锂二次电池正极活性材料和包含它的锂二次电池制造技术

本实施例涉及一种正极活性材料

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池正极活性材料和包含它的锂二次电池


[0001]本实施例涉及一种锂二次电池正极活性材料和包含它的锂二次电池
。

技术介绍

[0002]近来，随着电动汽车需求的爆炸性增长以及要求增加行驶里程，全球正在积极开发符合要求的具有高容量及高能量密度的二次电池
。
[0003]为了满足这些要求，使用
Ni
含量高的
NCM
正极材料，但积极研发采用大颗粒和小颗粒按一定分数混合的双峰
(bimodal)
形式正极活性材料的二次电池，以提高电极极板的密度
。
[0004]然而，对于一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形式的正极材料形式，因为粉末的比表面积较大，与电解液接触的面积较宽，所以产生气体的可能性较高，存在由此导致的寿命劣化的问题
。
[0005]另外，由于二次颗粒的强度弱，存在压制工艺中小颗粒碎裂成一次颗粒形状的问题，这也导致寿命特性劣化
。
[0006]为了解决这些问题，提出了增加一次颗粒大小的方法
。
[0007]然而，如此增加大小的一次颗粒，其结块
(cake)
强度增加，不易碎解，即使碎解，也存在颗粒均匀性下降的问题，因为存在大量的细粉和粗粉
。
[0008]因此，需要开发一种技术，可以增加一次颗粒的大小，同时提高颗粒均匀性
。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本实施例旨在提供一种正极活性材料，存在的细粉和粗粉的量较少，因此具有优异的颗粒均匀性和颗粒强度
。
[0011]技术方案
[0012]根据一个实施例的正极活性材料可以是包含中心部和位于所述中心部表面的表面部的金属氧化物颗粒，所述金属氧化物颗粒包含镍
、
钴
、
锰和掺杂元素，并由单颗粒组成，所述掺杂元素包含
Zr
和
Al。
[0013]以所述镍
、
钴
、
锰和掺杂元素的总和1摩尔计，所述掺杂元素的含量可为
0.0005
摩尔至
0.04
摩尔
。
[0014]此时，以所述镍
、
钴
、
锰和掺杂元素的总和1摩尔计，所述
Zr
的含量可为
0.001
摩尔至
0.01
摩尔
。
[0015]以所述镍
、
钴
、
锰和掺杂元素的总和1摩尔计，所述
Al
的含量可为
0.001
摩尔至
0.04
摩尔
。
[0016]以所述镍
、
钴和锰的总和1摩尔计，所述金属氧化物颗粒中镍的含量可为
0.8
摩尔以上
。
[0017]在本实施例中，所述金属氧化物颗粒的表面部可以包含
XRD
检测时未观察到峰值
的覆膜
。
[0018]所述覆膜可以包含非晶结构的化合物
。
[0019]此时，所述非晶结构的化合物可以包含碳和锂
。
[0020]所述表面部可以包含非晶结构和岩盐
(rock salt)
结构
。
[0021]所述中心部可以包含层状
(layered)
结构
。
[0022]所述金属氧化物颗粒的颗粒强度可为
291MPa
以上
。
[0023]所述金属氧化物颗粒的晶粒大小可为至
[0024]所述金属氧化物颗粒的比表面积
(BET)
可为
0.7m2/g
以下
。
[0025]以总的所述正极活性材料计，平均粒径为2μ
m
以下的颗粒的比例可为
2.5
％以下
。
[0026]以总的所述正极活性材料计，平均粒径为
10
μ
m
以上的颗粒的比例可为3％以下
。
[0027]所述金属氧化物颗粒的
D50
粒径可为
5.5
μ
m
以下
。
[0028]专利技术效果
[0029]根据一个实施例的正极活性材料由包含两种掺杂元素的单颗粒组成，非常容易碎解，几乎不存在细粉和粗粉，因此颗粒均匀性非常优异
。
[0030]另外，所述正极活性材料具有非常高的颗粒强度，因此形成电极时会增加压制率，其结果可以实现能量密度高的锂二次电池
。
[0031]同时，当采用所述正极活性材料时，锂二次电池的寿命增加，电阻增加率低，可以提高热稳定性
。
附图说明
[0032]图1是用于说明根据一个实施例由单颗粒组成的正极活性材料的制备方法的示意图
。
[0033]图2示意性地示出现有的由单颗粒组成的正极活性材料的制备方法
。
[0034]图
3a
是对实施例1的正极活性材料在
10000
倍下检测的
SEM
分析结果
。
[0035]图
3b
是对实施例1的正极活性材料在
1000
倍下检测的
SEM
分析结果
。
[0036]图4是对比较例2的正极活性材料在
1000
倍下检测的
SEM
分析结果
。
[0037]图5是对根据实施例1制备的正极活性材料使用
HRTEM(
高分辨透射电子显微镜
)
设备进行图像检测的结果
。
[0038]图6示出对图5的
A
区域进行
FFT(
快速傅里叶变换
)
变换得到的衍射图案的图像
。
[0039]图7示出对图5的
B
区域进行
FFT(
快速傅里叶变换
)
变换得到的衍射图案的图像
。
[0040]图8示出对图5的
C
区域进行
FFT(
快速傅里叶变换
)
变换得到的衍射图案的图像
。
[0041]图9是对根据比较例1制备的正极活性材料使用
HRTEM(
高分辨透射电子显微镜
)
设备进行图像检测的结果
。
[0042]图
10
示出对图9的
A
区域进行
FFT(
快速傅里叶变换
)
变换得到的衍射图案的图像
。
[0043]图
11
示出对图9的
B...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料是包含中心部和位于所述中心部表面的表面部的金属氧化物颗粒，所述金属氧化物颗粒包含镍
、
钴
、
锰和掺杂元素，并由单颗粒组成，所述掺杂元素包含
Zr
和
Al。2.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，以所述镍
、
钴
、
锰和掺杂元素的总和1摩尔计，所述掺杂元素的含量为
0.0005
摩尔至
0.04
摩尔
。3.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，以所述镍
、
钴
、
锰和掺杂元素的总和1摩尔计，所述
Zr
的含量为
0.001
摩尔至
0.01
摩尔
。4.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，以所述镍
、
钴
、
锰和掺杂元素的总和1摩尔计，所述
Al
的含量为
0.001
摩尔至
0.04
摩尔
。5.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，以所述镍
、
钴和锰的总和1摩尔计，所述金属氧化物颗粒中镍的含量为
0.8
摩尔以上
。6.
根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述表面部包含
XRD
...

【专利技术属性】
技术研发人员：南相哲，崔权永，宋定勋，李尚奕，
申请(专利权)人：浦项产业科学研究院浦项化学株式会社，
类型：发明
国别省市：