[发明专利]正极活性材料及包括其的锂二次电池

说明书

本发明涉及一种正极活性材料及包括其的锂二次电池，更具体而言，涉及如下的正极活性材料、包括上述正极活性材料的正极及使用上述正极的锂二次电池，即，上述正极活性材料为包括平均粒径不同的作为小颗粒的第一锂复合氧化物和作为大颗粒的第二锂复合氧化物的双模(bimodal)形式的正极活性材料，上述正极活性材料可以改善由于当同时烧结上述小颗粒和上述大颗粒时任一种过烧结而引起的平均粒径偏差增加、阻抗和寿命特性降低。

技术领域

本发明涉及一种正极活性材料及包括其的锂二次电池，更具体而言，涉及如下的正极活性材料、包括上述正极活性材料的正极及使用上述正极的锂二次电池，即，上述正极活性材料为包括平均粒径不同的作为小颗粒的第一锂复合氧化物和作为大颗粒的第二锂复合氧化物的双模(bimodal)形式的正极活性材料，上述正极活性材料可以改善由于当同时烧结上述小颗粒和上述大颗粒时任何一种过烧结而引起的平均粒径偏差增加、阻抗和寿命特性降低。

背景技术

电池利用正极和负极的能够电化学反应的物质来存储电力。这样的电池的代表性实例为在正极和负极的锂离子的嵌入/脱嵌过程中由化学势(chemical potential)的变化存储电能的锂二次电池。

上述锂二次电池使用可逆地嵌入或脱嵌锂离子的材料作为正极活性材料和负极活性材料，并在上述正极和负极之间填充有机电解液或聚合物电解液来制成。

作为锂二次电池的正极活性材料，已经使用锂复合氧化物，例如，正在研究LiCoO₂、LiMN₂O₄、LiNiO₂、LiMnO₂等的复合氧化物。

在上述正极活性材料中，尽管广泛使用具有优异寿命和充放电效率的LiCoO₂，但是上述材料由于用作原料的钴的资源有限而价格高，因此在价格竞争性方面具有局限性。

LiMnO₂、LiMN₂O₄等锂锰氧化物虽然具有热稳定性好，价格低廉的优点，但存在容量小，高温特性不好等问题。另外，LiNiO₂基正极活性材料虽然具有高放电容量的电池特性，但因锂和过渡金属之间的阳离子混排(cation mixing)问题，合成非常难，随之在率(rate)特性方面存在很大的问题。

另外，根据上述阳离子混合的深化程度，产生大量的锂副产物，而因大部分锂副产物由LiOH及Li₂CO₃的化合物构成，从而存在在制造正极浆料时发生凝胶(gel)化的问题和制造电极之后，随着充放电的进行产生气体的问题。残留Li₂CO₃通过增加电池的膨胀现象，不仅减少循环，而且会导致电池的膨胀。

另一方面，最近，常常使用为了锂二次电池的高容量化而混合平均粒径不同的小颗粒和大颗粒的双模(bimodal)形式的正极活性材料。当混合小颗粒和大颗粒时，平均粒径相对小的小颗粒能够填充大颗粒之间的空隙，从而提高单位体积内锂复合氧化物的集成密度，因此可以增加每单位体积的能量密度。

但是，在将小颗粒和大颗粒混合后同时烧结时，平均粒径相对小的小颗粒与大颗粒相比过烧结，因此导致平均粒径偏差增加或阻抗和寿命特性降低等的问题。

(现有技术文献)

(专利文献)

(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2010-0131921号

发明内容

技术问题

在锂二次电池市场中，电动汽车用锂二次电池的成长在市场中起主导作用，而锂二次电池中使用的正极材料的需求也在不断变化。