正极活性材料、包含其的正极和锂二次电池的制作方法

相关申请的交叉引用本申请要求2020年12月23日提交的韩国专利申请no.10-2020-0181727的优先权，其公开内容通过引用并入本文。本发明涉及一种锂二次电池用正极活性材料，以及包含该正极活性材料的锂二次电池用正极和锂二次电池。

背景技术：

1、随着技术的发展和对于移动设备的需求增加，对作为能源的二次电池的需求也显著增加。在这些二次电池中，具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商业化并广泛使用。

2、锂过渡金属复合氧化物已经用作锂二次电池的正极活性材料，在这些氧化物中，主要使用具有高工作电压和优异容量特性的锂钴复合金属氧化物，例如licoo2。然而，由于脱锂导致的不稳定晶体结构，licoo2具有非常差的热性能。此外，由于licoo2价格昂贵，因此在大量使用licoo2作为例如电动汽车等应用的电源方面存在限制。

3、已经开发了锂锰复合金属氧化物(limno2或limn2o4)、磷酸铁锂化合物(lifepo4等)或锂镍复合金属氧化物(linio2等)作为替代licoo2的材料。在这些材料中，已经更加积极地进行锂镍复合金属氧化物的研究和开发，其中由于约200mah/g的高可逆容量，可以容易地实现大容量电池。然而，linio2的限制在于linio2具有较licoo2更差的热稳定性，并且当由于外部压力而在充电状态下发生内部短路时，正极活性材料本身分解而导致电池破裂和着火。因此，作为一种改善linio2的低热稳定性并且同时保持其优异的可逆容量的方法，已经开发了一种锂过渡金属氧化物，其中一部分镍(ni)被钴(co)、锰(mn)或铝(al)所取代。

4、然而，由于上述用co、mn或al取代的锂过渡金属氧化物仍然具有较差的热稳定性，因此当将该锂过渡金属氧化物用于电池时，存在着高温寿命特性和高温存储特性较差的问题。

5、因此，需要开发一种正极活性材料，其可以通过改善热稳定性来改善锂二次电池的高温寿命特性和高温存储特性。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个方面提供了一种可以改善锂二次电池的高温寿命特性和高温存储特性的正极活性材料，以及包含该正极活性材料的锂二次电池用正极和锂二次电池。

3、技术方案

4、根据本发明的一个方面，提供了一种双峰正极活性材料，其包含第一锂过渡金属氧化物和平均粒径(d50)小于第一锂过渡金属氧化物的第二锂过渡金属氧化物，其中，与第二锂过渡金属氧化物相比，第一锂过渡金属氧化物具有更高的颗粒强度和更小的晶粒尺寸。

5、根据本发明的另一方面，提供了一种正极，其包含所述双峰正极活性材料。

6、根据本发明的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包含所述正极。

7、有益效果

8、由于本发明的正极活性材料包含两种类型的具有不同平均粒径、颗粒强度和晶粒尺寸的锂过渡金属氧化物，因此当将其二次电池用正极时，正极活性材料可以改善电极密度，可以使颗粒破碎最少化，并且当将其用于二次电池时，可以改善电池的高温寿命特性和高温存储特性。

9、因此，本发明的正极活性材料可以适用于需要高能量密度、高稳定性和长寿命特性的电池，例如，汽车用电池。

技术特征：

1.一种双峰正极活性材料，其包含第一锂过渡金属氧化物和平均粒径d50小于所述第一锂过渡金属氧化物的第二锂过渡金属氧化物，

2.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物各自独立地具有由式1表示的组成：

3.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第一锂过渡金属氧化物与所述第二锂过渡金属氧化物的重量比在60:40至95:5的范围内。

4.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物之间的颗粒强度之差在50mpa至200mpa的范围内。

5.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物之间的晶粒尺寸之差在50nm至150nm的范围内。

6.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第一锂过渡金属氧化物的颗粒强度为130mpa至300mpa。

7.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第二锂过渡金属氧化物的颗粒强度为70mpa至125mpa。

8.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第一锂过渡金属氧化物的晶粒尺寸为80nm至140nm。

9.如权利要求1所述的双峰正极活性材料，其中，所述第二锂过渡金属氧化物的晶粒尺寸为150nm至200nm。

10.一种正极，其包含权利要求1所述的双峰正极活性材料。

11.一种锂二次电池，其包含权利要求10所述的正极。

技术总结
本发明涉及一种正极活性材料以及包含其的正极和锂二次电池，该正极活性材料可以改善锂二次电池的高温寿命特性和高温存储特性。具体地，本发明涉及一种双峰正极活性材料以及包含其的正极和锂二次电池，其中，该双峰正极活性材料包含第一锂过渡金属氧化物和平均粒径(D50)小于第一锂过渡金属氧化物的第二锂过渡金属氧化物，其中与第二锂过渡金属氧化物相比，第一锂过渡金属氧化物具有更高的颗粒强度和更小的晶粒尺寸。

技术研发人员：白韶螺,金学允,许赫,金东晖,金亨镒,蔡瑟基,郑王谟,李东勋
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14