[发明专利]二次电池用正极活性材料、其制造方法、包含其的二次电池用正极以及包含其的二次电池

说明书

本发明提供了二次电池用正极活性材料、其制造方法以及包含其的正极和包含其的二次电池，所述二次电池用正极活性材料包含：由式1表示的锂复合金属氧化物；和富钴层，所述富钴层形成在所述锂复合金属氧化物的表面上并具有比所述锂复合金属氧化物高的钴含量。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月28日提交的韩国专利申请10-2016-0181027号的权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性材料、其制造方法、包含其的二次电池用正极以及包含其的二次电池，更特别地，涉及富镍正极活性材料、其制造方法、包含其的二次电池用正极及包含其的二次电池，所述富镍正极活性材料在活性材料表面上具有少的锂副产物残余量并且在高温稳定性、容量性能和寿命性能方面是优异的。

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已经急剧增加。在这样的二次电池中，具有高能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并被广泛使用。

作为锂二次电池的正极活性材料，已经使用了锂过渡金属复合氧化物。在这些氧化物中，已经主要使用了具有高工作电压和优异容量性能的锂钴复合金属氧化物LiCoO₂。然而，因为LiCoO₂由于因锂脱嵌引起的不稳定的晶体结构而具有非常差的热性能并且还昂贵，所以在使用大量的LiCoO₂作为用于诸如电动车辆的应用的电源方面存在限制。

作为替代LiCoO₂的材料，已经开发了锂锰复合氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄)、锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄等)和锂镍复合氧化物(LiNiO₂等)。在这些材料中，已经较积极地对锂镍复合氧化物进行了研究和开发，所述锂镍复合氧化物具有约200mAh/g的高可逆容量，由此允许容易实现较大容量的电池。然而，当与LiCoO₂相比时，LiNiO₂的限制在于，其热稳定性差，并且当由于外部压力等而在充电状态下发生内部短路时，正极活性材料自身分解，引起电池的破裂和着火。

因此，作为在保持LiNiO₂的优异的可逆容量的同时改善低的热稳定性的方法，已经开发了用Mn和Co替代一部分镍的镍钴锰类锂复合金属氧化物(下文中，简称为“NCM类锂氧化物”)。然而，目前为止开发的传统NCM类锂氧化物没有足够的容量，使得在其应用中存在限制。

为了克服这些限制，最近已经进行了增加NCM类锂氧化物中Ni的含量的研究。然而，在具有高的镍含量的富镍正极活性材料的情况下，活性材料的结构稳定性和化学稳定性降低，使得其热稳定性迅速劣化。另外，随着活性材料中镍含量的增加，以LiOH和Li₂CO₃的形式存在于正极活性材料的表面上的锂副产物的残余量增加，使得产生气体并发生膨胀，引起电池的寿命和稳定性劣化的另一个问题。

因此，需要开发一种具备高容量、具有少的锂副产物残余量并且高温稳定性优异的富Ni正极活性材料。

现有技术文献

1.韩国专利公开10-2016-0063982号(公开日期：2016年6月7日)

发明内容

技术问题

为了解决上述限制，本发明的一个方面提供了一种富Ni正极活性材料、其制造方法以及包含其的二次电池用正极和包含其的二次电池，所述富Ni正极活性材料具有少的锂副产物残余量，并且在其表面上具有富Co层，以同时实现优异的容量性能和高温稳定性。

技术方案