正极活性物质、制备其的方法和包括其的可再充电的锂电池技术

本发明专利技术涉及正极活性物质、制备其的方法和包括其的可再充电的锂电池。用于可再充电的锂电池的正极活性物质包括锂镍类复合氧化物，其中正极活性物质为次级颗粒的形式，在次级颗粒中聚集了多个初级颗粒并且至少一部分初级颗粒径向布置，次级颗粒包括内部部分和外部部分，次级颗粒的内部部分为由从次级颗粒的中心至从次级颗粒的中心至次级颗粒的表面的总距离的50

【技术实现步骤摘要】
正极活性物质、制备其的方法和包括其的可再充电的锂电池


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

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能量密度和易携带性的可再充电的锂电池作为驱动电源。最近，已经积极地进行研究，以使用具有高能量密度的可再充电的锂电池作为混合动力汽车或电动汽车的驱动电源或储能电源。
[0003]作为用于可再充电的锂电池的正极活性物质，使用锂镍类氧化物比如锂镍锰钴复合氧化物或锂钴氧化物等。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，降低了正极活性物质的长期循环寿命，增加了其电阻，并且容量特点未达到令人满意的水平，并且因此需要改善。

技术实现思路

[0004]提供了用于可再充电的锂电池的正极活性物质和包括其的可再充电的锂电池，该正极活性物质实现了高容量，具有高初始充电/放电效率，并且具有改善的高温循环寿命特点。
[0005]在实施方式中，用于可再充电的锂电池的正极活性物质包括锂镍类复合氧化物，其中正极活性物质为次级颗粒的形式，在次级颗粒中聚集了多个初级颗粒并且至少一部分初级颗粒径向布置，次级颗粒包括内部部分和外部部分，次级颗粒的内部部分为由从次级颗粒的中心至从次级颗粒的中心至次级颗粒的表面的总距离的50
±
5长度％所在的点围绕的区，并且为其中初级颗粒和孔不规则地布置的区，次级颗粒的外部部分为围绕内部部分的区，其中在外部部分中至少一部分初级颗粒径向布置，在次级颗粒的外部部分中，纵横比大于或等于约4的初级颗粒的数量比大于或等于约18％。
[0006]在另一实施方式中，制备用于可再充电的锂电池的正极活性物质的方法包括热处理包括镍类复合氢氧化物的正极活性物质前体和锂原料的混合物，其中热处理包括升温工艺和保温工艺，并且升温时间长于保温时间。
[0007]在另一实施方式中，可再充电的锂电池包括：包括前述的正极活性物质的正电极、负电极和电解质。
[0008]根据实施方式的正极活性物质和包括其的可再充电的锂电池在实现高容量的同时具有高初始充电/放电效率，并且具有卓越的室温和高温循环寿命特点。
附图说明
[0009]图1为示出板状初级颗粒的形状的示意图。
[0010]图2为用于解释次级颗粒中径向的限定的视图。
[0011]图3为用于解释根据实施方式的次级颗粒的横截面和初级颗粒的纵横比的视图。
[0012]图4为阐释根据实施方式的可再充电的锂电池的示意图。
[0013]图5为比较例1中制备的正极活性物质的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0014]图6为比较例2中制备的正极活性物质的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0015]图7为其中在比较例2中制备的正极活性物质的横截面中，对初级颗粒进行轮廓处理的图像，并且为其中将外部部分和内部部分分开的视图。
[0016]图8为实施例1中制备的正极活性物质的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0017]图9为其中在实施例1中制备的正极活性物质的横截面中，对初级颗粒进行轮廓处理的图像，并且为其中将外部部分和内部部分分开的视图。
[0018]图10为实施例2中制备的正极活性物质的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0019]图11为其中在实施例2中制备的正极活性物质的横截面中，对初级颗粒进行轮廓处理的图像，并且为其中将外部部分和内部部分分开的视图。
[0020]图12为示出比较例2、实施例1和实施例2中制备的正极活性物质的次级颗粒的横截面中的内部部分中的初级颗粒的纵横比分布的曲线。
[0021]图13为示出比较例2、实施例1和实施例2中制备的正极活性物质的次级颗粒的横截面中的外部部分中的初级颗粒的纵横比分布的曲线。
[0022]图14为示出通过图12的次级颗粒的内部部分中的初级颗粒的纵横比分布的曲线分析的根据纵横比范围的数量比的图。
[0023]图15为示出通过图13的次级颗粒的外部部分中的初级颗粒的纵横比分布的曲线分析的根据纵横比范围的数量比的图。
[0024]图16为示出比较例1、实施例1和实施例2中制备的正极活性物质的次级颗粒的横截面中的初级颗粒的横截面的面积分布的曲线。
[0025]图17为示出通过图16的初级颗粒的横截面的面积分布曲线分析的根据初级颗粒的横截面的面积分布的数量比的图。
[0026]图18为示出在比较例1、比较例2、实施例1和实施例2中制造的电池单体的初始充电容量、初始放电容量和初始充电/放电效率的图。
[0027]图19为示出在比较例1、比较例2、实施例1和实施例2中制造的电池单体的高温循环寿命特点、初始放电容量、第50次循环的放电容量和第50次循环的容量保持率的图，第50次循环的容量保持率为第50次循环的放电容量与初始放电容量的比率。
[0028]<附图标记说明>
[0029]100：可再充电的锂电池
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112：负电极
[0030]113：隔膜
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114：正电极
[0031]120：电池壳体
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140：密封构件
具体实施方式
[0032]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实施它们。然而，本公开可具体化为许多不同的形式，并且不解释为限于在本文中陈述的示例实施方式。
[0033]在本文中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，否则单数表述也包括复数表述。
[0034]如在本文中使用，“其任何组合”意指成分的混合物、层压板、复合物、共聚物、合金、掺混物和反应产物等。
[0035]这里，应理解，术语比如“包括(comprises)”、“包含(includes)”或“具有”旨在表示存在具体化的特征、数量、步骤、元件或其任何组合，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、元件或其任何组合的可能性。
[0036]在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区等的厚度，并且遍及说明书，相同的附图标记表示相同的元件。将理解，当元件比如层、膜、区或基板称为“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。相比之下，当元件称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。
[0037]另外，在本文中“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。
[0038]另外，平均粒径和平均尺寸可通过本领域技术人员熟知的方法来测量，例如，可通过颗粒尺寸分析仪来测量，或可通过透射电子显微镜图像或扫描电子显微镜图像来测量。可选地，可能通过使用动态光本文档来自技高网...

