锂二次电池用正极添加剂及包括其的正极材料制造技术

本发明专利技术涉及一种锂二次电池用正极添加剂及包括其的正极材料，即，涉及在通过降低负极的不可逆容量损失来稳定地保持锂二次电池的电化学特性的同时，能够减少由于现有正极添加剂引起的凝胶化(gelation)反应和气体产生等的锂二次电池用正极添加剂及包括其的正极材料。料。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池用正极添加剂及包括其的正极材料


[0001]本专利技术涉及一种锂二次电池用正极添加剂及包括其的正极材料，即，涉及在通过降低负极的不可逆容量损失来稳定地保持锂二次电池的电化学特性的同时，能够减少由于现有正极添加剂引起的凝胶化(gelation)反应和气体产生等的锂二次电池用正极添加剂及包括其的正极材料。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]另一方面，近来，随着对高容量锂二次电池的需求增加，使用能够表现出更高容量特性的正极活性材料，同时，使用具有高可逆容量的硅等的非碳基负极活性材料以代替现有技术中主要使用的石墨。
[0006]但是，上述非碳基负极活性材料，尤其是上述负极活性材料中的硅的初始效率较低，导致在初始充电和放电过程中的锂消耗量较大，因此存在无法表现出足够容量的局限性。因此，为了满足上述非碳基负极活性材料的锂消耗量，试图使用能够充分供应正极活性材料中的锂，即包括过量的锂的正极添加剂(例如，Li2NiO2)。
[0007]在制备如上所述含有过量锂的正极添加剂的过程中产生大量的未反应锂(锂副产物)，该锂副产物在制备正极材料时可能异常增加正极材料的粘度或将正极材料凝胶(gel)化，且在制备电极后，随着进行充电和放电，成为产生气体的原因。作为具代表性的锂副产物的Li2CO3增加电池的膨胀现象，缩短循环时间，还成为导致电池膨胀的原因。
[0008]因此，有必要开发如下的锂二次电池用正极添加剂，即，在通过降低负极的不可逆容量损失来稳定地保持锂二次电池的电化学特性的同时，能够减少由于现有正极添加剂引起的凝胶化(gelation)反应和气体产生等的锂二次电池用正极添加剂。
[0009](现有技术文献)
[0010](专利文献)
[0011](专利文献1)韩国公开专利公报第10
‑
2015
‑
0028206号

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]本专利技术的目的在于提供一种正极添加剂，上述正极添加剂是为了满足现有的具有高可逆容量的负极活性材料的锂消耗量而添加到正极活性材料中的正极添加剂，上述正极
添加剂包含相对少量的锂副产物，因此在通过与正极活性材料混合来制备正极材料时，异常增加正极材料的粘度或使正极材料凝胶(gel)化的可能性较低。
[0014]并且，本专利技术的目的在于提供一种正极添加剂，通过在上述正极添加剂中同时引入铝掺杂和硼涂敷来减少锂副产物，从而可以抑制锂二次电池在充电、放电或储存过程中产生气体，并且上述正极添加剂能够稳定地提高电化学特性。
[0015]并且，本专利技术的另一目的在于提供包含本文定义的正极添加剂和正极活性材料的正极材料。
[0016]并且，本专利技术的另一目的在于提供包含本文定义的正极材料的正极。
[0017]另外，本专利技术的又一目的在于提供使用本文定义的正极的锂二次电池。
[0018]解决问题的方案
[0019]根据本专利技术的一个方面，提供一种锂二次电池用正极添加剂，其为在通过降低负极的不可逆容量损失来稳定地保持锂二次电池的电化学特性的同时，能够减少由于现有正极添加剂引起的凝胶化(gelation)反应和气体产生等的锂二次电池用正极添加剂，上述锂二次电池用正极添加剂的特征在于，包括由下述化学式1表示的锂金属氧化物。
[0020][化学式1][0021]Li
2+a
Ni1‑
b
‑
c
‑
d
Al
b
B
c
M1
d
O
2+e
[0022](其中，M1为选自W、Si、Ga及P中的至少一种，
[0023]‑
0.2≤a≤0.2，0<b≤0.05，0<c≤0.05，0<d≤0.05，0≤e≤0.2)。
[0024]在一实施例中，相对于上述正极添加剂的总重量，Li5AlO4的含量可以为0.5重量％以下，相对于上述正极添加剂的总重量，NiO的含量可以小于11.0重量％。
[0025]并且，在上述锂金属氧化物的至少一部分表面上可以形成有具有含硼氧化物的涂层，上述含硼氧化物可以由下述化学式2表示。
[0026][化学式2][0027]fLi2O*(1
‑
f)B
g
M2
h
O
i
[0028](其中，M2为选自Mn、P、Sr、Ba、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Mg、V、Zn、Si、Y、Sn、Ge、Nb、W及Cu中的至少一种，
[0029]0<f≤0.8，0<g≤8，0≤h≤8，0<i≤13)
[0030]并且，根据本专利技术的另一方面，提供包括上述正极添加剂和正极活性材料的正极材料。
[0031]其中，上述正极活性材料可以由下述化学式3表示。
[0032][化学式3][0033]Li
w
Ni1‑
(x+y+z)
Co
x
M3
y
M4
z
O
2+α
[0034](其中，M3为选自Mn或Al中的至少一种，
[0035]M4为选自Mn、P、Sr、Ba、B、Ti、Zr、Al、Hf、Ta、Mg、V、Zn、Si、Y、Sn、Ge、Nb、W及Cu中的至少一种，
[0036]M3和M4为相互不同的元素，
[0037]0.5≤w≤1.5，0≤x≤0.50，0≤y≤0.20，0≤z≤0.20，0≤α≤0.02)
[0038]并且，根据本专利技术的再一方面，提供包括上述正极材料的正极。
[0039]并且，根据本专利技术的再一方面，提供使用上述正极的锂二次电池。
[0040]专利技术的效果
[0041]根据本专利技术的各种实施例的正极添加剂具有如下优点，即，在通过降低负极的不可逆容量损失来稳定地保持锂二次电池的电化学特性的同时，能够通过显著减少正极添加剂中锂副产物的含量来减少由于现有正极添加剂引起的凝胶化(gelation)反应和气体产生等。
[0042]并且，根据本专利技术的各种实施例的正极添加剂可以通过将正极添加剂的前体与掺杂和涂敷源混合后，通过一锅(one
‑
pot)烧成工序制备，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，包括由下述化学式1表示的锂金属氧化物：[化学式1]Li
2+a
Ni1‑
b
‑
c
‑
d
Al
b
B
c
M1
d
O
2+e
(其中，M1为选自W、Si、Ga及P中的至少一种，
‑
0.2≤a≤0.2，0<b≤0.05，0<c≤0.05，0<d≤0.05，0≤e≤0.2)。2.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，相对于上述正极添加剂的总重量，Li5AlO4的含量为3.0重量％以下。3.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，相对于上述正极添加剂的总重量，NiO的含量小于11.0重量％。4.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，相对于上述正极添加剂的总重量，LiOH和Li2CO3含量的总和小于1.45重量％。5.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，上述正极添加剂中硼和铝的摩尔比为0.5至10。6.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，在上述锂金属氧化物的表面中至少一部分上形成具有含硼氧化物的涂层。7.根据权利要求6所述的锂二次电池用正极添加剂，其特征在于，上述含硼氧化物由下述化学式2表示：[化学式...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜柱璟，崔文豪，崔胜铉，
申请(专利权)人：艾可普罗BM有限公司，
类型：发明
国别省市：