[发明专利]正极活性材料以及包括其的正极和锂离子二次电池

说明书

技术领域

实施例涉及一种用于锂离子二次电池的正极活性材料和一种包括所述正极活性材料的锂离子二次电池，更具体地讲，涉及一种用于锂离子二次电池的包括层状结构的锂金属氧化物与从由尖晶石结构的锂金属氧化物和橄榄石结构的锂金属氧化物组成的组中选择的一种或多种的正极活性材料以及一种包括所述正极活性材料的锂离子二次电池。

背景技术

近来，随着对诸如移动电话、笔记本电脑和个人数字助理(PDA)的便携式电子装置的小型化和重量轻的需求，作为这些电子装置的电源的锂(Li)离子二次电池的特性(例如，高容量、长寿命和高安全性)需要改进。另外，在汽车电气化方面的关注已经增加，并且作为电动车辆的电源的锂离子二次电池已经作为有力的替代方案而出现。

当前，在锂离子二次电池中在工业上使用最多的正极活性材料是层状结构的LiCoO₂。因为寿命特性优异且制造容易，所以层状结构的LiCoO₂具有高市场份额。然而，作为过渡金属的原料使用的钴(Co)的高价格可作为导致二次电池价格增加的原因。

近来，随着锂离子二次电池的应用范围从小型电子装置扩展到电动车辆和功率储存，层状结构的LiCoO₂逐渐被具有低钴含量和高容量的基于Li(NiCoMn)O₂(NCM)的材料替代。

与层状结构的正极活性材料的结构相比，尖晶石结构的正极活性材料和橄榄石结构的正极活性材料可具有相对稳定的结构。然而，尖晶石结构的正极活性材料和橄榄石结构的正极活性材料的容量会比基于NCM的材料的容量低。

发明内容

本发明的一方面提供了一种通过使用高容量的正极活性材料即xLiMO₂·(1-x)Li₂MnO₃锂金属氧化物以及高稳定性的正极活性材料即橄榄石结构的锂金属氧化物和/或尖晶石结构的锂金属氧化物而具有改善的稳定性的正极活性材料以及一种包括所述正极活性材料的锂离子二次电池。

根据至少一个实施例，一种用于锂离子二次电池的正极活性材料包括：由下面的化学式(1)表示的层状结构的锂金属氧化物；以及从由尖晶石结构的锂金属氧化物和橄榄石结构的锂金属氧化物组成的组中选择的至少一种。

xLiMO₂·(1-x)Li₂MnO₃    (1)

其中，M是从由镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)组成的组中选择的一种或多种，且0＜x＜1。

所述尖晶石结构的锂金属氧化物可以是LiMn₂O₄。

所述橄榄石结构的锂金属氧化物可以是从由LiFePO₄、LiMnPO₄和LiFe_xMn_(1-x)PO₄(0＜x＜1)组成的组中选择的一种或多种。

所述尖晶石结构的锂金属氧化物和所述橄榄石结构的锂金属氧化物的总含量可以在总的正极活性材料的10wt％至30wt％的范围内。

根据另一实施例，一种正极包括本公开的正极活性材料。

根据另一实施例，一种锂离子二次电池包括正极、电解质和负极，所述正极包括本公开的正极活性材料。

附图说明

包括附图以提供对本公开的进一步理解，附图并入到本说明书中，并构成本说明书的一部分。附图对本公开的示例性实施例进行举例说明，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是本公开的锂金属氧化物的扫描电子显微镜(SEM)图像。

具体实施方式

于2012年3月22日在韩国知识产权局提交的且名称为“Positive Electrode Active Material for Lithium Ion Secondary Battery and Lithium Ion Secondary Battery Including the Same”的第10-2012-0029508号韩国专利申请通过引用被全部包含于此。

实施例涉及一种用于锂离子二次电池的正极活性材料，所述正极活性材料包括由下面的化学式1表示的层状结构的锂金属氧化物以及从由尖晶石结构的锂金属氧化物和橄榄石结构的锂金属氧化物组成的组中选择的至少一种。

xLiMO₂·(1-x)Li₂MnO₃    (1)