【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，包括：锂镍类复合氧化物，其中所述正极活性物质为次级颗粒的形式，在所述次级颗粒中聚集了多个初级颗粒并且至少一部分所述初级颗粒径向布置，所述次级颗粒包括内部部分和外部部分，所述次级颗粒的所述内部部分为由从所述次级颗粒的中心至从所述次级颗粒的所述中心至所述次级颗粒的表面的总距离的50
±
5长度％所在的点围绕的区，并且为其中所述初级颗粒和孔不规则地布置的区，所述次级颗粒的外部部分为围绕所述内部部分的剩余区，其中在所述外部部分中至少一部分所述初级颗粒径向布置，并且在所述次级颗粒的所述外部部分中纵横比大于或等于4的所述初级颗粒的数量比大于或等于18％。2.根据权利要求1所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的所述外部部分中纵横比大于或等于4的所述初级颗粒的数量比为18％至45％。3.根据权利要求1所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的所述外部部分中纵横比小于或等于2.5的所述初级颗粒的数量比小于或等于54％。4.根据权利要求1所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的所述外部部分中纵横比大于或等于4的所述初级颗粒的数量比为在所述次级颗粒的所述内部部分中纵横比大于或等于4的所述初级颗粒的数量比的三倍或更大。5.根据权利要求1所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的所述内部部分中纵横比大于或等于4的所述初级颗粒的数量比为5％至15％。6.根据权利要求1所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的所述内部部分中纵横比小于或等于2.5的所述初级颗粒的数量比小于或等于71％。7.根据权利要求1所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的横截面中，横截面面积小于0.1μm2的所述初级颗粒的数量比大于或等于70％。8.根据权利要求7所述的用于可再充电的锂电池的正极活性物质，其中在所述次级颗粒的所述横截面中，横截面面积小于0.1μm2的所述初级颗粒的数量比为70％至90％。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹弼相，任钟汕，金玄凡，李韩瑟，金道猷，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：