[发明专利]正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池

说明书

本发明提供了一种其中含有锂、过渡金属和氧的化合物掺杂有掺杂金属的正极活性材料，所述正极活性材料包括锂(Li)层，其中锂层可以包括仅包括锂的第一锂层和其中第一锂层的至少一部分锂被过渡金属取代的第二锂层。

技术领域

本申请涉及正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池，更特别地，涉及一种其中掺杂锆的正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池。

背景技术

随着便携式移动电子装置，如智能手机、MP3播放器、平板电脑等的发展，对能够存储电能的二次电池的需求也在爆炸式地增长。特别地，随着电动车辆、中型和大型能量存储系统以及需要高能量密度的便携式装置的出现，对锂二次电池的需求正在增长。

因此，对锂二次电池的需求增长，从而正在进行对用于锂二次电池的正极活性材料的研究和开发。例如，韩国专利申请公开号10-2014-0119621(申请号10-2013-0150315)公开了一种二次电池，其中通过使用用于制备包括过量锂的正极活性材料的前体并调节所添加的金属的种类和量来调节前体中取代的金属的种类和组成，以表现出高电压容量和长寿命的特性。

发明内容

技术问题

本申请要解决的一个技术目的是提供一种高容量正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池。

本申请要解决的另一个技术目的是提供一种具有长寿命的正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池。

本申请要解决的另一个技术目的是提供一种高稳定正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池。

本申请要解决的另一个技术目的是提供一种其中随着充/放电次数的寿命缩短特性被最小化的正极活性材料、其制备方法和包括其的锂二次电池。

本申请要解决的技术目的不限于前述。

技术方案

为了解决上述技术问题，本申请提供一种正极活性材料。

根据一个示例性实施方案，其中含有锂、过渡金属和氧的化合物掺杂有掺杂金属的正极活性材料包括锂(Li)层，其中锂层可以包括仅包括锂的第一锂层和其中第一锂层的至少一部分锂被过渡金属取代的第二锂层。

根据此示例性实施方案，锂和过渡金属的取代能可以通过掺杂金属而降低，使得第一锂层的一部分锂可以被过渡金属取代。

根据此示例性实施方案，第一锂层和第二锂层可以交替且重复地排列。

根据此示例性实施方案，掺杂金属可以包括锆、硼、钛和钨中的至少一种。

根据此示例性实施方案，掺杂金属可以包括锆，且锆可以少于2mol％。

根据此示例性实施方案，过渡金属可以是镍，且镍的浓度可以是79mol％或更大。

根据此示例性实施方案，超晶格可以由其中第一锂层的至少部分锂被过渡金属取代的第二锂层提供。

根据此示例性实施方案，在第二锂层中，第一锂层的一半锂可以被过渡金属取代。

根据此示例性实施方案，正极活性材料可以包括：第一锂层，其中锂规则排列，和第二锂层，其中锂和过渡金属规则排列；其中超晶格可以由第一锂层和包含在第一锂层中的锂和过渡金属形成。

根据此示例性实施方案，超晶格可以包括六个锂原子和一个过渡金属元素。

根据此示例性实施方案，锂和过渡金属可以交替排列在第二锂层中，且第一锂层和第二锂层可以交替排列。

根据此示例性实施方案，第二锂层可以用[010]区中的电子衍射图识别。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种制备正极活性材料的方法。