正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电的锂电池技术

用于可再充电的锂电池的正极活性物质包括第一正极活性物质，所述第一正极活性物质包括包含至少两个聚集的初级颗粒的次级颗粒，其中初级颗粒的至少一部分具有径向排列结构；以及具有整体式结构的第二正极活性物质，其中第一正极活性物质和第二正极活性物质可各自包括镍类正极活性物质，并且第二正极活性物质的表面涂布含硼的化合物。进一步的实施方式提供了制备正极活性物质的方法，以及包括包含正极活性物质的正电极的可再充电的锂电池。活性物质的正电极的可再充电的锂电池。活性物质的正电极的可再充电的锂电池。

【技术实现步骤摘要】
正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电的锂电池


[0001]本公开的示例实施方式的一个或多个方面涉及用于可再充电的锂电池的正极活性物质、其制备方法以及包括包含正极活性物质的正电极的可再充电的锂电池。

技术介绍

[0002]随着便携式电子装置和/或通信装置等的发展，需要开发具有高能量密度的可再充电的锂电池。
[0003]用于可再充电的锂电池的正极活性物质可为锂镍锰钴复合氧化物和/或锂钴氧化物等。当使用这种正极活性物质时，随着重复充电和放电，由于在正极活性物质中生成的裂纹，可再充电的锂电池的循环寿命可减少，电阻可增加，并且容量特性可不足。

