正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池技术

公开了一种用于可再充电锂电池的正极活性物质、一种制备该正极活性物质的方法和一种包括该正极活性物质的可再充电锂电池。一种用于可再充电锂电池的正极活性物质包括由化学式1表示的锂复合金属氧化物。一种制备该正极活性物质的方法包括：将由化学式2表示的锂金属氧化物加入到含Zr盐的溶液中以获得混合溶液；以及对混合溶液进行热处理，以制备出由化学式1表示的锂复合金属氧化物。一种可再充电锂电池包括正电极，所述正电极包括所述正极活性物质。[化学式1]LiaZrbNicCodMneZrfO2，其中，0.9≤a≤1.1，0<b≤0.1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤e≤1，0≤f≤0.1，0.9≤a+b≤1.1，且c+d+e+f＝1，[化学式2]LiaNigCohMniO2，其中，0.9≤a≤1.1，0≤g≤1，0≤h≤1，0≤i≤1，且g+h+i＝1。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】公开了一种用于可再充电锂电池的正极活性物质、一种制备该正极活性物质的方法和一种包括该正极活性物质的可再充电锂电池。一种用于可再充电锂电池的正极活性物质包括由化学式1表示的锂复合金属氧化物。一种制备该正极活性物质的方法包括：将由化学式2表示的锂金属氧化物加入到含Zr盐的溶液中以获得混合溶液；以及对混合溶液进行热处理，以制备出由化学式1表示的锂复合金属氧化物。一种可再充电锂电池包括正电极，所述正电极包括所述正极活性物质。LiaZrbNicCodMneZrfO2，其中，0.9≤a≤1.1，0<b≤0.1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤e≤1，0≤f≤0.1，0.9≤a+b≤1.1，且c+d+e+f＝1，LiaNigCohMniO2，其中，0.9≤a≤1.1，0≤g≤1，0≤h≤1，0≤i≤1，且g+h+i＝1。【专利说明】正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池
公开了一种用于可再充电锂电池的正极活性物质、一种制备该正极活性物质的方 法和一种包括该正极活性物质的可再充电锂电池。
技术介绍
近来，可再充电锂电池作为小型便携式电子装置的电源已经引起关注。可再充电 锂电池使用有机电解质，因此它的放电电压是使用碱水溶液的传统电池的放电电压的两倍 或更多倍，所以可再充电锂电池具有高的能量密度。 通过将电解质注入到包括正电极和负电极的电池单元中来制造这些可再充电锂 电池。正电极包括能够嵌入和脱嵌锂的正极活性物质，负电极包括嵌入和脱嵌锂的负极活 性物质。 虽然已经使用LiC〇02作为正极活性物质，但是该材料具有容量限制和安全性问 题。因此，正在研究某些替代材料。 另一方面，LiC〇02具有稳定的电化学特性，LiNi0 2具有高容量，LiMn02具有良好的 热稳定性并且成本低。因此，为了将这些优点组合，已经研究了 Co-Ni-Mn三元锂金属复合 氧化物。然而，虽然三元锂金属复合氧化物具有高容量，但是该材料也具有差的热稳定性和 循环寿命特性。
技术实现思路
根据本公开的实施例，一种用于可再充电锂电池的正极活性物质具有高容量以及 改善的热安全性和循环寿命特性。 另一实施例提供了一种制备所述用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法。 在又一实施例中，一种可再充电锂电池包括所述用于可再充电锂电池的正极活性 物质。 根据一实施例，一种用于可再充电锂电池的正极活性物质包括由下面的化学式1 表示的锂复合金属氧化物。 化学式1 L i aZrbN i cCodMneZrf 02 在上面的化学式1中，0.9彡a彡l.l，0〈b彡0·1，0彡c彡1，0彡d彡1，0彡e<l， 0 彡 f 彡 0· 1，0· 9 彡 a+b 彡 1. 1，且 c+d+e+f = 1。 在一些实施例中，例如，所述锂复合金属氧化物由上面的化学式1表示， 0.9 彡 a 彡 l.l，0〈b 彡 0.05,0 彡 c 彡 1，0 彡 d 彡 1，0 彡 e 彡 1，0 彡 f 彡 0.05， 0· 9 < a+b < 1. 1,且 c+d+e+f = 1。 所述锂复合金属氧化物可表现出在使用CuKa射线的XRD图谱中大约19°至大约 23°的2 Θ值和大约40°至大约45°的2 Θ值中的每个值处的峰。 