％至约4.5％，或者，例如约2.4％至约3.0％。具有上述Al量范围和上述阳离子混合比范围的复合正极活性物质甚至在高的热处理温度下可展示出稳定的晶体结构。因此，可解决如由于锂的嵌入和脱嵌引起的晶体结构的塌陷的问题，并且可获得优异的容量特性和高安全性。当使用这样的复合正极活性物质时，可制造具有增加的寿命特性的锂二次电池。复合正极活性物质可为由以下式1表示的化合物：[式1]LiNiaCobAlcO2其中，在式1中，0.7≤a<1.0、0<b≤0.3且0.05≤c≤0.1。式1的复合正极活性物质可为富含镍的锂镍钴铝复合氧化物。在式1中，a、b和c的总和可为约1。在式1中，a可为例如0.7至0.9，b可为0.05至0.25，例如0.1至0.2，且c可为0.05至0.1。例如，复合正极活性物质可为LiNi0.8Co0.1Al0.1O2、LiNi0.7Co0.2Al0.1O2、LiNi0.7Co0.25Al0.05O2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合正极活性物质，其包括锂镍钴铝复合氧化物，其中所述锂镍钴铝复合氧化物的(104)面的峰的半幅全宽(FWHM)为0.15或更小，并且所述锂镍钴铝复合氧化物的(108)面的峰的FWHM为0.15或更小，所述峰使用CuKαX‑射线通过X‑射线衍射分析获得。

【技术特征摘要】
2015.10.30 KR 10-2015-01525241.一种复合正极活性物质，其包括锂镍钴铝复合氧化物，其中所述锂镍钴铝复合氧化物的(104)面的峰的半幅全宽(FWHM)为0.15或更小，并且所述锂镍钴铝复合氧化物的(108)面的峰的FWHM为0.15或更小，所述峰使用CuKαX-射线通过X-射线衍射分析获得。2.如权利要求1中所述的复合正极活性物质，其中相对于镍、钴和铝的总量，所述复合正极活性物质中铝的量在5mol％至10mol％的范围内。3.如权利要求1中所述的复合正极活性物质，其中基于锂位点的总量，所述复合正极活性物质的锂层中的阳离子混合比为5.0％或更低。4.如权利要求1中所述的复合正极活性物质，其中所述复合正极活性物质具有800nm或更小的平均晶粒尺寸。5.如权利要求1中所述的复合正极活性物质，其中所述复合正极活性物质为由以下式1表示的化合物：[式1]LiNiaCobAlcO2,其中在式1中，0.7≤a<1.0、0<b≤0.3且0.05≤c≤0.1。6.如权利要求1中所述的复合正极活性物质，其中所述复合正极活性物质为LiNi0.8Co0.1Al0.1O2、LiNi...

【专利技术属性】
技术研发人员：金详勋，赵广焕，李恩成，朴度炯，金一奭，崔索尔，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR