[发明专利]锂二次电池

说明书

一种锂二次电池，其包括：阴极，所述阴极由包括含有镍(Ni)和锰(Mn)的锂金属氧化物颗粒的阴极活性物质形成；阳极，所述阳极由阳极活性物质形成，所述阳极活性物质包含晶面间距(d002)为至的石墨基材料；和介于阴极和阳极之间的隔膜。锂金属氧化物颗粒包括在颗粒的中心和颗粒的表面之间形成的浓度梯度区域，锂金属氧化物颗粒表面处的Ni的浓度(原子％)相对于Mn的浓度(原子％)的比为0.29以上且小于6。

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请要求于2019年5月27日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2019-0061699号韩国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池。更具体地，本发明涉及一种包含锂金属氧化物的锂二次电池。

背景技术

随着信息技术和显示技术的发展，可重复充电和放电的二次电池已被广泛用作便携式电子设备(例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等)的电力输出源。近来，正在开发和应用作为诸如混合动力车辆的电动汽车的环保电力输出源的二次电池或包括该二次电池的电池组。

二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于高的工作电压和每单位重量的能量密度、高充电率、紧凑的尺寸等而备受瞩目。

例如，锂二次电池可以包括：电极组件150，其包括阴极、阳极和隔膜层；以及浸没电极组件150的电解液。锂二次电池可以进一步包括：具有例如袋形状的外壳。

锂金属氧化物可以用作锂二次电池的阴极活性物质，并且锂二次电池需要高容量、高输出和长寿命特性。

随着锂二次电池的应用范围的扩大，需要将锂二次电池的阴极活性物质和阳极活性物质设计为具有更高的容量和在电池的有限的单位体积内具有更高的能量密度。

例如，阴极活性物质和阳极活性物质应被设计为增加容量并且还改善寿命以及高温下的储存稳定性和机械稳定性。

然而，阴极活性物质不容易满足所有上述性能。例如，第10-2017-0093085号韩国专利申请公开了包括过渡金属化合物和离子吸附粘合剂的阴极活性物质，但是不能确保高的能量密度、足够的寿命特性和高温稳定性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种具有改善的电气/机械可靠性和稳定性的锂二次电池。

根据本发明的示例性实施方案，锂二次电池包括：阴极，所述阴极由包括含有镍(Ni)和锰(Mn)的锂金属氧化物颗粒的阴极活性物质形成；阳极，所述阳极由阳极活性物质形成，所述阳极活性物质包含晶面间距(d002)为至的石墨基材料；和介于所述阴极和所述阳极之间的隔膜。锂金属氧化物颗粒包括在颗粒的中心与颗粒的表面之间形成的浓度梯度区域，且锂金属氧化物颗粒的表面处的Ni的浓度(原子％)相对于Mn的浓度(原子％)的比为0.29以上且小于6。

在某些实施方案中，锂金属氧化物颗粒的表面处的Ni的浓度(原子％)相对于Mn的浓度(原子％)的比可以为1.2～5.3。

在某些实施方案中，在锂金属氧化物颗粒的浓度梯度区域中，Ni的浓度可以由中心向表面连续降低，而Mn的浓度可以由中心向表面连续升高。

在某些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可以进一步包含钴(Co)。从中心到表面，Co的浓度可以是恒定的。

在某些实施方案中，Ni和Mn中的每一个在浓度梯度区域中都可以具有恒定的浓度梯度斜率。

在某些实施方案中，在浓度梯度区域中，Ni的浓度梯度斜率的值与Mn的浓度梯度斜率的值之间的差可为5％以下。

在某些实施方案中，锂金属氧化物颗粒可以包括核区域，该核区域具有恒定浓度的金属元素，并且包括从中心起的锂金属氧化物颗粒的半径的至少50％。