当Zr存在于Li位置时，所述锂复合金属氧化物可具有大约90:10至大约小于 100:大于0的Li :Zr原子比。 根据另一实施例，一种制备用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法包括：将 由下面的化学式2表示的锂金属氧化物加入到含Zr盐的溶液中以获得混合溶液。该方法 还包括：对混合溶液进行热处理，以制备出由上面的化学式1表示的锂复合金属氧化物。该 方法还包括：对所述混合溶液进行干燥以获得干的产物。 可在大约350°C至大约KKKTC的温度下执行所述热处理。 化学式2 LiaNigCohMni〇2 在上面的化学式2中，0· 9彡a彡1. 1，0彡g彡1，0彡h彡1，0彡i彡1，且g+h+i =1。 基于100摩尔份的所述锂金属氧化物，可以以大约0. 1摩尔份至大约10摩尔份的 量使用所述含Zr盐的溶液。 所述含Zr盐的溶液可以是水溶液或醇溶液。 根据另一实施例，一种制备用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法包括：将 由上面的化学式2表示的锂金属氧化物加入到含Zr盐的溶液中以获得混合溶液；以及对所 述混合溶液进行热处理，以制备出由上面的化学式1表示的锂复合金属氧化物。 可通过包括下述步骤的方法来获得所述含Zr盐的溶液：将Zr盐加入到溶剂中以 获得第一溶液；以及将柠檬酸加入到溶剂中以制备第二溶液。该方法还包括：将第一溶液 和第二溶液混合以获得透明溶液，并将乙二醇加入到所述透明溶液中。 基于100摩尔份的所述锂金属氧化物，可以以大约0. 1摩尔份至大约10摩尔份的 量使用所述含Zr盐的溶液。 可通过下述步骤来执行所述热处理：对所述混合溶液执行第一热处理以获得混 合物；以及对所述混合物执行第二热处理，以制备出由上面的化学式1表示的锂复合金属 氧化物。可在大约80°C至大约10(TC的温度下执行第一热处理，并可在大约350°C至大约 l〇〇〇°C的温度下执行第二热处理。 根据再一实施例，一种可再充电锂电池包括：正电极，包括所述正极活性物质；负 电极；以及电解质。 在下面的详细描述中描述了其他实施例。 根据本公开的实施例，可再充电锂电池具有高容量以及改善的热安全性和循环寿 命特性。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据一个实施例的可再充电锂电池的示意性剖开透视图。 图2是将根据示例1至示例4制备的正极活性物质的X射线衍射分析（XRD)进行 对比的曲线图。 图3是根据对比例1制备的正极活性物质的X射线衍射分析（XRD)的曲线图。 图4是将根据示例1与对比例1和对比例2制备的正极活性物质的DSC(差示扫 描量热）结果进行对比的曲线图。 图5是将根据示例1与对比例1和对比例2制备的可再充电锂电池单元的循环寿 命特性进行对比的曲线图。 【具体实施方式】 在下文中，描述本专利技术的实施例。然而，所描述的实施例是示例性的，本公开不限 于所描述的实施例。 根据一个实施例的用于可再充电锂电池的正极活性物质包括由下面的化学式1 表示的锂复合金属氧化物。 化学式1 L i aZrbN i cCodMneZrf02 在上面的化学式1中，0· 9彡a彡1. l，0〈b彡0· 1，0彡c彡1，0彡d彡1，0彡1， 0 彡 f 彡 0· 1，0· 9 彡 a+b 彡 1· 1，且 c+d+e+f = 1。 该锂复合金属氧化物可以是具有如下结构的化合物，在该结构中，锆（Zr)包覆在 包括Co、Ni和Μη中的至少一种和Li的锂金属氧化物上。例如，该锂复合金属氧化物可以是 具有如下结构的化合物，在该结构中，Zr部分地存在于锂金属氧化物中的至少Li的位置。 因为Zr离子比Li锂离子大，所以部分地存在于至少Li的位置的包覆的Zr有利 于Li离子的嵌入和脱嵌，从而改善输出特性并保持锂嵌入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可再充电锂电池的正极活性物质，包括：由化学式1表示的锂复合金属氧化物：化学式1LiaZrbNicCodMneZrfO2其中，0.9≤a≤1.1，0<b≤0.1，0≤c≤1，0≤d≤1，0≤e≤1，0≤f≤0.1，0.9≤a+b≤1.1，且c+d+e+f＝1。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪明子，朴度炯，权善英，文重镐，金志炫，朴韩硕，金民汉，禹明雅，金起贤，崔锺书，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR