【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂二次电池及其制造方法。更具体地，本专利技术涉及包括基于锂金属氧化物的阴极活性材料的锂二次电池及其制造方法。
技术介绍
1、随着信息和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作诸如便携式摄像机、移动电话、便携式计算机等的移动电子设备的电力输出源。近来，正在开发二次电池或包括该二次电池的电池组并将其用作诸如混合动力汽车的电动汽车的环保电力输出源。
2、二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于工作电压和每单位重量能量密度高、充电率高、尺寸紧凑等而备受关注。
3、例如，锂二次电池可以包括：电极组件以及浸渍电极组件的电解液，电极组件包括阴极、阳极和隔膜层；以及电解质，其浸没该电极组件。锂二次电池可以进一步包括具有例如袋状的外壳。
4、锂金属氧化物可以用作锂二次电池的阴极活性材料，并且锂二次电池需要高容量、高输出和高寿命特性。
5、然而，随着锂二次电池的应用范围的扩大，需要确保在诸如高温或低温环境的恶劣环境中的稳定性。例如，锂二次电池或阴极活性材料需要具有热稳定性，以防止当被外部物体穿透时发生短路、着火等。
6、随着锂二次电池的应用范围的扩大，对更长的寿命、容量和操作稳定性的需求增加。在用作阴极活性材料的锂金属氧化物中，由于锂沉淀可能导致化学结构的不均匀，可能无法获得具有所需容量和寿命的锂二次电池。此外，当重复进行充电和放电操作以时，锂金属氧化物的结构可能会变换或损坏，降低了寿命稳定性和容量保持能力。
7、然而，阴极活
技术实现思路
1、根据本专利技术的一方面，提供了一种具有改善的可靠性的锂二次电池及其制造方法。
2、根据本专利技术的示例性实施方案，锂二次电池可包括由阴极活性材料形成的阴极、阳极以及介于阴极和阳极之间的隔膜，该阴极活性材料包括具有浓度梯度的锂金属氧化物颗粒，以及在该锂金属氧化物颗粒上形成的涂层，该涂层包含铝、钛和锆。基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料可包含2,000 ppm至4,000 ppm的铝、4,000 ppm至9,000 ppm的钛和400 ppm至700 ppm的锆。
3、在一些实施方案中，涂层可包括覆盖锂金属氧化物颗粒的表面的至少一部分的涂布层，或者包括从锂金属氧化物颗粒的表面掺入(mingled)锂金属氧化物颗粒内部的掺杂剂(doping)。
4、在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可包括芯部分、壳部分以及位于芯部分和壳部分之间的至少一部分内的浓度梯度区域。
5、在一些实施方案中，涂层可进一步包含硼。
6、在一些实施方案中，基于阴极活性材料的总重量，可以以100 ppm至500 ppm的量包含硼。
7、在一些实施方案中，阴极活性材料中钛与铝的比例可以为1.7-2.7。
8、在一些实施方案中，阴极活性材料中铝与锆的比例可以为4-8。
9、在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可具有其中初级颗粒聚集的二级颗粒结构。
10、在一些实施方案中，初级颗粒可具有棒状。
11、在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可包含镍和锰，并且从芯部分到壳部分，镍的浓度可连续降低，锰的浓度可连续增加。
12、在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可由以下化学式1表示。
13、[化学式1]
14、lixniam1bm2coy
15、在上述化学式1中，m1和m2中的每一个可包括选自co、mn、na、mg、ca、ti、v、cr、cu、zn、ge、sr、ag、ba、zr、nb、mo、al、ga和b中的至少一种，并且0<x≤1.1，1.98≤y≤2.02，0.6≤a≤0.95以及0.05≤b+c≤0.4。
16、在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可由以下化学式2表示。
17、[化学式2]
18、lixniacodmnem3foy
19、在上述化学式2中，m3可包括选自na、mg、ca、ti、v、cr、cu、zn、ge、sr、ag、ba、zr、nb、mo、al、ga和b中的至少一种，并且0<x≤1.1，1.98≤y≤2.02，0.75≤a≤0.85，0.08≤d≤0.12，0.08≤e≤0.12以及0.15≤d+e+f≤0.25。
20、在一些实施方案中，基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料可包含2000 ppm至3000 ppm的铝、4000 ppm至6000 ppm的钛、400 ppm至500 ppm的锆。
21、在一些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可由以下化学式3表示。
22、[化学式3]
23、lixniacodmnem3foy
24、在上述化学式3中，m3可包括选自na、mg、ca、ti、v、cr、cu、zn、ge、sr、ag、ba、zr、nb、mo、al、ga和b中的至少一种，并且0<x≤1.1，1.98≤y≤2.02，0.86≤a≤0.9，0.07≤d≤0.11，0.01≤e≤0.05以及0.1≤d+e+f≤0.14。
25、在一些实施方案中，基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料可包含2500 ppm至3500 ppm的铝、5,000 ppm至9,000 ppm的钛和400 ppm至700 ppm的锆。
