【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种正极活性物质及包括其的锂二次电池，更具体而言，本专利技术涉及一种正极活性物质及包括其的锂二次电池，上述正极活性物质为包括富锂锂锰基氧化物的正极活性物质，其能够防止由于上述锂锰基氧化物中过量存在的锂和锰引起的锂二次电池的包括倍率特性等的电化学特性降低，尤其，能够减少在高电压驱动时上述锂锰基氧化物和电解液之间发生的副反应。
技术介绍
1、电池在正极和负极使用能够进行电化学反应的物质来存储电能。作为上述电池中的代表性例子，有通过锂离子在正极及负极中嵌入/脱嵌时的化学势(chemicalpotential)差来存储电能的锂二次电池。
2、上述锂二次电池将能够进行锂离子的可逆嵌入/脱嵌的物质用作正极活性物质和负极活性物质，在上述正极与负极之间填充有机电解液或聚合物电解液来制备。
3、用作锂二次电池的正极活性物质的代表性物质包括锂复合氧化物。上述锂复合氧化物的实例包括licoo2、limn2o4、linio2、limn o2或镍、钴、锰或铝等络合的复合氧化物等。
4、在上述正极活性物质中，licoo2具有优异的寿命特性和充放电效率而被最广泛使用，但由于作为原料使用的钴的资源限制，其价格昂贵，因此价格竞争力有限。
5、limno2、limn2o4等的锂锰氧化物具有热稳定性优异且价格低廉的优点，但存在容量小、高温特性差的问题。此外，linio2类正极活性物质呈现高放电容量的电池特性，但由于锂与过渡金属之间的阳离子混合(cation mixing)问题，难以合成，从而在倍率(rat
6、并且，根据这种阳离子混合的严重程度，产生大量的锂副产物，上述锂副产物的大部分由lioh及li2co3的化合物构成，因此，当制备正极浆料时，导致凝胶(gel)化，或在制备电极后因反复的充放电而可能成为产生气体的原因。此外，在上述锂副产物中的残留li2co3通过增加单体的溶胀现象而成为减少使用寿命的原因。
7、正在讨论用于弥补这些现有正极活性物质的缺点的各种候选物质。
8、例如，正在进行使用在过渡金属中含有过量的锰且锂含量大于过渡金属含量的总和的富锂锂锰基氧化物作为锂二次电池用正极活性物质的研究。这种富锂锂锰基氧化物也被称为富锂层状氧化物(overlithi ated layered oxide；olo)。
9、虽然上述olo在理论上具有在高电压工作环境下表现出高容量的优势，但实际上，由于氧化物中含有过量的锰，其电导率相对较低，因此，存在使用olo的锂二次电池的倍率特性较低的缺点。如上所述，当倍率特性低时，在锂二次电池的循环过程中，充电/放电容量和寿命效率(循环容量保持率；capacity retention)劣化。
10、此外，在使用olo的锂二次电池的循环过程中，充电/放电容量的降低或电压衰减(voltage decay)可能是由根据在锂锰基氧化物中过渡金属移动导致的相变引起的。例如，当具有层状晶体结构的锂锰基氧化物中的过渡金属在非预期的方向上移动并引发相变时，在锂锰基氧化物中整体上和/或部分地出现尖晶石或与此类似的晶体结构。
11、为了解决上述问题已进行改变olo的组成的研究，但这些尝试还达不到商用化水平。
技术实现思路
1、技术问题
2、在锂二次电池市场中，电动汽车用锂二次电池的成长在市场中起主导作用，而锂二次电池中使用的正极活性物质的需求也在不断变化。
3、例如，在现有技术中，从确保安全性等的观点来看，主要使用利用磷酸铁锂(lithium iron phosphate；lfp)的锂二次电池，但是近来，与lfp相比，具有每单位重量的能量容量大的镍基锂复合氧化物的使用得到扩展。
4、此外，近年来主要用作高容量锂二次电池的正极活性物质的镍基锂复合氧化物中必须使用如镍、钴及锰或镍、钴及铝等的三元金属元素。然而，由于钴不仅供需不稳定，而且与其他原料相比价格过高，因此需要一种能够降低钴含量或不含钴的新组成的正极活性物质。
5、考虑到整个情况，虽然富锂锂锰基氧化物可以满足上述市场的期望，但上述锂锰基氧化物在代替商用化的如镍钴锰(ncm)或镍钴铝(nca)组成的三元锂复合氧化物等的正极活性物质方面仍存在缺乏电化学特性或稳定性的局限性。
6、例如，当锂锰基氧化物中的过渡金属在非预期的方向上移动时，在锂锰基氧化物中整体上和/或部分地出现尖晶石或与此类似的晶体结构，在此情况下，在使用olo的锂二次电池的循环过程中，可能导致充电/放电容量的降低或电压衰减等。
