正极活性物质前体、正极活性物质及其制备方法技术

公开了用于可再充电锂电池的正极活性物质前体、使用该正极活性物质前体制备正极活性物质的方法以及用于可再充电锂电池的正极活性物质。核

【技术实现步骤摘要】
正极活性物质前体、正极活性物质及其制备方法


[0001]公开了用于可再充电锂电池的正极活性物质前体、使用该前体制备正极活性物质的方法以及用于可再充电锂电池的正极活性物质。

技术介绍

[0002]便携式信息装置比如移动电话、膝上型电脑和智能电话等或电动汽车已经使用具有高能量密度和易于携带的可再充电锂电池作为驱动电源。最近，已经积极进行研究，以使用具有高能量密度的可再充电锂电池作为混合动力或电动汽车的驱动电源或能量存储电源。
[0003]已经研究了各种正极活性物质来实现可再充电锂电池的应用。其中，三元正极活性物质比如镍钴锰或镍钴铝等通常用于确保高容量、高稳定性和长循环寿命等。然而，随着对用于电动汽车等的正极活性物质的需求最近迅速增加，由于含钴(一种稀有金属)的正极活性物质预计会供应不足，因此对不含钴或含微量钴的正极活性物质的需求正在增加。然而，由于钴在正极活性物质的结构中起关键作用，因此当钴从正极活性物质中去除或减少时，可能会出现结构缺陷，从而增加电阻或劣化循环寿命，劣化性能如容量和效率。
[0004]一般而言，公知的无钴正极活性物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核
‑
壳颗粒形式的用于可再充电锂电池的正极活性物质前体，包括核和围绕所述核的壳，其中所述核包括含有镍和锰的镍锰类复合氢氧化物，所述壳包括含有镍、锰和填料元素的镍锰类复合氢氧化物，并且所述填料元素包括选自由Al、Mo、Ti、W和Zr组成的组中的至少一种。2.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中所述核不含有所述填料元素。3.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中基于所述核中除O和H之外的元素的总含量，所述核含有0mol％至1mol％的钴。4.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中基于100mol％的所述壳中除O和H之外的总元素，所述壳中的所述填料元素的含量在1mol％至7mol％的范围内。5.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中所述壳的厚度为所述核
‑
壳颗粒的半径的20％至50％。6.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中在所述核中相对于除O和H之外的总元素的镍的摩尔浓度和在所述壳中相对于除O和H之外的总元素的镍的摩尔浓度之差大于或等于0mol％且小于或等于40mol％，以及在所述核中相对于除O和H之外的总元素的锰的摩尔浓度和在所述壳中相对于除O和H之外的总元素的锰的摩尔浓度之差大于或等于0mol％且小于或等于40mol％。7.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中在所述核中相对于除O和H之外的总元素的镍的摩尔浓度和在所述壳中相对于除O和H之外的总元素的镍的摩尔浓度之差大于或等于0mol％且小于或等于20mol％，以及在所述核中相对于除O和H之外的总元素的锰的摩尔浓度和在所述壳中相对于除O和H之外的总元素的锰的摩尔浓度之差大于或等于0mol％且小于或等于20mol％。8.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中所述核包括由化学式1表示的镍锰类复合氢氧化物，所述壳包括由化学式2表示的镍锰类复合氢氧化物：[化学式1]Ni
a1
Mn
b1
M
1(1
‑
a1
‑
b1)
(OH)2其中，在化学式1中，M1为选自由B、Ba、Ca、Ce、Cr、Cu、F、Fe、Mg、Nb、P、S、Si、Sr和V组成的组中的至少一种元素，0.6≤a1<1且0<b1≤0.4，[化学式2]Ni
x1
Mn
y1
M
2z1
M
3(1
‑
x1
‑
y1
‑
z1)
(OH)2其中，在化学式2中，M2为选自由Al、Mo、Ti、W和Zr组成的组中的至少一种填料元素，并且M3为选自由B、Ba、Ca、Ce、Cr、Cu、F、Fe、Mg、Nb、P、S、Si、Sr和V组成的组中的至少一种元素，0.6≤x1<0.99，0<y1≤0.39，且0.01≤z1≤0.07，以及在化学式1和化学式2中，|a1
‑
x1|≤0.4和|b1
‑
y1|≤0.4。9.如权利要求8所述的正极活性物质前体，其中在化学式2中，0.6≤x1<0.96，0<y1≤0.36，且0.04≤z1≤0.07。10.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中所述正极活性物质前体具有球形形状。
11.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中所述正极活性物质前体具有8μm至15μm的平均粒径D50。12.如权利要求1所述的正极活性物质前体，其中在所述正极活性物质前体中，所述核
‑
壳颗粒为次级颗粒的形式，其中在所述次级颗粒中聚集了多个初级颗粒。13.一种制备用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法，包括将如权利要求1至12任一项所述的正极活性物质前体与锂原料混合，并进行热处理。14.一种核
‑
壳颗粒形式的用于可...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔泳善，康硕文，成原模，全道煜，长谷直行，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：