锂二次电池的正极活性物质制造技术

一种锂二次电池包括：正极，所述正极包含正极活性物质，所述正极活性物质包含通过X射线衍射(XRD)分析测得的具有大于500nm的晶粒尺寸的锂

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池的正极活性物质


[0001]本专利技术涉及一种锂二次电池，更具体地，涉及一种包含锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒作为正极活性物质的锂二次电池。

技术介绍

[0002]二次电池是可以重复充电和放电的电池。随着信息和通信以及显示工业的快速发展，二次电池作为电源已经被广泛地应用于诸如摄像机、移动电话、笔记本电脑的各种便携式电信电子设备。近来，还开发了包括二次电池的电池组并将其应用于诸如混合动力车辆的环保汽车作为其电源。
[0003]二次电池的实例可以包括锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。其中，锂二次电池具有较高的工作电压和较高的每单位重量能量密度，并且就充电速度和重量轻而言是有利的。在这方面，锂二次电池已经被积极地开发并用作电源。
[0004]例如，锂二次电池可包括：电极组件，其包括正极、负极和隔膜层(隔膜)；和电解液，电极组件浸渍于电解液中。锂二次电池可进一步包括例如其中容纳有电极组件和电解液的软包外壳。
[0005]在锂二次电池中，锂金属氧化物用作正极活性物质，并且优选具有高容量、高输出和高寿命特性。然而，当设计锂金属氧化物的组成以获得高输出时，热稳定性和机械稳定性可能会劣化，并且由此锂二次电池的寿命特性和工作稳定性可能会劣化。
[0006]例如，韩国特许公开专利第10
‑
2017
‑
0093085号公开了包含过渡金属化合物和离子吸附粘合剂的正极活性物质，但是在确保足够的寿命特性和稳定性方面存在限制。
[0007][现有技术文献][0008][专利文献][0009]韩国特许公开专利第10
‑
2017
‑
0093085号

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种具有优异的工作稳定性(operational stability)和可靠性的锂二次电池。
[0011]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂二次电池的正极活性物质，其包含：通过X射线衍射(XRD)分析测得的具有大于500nm的晶粒尺寸的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。
[0012]在一些实施方案中，晶粒尺寸可以通过以下的等式1测定：
[0013][等式1][0014][0015]在等式1中，L表示晶粒尺寸，λ表示X射线波长，β表示(003)面的峰的半峰全宽(FWHM)，θ表示衍射角。
[0016]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可具有600～1100nm的晶粒尺寸。
[0017]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以包括通过XRD分析测得的具有大于500nm的晶粒尺寸的第一锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒和二次颗粒(secondary particle)形式的第二锂
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过渡金属复合氧化物颗粒。
[0018]在一些实施方案中，第一锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以包括具有晶体学中的单晶或多晶结构的单颗粒(single particle)的形式。
[0019]在一些实施方案中，通过XRD分析测得的第二锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的晶粒尺寸可以为500nm以下。
[0020]在一些实施方案中，正极活性物质中的第一锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒与第二锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的重量比可以为3:7～7:3。
[0021]在一些实施方案中，第二锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的粒径(D
50
)可以大于第一锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的粒径。
[0022]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可具有由下式(1)表示的组成：
[0023][式1][0024]Li
x
Ni1‑
y
M
y
O
2+z
[0025]在式1中，x和y在0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.7的范围内，z在
‑
0.1≤z≤0.1的范围内，并且M是选自Na、Mg、Ca、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Fe、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、C、Si、Sn和Zr中的至少一种元素。
[0026]在一些实施方案中，式1中的Ni的摩尔比可以为0.8以上。
[0027]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂二次电池，其包括：正极，所述正极包括上述的锂二次电池的正极活性物质；和负极，所述负极设置为面对所述正极。
[0028]根据上述示例性实施方案的锂二次电池可包括具有大于500nm的晶粒尺寸的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒作为正极活性物质。从而，随着颗粒之间的接触面积减小，颗粒的强度可以增加。
[0029]因此，可以抑制在电极的压制期间在颗粒中产生裂纹，从而防止由于与电解液的副反应而产生气体以及由于颗粒的破裂而引起的结构不稳定性。因此，无论如何重复充电/放电，锂二次电池都可以提供均匀的输出和容量，并且可以改善其寿命特性。
[0030]例如，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒包括高镍(高Ni)含量的组成，从而提供增加的输出和容量，并且具有上述晶粒尺寸，从而可以提供改善的工作稳定性和寿命特性。
附图说明
[0031]从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本专利技术的上述和其他的目的、特征和其他优点，其中：
[0032]图1和图2分别是示出根据示例性实施方案的锂二次电池的示意性平面图和截面图。
具体实施方式
[0033]本专利技术的实施方案提供了一种锂二次电池，其包括具有预定晶粒尺寸的锂
‑
过渡
金属复合氧化物颗粒作为正极活性物质。
[0034]在下文中，将参考附图详细描述本专利技术的示例性实施方案。然而，这些实施方案仅是示例，并且本专利技术不限于作为示例描述的具体实施方案。
[0035]参考图1和图2，根据示例性实施方案的锂二次电池可包括电极组件，该电极组件包括正极100，负极130以及插入在正极100和负极130之间的隔膜140。电极组件可与待浸渍的电解液一起容纳在壳体160中。
[0036]正极100可以包括通过将正极活性物质施加到正极集流体105而形成的正极活性物质层110。正极活性物质可以包括能够使锂离子可逆地嵌入和脱嵌的化合物。
[0037]在示例性实施方案中，正极活性物质可包括锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。例如，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒包括镍(Ni)，并且可以进一步包括钴(Co)和锰(Mn)中的至少一种。
[0038]例如，锂
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过渡金属复合氧化物颗粒可以由以下的式1表示。
[0039][式1][0040]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池的正极活性物质，其包含：通过X射线衍射(XRD)分析测得的具有大于500nm的晶粒尺寸的锂
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过渡金属复合氧化物颗粒。2.根据权利要求1所述的锂二次电池的正极活性物质，其中，所述晶粒尺寸通过以下的等式1测定：[等式1]在等式1中，L表示所述晶粒尺寸，λ表示X射线波长，β表示(003)面的峰的半峰全宽(FWHM)，θ表示衍射角。3.根据权利要求1所述的锂二次电池的正极活性物质，其中，所述锂
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过渡金属复合氧化物颗粒的晶粒尺寸为600～1100nm。4.根据权利要求1所述的锂二次电池的正极活性物质，其中所述锂
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过渡金属复合氧化物颗粒包含通过XRD分析测得的具有大于500nm的晶粒尺寸的第一锂
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过渡金属复合氧化物颗粒和二次颗粒形式的第二锂
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过渡金属复合氧化物颗粒。5.根据权利要求4所述的锂二次电池的正极活性物质，其中，所述第一锂
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过渡金属复合氧化物颗粒包括具有晶体学中的单晶或多晶结构的单颗粒的形式。6.根据权利要求4所述的锂二次电池的正极活性物质，其中通过XRD分析测得的第二锂
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过渡金属复合氧化物颗粒的晶粒尺寸为500nm以下。7.根据权利要求4所述的锂二次电池的正极活性物质，其中，所述正极活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李相翰，姜旼求，尹祯培，赵镛显，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：