26、根据本专利技术的示例性实施方案，在制造锂二次电池的方法中，可通过将锂金属氧化物颗粒和涂层源颗粒一起进行热处理来制备其中在锂金属氧化物颗粒的表面上形成有涂层的阴极活性材料，所述锂金属氧化物颗粒在芯部分和表面之间具有浓度梯度，涂层源颗粒包含氧化铝颗粒、氧化钛颗粒和氧化锆颗粒。阴极是通过将阴极活性材料施加到阴极集流体上形成的。形成阳极以面对阴极，并在两者之间插入有隔膜。基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料可以形成为包含2000 ppm至4,000 ppm的铝、4,000 ppm至9,000 ppm的钛和400 ppm至700 ppm的锆。
27、在一些实施方案中，可将在锂金属氧化物颗粒的表面上形成有涂层的阴极活性材料和硼源进一步混合并另外进行加热处理。
28、在一些实施方案中，可在施加阴极活性材料之前将阴极活性材料进行进一步洗涤。
29、根据本专利技术的示例性实施方案，可使用其中在具有浓度梯度的锂金属氧化物颗粒的表面上形成包含铝、钛和锆的涂层的阴极活性材料。在涂层和锂金属氧化物颗粒中，基于阴极活性材料的总重量，阴极活性材料可分别以2,000 ppm至4,000 ppm、4,000 ppm至9,000 ppm和400 ppm至700 ppm的量包含铝、钛和锆。因此，在将锂二次电池置于高温下之后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于锂二次电池的阴极活性材料，其包括：
2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述涂层包括覆盖所述锂金属氧化物颗粒的表面的至少一部分的涂布层，或者包括从所述锂金属氧化物颗粒的表面掺入所述锂金属氧化物颗粒内部的掺杂剂。
3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述涂层进一步包含硼。
4. 根据权利要求3所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，基于所述阴极活性材料的总重量，以100 ppm至500 ppm的量包含硼。
5. 根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，基于所述阴极活性材料的总重量，所述阴极活性材料包含2,000 ppm至4,000 ppm的铝、4,000 ppm至9,000ppm的钛和400 ppm至700 ppm的锆。
6.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述阴极活性材料中的铝与锆的比例为4-8。
7.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述锂金属氧化物颗粒具有其中初级颗粒聚集的二级颗粒结
8.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述初级颗粒具有棒状。
9. 根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述锂金属氧化物颗粒由以下化学式1表示：
10. 根据权利要求9所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述锂金属氧化物颗粒由以下化学式2表示：
11. 根据权利要求10所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，基于所述阴极活性材料的总重量，所述阴极活性材料包含2,000 ppm至3,000 ppm的铝、4,000 ppm至6,000ppm的钛和400 ppm至500 ppm的锆。
12. 根据权利要求9所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述锂金属氧化物颗粒由以下化学式3表示：
13. 根据权利要求12所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，基于所述阴极活性材料的总重量，所述阴极活性材料包含2500 ppm至3500 ppm的铝、5,000 ppm至9,000ppm的钛和400 ppm至700 ppm的锆。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂二次电池的阴极活性材料，其包括：
2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述涂层包括覆盖所述锂金属氧化物颗粒的表面的至少一部分的涂布层，或者包括从所述锂金属氧化物颗粒的表面掺入所述锂金属氧化物颗粒内部的掺杂剂。
3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述涂层进一步包含硼。
4. 根据权利要求3所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，基于所述阴极活性材料的总重量，以100 ppm至500 ppm的量包含硼。
5. 根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，基于所述阴极活性材料的总重量，所述阴极活性材料包含2,000 ppm至4,000 ppm的铝、4,000 ppm至9,000ppm的钛和400 ppm至700 ppm的锆。
6.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述阴极活性材料中的铝与锆的比例为4-8。
7.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的阴极活性材料，其中，所述锂金属氧化物颗粒具有其中初级...
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