7、然而，本专利技术的专利技术人确认到与商用化的其他类型的正极活性物质相比，即使现有的富锂锂锰基氧化物在电化学特性和/或稳定性方面存在劣势，也通过对上述锂锰基氧化物的表面进行改性，可以使富锂锂锰基氧化物也能够发挥可商用化的水平的电化学特性和稳定性。
8、本专利技术的专利技术人发现，通过对上述锂锰基氧化物进行表面改性，在上述锂锰基氧化物与电解液之间形成物理屏障，从而可以减少在上述锂锰基氧化物与电解液之间的副反应，而且，与通过在上述锂锰基氧化物中由于过渡金属的移动引起的相变形成的尖晶石相不同地，通过上述表面改性在上述锂锰基氧化物的表面中至少一部分形成尖晶石相和/或类尖晶石相(除非下文另有定义，否则尖晶石相都指尖晶石相和类尖晶石相)时，通过上述表面改性形成的上述尖晶石相可以起到在上述锂锰基氧化物中锂离子扩散的二维和/或三维路径的作用。
9、此外，当通过诱导构成上述锂锰基氧化物的一次粒子的晶体生长或晶粒生长来减少比表面积后进行上述表面改性时，本文中预期的表面改性效果(例如，提高锂离子扩散性(diffusivity))可以进一步提高。
10、因此，本专利技术的目的在于提供一种包括富锂锂锰基氧化物的正极活性物质，上述正极活性物质可以通过对上述锂锰基氧化物进行表面改性来减少在上述锂锰基氧化物与电解液之间的副反应。
11、此外，本专利技术的目的在于提供一种正极活性物质，上述正极活性物质可以通过对上述锂锰基氧化物进行表面改性来减轻和/或防止在粒子表面的锂离子电荷移动和/或扩散性(即，表面动力学)降低。
12、另外，本专利技术的目的在于提供一种正极活性物质，上述正极活性物质可以诱导构成上述锂锰基氧化物的一次粒子的晶体生长或晶粒生长，同时，对形成上述一次粒子的表面，尤其对形成多个一次粒子凝聚而成的二次粒子的表面的上述一次粒子的表面进行改性，从而能够减轻和/或防止由于上述锂锰基氧化物中过量存在的锂和锰引起的倍率特性劣化，且减少在高电压驱动时上述锂锰基氧化物与电解液之间发生的副反应。
13、此外，本专利技术的目的在于提供一种锂二次电池，上述锂二次电池通过使用包括本文所定义的正极活性物质的正极，从而减轻和/或防止由于现有olo中过量存在的锂和锰引起的倍率特性降低，且减少在高电压驱动时上述正极活性物质和电解液之间发生的副反应，以能够实现高稳定性。
14、解决问题的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极活性物质，其为包括属于C2/m空间群的相和属于R3-m空间群的相固溶或络合的锂锰基氧化物的正极活性物质，上述正极活性物质的特征在于，
2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的正极活性物质，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的正极活性物质，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的正极活性物质，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的正极活性物质，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的正极活性物质，其特征在于，
12.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
13.根据权利要求12所述的正极活性物质，其特征在于，
14.根据权利要求12所述的正极活性物质，其特征在于，<...
【技术特征摘要】
1.一种正极活性物质，其为包括属于c2/m空间群的相和属于r3-m空间群的相固溶或络合的锂锰基氧化物的正极活性物质，上述正极活性物质的特征在于，
2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的正极活性物质，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的正极活性物质，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的正极活性物质，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的正极活性物质，其特征在于，
10.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：林罗娜，郑玹洙，林庆民，金慧彬，
申请(专利权)人：艾可普罗BM有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。