锂二次电池用正极活性物质及含其的锂二次电池的制作方法

本发明涉及一种锂二次电池用正极活性物质及含其的锂二次电池。更具体来讲，涉及锂金属氧化物系锂二次电池用正极活性物质及含其的锂二次电池。

背景技术：

1、二次电池是可反复充电及放电的电池，随着信息通信及显示器产业的发展，广泛用作摄像机、手机、笔记本电脑等便携电子通信设备的动力源。并且，最近在开发及应用包括二次电池的电池包以作为电动汽车、混合动力汽车之类的环保汽车的动力源。

2、二次电池例如有锂二次电池、镍-镉电池、镍-氢电池等，其中锂二次电池的工作电压及每单位重量能量密度高，有利于充电速度及轻量化，因此在积极研究开发。

3、锂二次电池可包括具有正极、负极及隔膜(隔离部)的电极组件及浸渍所述电极组件的电解质。所述锂二次电池可进一步包括收容所述电极组件及电解质的例如袋型的外包装件。

4、作为锂二次电池的正极用活性物质可采用锂-过渡金属复合氧化物。作为所述锂-过渡金属复合氧化物的例子可以是镍系锂金属氧化物。

5、随着锂二次电池的应用范围扩大，要求更长的寿命、高容量及工作稳定性。但是，所述锂-过渡金属复合氧化物的晶体结构变形可导致化学结构不均匀性增大。该情况下可降低锂二次电池的容量及寿命。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个目的是提供一种工作稳定性及驱动可靠性提高的锂二次电池用正极活性物质。

3、本发明的一个目的是提供一种含工作稳定性及驱动可靠性提高的锂二次电池用正极活性物质的锂二次电池。

4、技术方案

5、根据本发明的示例性实施例的锂二次电池用正极活性物质含通过原位x射线衍射(in-situ x-ray diffraction，原位xrd)分析测量且用下式1定义的fwhm比在400％以下的锂-过渡金属氧化物颗粒，

6、[式1]

7、fwhm比(％)＝100*(fwhmmax(101)/fwhmmin(101))

8、式1中，fwhmmax(101)是通过所述原位xrd测量的所述锂-过渡金属氧化物颗粒的(101)面峰的最大fwhm值，fwhmmin(101)是通过所述原位xrd测量的所述锂-过渡金属氧化物颗粒的(101)面峰的最小fwhm值。

9、在部分实施例中，所述fwhm比可以是100至250％。

10、在部分实施例中，所述fwhmmax(101)值可以是0.250以下。

11、在部分实施例中，所述fwhmmin(101)值可以是0.075以上。

12、在部分实施例中，通过所述原位xrd可实时测量随锂二次电池充放电的所述锂-过渡金属氧化物颗粒的(101)面峰的fwhm值的变化。

13、在部分实施例中，所述锂-过渡金属氧化物颗粒可含至少两种掺杂元素。

14、在部分实施例中，所述锂-过渡金属氧化物颗粒可用以下化学式1表示：

15、[化学式1]

16、lixniacobmncm1dm2eo2+y

17、化学式1中，m1及m2各自是ti、zr、al、mg及w中至少一种，0.8<x<1.5，0.70≤a≤0.98，0≤b≤0.20，0.02≤c≤0.30，0<d+e≤0.05，0.98≤a+b+c≤1.02，-0.1≤y≤0.1。

18、在部分实施例中，化学式1中，可以是0.05≤d/e≤5.5。

19、在部分实施例中，化学式1中，可以是0.50≤d/e≤3.5。

20、在部分实施例中，所述锂-过渡金属氧化物颗粒的通过以下式2定义的fw hm变化率可以是350％以下，

21、[式2]

22、fwhm变化率(％)＝100*(fwhmmax(113)/fwhmmin(113))

23、式2中，fwhmmax(113)是通过所述原位xrd测量的所述锂-过渡金属氧化物颗粒的(113)面峰的最大fwhm值，fwhmmin(113)是通过所述原位xrd测量的所述锂-过渡金属氧化物颗粒的(113)面峰的最小fwhm值。

24、在部分实施例中，所述fwhm变化率可以是小于300％。

25、根据示例性实施例的锂二次电池包括：包括含上述锂二次电池用正极活性物质的正极活性物质层的正极；及与所述正极相对的负极。

26、技术效果

27、根据本发明的实施例的正极活性物质中包含的锂-过渡金属氧化物颗粒的通过原位xrd测量的fwhm比可以是400％以下。在所述fwhm比的范围内时，可抑制锂-过渡金属氧化物颗粒的网格结构及/或晶体结构的扭曲。并且，可抑制颗粒裂纹及电极内副反应。因此，锂二次电池的气体产生量下降且可改善寿命特性。

28、在部分实施例中，所述锂-过渡金属氧化物颗粒可含至少两种掺杂元素。该情况下，掺杂元素均匀地分布于锂-过渡金属氧化物颗粒的锂位或过渡金属位，从而可提高锂离子嵌入/脱嵌时锂-过渡金属氧化物颗粒的结构稳定性。因此，可抑制锂-过渡金属氧化物颗粒的网格结构及/或晶体结构的扭曲及相变。

技术特征：

1.一种锂二次电池用正极活性物质，含通过原位x射线衍射(in-situ x-raydiffraction，原位xrd)分析测量且用下式1定义的fwhm比在400％以下的锂-过渡金属氧化物颗粒，

2.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

3.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

4.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

5.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

6.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

7.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

8.根据权利要求7所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

9.根据权利要求8所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

10.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

11.根据权利要求10所述的锂二次电池用正极活性物质，其中：

12.一种锂二次电池，包括：

技术总结
本发明的实施例涉及一种含锂‑过渡金属复合氧化物颗粒的锂二次电池用正极活性物质及含其的锂二次电池。所述锂‑过渡金属复合氧化物颗粒通过原位X射线衍射(In‑situ X‑ray Diffraction，原位XRD)分析被测量且通过式1定义的FWHM比在400％以下。可通过防止锂‑过渡金属复合氧化物颗粒内网格结构及/或晶体结构的变形改善锂二次电池的寿命特性。

技术研发人员：都智叡,尹祯培,姜玟锡,权希俊,金相墣,赵镛显,河东昱
受保护的技术使用者：SK新能源株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16