[发明专利]二次电池用正极活性材料和包含其的二次电池

权利要求书

1.一种二次电池用正极活性材料，所述正极活性材料包含由下式1表示的锂复合金属氧化物粒子，

[式1]Li_aNi_1-x-yCo_xM1_yM2_zM3_wO₂

在式1中，M1是由如下方程式1计算的表面能(ΔE_surf)为-0.5eV以上的金属元素，

M2是由如下方程式1计算的表面能(ΔE_surf)为-1.5eV以上且小于-0.5eV的金属元素，

M3是由如下方程式1计算的表面能(ΔE_surf)小于-1.5eV的金属元素，并且

1.0≤a≤1.5，0x≤0.5，0y≤0.5，0.002≤w≤0.1，0z≤0.05，0x+y≤0.7，

[方程式1]△E_surf＝E_surf2-E_surf1＝(E_slab2-E_bulk)-(E_slab1-E_bulk)

在上述方程式1中，E_surf2代表金属元素朝向所述锂复合金属氧化物粒子的最外表面取向的程度，

E_surf1代表所述金属元素朝向所述锂复合金属氧化物粒子的中心部取向的程度，

E_slab1是当所述金属元素在所述锂复合金属氧化物粒子的中心部时所述锂复合金属氧化物粒子的平板模型的能量，

E_slab2是当所述金属元素在所述锂复合金属氧化物粒子的最外表面时所述锂复合金属氧化物粒子的平板模型的能量，

E_bulk是与各平板模型对应的块体模型的能量，

其中所述M1以使得从所述锂复合金属氧化物粒子的表面到其中心部区域的浓度分布的平均斜率为0或正(+)的方式分布；且

所述M2和M3以使得从所述锂复合金属氧化物粒子的表面到其中心部区域的浓度分布的平均斜率为负(-)的方式独立分布。

2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中所述M1包含选自如下元素中的任意一种或两种以上：Al、Mg、Y、Zn、In和Mn。

3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中所述M2包含选自如下元素中的任意一种或两种以上：Zr、Ti、Ta、Hf、Sn、Cr、Sb、Ru、Gd和Os。

4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中所述M3包含选自如下元素中的任意一种或两种以上：W、V、Nb、Nd和Mo。

5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中所述锂复合金属氧化物粒子具有包含核和位于所述核的表面上的壳的核-壳结构；

所述M1以使得从所述锂复合金属氧化物粒子的表面到其中心部区域的浓度分布的平均斜率为0的方式被包含；

所述M2以1mol％～25mol％的浓度包含在所述核中，并以75mol％～99mol％的浓度包含在所述壳中；且

所述M3以1mol％～10mol％的浓度包含在所述核中，并以90mol％～99mol％的浓度包含在所述壳中。

6.根据权利要求5所述的正极活性材料，其中以50:50～80:20的体积比包含所述核与所述壳。

7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中式1中的镍和钴中的至少一种金属元素表现出在所述锂复合金属氧化物粒子中变化的浓度梯度。

8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中在式1中，镍和钴独立地表现出在整个所述锂复合金属氧化物粒子中变化的浓度梯度；

镍的浓度在从所述锂复合金属氧化物粒子的中心到其表面的方向上在具有浓度梯度的条件下降低；且

钴的浓度在从所述锂复合金属氧化物粒子的中心到其表面的方向上在具有浓度梯度的条件下增加。