本发明专利技术涉及用于锂二次电池的正电极活性材料，正电极活性材料包括由一组多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，一次颗粒设置在二次颗粒的表面，一次颗粒包括具有短轴和长轴的取向颗粒，取向颗粒包括晶粒尺寸为0.1μm到0.5μm的超细晶粒，且晶粒尺寸通过计算取向颗粒的平均横截面积的平方根得到。均横截面积的平方根得到。均横截面积的平方根得到。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有超细晶粒和高取向一次颗粒的正电极活性材料以及包括其的锂二次电池
[0001]本专利技术涉及一种具有超细晶粒和高取向一次颗粒的正电极活性材料以及包括该正电极活性材料的锂二次电池，特别涉及一种具有超细晶粒和高取向一次颗粒的正电极活性材料，在高取向一次颗粒之间的晶界处有杂原子，且在晶界处的杂原子的浓度高于在一次颗粒的中心部分的杂原子的浓度，以及涉及一种包括该正电极活性材料的锂二次电池。
技术介绍
[0002]随着便携式移动电子设备(例如智能手机，MP3播放器和平板电脑)的发展，对能够储存电能的二次电池的需求爆发式增长。特别地，随着电动汽车、中型和大型的储能系统以及需要高能量密度的便携式设备的出现，对锂二次电池的需求增长。
[0003]随着对这种锂二次电池的需求不断增长，已经进行了用于锂二次电池的正电极活性材料的研究和开发。例如，公开号为10
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2014
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0119621的韩国专利申请(韩国专利申请号10
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2013
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0150315)公开了一种通过控制用于制备富锂的正电极活性材料的前体中取代的金属的种类和组成以及控制添加的金属的种类和量的结果，而具有高电压容量和长循环寿命特性的二次电池。
技术实现思路
[0004]技术问题
[0005]本专利技术的一个目的是提供一种包括具有超细晶粒的一次颗粒的正电极活性材料以及包括该正电极活性材料的锂二次电池。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种具有超细晶粒和高取向颗粒且通过具有高镍含量而具有高容量和改进的循环寿命特性的正电极活性材料，以及提供一种包括该正电极活性材料的锂二次电池。
[0007]本专利技术的又一个目的是提供一种在一次颗粒内以及在一次颗粒之间的晶界处含有杂原子的正电极活性材料，其中，在晶界处的杂原子的浓度高于在一次颗粒内的杂原子的浓度；以及提供一种包括该正电极活性材料的锂二次电池。
[0008]本专利技术要实现的目的不限于上述目的。
[0009]技术方案
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供一种正电极活性材料和一种正电极。
[0011]本专利技术的一个实施例包括用于锂二次电池的正电极活性材料，所述正电极活性材料包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中的且具有短轴和长轴的取向颗粒，所述取向颗粒包括晶粒尺寸为0.1μm到0.5μm的超细晶晶粒，且通过计算所述取向颗粒的平均横截面积的平方根来得到所述晶粒尺寸。
[0012]本专利技术的另一个实施例包括用于锂二次电池的正电极活性材料，所述正电极活性材料包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒
的表面部分中的且具有短轴和长轴的取向颗粒，所述取向颗粒包括长轴方向延伸线与基线之间的角度中锐角的平均绝对值为20或更小的那些，所述长轴方向延伸线穿过所述取向颗粒的中心，所述基线连接在所述延伸线的中心点和所述二次颗粒的中心点之间，且每条所述延伸线的中心点是连接所述取向颗粒的一端到另一端的线的中心。
[0013]本专利技术的又一个实施例包括用于锂二次电池的正电极活性材料，所述正电极活性材料包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中的且具有短轴和长轴的取向颗粒，所述取向颗粒包括长轴方向延伸线与中心基线之间的距离为1.5μm或更小的那些，所述长轴方向延伸线穿过所述取向颗粒的中心，所述中心基线穿过所述二次颗粒的中心点且和所述延伸线平行。
[0014]本专利技术的其它实施例包括用于锂二次电池的正电极活性材料，所述正电极活性材料包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中的且具有短轴和长轴的取向颗粒，其中，所述一次颗粒含有杂原子，其中，所述杂原子设置在所述一次颗粒之间的晶界处以及设置在所述一次颗粒内，且在所述一次颗粒之间的晶界处的杂原子的浓度高于在所述一次颗粒内的杂原子的浓度，从而在700℃或更高的高温下对所述正电极活性材料进行煅烧时，所述杂原子降低所述取向颗粒的聚集度。
[0015]在一个实施例中，分布在下述范围的厚度(T)区域中的70％或更多的所述一次颗粒可以为取向颗粒：从所述二次颗粒的最外表面到对应于朝向所述二次颗粒的中心的方向上的所述二次颗粒的直径(L)的40％的部分。
[0016]在一个实施例中，范围从所述二次颗粒的最外表面到对应于朝向所述二次颗粒的中心的方向上的所述二次颗粒的直径(L)的40％的部分的所述厚度(T)可以为1.5μm到4μm。
[0017]在一个实施例中，所述取向颗粒的长轴方向可以对应于锂离子扩散路径。
[0018]在一个实施例中，所述取向颗粒的平均长宽比，即所述长轴的长度与所述短轴的长度的比例，可以为2.5到15。
