[发明专利]用于二次电池的正极活性材料和包含所述正极活性材料的二次电池

说明书

本发明提供一种用于二次电池的正极活性材料，其通过包含核和设置在所述核的表面上的表面处理层而在电池中使用时可以显示优异的容量和寿命特性，其中所述核为包含多个初级粒子的次级粒子，所述初级粒子包含平均粒径为50nm至200nm的式1Li_aNi_1‑x‑yCo_xM1_yM3_zM2_wO₂(在式1中，M1、M2、M3、a、x、y、z和w与说明书中定义的那些相同)的多晶锂复合金属氧化物，并且所述表面处理层包含锂氧化物，所述锂氧化物包含锂和选自由硼(B)、钨(W)、铪(Hf)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、硅(Si)、锡(Sn)和锆(Zr)构成的组中的至少一种金属；和包含所述正极活性材料的二次电池。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0168668号和于2016年11月29日提交的第10-2016-0160507号的权益，并通过引用的方式将其全部公开内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于二次电池的正极活性材料，其可以显示优异的容量和寿命特性；以及包含所述正极活性材料的二次电池。

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显著增加。在这些二次电池中，具有高能量密度、高电压、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。

然而，锂二次电池具有寿命随着反复充放电而急剧缩短的缺点。特别地，这些缺点在高温下更为严重。其原因是由于在电池中的水分或其他效应使得电解质分解或活性材料劣化时出现的现象，并且电池的内阻增加。

因此，已经进行了积极研究开发并且目前正在使用的用于锂二次电池的正极活性材料为层状结构的LiCoO₂。由于LiCoO₂具有优异的寿命特性和充放电效率，因此LiCoO₂应用最广泛，但由于结构稳定性差，因此在高容量电池技术中使用LiCoO₂存在限制。

作为替代LiCoO₂的正极活性材料，已经开发了各种锂过渡金属氧化物，例如LiNiO₂、LiMnO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄和Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂。在这些氧化物中，就LiNiO₂而言，优点在于LiNiO₂显示高放电容量的电池特性。然而，通过简单的固相反应可能难以合成LiNiO₂，并且LiNiO₂的热稳定性和循环特性可能低。另外，如LiMnO₂或LiMn₂O₄的锂锰类氧化物的优点在于其热稳定性优异并且价格低。然而，锂锰类氧化物可能具有低容量和不良的高温特性。特别地，对于LiMn₂O₄，一些已经作为低成本产品商业化，但由于Mn³⁺引起的结构畸变(杨-泰勒畸变(Jahn-Teller distortion))而导致寿命特性差。此外，由于LiFePO₄价格便宜并且具有优异的稳定性，因此目前已经对LiFePO₄应用于混合动力车辆(HEV)进行了大量的研究。然而，由于导电性低，因此可能难以应用于其他领域。