锂二次电池用正极活性物质及其制备方法和包括它的锂二次电池与流程

本实施例涉及一种锂二次电池用正极活性物质及其制备方法和包括它的锂二次电池。

背景技术：

1、最近，得益于电动汽车的爆炸性需求及增大行驶里程的要求，全世界积极开发符合上述要求的具有高容量及高能量密度的二次电池。

2、为满足这些要求，人们积极开展对如下二次电池的研究：该二次电池使用ni含量高的ncm(镍钴锰)正极材料，并且为了提高电极极板的密度，使用由大颗粒和小颗粒以规定的分数混合而成的双模态形态的正极活性物质。但是，被构造为由一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形态的正极材料形态因粉末的比表面积大而与电解液接触的面积大，从而具有产生气体的可能性高，并且具有由此导致的寿命劣化的问题。而且，由于二次颗粒的强度弱，因此具有在轧制工艺中小颗粒被破碎为一次颗粒形态的问题，并且具有由此导致的寿命劣化的问题。

3、作为解决这些问题的方案，提出有镍含量较高的单颗粒。即，正极材料主要劣化机制主要在二次颗粒的界面上产生，诸如因一次颗粒的收缩/膨胀而导致的二次颗粒的破碎、因与电解液的副反应面积增大而导致的表面劣化等，因此正在开发消除这种晶界面并且仅由一次颗粒构成从而机械刚性增大的单颗粒。

4、但是，即便在这种单颗粒的情况下，在借助烧结剂(sintering agent)、熔剂(flux)或在高温下的过度烧成来增加一次颗粒的大小的情况下，在整个颗粒表面上形成岩盐(rocksalt)结构。此时，具有放电容量、寿命、常温电阻、电阻增加率等电化学性能劣化的问题。

5、因此，需要开发一种能够制备如下正极活性物质的技术：该正极活性物质保护容易劣化的单颗粒的表面部，从而电化学性能优异。

技术实现思路

1、技术问题

2、本实施例提供一种电化学性能优异的锂二次电池用正极活性物质及其制备方法和包括它的锂二次电池。

3、解决技术问题的手段

4、一实施例的锂二次电池用正极活性物质包括：锂复合过渡金属氧化物及形成在所述锂复合过渡金属氧化物的颗粒表面上的表面层，所述锂复合过渡金属氧化物中的镍(ni)含量为0.85mol以上，所述表面层包括钴(co)和铝(al)，在所述表面层中，所述钴(co)和铝(al)成分的分布形状具有彼此不同的浓度梯度。

5、从所述表面层的表面到10nm深度的最外围区域中，以重量比为准，(co+al)/ni可为0.4以上。

6、从所述表面层的表面到10nm深度的最外围区域中，以重量比为准，(co+al)/ni可为0.40～0.62。

7、所述钴的浓度可在离所述表面层的表面50nm～100nm之间的区域中具有最大值。

8、所述钴的浓度具有最大值的位置比所述铝的浓度具有最大值的位置，可位于离所述表面层的表面更深的位置。

9、在所述表面层中，所述钴的含量可多于所述铝的含量。

10、所述表面层的厚度可为150nm以下。

11、另一实施例的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，包括：准备锂复合过渡金属氧化物，所述锂复合过渡金属氧化物包括镍(ni)、钴(co)和锰(mn)，且在过渡金属总含量中镍(ni)含量为0.85以上；及对所述锂复合过渡金属氧化物、钴(co)化合物和铝化合物进行混合及热处理，从而在所述锂复合过渡金属氧化物的表面上形成包括钴和铝的表面层，在所述表面层中，所述钴(co)和所述铝(al)成分的分布形状具有彼此不同的浓度梯度。

12、所述热处理可在650℃～700℃的温度下进行。

13、在形成所述表面层的步骤中，可进一步混合锂化合物来进行热处理。

14、相对于所述锂复合过渡金属氧化物1mol，包括在所述表面层中的所述钴的含量可为0.01mol以上且0.02mol以下。

15、相对于所述锂复合过渡金属氧化物1mol，包括在所述表面层中的所述铝的含量可为0.0015mol以上且0.005mol以下。

16、所述准备锂复合过渡金属氧化物的步骤可包括：混合包括镍、钴和锰的前体、锂原料物质和掺杂原料物质后，在830℃～950℃的温度下进行烧成的步骤。

17、另一实施例的二次电池用正极可包括上述锂二次电池用正极活性物质。

18、又一实施例的锂二次电池可包括上述二次电池用正极、负极和非水电解质。

19、发明的技术效果

20、一实施例的正极活性物质通过表面层发挥表面保护效果，从而能够实现电化学性能非常优异的锂二次电池。

21、此外，在应用本实施例的所述正极活性物质的情况下，能够增加锂二次电池的寿命，并且提高热稳定性。

技术特征：

1.一种锂二次电池用正极活性物质，包括：

2.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，

3.根据权利要求2所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，

4.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，

5.根据权利要求3所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，

6.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，

7.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，

8.一种锂二次电池用正极活性物质的制备方法，包括：

9.根据权利要求8所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，

10.根据权利要求8所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，

11.根据权利要求8所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，

12.根据权利要求8所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，

13.根据权利要求8所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，

14.一种二次电池用正极，包括：

15.一种锂二次电池，包括：

技术总结本发明的一实施例的锂二次电池用正极活性物质包括：锂复合过渡金属氧化物及形成在所述锂复合过渡金属氧化物的颗粒表面上的表面层，所述锂复合过渡金属氧化物中的镍(Ni)含量为0.85mol以上，所述表面层包括钴(Co)和铝(Al)，在所述表面层中，所述钴(Co)和铝(Al)成分的分布形状具有彼此不同的浓度梯度。技术研发人员：洪起柱,俞炳龙,崔权永,金周星,南相哲受保护的技术使用者：浦项控股股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29