[发明专利]富锂反钙钛矿涂覆的LCO类锂复合物、其制备方法以及包含其的正极活性材料和锂二次电池

说明书

本发明涉及一种富锂反钙钛矿涂覆的LCO类锂复合物、制备该LCO类锂复合物的方法以及包含该LCO类锂复合物的正极活性材料和锂二次电池。当其中在LCO类粒子的表面上形成了具有富锂反钙钛矿(LiRAP)晶体结构的化合物的涂层的锂复合物被用作正极活性材料时，该锂复合物有利于在高电压下工作的电池，具有高锂离子传导率，并且该锂复合物由于高的热稳定性而可以应用于在高温下驱动的锂二次电池。

技术领域

本申请要求2016年9月23日提交的韩国专利申请第10-2016-0122465号的优先权和权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。

本发明涉及：一种锂钴氧化物(LCO)类锂复合物，所述复合物能够用作高电压锂二次电池的正极活性材料；制备所述复合物的方法；以及所述复合物的用途。

背景技术

随着目前对环境问题的关注日益增加，已经对可以替代使用化石燃料的车辆如汽油车辆、柴油车辆等的电动车辆和混合动力电动车辆进行了大量的研究，所述使用化石燃料的车辆被视为大气污染的主要原因之一。

在中型/大型装置如电动车辆或能量存储系统(ESS)中用作电源的二次电池需要高输出、高能量密度以及高能量效率。LiMn₂O₄的优点在于它是廉价的且具有高输出，但它的缺点在于其能量密度低于锂钴氧化物。

因为这些产品的性能取决于作为核心部件的电池，所以消费者对高容量电池的需求不断增加。这样的电池的容量趋于随着电池系统的电压的增加而增加。

因此，尽管常规的锂二次电池以3.0V至4.2V的充电电压充电，但已经进行了研究以向锂二次电池施加更高的充电电压(4.3V至5.0V)，从而显示出更高的能量容量。

使用由LiCoO₂表示的锂钴氧化物作为高电压用正极活性材料。也就是说，LiCoO₂正极活性材料由于在小于4.2V的充电电压下的高能量密度、高稳定性和高电化学效率而是已经最广泛使用的活性材料之一。然而，在4.3V以上的电压范围内，由于Co的溶解、结构变化和电解质的分解，锂二次电池的容量可能急剧衰减。

因此，已经进行了各种尝试来解决上述问题。

Takamoto等人的文章报道了，当锂钴氧化物中的一些Co³⁺离子被Mg²⁺替代时，正极活性材料的离子传导率得到提高。然而，Mg掺杂可能不能改善正极的容量衰减，而且Mg掺杂的正极具有低于裸(bare)LiCoO₂的比容量[Tukamoto H，West A R.Electronicconductivity of LiCoO₂and its enhancement by magnesium doping(LiCoO₂的电子传导率及通过镁掺杂对电子传导率的增强).J Electrochem Soc.(电化学学会期刊)，1997，144:3164-3168]。