正极活性材料、其制备方法和包含它的锂二次电池技术

本实施例涉及一种锂二次电池正极活性材料、其制备方法和包含它的锂二次电池。根据一个实施例，可以提供一种锂二次电池正极活性材料，其包含：锂金属氧化物颗粒；以及涂层，其位于所述锂金属氧化物颗粒表面的至少一部分上，所述涂层包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4。。。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性材料、其制备方法和包含它的锂二次电池


[0001]本专利技术涉及正极活性材料、其制备方法和包含它的锂二次电池。

技术介绍

[0002]近年来，随着对IT移动设备和小型电力驱动装置(电动自行车、小型EV等)的需求爆炸性增长以及对里程超过400km的电动汽车的需求增加，在全世界范围内积极地开展对具有高容量、高能量密度的二次电池的研发。
[0003]为了制备这种高容量电池，需要使用高容量正极活性材料。在现有的层状(layered)正极活性材料中，容量最高的材料是LiNiO2(275mAh/g)，但是在充电和放电期间容易发生结构坍塌，而且氧化数问题导致热稳定性较低，因此实际上很难商业化。
[0004]为了解决这样的问题，开发了一种通过用异相过渡金属(Co、Mn等)取代Ni位点来改善电化学稳定性的NCM体系正极活性材料。

技术实现思路

[0005]技术问题
[0006]本实施例旨在提供一种位于锂金属氧化物颗粒表面的涂层中包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4的正极活性材料。由此，可以提供一种正极活性材料，其可以确保高容量，具有优异的高温寿命特性，并降低初始电阻和电阻增加率。
[0007]技术方案
[0008]根据一个实施例的锂二次电池正极活性材料，其包含：锂金属氧化物颗粒；以及涂层，其位于所述锂金属氧化物颗粒表面的至少一部分上，所述涂层可以包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4。
[0009]以总的所述正极活性材料计，所述B的含量可为10ppm至5000ppm。
[0010]以总的所述正极活性材料计，所述LiOH的含量可为100ppm至10000ppm。
[0011]以总的所述正极活性材料计，所述Li2CO3的含量可为1000ppm至5000ppm。
[0012]以总的所述正极活性材料计，所述Li2SO4的含量可为10ppm至3000ppm。
[0013]所述Li2CO3可源自内部反应，无需加入额外的锂原料。
[0014]所述锂金属氧化物颗粒内的金属中镍的含量可为85摩尔％以上。
[0015]根据另一个实施例的锂二次电池正极活性材料的制备方法，其包含：将金属盐水溶液放入共沉淀反应器内，以获得金属前体的步骤；混合所述金属前体、锂原料物质和掺杂原料，以制备混合物的步骤；对所述混合物进行一次热处理后冷却的步骤；以及对所述冷却步骤的产物进行水洗和干燥后，与涂层形成物质进行混合，再进行二次热处理的步骤，所述涂层形成物质可以包含硼化合物、LiOH和Li2SO4。
[0016]所述二次热处理可以在200至450℃的温度范围下进行。
[0017]在所述二次热处理步骤之后，包含获得形成有涂层的正极活性材料的步骤，所述涂层可以包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4。
[0018]所述Li2CO3可源自内部反应。
[0019]以总的所述涂层形成物质计，所述涂层形成物质中包含的硼化合物的含量可为10ppm至5000ppm。
[0020]以总的所述涂层形成物质计，所述涂层形成物质中包含的LiOH的含量可为100ppm至10000ppm。
[0021]以总的所述涂层形成物质计，所述涂层形成物质中包含的Li2SO4的含量可为10ppm至3000ppm。
[0022]根据又一个实施例的锂二次电池，其包含：正极，其包含根据一个实施例的正极活性材料；负极；以及非水电解质。
[0023]专利技术效果
[0024]根据一个实施例的正极活性材料，由于涂层中包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4，可以确保正极活性材料的高容量，具有优异的高温寿命特性，并且可以显著降低初始电阻和电阻增加率。
附图说明
[0025]图1是实施例3的正极活性材料表面的SEM分析结果。
[0026]图2是比较例1的正极活性材料表面的SEM分析结果。
[0027]图3示出如实施例1至5根据涂层中包含的Li2SO4含量的室温初始放电容量和高温下的电阻增加率。
[0028]图4示出如实施例6至实施例11根据涂层中包含的LiOH含量的高温下的寿命特性和电阻增加率。
[0029]图5示出如实施例18至实施例20根据涂层中包含的B含量的0.1C初始容量和初始电阻。
[0030]图6示出如实施例12至实施例17控制二次热处理温度时25℃下的0.1C充放电容量和初始电阻值以及45℃下的寿命和电阻增加率。
[0031]图7示出对比较例1和实施例3的正极活性材料的高温下的寿命特性评价结果。
具体实施方式
[0032]本文中第一、第二、第三等词汇用于描述各种部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些词汇限制。这些词汇仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本专利技术的范围内，下面描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以被描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。
[0033]本文所使用的术语只是出于描述特定实施例，并不意在限制本专利技术。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。在说明书中使用的“包含”可以具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但并不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
[0034]如果某一部分被描述为在另一个部分之上，则可以直接在另一个部分上面或者其间存在其他部分。当某一部分被描述为直接在另一个部分上面时，其间不会存在其他部分。
[0035]虽然没有另作定义，但本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义
与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同。对于辞典中定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。
[0036]另外，在没有特别提及的情况下，％表示重量％，1ppm是0.0001重量％。
[0037]下面详细描述本专利技术的实施例，以使本专利技术所属领域的普通技术人员容易实施本专利技术。然而，本专利技术能够以各种不同方式实施，并不局限于本文所述的实施例。
[0038]根据一个实施例的锂二次电池正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包含：锂金属氧化物颗粒；以及涂层，其位于所述锂金属氧化物颗粒表面的至少一部分上，所述涂层包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4。
[0039]更具体地，所述锂金属氧化物颗粒可以是层状结构，由于包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4的涂层位于这些颗粒的表面上，可以降低正极活性材料表面部的电阻。由此，可以增加容量，同时可以提高高温下的寿命特性。此外，还具有显著降低初始电阻和高温下的电阻增加率的优点。
[0040]也就是说，本实施例的正极活性材料在涂层中包含如上所述的至少四种元素或化合物，因此可以发挥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池正极活性材料，其包含：锂金属氧化物颗粒；以及涂层，其位于所述锂金属氧化物颗粒表面的至少一部分上，所述涂层包含B、LiOH、Li2CO3和Li2SO4。2.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，以总的所述正极活性材料计，所述B的含量为10ppm至5000ppm。3.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，以总的所述正极活性材料计，所述LiOH的含量为100ppm至10000ppm。4.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，以总的所述正极活性材料计，所述Li2CO3的含量为1000ppm至5000ppm。5.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，以总的所述正极活性材料计，所述Li2SO4的含量为10ppm至3000ppm。6.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，所述Li2CO3源自内部反应，无需加入额外的锂原料。7.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，所述锂金属氧化物颗粒内的金属中镍的含量为85摩尔％以上。8.一种锂二次电池正极活性材料的制备方法，其包含：将金属盐水溶液放入共沉淀反应器内，以获得金属前体的步骤；混合所述金属前体、锂原料物质和掺杂原料，以制备混合物的步骤；对所述混合物进行一次热处理后冷却的步骤；以及对所述冷却步骤中得到的产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：权五珉，崔权永，李尚奕，宋定勋，朴锺一，南相哲，朴寅彻，皇甫根，
申请(专利权)人：浦项产业科学研究院，
类型：发明
国别省市：