[发明专利]用于锂二次电池的正极活性材料及包括其的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种用于锂二次电池的正极活性材料及包括其的锂二次电池。根据本发明的正极活性材料可以减小与电解液之间发生副反应的二次粒子的比表面积和晶粒边界表面，从而改善正极活性材料的高温稳定性并减少由正极活性材料产生的气体。

技术领域

本发明涉及一种用于锂二次电池的正极活性材料及包括其的锂二次电池。

背景技术

相比于其他可充电电池系统，锂二次电池具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长、能量密度高等优点，目前已广泛应用于手机、笔记本电脑、平板电脑及其他移动终端。

并且，近年来，出于对环境保护方面的考虑，电动汽车在各国政府和汽车制造商的推动下得到了迅速的发展，而锂二次电池凭借其优良的性能成为新一代电动汽车的理想电源。

已经将锂类复合氧化物用作锂二次电池的正极活性材料，并且在这些氧化物中，主要使用具有高工作电压和优异的容量特性的锂钴复合氧化物(LiCoO₂)。然而，由于LiCoO₂具有由于因锂脱嵌所引起的不稳定的晶体结构而造成的非常差的高温稳定性，并且昂贵，因此使用LiCoO₂作为用于如电动车辆等需要大容量的电池系统的领域的动力源存在限制。

已经开发了锂锰复合氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄)、锂铁磷酸盐(LiFePO₄等)或锂镍复合氧化物(LiNiO₂等)作为替代LiCoO₂的材料。在这些材料中，已经更积极地对锂镍氧化物进行了研究和开发，其中锂镍氧化物由于大约200mAh/g的高可逆容量而可以实现大容量电池。

然而，LiNiO₂的限制在于，LiNiO₂比LiCoO₂具有更差的高温稳定性，并且当由于外部压力等而在充电状态下发生内部短路时，正极活性材料自身分解或由于电解液与正极活性材料的界面和表面之间副反应而引起电池的破裂和着火。

因此，需要开发能够改善LiNiO₂的低高温稳定性并保持LiNiO₂的优异可逆容量的正极活性材料。

另一方面，锂二次电池可以根据电池壳的形状分为罐型二次电池和袋型二次电池，上述罐型二次电池具有电极组件内装于金属罐中的形式，上述袋型二次电池具有电极组件内装于由如铝层压板等的片材制成的袋中的形式。

袋型二次电池重量轻且电解液泄漏(leakage)的可能性较低，因此具有能够以相对小的体积和质量实现相同量的二次电池的优点，但如果电池壳内部的压力急剧增加，就存在爆炸的风险，因此通过控制作为电池壳内部压力的主要上升原因的气体产生来确保稳定性是重要课题之一。

例如，当极限以上的过电流(overcharge)流入二次电池时，电池的内部温度迅速升高，这可能引起电解液的分解反应并产生气体，但也可能发生由电解液与正极活性材料的界面和表面之间的副反应引起的气体。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供能够改善LiNiO₂的低热稳定性并保持LiNiO₂的优异可逆容量的用于锂二次电池的正极活性材料及包括其的锂二次电池。

并且，本发明的目的在于提供能够通过降低电解液与正极活性材料的界面和表面之间发生副反应的可能性来防止二次电池中的气体产生引起的电池膨胀(swelling)现象的用于锂二次电池的正极活性材料及包括其的锂二次电池。

本发明的目的并不限于以上言及的目的，并未言及的本发明的其它目的以及优点能够通过后述的说明进行理解，且通过本发明的实施例能够更清楚地进行理解。另外，可轻易理解本发明的目的以及优点能够通过权利要求书中的手段及其组合来实现。