[0019]在一个实施例中，所述二次颗粒的平均直径可以为5μm到20μm。
[0020]在一个实施例中，所述杂原子可以由锑(Sb)、钼(Mo)、钨(W)、铌(Nb)、碲(Te)、钽(Ta)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、钇(Y)、铟(In)、钒(V)和铬(Cr)中的任一种或多种组成。
[0021]在一个实施例中，所述正电极活性材料中的杂原子的平均浓度可以为0.01mol％至2mol％。
[0022]在一个实施例中，所述正电极活性材料可以包括通过将锂化合物与包括镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铝(Al)中任一种或多种的复合金属氢氧化物一起煅烧而制备的材料，其中，所述杂原子与镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铝(Al)中任一种或多种一起添加，或在煅烧前与所述锂化合物一起添加。
[0023]在一个实施例中，所述正电极活性材料可以包括锂、过渡金属和氧，所述一次颗粒可以包括层状晶体结构，其中仅包括锂的锂(Li)层和仅包括过渡金属的过渡金属层交替地且有规律地排列，掺杂区域可以包括阳离子有序结构，所述阳离子有序结构，连同所述锂层和所述过渡金属层一起，可以包括第一混合层和第二混合层，每个混合层都含有锂和过渡金属，所述第一混合层中锂的含量可以高于其中过渡金属的含量，所述第二混合层中过渡金属的含量可以高于其中锂的含量，所述第一混合层和所述第二混合层可以堆叠在一起，由所述第一混合层和第二混合层堆叠在一起而形成的单位晶格(unit cell)可以包括具有
增大的a轴晶格常数的长程有序晶格。
[0024]在一个实施例中，所述正电极活性材料可以包括通过将锂化合物与包括镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铝(Al)中任一种或多种的复合金属氢氧化物一起煅烧而制备的材料，且所述正电极活性材料可以为NC基、NCM基、NCA基、LNO基和NCMA基正电极活性材料中的任一种或多种。
[0025]在一个实施例中，所述复合金属氢氧化物可以通过共沉淀反应来产生，使得包含在所述复合金属氢氧化物中的镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铝(Al)中的任一种或多种在至少部分所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于锂二次电池的正电极活性材料，包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中且具有短轴和长轴的取向颗粒，其中，所述取向颗粒包括晶粒尺寸为0.1μm到0.5μm的超细晶粒，其中，所述晶粒尺寸通过计算所述取向颗粒的平均横截面积的平方根而得到。2.一种用于锂二次电池的正电极活性材料，包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中且具有短轴和长轴的取向颗粒，其中，所述取向颗粒包括在长轴方向延伸线与角度基线之间的角度中的锐角的平均绝对值为20或更小的那些，所述长轴方向延伸线穿过所述取向颗粒的中心，所述角度基线连接所述延伸线的中心点到所述二次颗粒的中心点，其中，每条所述延伸线的中心点是连接所述取向颗粒的一端到另一端的线的中心。3.一种用于锂二次电池的正电极活性材料，包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中且具有短轴和长轴的取向颗粒，其中，所述取向颗粒包括长轴方向延伸线与中心基线之间的距离为1.5μm或更小的那些，所述长轴方向延伸线穿过所述取向颗粒的中心，所述中心基线穿过所述二次颗粒的中心点且和所述延伸线平行。4.一种用于锂二次电池的正电极活性材料，包括由多个一次颗粒组成的二次颗粒，其中，所述一次颗粒包括设置在所述二次颗粒的表面部分中且具有短轴和长轴的取向颗粒，其中，所述一次颗粒含有杂原子，其中，所述杂原子设置在所述一次颗粒之间的晶界处以及设置在所述一次颗粒内，且在所述一次颗粒之间的晶界处的杂原子的浓度高于在所述一次颗粒内的杂原子的浓度，使得在700℃或更高的高温下对所述正电极活性材料进行煅烧时，所述杂原子降低所述取向颗粒的聚集度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的正电极活性材料，其中，分布在下述范围的厚度(T)区域中的70％或更多的所述一次颗粒为取向颗粒：从所述二次颗粒的最外表面到对应于朝向所述二次颗粒的中心的方向上所述二次颗粒的直径(L)的40％的部分。6.根据权利要求5所述的正电极活性材料，其中，下述范围的所述厚度(T)为1.5μm到4μm：从所述二次颗粒的最外表面到对应于朝向所述二次颗粒的中心的方向上所述二次颗粒的直径(L)的40％的部分。7.根据权利要求1至4中任一项所述的正电极活性材料，其中，所述取向颗粒的长轴方向对应于锂离子扩散路径。8.根据权利要求1至4中任一项所述的正电极活性材料，其中，所述取向颗粒的平均长宽比，即所述长轴的长度与所述短轴的长度的比例，为2.5到15。9.根据权利要求1至4中任一项所述的正电极活性材料，其中，所述二次颗粒的平均直径为5μm到20μm。10.根据权利要求4所述的正电极活性材料，其中，所述杂原子包括锑(Sb)、钼(Mo)、钨
(W)、铌(Nb)、碲(Te)、钽(Ta)、锆(Zr)、钛(Ti)、锡(Sn)、钇(Y)、铟(In)、钒(V)和铬(Cr)中的任一种或多种。11.根据权利要求10所述的正电极活性材料，其中，所述正电极活性材料中的杂原子的平均浓度为0.01mol％至2mol％。1...
【专利技术属性】
技术研发人员：宣良国，朴建太，
申请(专利权)人：辰星锂电，
类型：发明
国别省市：
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