正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池技术

公开了正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。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通过多个初级颗粒的聚集形成的次级颗粒，其中初级颗粒的至少一部分具有径向布置的结构；和第二正极活性物质，所述第二正极活性物质包括其中聚集多个初级颗粒的次级颗粒，其中第一正极活性物质和第二正极活性物质二者都为镍类正极活性物质，第一正极活性物质的次级颗粒的粒径大于第二正极活性物质的次级颗粒的粒径，第二正极活性物质涂布有硼化合物。活性物质涂布有硼化合物。活性物质涂布有硼化合物。

【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锂电池


[0001]公开了用于可再充电锂电池的正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。

技术介绍

[0002]便携式信息装置，比如移动电话、笔记本电脑和智能电话等；或电动汽车已经使用具有高的能量密度和容易携带的可再充电锂电池作为驱动电源。最近，已经积极地进行研究，以使用具有高的能量密度的可再充电锂电池作为用于混合动力汽车或电动汽车的驱动电源或储能电源。
[0003]已经研究了各种正极活性物质，以实现可再充电锂电池的应用。它们当中，主要使用锂镍类氧化物、锂镍锰钴复合氧化物、锂镍钴铝复合氧化物和锂钴氧化物等作为正极活性物质。然而，这些正极活性物质在重复的充电和放电期间具有结构坍塌或裂纹，并且因此具有使可再充电锂电池的长期循环寿命劣化和使电阻增加的问题，以及因此展示出不令人满意的容量特性。相应地，需要开发确保长期循环寿命特性以及实现高的容量和高的能量密度的新的正极活性物质。

技术实现思路

[0004]提供了具有提高的循环寿命特性同时实施高的容量的用于可再充电锂电池的正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。
[0005]在实施方式中，用于可再充电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其中聚集多个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布置的结构；和第二正极活性物质，所述第二正极活性物质包括其中聚集多个初级颗粒的次级颗粒，其中第一正极活性物质和第二正极活性物质二者都为镍类正极活性物质，第一正极活性物质的次级颗粒的粒径大于第二正极活性物质的次级颗粒的粒径，第二正极活性物质涂布有硼化合物。
[0006]在另一实施方式中，制备用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法包括，将第一镍金属复合氢氧化物和锂原料混合，以获得混合物，并且热处理混合物，以制备第一正极活性物质；将第二镍金属复合氢氧化物、锂原料和硼原料混合，以获得混合物，并且热处理混合物，以制备第二正极活性物质；和将第一正极活性物质和第二正极活性物质混合，以获得正极活性物质。
[0007]在另一实施方式中，提供了可再充电锂电池，所述可再充电锂电池包括包含正极活性物质的正电极、负电极和电解质。
[0008]根据实施方式制造的用于可再充电锂电池的正极活性物质和包括其的可再充电锂电池可展示出优异的循环寿命特性同时实现高的容量和高的能量密度。
附图说明
[0009]图1为显示根据实施方式的板形初级颗粒的形状的示意图。
[0010]图2为用于解释根据实施方式的次级颗粒中的径向的限定的视图。
[0011]图3为显示根据实施方式的次级颗粒的横截面结构的示意图。
[0012]图4为阐释根据实施方式的可再充电锂电池的示意图。
[0013]<符号描述>
[0014]11：次级颗粒
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12：次级颗粒的内部部分
[0015]13：初级颗粒
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14：次级颗粒的外部部分
[0016]100：可再充电锂电池
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112：负电极
[0017]113：隔板
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114：正电极
[0018]120：电池壳体
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140：密封构件
具体实施方式
[0019]下文，将详细地描述具体的实施方式，以便本领域普通技术人员可容易地实施它们。然而，本公开可体现为许多不同的形式，并且不解释为限于本文陈述的示例实施方式。
[0020]本文使用的术语仅用于描述实施方式，并且不旨在限制本专利技术。除非上下文另外清楚地指示，否则单数表述包括复数表述。
[0021]如本文使用的，“其组合”意思是成分的混合物、层压体、复合材料、共聚物、合金、掺混物和反应产物等。
[0022]本文，应理解，术语比如“包括(comprises)”、“包含(includes)”或“具有”旨在标注呈现的特征、数量、步骤、元件或其组合，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、元件或其组合的可能性。
[0023]在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、板、区域等的厚度，并且遍及说明书相同的附图标记标注相同的元件。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。
[0024]另外，本文中的“层”不仅包括当从平面图中观察时在整个表面上形成的形状，而且也包括在部分表面上形成的形状。
[0025]另外，可通过本领域技术人员熟知的方法测量，例如，可通过颗粒尺寸分析仪测量，或可通过透射电子显微镜或扫描电镜分析来测量平均粒径。可选地，可能通过如下获得平均粒径值：使用动态光散射方法进行测量，进行数据分析，计算每个颗粒尺寸范围的颗粒数量，并且由此计算。除非以其他方式限定，否则平均粒径可意思是在颗粒尺寸分布中具有50体积％的累积体积的颗粒的直径(D50)。
[0026]正极活性物质
[0027]在实施方式中，用于可再充电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其中聚集多个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布置的结构；和第二正极活性物质，所述第二正极活性物质包括其中聚集多个初级颗粒的次级颗粒，其中第一正极活性物质和第二正极活性物质二者都为镍类正极活性物质，第一正极活性物质的粒径大于第二正极活性物质的粒径，并且第二正极活性物质涂布
有硼化合物。这种正极活性物质可展示出提高的循环寿命特性同时实施高的容量和高的能量密度。
[0028]第一正极活性物质
[0029]第一正极活性物质包括其中聚集至少两个或更多个初级颗粒的次级颗粒，并且初级颗粒的至少一部分具有径向布置的结构。初级颗粒的至少一些可为板形初级颗粒。初级颗粒可具有小于长轴长度的厚度。这里，长轴长度意思是就初级颗粒的最宽表面而言的最大长度。即，初级颗粒可具有其中在一个轴方向(即，厚度方向)上的长度t小于在另一方向(即，平面方向)上的长轴长度a的结构。
[0030]图1为显示第一正极活性物质的初级颗粒的形状的示意图。参考图1，根据实施方式的初级颗粒在具有基础板结构的同时具有各种具体的形状，例如，(A)多边形纳米板形，比如六边形；(B)纳米盘形；和(C)矩形平行六面体形。
[0031]在图1中，“a”意思是初级颗粒的长轴的长度，“b”意思是短轴的长度，并且“t”意思是厚度。初级颗粒的厚度t可小于在平面方向上的长度a和长度b。在平面方向上的长度当中，a可比b更长或与b相等。在初级颗粒中限定厚度t的方向限定为厚度方向，并且具有长度a和长度b的方向限定为平面方向。
[0032]第一正极活性物质在次级颗粒的内部部分和外部部分中可分别具有不本文档来自技高网...

