[发明专利]锂二次电池

说明书

一种锂二次电池，包括正极、负极以及插入在正极和负极之间的隔膜层，该正极由包含具有特定浓度比的正极活性材料颗粒的正极活性材料形成。该锂二次电池具有改善的化成放电量、化成放电效率和功率输出。

相关申请的交叉引用和优先权声明

本申请要求于2018年1月17日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请第10-2018-0006188号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及锂二次电池。更具体地，本发明涉及包含锂金属氧化物的锂二次电池。

背景技术

随着信息和显示技术的发展，可以反复充电和放电的二次电池已被广泛用作诸如便携式摄像机、移动电话、膝上型计算机等移动电子设备的电源。近来，正在开发包括二次电池的电池组并将其用作诸如混合动力汽车的环保型车辆的电源。

二次电池包括例如锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。锂二次电池由于高工作电压和每单位重量的能量密度、高充电率、紧凑尺寸等而突出。

例如，锂二次电池可包括电极组件以及浸没该电极组件的电解质，其中该电极组件包括正极、负极和隔膜层。锂二次电池还可包括具有例如袋状的外壳。

锂金属氧化物可以用作优选具有高容量、功率和寿命的锂二次电池的正极活性材料。此外，随着锂二次电池的工业应用的扩展，还要求锂二次电池或正极活性材料在高温或低温下的苛刻条件下的稳定性。另外，当锂二次电池或正极活性材料被外部物体穿刺时，还可能需要对诸如短路、燃烧或爆炸的故障的抗性。

然而，具有所有上述性质的正极活性材料可能不容易实现。例如，韩国专利申请公开第10-2017-0093085号公开了一种包含过渡金属化合物和离子吸附粘合剂的正极活性材料，其可能无法提供足够的寿命和稳定性。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种锂二次电池，其具有改善的电学和机械可靠性和稳定性。

根据示例性实施方式，锂二次电池包括正极、负极以及插入在正极和负极之间的隔膜层，该正极由含有由化学式1表示的正极活性材料颗粒的正极活性材料形成。

[化学式1]

Li_xM1_aM2_bM3_cO_y

在化学式中，M1、M2和M3分别代表第一金属、第二金属和第三金属，并且选自Ni、Co、Mn、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Ge、Sr、Ag、Ba、Zr、Nb、Mo、Al、Ga和B。

在化学式1中，0<x≤1.1，2≤y≤2.02，0.8≤a≤0.9，0.01≤b≤0.2，0.04≤c≤0.2，0.075≤c/(a+c)≤0.115，且a+b+c＝1。

在一些实施方式中，在化学式1中，0.090≤c/(a+c)≤0.111。

在一些实施方式中，第一金属、第二金属和第三金属中的至少一种可以在正极活性材料颗粒的中心部分和正极活性材料颗粒的表面之间包括浓度梯度区域。

在一些实施方式中，第一金属可在正极活性材料颗粒的中心部分和正极活性材料颗粒的表面之间包括浓度降低梯度区域。第二金属可以在正极活性材料颗粒的中心部分和正极活性材料颗粒的表面之间包括浓度增加梯度区域。

在一些实施方式中，第三金属可以从正极活性材料颗粒的中心部分到正极活性材料颗粒的表面具有恒定浓度。

在一些实施例中，第一金属可以是Ni，第二金属可以是Mn，且第三金属可以是Co。