[发明专利]阴极活性物质及其制备方法以及阴极和锂电池

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请主张在2011年1月12日向韩国知识产权局递交的韩国专利申请第10-2011-0003151的权益，其公开通过整体引用合并于本文中。

技术领域

一个或多个实施方式涉及阴极活性物质、包括所述阴极活性物质的阴极、包括所述阴极的锂电池和制备所述阴极活性物质的方法。

背景技术

锂过渡金属氧化物被用作用于锂电池的阴极活性物质，且这种锂过渡金属氧化物的实例为LiNiO₂、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiNi_xCo_1-xO₂(0≤x≤1)和LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(0≤x≤0.5，0≤y≤0.5)。

锂钴氧化物，例如LiCoO₂相对昂贵，并具有约140mAh/g的有限电容量。当对LiCoO₂的充电电压升至4.2V或更高时，50％或更多的锂迁移，并在电池中以Li_1-xCoO₂(1＞x＞0.5)的形成存在。Li_1-xCoO₂(x＞0.5)结构不稳定且其电容量经过充放电循环迅速降低。

在锂钴氧化物中用其它金属代替一些钴原子而形成的化合物，例如LiNi_xCo_1-xO₂(x＝1，2)或LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂(0≤x≤0.5，0≤y≤0.5)具有较差的溶胀抑制特性。

锂锰氧化物，例如LiMn₂O₄相对便宜且在室温下稳定。通常，锂锰氧化物通过固态反应法或高温下的熔盐解析法来制备。高温下形成的锂锰氧化物具有不稳定结构。同时，如果锂锰氧化物在低温下形成，其初级粒子直径减小，从而其比表面积增大。因此，低温下形成的锂锰氧化物的循环特性和稳定性在高温充放电期间可能会降低。

发明内容

一个或多个实施方式包括一种阴极活性物质。

一个或多个实施方式包括一种包括所述阴极活性物质的阴极。

一个或多个实施方式包括一种包括所述阴极的锂电池。

一个或多个实施方式包括一种制备所述阴极活性物质的方法。

在以下的说明书中将部分阐明其它方面，且部分内容在说明书中将是明显的，或可通过实施所呈现的各实施方式而理解。

根据一个或多个实施方式，阴极活性物质包括：锂锰氧化物，所述锂锰氧化物的初级粒子具有1μm或更大的直径，且所述锂锰氧化物具有I(111)/I(311)的X射线衍射(XRD)峰强度比为1.0或更高的尖晶石结构；和硼元素，布置在由所述初级粒子内部和所述初级粒子表面上组成的组中的至少一个位置上。

根据一个或多个实施方式，阴极包括如上所述的阴极活性物质。

根据一个或多个实施方式，锂电池包括如上所述的阴极。

根据一个或多个实施方式，制备阴极活性物质的方法包括：混合锂前体、锰前体、含硼化合物和可选的掺杂剂前体以制备混合物；以及在约700至约900℃的温度下煅烧所述混合物。

附图说明

由以下结合附图的各实施方式说明中，这些和/或其它方面将变得明显且更容易理解，其中：

图1A为根据实施例1制备的阴极活性物质粉末的X射线衍射(XRD)光谱；

图1B为根据对比例1制备的阴极活性物质粉末的XRD光谱；

图2A为根据制备例1制备的阴极活性物质粉末的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图2B为根据对比例1制备的阴极活性物质粉末的SEM图像；且

图3为根据一个实施方式的锂电池的示意图。

具体实施方式

现将参照实施例示于附图中的各实施方式，其中相同的附图标记在全文中表示相同元件。在这点上，本发明各实施方式可具有不同形式，且不应该解释为受限于本文中所描述的说明。因此，以下通过参考附图仅说明各实施方式以解释本说明书的各方面。