【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其中聚集多个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布置的结构，和第二正极活性物质，所述第二正极活性物质包括其中聚集多个初级颗粒的次级颗粒，其中所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质二者都为镍类正极活性物质，所述第一正极活性物质的所述次级颗粒的粒径大于所述第二正极活性物质的所述次级颗粒的粒径，并且所述第二正极活性物质涂布有硼化合物。2.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中，所述初级颗粒为板形初级颗粒，并且所述板形初级颗粒的至少一些具有在径向方向上布置的长轴。3.根据权利要求2所述的正极活性物质，其中所述第一正极活性物质中的所述板形初级颗粒的平均长度为0.01μm至5μm。4.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中的所述次级颗粒的平均粒径为7μm至25μm，并且所述第二正极活性物质中的所述次级颗粒的平均粒径为1μm至9μm。5.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包括由化学式1表示的化合物：[化学式1]Li
a1
Ni
x1
M
1y1
M
21
‑
x1
‑
y1
O2其中，在化学式1中，0.9≤a1≤1.8，0.3≤x1≤1，0≤y1≤0.7，并且M1和M2各自独立地选自Al、B、Ba、Ca、Ce、Co、Cr、Cu、F、Fe、Mg、Mn、Mo、Nb、P、S、Si、Sr、Ti、V、W、Zr和其组合。6.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中基于所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质的总量，以50wt％至90wt％的量包括所述第一正极活性物质并且以10wt％至50wt％的量包括所述第二正极活性物质。7.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包括存在于所述次级颗粒的表面上的第一硼涂层部分，和存在于所述次级颗粒内的所述初级颗粒的表面上的第二硼涂层部分，并且所述第一硼涂层部分的重量大于所述第二硼涂层部分的重量。8.根据权利要求7所述的正极活性物质，其中所述第一硼涂层部分和所述第二硼涂层部分各自包括硼氧化物、锂硼氧化物或其组合。9.根据权利要求7所述的正极活性物质，其中基于所述第一硼涂层部分和所述第二硼涂层部分的总量，以70wt％至98wt％的量包括所述第一硼涂层部分，并且以2wt％至30wt％的量包括所述第二硼涂层部分。10.根据权利要求9所述的正极活性物质，其中基于所述第一硼涂层部分和所述第二硼涂层部分的所述总量，以80wt％至95wt％的量包括所述第一硼涂层...

【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：