技术实现思路

[0004]本公开的示例实施方式的一个或多个方面涉及用于可再充电的锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质展示出较少的(减少的)结构坍塌和裂纹(其可由重复的充电和放电造成)，以及更少的与电解质的副反应；以及其制备方法，和具有高容量和/或提高的容量保持率以及循环寿命特性的可再充电的锂电池。
[0005]本公开的一个或多个示例实施方式提供了用于可再充电的锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质包括第一正极活性物质，所述第一正极活性物质包括包含至少两个聚集的初级颗粒的次级颗粒，其中初级颗粒的至少一部分(例如，每个初级颗粒的至少一个部分或所有部分)具有径向排列结构；和具有整体式结构的第二正极活性物质，其中第一正极活性物质和第二正极活性物质各自包括镍类正极活性物质，并且第二正极活性物质的表面涂布含硼的化合物。
[0006]本公开的一个或多个示例实施方式提供了制备用于可再充电的锂电池的正极活性物质的方法，所述方法包括：使第一前体在第一氧化气体气氛中经受第一热处理，以获得第一镍类氧化物；使第二前体在第二氧化气体气氛中经受第二热处理，以获得第二镍类氧化物，其中第二镍类氧化物具有整体式结构；将第二镍类氧化物和含硼的前体混合，以获得第二镍类氧化物和含硼的前体的混合物，并且使混合物经受第三热处理，以获得涂布含硼的化合物的第二镍类氧化物；以及将第一镍类氧化物和涂布含硼的化合物的第二镍类氧化物混合，以获得正极活性物质，所述正极活性物质包括第一正极活性物质和具有整体式结构并且涂布含硼的化合物的第二正极活性物质。
[0007]本公开的一个或多个示例实施方式提供了可再充电的锂电池，所述可再充电的锂电池包括包含用于可再充电的锂电池的正极活性物质的正电极、负电极以及在正电极和负电极之间的电解质。
[0008]本公开的一个或多个示例实施方式可提供用于可再充电的锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质可展示较少的(减少的)可由重复的充电和放电造成的结构坍塌和裂纹，以及更少的与电解质的副反应。另外，通过提供具有不减少容量的整体式结构的正极活
性物质，包括该正极活性物质的可再充电的锂电池具有高的容量和优异的容量保持率以及循环寿命特性。
附图说明
[0009]图1为显示根据本公开的实施方式的初级颗粒的形状的示意图，
[0010]图2为显示根据本公开的实施方式的次级颗粒的径向形状的示意图，
[0011]图3为显示根据本公开的实施方式的次级颗粒的横截面结构的示意图，并且
[0012]图4为显示根据本公开的实施方式的可再充电的锂电池的结构的示意图，所述可再充电的锂电池包括包含用于可再充电的锂电池的正极活性物质的正电极。
[0013]<一些符号的描述>
[0014]21：可再充电的锂电池
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22：负电极
[0015]23：正电极
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24：隔板
[0016]25：电池壳体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
26：封盖配件
具体实施方式
[0017]下文将参考其中显示本公开的示例实施方式的所附附图更充分地描述本公开。如本领域技术人员将认识到，在都不背离本公开的精神或范围的情况下，可以各种不同的方式修改描述的实施方式。附图和描述本质上视为是阐释性的，并且不是限制性的。遍及说明书相同的附图标记标注相同的元件，并且可不提供其重复的描述。
[0018]为了清楚起见，在附图中可放大层、膜、面板、区域等的厚度。将理解，当元件，比如层、膜、区域或基板被称为“在”另一元件“上”时，其可直接在另一元件上，或也可存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。表述，比如
“……
中的至少一个”、
“……
中的一个”、“选自
……”
、“选自
……
中的至少一个”和“选自
……
中的一个”，当在元件的列表之前时，修饰元件的整个列表，并且不修饰列表的单个元件。进一步，当描述本公开的实施方式时，“可”的使用指“本公开的一个或多个实施方式”。
[0019]各种颗粒的尺寸、粒径或长度可由单个测量表示，以显示一组颗粒的平均尺寸。报告颗粒尺寸的常用方法包括显示颗粒尺寸分布的最大值的模式直径(例如，分布中最常见的颗粒尺寸)、对应于颗粒尺寸分布曲线的积分中心值的中值直径和/或一个或多个平均直径(例如，数字平均值、长度平均值、面积平均值、质量平均值、体积平均值等)等。除非另外指出，否则本公开中报告的平均尺寸、平均粒径或平均长度指体积平均尺寸、体积平均直径或体积平均长度，或可通过测量D50(粒径分布的第50百分位的粒径)而获得。在一些实施方式中，可通过利用衍射而分析颗粒的尺寸的颗粒尺寸分析仪来测量值，或可从扫描电镜照片中测量。在特定的示例中，可通过扫描电子显微镜测量粒径和颗粒的长度，并且平均值指D50或在测量分布的50％处的值。
[0020]术语“整体式结构”指其中每个颗粒的形态在彼此分开的独立相中分开和/或分散的结构。整体式结构也可指整体结构、单晶、单晶颗粒或非聚集颗粒，该非聚集颗粒可意思是其独立存在，而在颗粒中不具有晶界并且由单个颗粒组成。
[0021]下文，参考图1至图3，描述了根据本公开的实施方式的用于可再充电的锂电池的正极活性物质。
[0022]根据本公开的实施方式的用于可再充电的锂电池的正极活性物质包括第一正极活性物质，所述第一正极活性物质包括包含至少两个聚集的初级颗粒的次级颗粒；和具有整体式结构的第二正极活性物质。次级颗粒中的初级颗粒的至少一部分可具有径向排列结构，并且第一正极活性物质和第二正极活性物质各自包括镍类正极活性物质。第二正极活性物质的表面可涂布含硼的化合物。
[0023]下文，描述了根据本公开的实施方式的第一正极活性物质。
[0024]第一正极活性物质可包括包含至少两个聚集的初级颗粒的次级颗粒。初级颗粒的至少一部分(例如，每个初级颗粒的至少一部分或所有部分)可具有板形。
[0025]图1为显示根据本公开的实施方式的初级颗粒的一个或多个合适的板形的示意图。参考图1，根据本公开的实施方式的板形的初级颗粒可具有任何合适的形状，比如(A)多边形纳米板形(比如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于可再充电的锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质包括：第一正极活性物质，所述第一正极活性物质包括包含至少两个聚集的初级颗粒的次级颗粒，其中所述初级颗粒的至少一部分具有径向排列结构；和具有整体式结构的第二正极活性物质，其中所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质各自包括镍类正极活性物质，并且所述第二正极活性物质的表面涂布含硼的化合物。2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中所述含硼的化合物为硼氧化物、锂硼氧化物或其组合。3.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中所述含硼的化合物为B2O3、LiBO2、Li3B7O
12
、Li6B4O9、Li3B
11
O
18
、Li2B4O7、Li3BO3或其组合。4.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中基于所述第二正极活性物质的总量，硼的量为0.01mol％至0.3mol％。5.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中基于所述正极活性物质的总重，所述第二正极活性物质的量为10wt％至50wt％。6.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中所述第二正极活性物质具有0.05μm至10μm的平均粒径。7.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中在所述第一正极活性物质中，所述次级颗粒包括径向排列结构，或所述次级颗粒包括包含不规则多孔结构的内部部分和包含径向排列结构的外部部分。8.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中在所述第一正极活性物质中，所述初级颗粒具有板形，并且所述初级颗粒的至少一部分的长轴在径向方向上排列。9.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中在所述第一正极活性物质中，所述初级颗粒的平均长度为0.01μm至5μm。10.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中在所述第一正极活性物质中，所述次级颗粒的平均粒径为1μm至20μm。11.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中所述第一正极活性物质由化学式1表示：化学式1Li
a
(Ni1‑
x
‑
y
‑
z
Co
x
Mn
y
M
z
)O2，并且其中，在化学式1中，M为选自硼、镁、钙、锶、钡、钛、钒、铬、铁、铜、锆和铝中的元素，并且0.95≤a≤1.3，0<x<0.5，0≤y<0.5，0≤z<0.5，x≤(1
‑
x
‑
y
‑
z)，y≤(1
‑
x
‑
y
‑
z)并且z≤(1
‑
x
‑
y
‑
z)。12.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中所述第二正极活性物质由化学式1表示：化学式1Li
a
(Ni1‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹弼相，金玄凡，朴商仁，刘容赞，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：