[发明专利]二次电池用正极活性材料、其制备方法和包含其的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种制备二次电池用正极活性材料的方法和由此制备的正极活性材料，所述方法包括以下步骤：准备含有镍(Ni)、钴(Co)以及选自锰(Mn)和铝(Al)中的至少一种的锂复合过渡金属氧化物；洗涤所述锂复合过渡金属氧化物以除去所述锂复合过渡金属氧化物的表面上存在的锂副产物；以及将所述经洗涤的锂复合过渡金属氧化物、含钴(Co)原料和含硼(B)原料混合，继而在600℃以上的温度下进行高温热处理。

技术领域

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2018-0024858的权益，其公开内容以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种二次电池用正极活性材料、其制备方法和包含其的锂二次电池。

背景技术

近年来，随着使用电池的电子装置，如移动电话、笔记本电脑和电动车辆的迅速普及，对尺寸小、重量轻并且容量相对高的二次电池的需求已经迅速增加。特别是，锂二次电池的重量轻并且具有高能量密度，从而它作为便携式装置用驱动电源已经受到关注。因此，用于改善锂二次电池的性能的研究开发的努力已经积极地进行。

在其中有机电解液或聚合物电解液被填充到分别由能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料构成的正极与负极之间的锂二次电池中，当锂离子在正极和负极中嵌入和脱嵌时，通过氧化和还原反应产生电能。

锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)、锂锰氧化物(LiMnO₂、LiMn₂O₄等)、锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄)等已经被用作锂二次电池用正极活性材料。此外，作为在维持LiNiO₂的优异的可逆容量的同时改善低热稳定性的方法，已经开发了一种锂复合金属氧化物，其中一部分镍(Ni)被钴(Co)和锰(Mn)/铝(Al)置换(在下文中，简称为“NCM类锂复合过渡金属氧化物”或“NCA类锂复合过渡金属氧化物”)。然而，常规开发的NCM类/NCA类锂复合过渡金属氧化物由于容量特性不足而在应用方面具有局限性。

为了改善这样的局限性，最近已经进行了关于增加NCM类/NCA类锂复合过渡金属氧化物中Ni的含量的研究。然而，在具有高镍含量的高浓度镍正极活性材料的情况下，存在以下问题：活性材料的结构稳定性和化学稳定性劣化，并且热稳定性迅速劣化。此外，随着活性材料中的镍含量增加，在正极活性材料的表面上以LiOH和Li₂CO₃的形式存在的锂副产物的残留量增加，因此，引起气体产生和溶胀现象，从而导致电池的寿命和稳定性劣化的问题。

因此，需要开发一种富含高浓度镍的正极活性材料，其适合于高容量化，并且还具有少的残留量的锂副产物和优异的高温稳定性。

发明内容

技术问题

为了克服上述问题，本发明的一个方面提供：一种高镍正极活性材料，其中锂副产物的残留量少，同时，实现结构稳定性、优异的容量特性和高温稳定性；其制备方法；以及包含其的二次电池用正极和锂二次电池。

本发明的另一个方面还提供了一种制备正极活性材料的方法，所述方法能够简化为克服高镍正极活性材料的热稳定性问题而进行的涂覆工序，并且减少生产时间和工序成本。

技术方案