[发明专利]二次电池用正极活性材料和包含其的二次电池

说明书

本发明提供一种二次电池用正极活性材料和包含其的二次电池，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≤0.5，0z≤0.05，0.002≤w≤0.1，0x+y≤0.7。[方程式1]ΔE_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，且E_bulk是与各平板模型对应的块体模型的能量。

技术领域

相关申请的交叉参考

本申请要求在韩国知识产权局于2015年11月30日提交的韩国专利申请10-2015-0168676号以及于2016年11月30日提交的韩国专利申请10-2016-0161895号的优先权权益，通过参考将其内容以其完整形式并入本文中。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性材料和包含其的二次电池，所述正极活性材料具有活性材料粒子的表面稳定性、内部结构的稳定性、以及更高的电解质与活性材料之间的界面稳定性，由此即使在高温和高电压条件下仍表现出优异的电池安全性和寿命特性。

背景技术

随着移动设备的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求急剧增加。在这些二次电池中，具有高的能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池被商业化并被广泛使用。

然而，锂二次电池的问题在于，其寿命随着重复充电和放电而急剧下降。特别地，这种问题在高温下变得更严重。这是由于因电池中的水分或其他原因导致电解质分解、活性材料劣化以及电池的内部电阻增加而发生的现象。

因此，目前正在积极进行研究、开发并使用的锂二次电池用正极活性材料为具有层状结构的LiCoO₂。尽管LiCoO₂由于其优异的寿命特性和充电/放电效率而被最广泛使用，但LiCoO₂由于其结构稳定性低而在应用于提高电池容量的技术时存在限制。